第1章 概述 1
1.1 可编程序控制器的由来 1
1.2 可编程序控制器的特点 2
1.3 可编程序控制器的应用领域 3
1.4 可编程序控制器的发展趋势 4
1.4.1 向高性能、高速度、大容量发展 4
1.4.2 大力发展微型可编程序控制器 4
1.4.3 大力开发智能型I/O模块和分布式I/O子系统 5
1.4.4 基本个人计算机的编程软件取代手持式编程器 6
1.4.5 可编程序控制器编程语言的标准化 7
1.4.6 可编程序控制器通信的易用化和“傻瓜化” 7
1.4.9 可编程序控制器与现场总线相结合 8
1.4.8 组态软件引发的上位计算机编程革命 8
1.4.7 可编程序控制器的软件化与PC化 8
1.5 习题 10
第2章 可编程序控制器的硬件结构与工作原理 11
2.1 可编程序控制器的基本结构 11
2.1.1 基本结构 11
2.1.2 可编程序控制器的物理结构 12
2.1.3 CPU模块 13
2.1.4 I/O模块 14
2.1.5 可编程序控制器的外部接线 16
2.2 可编程序控制器的工作原理 16
2.2.1 用触点和线圈实现逻辑运算 16
2.2.2 可编程序控制器的工作方式 17
2.2.3 可编程序控制器的工作原理 18
2.3 S7-200系列可编程序控制器性能简介 21
2.2.4 输入/输出滞后时间 21
2.3.1 CPU模块 22
2.3.2 数字量扩展模块 25
2.3.3 模拟量输入输出扩展模块 26
2.3.4 热电偶、热电阻扩展模块 27
2.3.5 PROFIBUS-DP通信模块 27
2.3.6 SIMATIC NET CP243-2通信处理器 27
2.3.7 STEP 7-Micro/WIN编程软件简介 27
2.4 可编程序控制器的安装 28
2.4.1 模块的安装与拆卸 28
2.4.2 本机I/O与扩展I/O 29
2.4.3 控制系统的接线 29
2.4.4 对感性负载的处理 30
2.5 习题 31
2.4.5 电源的选择 31
第3章 可编程序控制器程序设计基础 32
3.1 可编程序控制器的编程语言与程序结构 32
3.1.1 可编程序控制器编程语言的国际标准 32
3.1.2 SIMATIC指令集与IEC1131-3指令集 34
3.1.3 可编程序控制器的程序结构 34
3.2 存储器的数据类型与寻址方式 35
3.2.1 数据在存储器中存取的方式 35
3.2.2 不同存储区的寻址 36
3.2.3 直接寻址与间接寻址 38
3.2.4 绝对地址与符号地址 39
3.3 位逻辑指令 40
3.3.1 触点指令 40
3.3.2 输出指令 42
3.3.3 其他指令 43
3.4.1 通电延时定时器指令 44
3.4 定时器与计数器指令 44
3.4.2 断电延时定时器指令 45
3.4.3 保持型通电延时定时器 45
3.4.4 定时器当前值刷新的方法 45
3.4.5 计数器指令 46
3.5 习题 47
第4章 数字量控制系统梯形图程序设计方法 50
4.1 梯形图的经验设计方法 50
4.1.1 起动保持和停止电路 50
4.1.2 延时接通/断开电路 50
4.1.3 定时范围的扩展 51
4.1.4 闪烁电路 51
4.1.5 小车自动往返运动的梯形图设计 51
4.1.6 常闭触点输入信号的处理 53
4.2 根据继电器电路图设计梯形图的方法 54
4.3 顺序控制设计方法与顺序功能图 56
4.3.1 顺序控制设计法 56
4.3.2 顺序功能图的由来 57
4.3.3 步 57
4.3.4 有向连线与转换条件 59
4.3.5 顺序功能图的基本结构 59
4.3.6 顺序功能图中转换实现的基本规则 61
4.3.7 绘制顺序功能图时的注意事项 62
4.3.8 顺序控制设计法的本质 62
4.4 习题 63
第5章 顺序控制梯形图的设计方法 65
5.1 使用起保停电路设计顺序控制梯形图的方法 65
5.1.1 单序列的编程方法 65
5.1.2 选择序列的编程方法 67
5.1.3 并列序列的编程方法 68
5.1.4 仅有两步的闭环的处理 69
5.1.5 选择序列应用举例 69
5.1.6 并行序列应用举例 69
5.2 以转换为中心的顺序控制梯形图设计方法 72
5.2.1 以转换为中心的单序列的编程方法 72
5.2.2 选择序列的编程方法 73
5.2.3 并行序列的编程方法 74
5.2.4 应用举例 74
5.3 使用SCR指令的顺序控制梯形图的设计方法 75
5.3.1 顺序控制继电器指令 75
5.3.2 单序列顺序功能图的编程方法 75
5.3.3 选择序列的编程方法 76
5.3.4 并行序列的编程方法 77
5.3.5 应用举例 78
5.4 具有多种工作方式的系统顺序控制梯形图的设计方法 79
5.4.1 使用起保停电路的编程方法 80
5.4.2 以转换为中心的编程方法 83
5.5 习题 84
第6章 可编程序控制器的功能指令 86
6.1 S7-200的指令规约与数据类型检查 86
6.1.1 STEP 7-Micro/WIN 32编程的概念和规约 86
6.1.2 SIMATIC与IEC1131-3变量的数据类型检查 89
6.2 程序控制指令 93
6.2.1 循环指令 93
6.2.2 跳转与标号指令 93
6.2.3 停止指令 94
6.2.4 监控定时器复位指令 94
6.3.1 局部变量表 95
6.3 局部变量表与子程序 95
6.3.2 子程序的编写与调用 96
6.4 数据处理指令 99
6.4.1 SIMATIC比较指令 99
6.4.2 SIMATIC数据传送指令 100
6.4.3 移位与循环移位指令 101
6.4.4 数据转换指令 103
6.4.5 表功能指令 108
6.4.6 读写实时时钟指令 110
6.5 数学运算指令 111
6.5.1 SIMATIC整数数学运算指令 111
6.5.2 SIMATIC浮点数数学运算指令 113
6.5.3 SIMATIC逻辑运算指令 115
6.6.1 中断程序 117
6.6 中断程序与中断指令 117
6.6.2 中断指令 118
6.6.3 中断优先级与中断队列溢出 119
6.7 高速计数器与高速脉冲输出指令 121
6.7.1 高速计数器的工作模式 121
6.7.2 高速计数器的外部输入信号 122
6.7.3 高速计数器指令 123
6.7.4 与高速计数器有关的特殊存储器 124
6.7.5 高速计数器编程举例 125
6.7.6 高速脉冲输出 126
6.7.7 PWM操作 126
6.7.8 PTO操作 127
6.7.9 PTO/PWM的编程 129
6.8 习题 132
第7章 可编程序控制器的通信与自动化通信网络 133
7.1 计算机通信简介 133
7.1.1 概述 133
7.1.2 串行通信接口标准 134
7.1.3 工厂自动化通信网络 135
7.2 计算机通信的国际标准 137
7.2.1 开放系统互连模型 137
7.2.2 IEEE802通信标准 138
7.2.3 现场总线的国际标准 139
7.3 S7-200的通信方式与通信参数的设置 140
7.3.1 S7-200的通信方式 140
7.3.2 S7-200通信的硬件选择 141
7.3.3 网络部件 142
7.3.4 使用自由端口通信功能和PC/PPI电缆的通信 143
7.3.5 在编程软件中安装与删除通信接口 145
7.3.6 计算机使用的通信接口参数的设置 146
7.3.7 网络性能与优化 147
7.4 可编程序控制器的通信指令 149
7.4.1 S7-200的网络通信协议 149
7.4.2 网络读写指令 150
7.4.3 发送指令与接收指令 153
7.5 计算机与可编程序控制器的通信 156
7.5.1 用MicroComputing软件实现可编程序控制器与计算机的通信 156
7.5.2 自由端口模式下PLC的串行通信程序设计 157
7.5.3 Windows环境下的计算通信编程 162
7.6 习题 164
8.1.1 深入了解被控制系统 166
8.1.2 与硬件有关的设计 166
8.1 可编程序控制器控制系统的设计与调试步骤 166
第8章 可编程序控制器在工业应用中的一些问题 166
8.1.3 设计梯形图程序 167
8.1.4 梯形图程序的模拟调试 167
8.1.5 现场调试 167
8.1.6 编写技术文件 167
8.2 CPU与输入输出的参数的设置 168
8.2.1 设置与编程序控制器断电后的数据保存方式 168
8.2.2 创建CPU密码 170
8.2.3 输出表的设置 171
8.2.4 输入滤波器的设置 171
8.2.5 模拟量输入滤波器的设置 171
8.3 节省可编程序控制器输入输出点数的方法 172
8.2.7 后台通信时间的设置 172
8.2.6 脉冲捕捉功能的设置 172
8.3.1 减少所需输入点数的方法 173
8.3.2 减少所需输出点数的方法 174
8.4 可编程序控制器控制系统的可靠性措施 174
8.4.1 外部干扰的来源 175
8.4.2 对电源的处理 175
8.4.3 安装与布线的注意事项 176
8.4.4 可编程序控制器的接地 176
8.4.5 强烈干扰环境中的隔离措施 177
8.4.6 可编程序控制器输出的可靠性措施 177
8.4.7 故障的检测与诊断 178
8.5 可编程序控制器在模拟量闭环控制中的应用 178
8.5.1 PID控制器的数字化 179
8.5.2 回路输入输出变量的转换与标准化 181
8.5.3 变量的范围 182
8.5.4 控制方式与出错处理 183
8.5.5 PID指令编程举例 183
8.5.6 PID参数的整定方法 184
8.6 习题 186
附录 187
附录A STEP 7-Micro/WIN 32编程软件使用指南 187
A.1 概述 187
A.2 程序的编写与传送 191
A.3 用编程软件监视与调试程序 194
附录B 实验指导书 197
B.1 位逻辑指令与定时器计数器指令的编程实验 197
B.2 自动往返的小车控制系统的编程实验 199
B.3 彩灯控制程序的编程实验 200
B.5 复杂的顺序控制程序的编程实验 201
B.4 顺序控制程序的编程实验 201
B.6 具有多种工作方式的系统的编程实验 202
B.7 中断程序的编程实验 203
B.8 可编程序控制器与计算机的通信实验 204
B.9 两台可编程序控制器的通信实验 205
B.10 高速输入与高速控制器的通信实验 206
附录C 部分习题参考答案 208
C.1 第3章习题答案 208
C.2 第4章习题答案 209
C.3 第5章习题答案 211
C.4 第6章习题答案 212
附录D S7-200的错误代码 214
附录E S7-200的特殊存储器（SM）标志位 217
附录F S7-200的SIMATIC指令集简表 222
参考文献 228