第1章 PLC基础知识 1
1.1 PLC的产生与发展 1
1.1.1 PLC的产生 1
1.1.2 PLC的发展 2
1.1.3 西门子PLC的发展 3
1.2 PLC的分类、特点与应用 3
1.2.1 PLC的分类 3
1.2.2 西门子PLC的产品类型 5
1.2.3 PLC的特点 5
1.3 PLC的组成及工作原理 6
1.3.1 PLC的组成 6
1.3.2 PLC的工作原理 12
1.4 PLC与其他顺序逻辑控制系统的比较 13
1.4.1 PLC与继电器控制系统的比较 13
1.4.2 PLC与微型计算机控制系统的比较 14
1.4.3 PLC与单片机控制系统的比较 15
1.4.4 PLC与DCS的比较 16
第2章 西门子S7-300/400硬件系统 18
2.1 西门子S7-300/400 PLC硬件系统 18
2.1.1 S7-300系列PLC的组成 18
2.1.2 S7-400系列PLC的组成 21
2.1.3 S7-300系列PLC的结构 25
2.1.4 S7-400系列PLC的结构 27
2.1.5 S7-400H系列PLC的硬件系统 28
2.1.6 S7-400F/FH系列PLC的硬件系统 30
2.2 西门子S7-300/400 PLC的CPU模块 30
2.2.1 S7-300的CPU模块 30
2.2.2 S7-400的CPU模块 34
2.2.3 S7-400H和S7-400F/FH的CPU模块 37
2.3 西门子S7-300/400 PLC的I/O模块 38
2.3.1 S7-300 PLC的I/O模块 38
2.3.2 S7-400PLC的I/O模块 52
2.4 ET200分布式I/O 53
2.4.1 ET200分布式I/O的功能 54
2.4.2 ET200分布式I/O的分类 55
2.5 西门子S7-300/400 PLC存储区、数据类型与寻址方式 57
2.5.1 数制 57
2.5.2 数据类型 58
2.5.3 CPU存储区 62
2.5.4 系统存储区 63
2.5.5 寻址方式 67
第3章 PLC软件编程 73
3.1 PLC编程语言简介 73
3.1.1 梯形图编程语言 73
3.1.2 语句表 76
3.1.3 顺序功能图语言 76
3.1.4 功能块图语言 76
3.1.5 结构化控制语言 77
3.1.6 S7 HiGraph编程语言 78
3.1.7 S7 CFC编程语言 78
3.2 西门子STEP 7 V5.4编程软件简介 78
3.2.1 STEP 7软件的安装 79
3.2.2 STEP 7标准软件包 83
3.2.3 STEP 7标准软件包的扩展 85
3.2.4 STEP 7设置 87
3.3 西门子STEP 7 V5.4编程软件的使用 90
3.3.1 启动SIMATIC Manager 90
3.3.2 创建与编辑项目 91
3.3.3 硬件组态 97
3.3.4 CPU参数配置 101
3.3.5 I/O模块参数配置及模块地址的查看 109
3.3.6 定义符号 110
3.3.7 在逻辑块中创建程序 115
3.3.8 生成参考数据 126
3.3.9 下载和上传 133
3.3.10 用变量表调试程序 140
3.3.11 用程序状态功能调试程序 145
3.3.12 打印与归档 149
3.4 西门子S7-PLCSIM仿真软件 151
3.4.1 S7-PLCSIM的特性简介 151
3.4.2 S7-PLCSIM的使用方法 153
3.4.3 S7-PLCSIM与真实PLC的差别 158
第4章 西门子S7-300/400指令系统 160
4.1 位逻辑指令 160
4.1.1 语句表中的位逻辑指令 160
4.1.2 梯形图中的位逻辑指令 166
4.2 定时器指令 175
4.2.1 定时器指令概述 176
4.2.2 语句表中的定时器指令 178
4.2.3 梯形图中的定时器指令 184
4.3 计数器指令 194
4.3.1 计数器指令概述 194
4.3.2 语句表中的计数器指令 195
4.3.3 梯形图中的计数器指令 197
4.4 比较指令 203
4.4.1 语句表中的比较指令 203
4.4.2 梯形图中的比较指令 204
4.5 装入与传送指令 208
4.5.1 装入与传送指令概述 208
4.5.2 语句表中的装入与传送指令 208
4.5.3 梯形图中的MOVE赋值指令 213
4.6 转换指令 214
4.6.1 语句表中的转换指令 214
4.6.2 梯形图中的转换指令 220
4.7 整数算术运算指令 232
4.7.1 整数算术运算指令概述 233
4.7.2 语句表中的整数算术运算指令 233
4.7.3 梯形图中的整数算术运算指令 236
4.8 浮点数算术运算指令 241
4.8.1 浮点数算术运算指令概述 242
4.8.2 语句表中的浮点数算术运算指令 242
4.8.3 梯形图中的浮点数算术运算指令 246
4.9 字逻辑运算指令 253
4.9.1 语句表中的字逻辑运算指令 253
4.9.2 梯形图中的字逻辑运算指令 255
4.10 移位指令 259
4.10.1 语句表中的移位指令 259
4.10.2 梯形图中的移位指令 263
4.11 逻辑控制指令 269
4.11.1 语句表中的逻辑控制指令 269
4.11.2 梯形图中的逻辑控制指令 275
4.12 程序控制指令 277
4.12.1 语句表中的程序控制指令 277
4.12.2 梯形图中的程序控制指令 286
4.13 数据块指令 288
4.13.1 语句表中的数据块指令 288
4.13.2 梯形图中的数据块指令 290
4.14 累加器操作指令 290
4.15 状态位指令 294
第5章 西门子S7-300/400的程序结构 302
5.1 西门子S7-300/400 CPU中的程序及块结构 302
5.1.1 S7-300/400 CPU中的程序 302
5.1.2 STEP 7的3种设计程序方法 302
5.1.3 S7-300/400的块结构 303
5.2 组织块 304
5.2.1 OB的组成及分类 304
5.2.2 主程序循环组织块OB1 307
5.2.3 日期-时间中断组织块OB10～OB17 308
5.2.4 时间延时中断组织块OB20～OB23 316
5.2.5 循环中断组织块B30～OB38 320
5.2.6 硬件中断组织块OB40～OB47 324
5.2.7 DPV1中断组织块OB55～OB57 330
5.2.8 多处理器中断组织块OB60 331
5.2.9 同步循环中断组织块OB61～OB65 332
5.2.10 异步错误中断组织块OB70～OB88 334
5.2.11 背景循环组织块OB90 349
5.2.12 启动组织块OB100～OB102 349
5.2.13 同步错误组织块OB121、OB122 352
5.3 功能和功能块 355
5.3.1 局部变量 355
5.3.2 FC的调用 356
5.3.3 FB的调用 361
5.3.4 系统功能块、系统功能和系统数据块 366
5.4 数据块 372
5.4.1 生成共享OB 373
5.4.2 生成背景DI 373
第6章 西门子S7-300/400顺序控制与S7 Graph编程 374
6.1 顺序控制 374
6.1.1 顺序控制有关名词 374
6.1.2 顺序控制功能图结构 375
6.2 S7 Graph编程 376
6.2.1 顺序控制程序的结构 377
6.2.2 初识S7 Graph 377
6.2.3 使用S7 Graph编写单序列程序 380
6.2.4 S7 Graph的运行“Control Sequencer”工具调试 386
6.2.5 使用S7 Graph编写选择序列程序 388
6.2.6 使用S7 Graph编写并行序列程序 393
6.2.7 S7 Graph中的动作 399
6.2.8 S7 Graph FB的参数设置 400
第7章 西门子S7-300/400特殊功能模块 405
7.1 高速计数模块 405
7.1.1 FM350-1高速计数模块 405
7.1.2 FM350-2高速计数模块 418
7.1.3 FM450-1高速计数模块 426
7.2 温度控制模块 432
7.2.1 PID控制 432
7.2.2 FM355/FM355-2温度控制 439
7.2.3 FM455/FM455-2温度控制 455
7.3 定位模块 460
7.3.1 FM351定位模块 460
7.3.2 FM451定位模块 463
第8章 西门子S7-300/400工业通信网络 466
8.1 计算机通信基本知识 466
8.1.1 数据传输方式 466
8.1.2 串行通信的分类 466
8.1.3 串行通信的数据通路形式 468
8.1.4 串行通信的接口标准 469
8.1.5 通信介质 473
8.1.6 计算机通信的国际标准 473
8.2 西门子S7-300/400工业通信网络概述 476
8.2.1 西门子S7-300/400的网络层次 476
8.2.2 西门子S7-300/400的通信网络 478
8.3 MPI网络 479
8.3.1 MPI网络概述 479
8.3.2 MPI网络参数设定 480
8.3.3 MPI网络通信 481
8.4 PROFIBUS 496
8.4.1 PROFIBUS概述 496
8.4.2 PROFIBUS网络组成及配置方案 498
8.4.3 PROFIBUS网络参数设定 500
8.4.4 PROFIBUS网络通信 501
8.5 AS-I总线 512
8.5.1 AS-I总线概述 512
8.5.2 AS-I主站模板CP343-2简介 514
8.5.3 AS-I网络通信 516
8.6 工业以太网与PROFINET 517
8.6.1 工业以太网 518
8.6.2 PROFINET 521
8.6.3 工业以太网通信 523
第9章 PLC系统设计 530
9.1 PLC系统总体设计 530
9.1.1 PLC控制系统设计的基本原则 530
9.1.2 PLC系统设计的基本内容 530
9.1.3 PLC系统设计的基本步骤 531
9.2 PLC硬件系统设计 532
9.2.1 PLC型号选择 532
9.2.2 I/O模块的选择 534
9.2.3 I/O点的选择 535
9.2.4 PLC控制系统的可靠性设计 535
9.3 PLC软件系统设计 536
9.3.1 PLC软件系统设计的方法 536
9.3.2 PLC软件系统设计的步骤 537
第10章 西门子S7-300/400系列PLC的安装与维护 539
10.1 PLC的安装 539
10.1.1 PLC的安装注意事项 539
10.1.2 S7-300/400系列PLC的安装步骤 539
10.1.3 S7-300系列PLC的安装与接线 540
10.1.4 S7-400系列PLC的安装与接线 547
10.2 西门子S7-300系列PLC的维护和检修 554
10.2.1 S7-300系列PLC的维护 554
10.2.2 S7-300系列PLC的故障诊断与排除 557
10.3 西门子S7-400系列PLC的维护和检修 560
10.3.1 S7-400系列PLC的维护 560
10.3.2 S7-400系列PLC的故障诊断与排除 564
附录1 组织块、系统功能与系统功能块 569
附录2 STEP 7指令集速查表 575
参考文献 584