第1章 电气控制与PLC基础 1
1.1 常用低压电器 1
1.1.1 低压电器概述 1
1.1.2 常用低压电器 2
1.2 基本电气控制电路 13
1.2.1 电气控制系统图及绘制原则 13
1.2.2 常用电气控制电路的设计步骤 14
1.2.3 继电器控制系统的组成 15
1.2.4 电气控制基本电路 15
1.3 PLC概述 19
1.3.1 PLC的产生 19
1.3.2 PLC的特点 20
1.3.3 PLC的分类 21
1.3.4 PLC的应用领域 23
1.3.5 PLC的发展趋势 23
1.3.6 PLC控制和继电器控制的区别 24
1.4 PLC的工作原理 25
1.4.1 PLC扫描工作方式 25
1.4.2 PLC工作流程图 26
1.4.3 PLC与普通计算机工作方式的区别 27
1.5 PLC系统基本结构 27
1.5.1 硬件结构 27
1.5.2 软件组成 32
1.6 PLC的编程语言 33
1.6.1 PLC的编程语言 33
1.6.2 PLC的程序结构 35
1.6.3 从简单实例看PLC应用开发过程 35
1.7 实验1 PLC应用及简单实例 37
1.8 思考与练习 38
第2章 S7-200 PLC硬件系统及编程资源 39
2.1 S7-200 PLC硬件系统配置 39
2.1.1 S7-200 PLC的硬件构成和性能特点 39
2.1.2 S7-200 CPU模块结构和技术指标 41
2.1.3 数字量输入／输出（L/O）扩展模块 46
2.1.4 模拟量输入／输出扩展模块 47
2.1.5 热电偶、热电阻输入扩展模块 50
2.1.6 网络通信及其他控制模块 52
2.2 I/O编址及外部端口接线 52
2.2.1 模块I/O端口编址 52
2.2.2 S7-200 PLC模块外部接线及注意事项 54
2.3 S7-200 PLC内部编程资源 63
2.3.1 S7-200 PLC编程软元件 63
2.3.2 软元件类型和功能 64
2.4 S7-200寻址方式 67
2.4.1 数据类型 67
2.4.2 直接寻址与间接寻址 68
2.5 实验2 PLC硬件连接及简单程序 72
2.6 思考与练习 74
第3章 S7-200系列PLC的基本指令及应用 76
3.1 概述 76
3.1.1 S7-200编程软件简介 76
3.1.2 S7-200指令基本格式 76
3.2 基本逻辑指令 77
3.2.1 触点输入／线圈驱动输出指令 77
3.2.2 逻辑与指令 79
3.2.3 逻辑或指令 80
3.2.4 逻辑块与指令 82
3.2.5 逻辑块或指令 83
3.2.6 置位／复位指令 84
3.2.7 立即指令 84
3.2.8 边沿触发指令 85
3.2.9 堆栈操作指令 87
3.2.10 取反指令／空操作指令 88
3.3 定时器指令 89
3.3.1 基本概念及定时器编号 89
3.3.2 通电延时定时器TON（On-Delay Timer） 89
3.3.3 断电延时定时器TOF（Off-Delay Timer） 91
3.3.4 保持型通电延时定时器TONR（Retentive On-Delay Timer） 92
3.3.5 定时器当前值刷新方式 93
3.4 计数器指令 95
3.4.1 基本概念及计数器编号 95
3.4.2 递增计数器CTU（Count Up） 96
3.4.3 递减计数器CTD（Count Down） 97
3.4.4 增减计数器CTUD（Count UP/Down） 98
3.5 比较指令 101
3.5.1 比较指令运算符 101
3.5.2 比较数据类型 101
3.5.3 比较指令格式 102
3.6 程序控制指令 103
3.6.1 跳转指令 103
3.6.2 循环指令 104
3.6.3 停止、结束及看门狗复位指令 106
3.6.4 子程序 107
3.6.5 “与”ENO指令 113
3.7 实验3常用基本逻辑指令编程练习 114
3.8 思考与练习 116
第4章 S7-200顺序控制程序设计及应用 118
4.1 PLC功能图概述 118
4.1.1 功能图基本概念 118
4.1.2 功能图结构 119
4.1.3 功能图转换成梯形图 120
4.2 顺序控制设计方法 122
4.2.1 基于起保停电路的顺序控制设计方法 122
4.2.2 基于置位、复位指令的顺序控制设计方法 126
4.3 顺序控制指令及应用 127
4.3.1 顺序控制指令 127
4.3.2 顺序控制指令示例 128
4.3.3 顺序控制指令使用说明 131
4.4 实验4 顺序控制指令编程练习 131
4.5 思考与练习 132
第5章 S7-200系列PLC功能指令及应用 133
5.1 数据传送指令 133
5.1.1 单个数据传送指令 133
5.1.2 块传送指令 136
5.1.3 字节交换与填充指令 136
5.2 算术和逻辑运算指令 137
5.2.1 算术运算指令 137
5.2.2 增减指令 143
5.2.3 数学函数指令 143
5.2.4 逻辑运算指令 145
5.3 移位指令 147
5.3.1 左移和右移指令 147
5.3.2 循环左移和循环右移指令 148
5.3.3 移位寄存器指令 149
5.4 表功能指令 152
5.4.1 填表指令 152
5.4.2 查表指令 153
5.4.3 表中取数指令 154
5.5 转换指令 155
5.5.1 数据类型转换指令 155
5.5.2 编码和译码指令 158
5.5.3 七段显示码指令 159
5.5.4 字符串转换指令 160
5.6 中断指令 162
5.6.1 中断源、中断事件号及中断优先级 162
5.6.2 中断指令 164
5.6.3 中断设计步骤 165
5.7 高速处理指令 168
5.7.1 高速计数指令 168
5.7.2 高速脉冲输出 172
5.8 时钟指令 175
5.8.1 读实时时钟指令TODR 175
5.8.2 写实时时钟指令TODW 176
5.9 实验5 中断等功能指令编程练习 176
5.10 思考与练习 178
第6章 PLC模拟量采集及闭环控制系统 179
6.1 模拟量闭环控制系统 179
6.1.1 模拟信号获取及变换 179
6.1.2 计算机闭环控制系统 181
6.1.3 PID控制算法及应用特点 182
6.2 S7-200 PLC对模拟信号的处理 184
6.2.1 模拟量输入／输出模块 184
6.2.2 模拟量／数字量与物理量的标度变换 186
6.3 PID操作指令 188
6.3.1 PID回路输入转换及标准化数据 188
6.3.2 回路输出值转换成标定数据 188
6.3.3 正作用和反作用回路 189
6.3.4 回路输出变量范围、控制方式及特殊操作 189
6.3.5 PID回路表 190
6.3.6 PID回路指令 190
6.3.7 PID编程步骤及应用 191
6.4 实验6 PID闭环控制系统 193
6.5 思考与练习 195
第7章 S7-200 PLC网络通信及应用 196
7.1 网络基础及PLC通信 196
7.1.1 网络通信协议基础 196
7.1.2 PLC通信方式 198
7.1.3 PLC常用通信接口 200
7.2 S7-200网络通信实现 204
7.2.1 S7-200网络通信概述 204
7.2.2 S7-200网络通信协议 209
7.2.3 网络通信配置实例 211
7.3 S7-200通信指令和应用 213
7.3.1 网络读与写指令 214
7.3.2 发送与接收指令 221
7.3.3 获取／设定口地址指令 227
7.4 实验7 S7-200 PLC网络通信实验 227
7.5 思考与练习 229
第8章 PLC控制系统简介 230
8.1 PLC控制系统结构类型 230
8.1.1 单机控制系统 230
8.1.2 集中控制系统 230
8.1.3 远程I/O控制系统 230
8.1.4 分布式控制系统 231
8.2 PLC控制系统设计步骤 231
8.3 PLC硬件配置选择与外围电路 232
8.3.1 PLC硬件配置 232
8.3.2 PLC外围电路 233
8.4 PLC软件设计 234
8.4.1 PLC软件设计的基本原则 234
8.4.2 PLC软件设计的内容和步骤 234
8.5 PLC控制系统的运行方式及可靠性 235
8.5.1 PLC控制系统的运行方式 235
8.5.2 PLC控制系统的可靠性 236
8.6 PLC控制系统的安装与调试 237
8.6.1 PLC控制系统的安装 237
8.6.2 PLC控制系统的调试 237
8.7 PLC控制系统应用实例 238
8.7.1 原理介绍 238
8.7.2 系统控制要求 238
8.7.3 控制系统L/O资源分配 239
8.7.4 选定PLC型号 239
8.7.5 控制系统原理图 239
8.7.6 控制系统软件设计 240
8.8 实验8步进电动机运动控制 241
8.9 思考与练习 242
第9章 PLC控制系统设计实例 243
9.1 三相异步电动机带延时的正反转控制设计 243
9.1.1 工作原理 243
9.1.2 系统控制要求 243
9.1.3 控制系统I/O资源分配 243
9.1.4 选定PLC型号 244
9.1.5 控制系统接线图 244
9.1.6 控制系统软件设计 244
9.2 水塔水位实时检测控制系统设计 247
9.2.1 工艺过程 247
9.2.2 系统控制要求 248
9.2.3 控制系统I/O资源分配 249
9.2.4 选定PLC型号 249
9.2.5 控制系统接线图 249
9.2.6 控制系统软件设计 250
9.3 散装物料输送系统设计 251
9.3.1 工艺过程 251
9.3.2 系统控制要求 252
9.3.3 控制系统I/O资源分配 252
9.3.4 选定PLC型号 253
9.3.5 控制系统接线图 253
9.3.6 控制系统软件设计 253
9.4 叶片式混料机控制系统设计 255
9.4.1 工艺过程 255
9.4.2 系统控制要求 256
9.4.3 控制系统I/O资源分配 256
9.4.4 选定PLC型号 257
9.4.5 控制系统接线图 257
9.4.6 控制系统软件设计 257
9.5 自动搬运车控制系统设计 259
9.5.1 工艺过程 259
9.5.2 系统控制要求 260
9.5.3 控制系统I/O资源分配 260
9.5.4 选定PLC型号 261
9.5.5 控制系统接线图 261
9.5.6 控制系统软件设计 262
9.6 交通灯控制系统设计 268
9.6.1 工作过程 268
9.6.2 系统控制要求 268
9.6.3 控制系统L/O资源分配 268
9.6.4 选定PLC型号 269
9.6.5 控制系统接线图 269
9.6.6 控制系统软件设计 269
9.7 五人抢答器系统设计 270
9.7.1 工作过程 270
9.7.2 系统控制要求 271
9.7.3 控制系统I/O分配 271
9.7.4 选择PLC型号 271
9.7.5 控制系统接线图 271
9.7.6 控制系统软件设计 272
9.8 全自动洗衣机控制系统设计 274
9.8.1 工作过程 274
9.8.2 系统控制要求 275
9.8.3 控制系统I/O资源分配 275
9.8.4 控制系统接线图 276
9.8.5 全自动洗衣机程序设计 276
9.9 三层电梯控制系统 277
9.9.1 工作过程 277
9.9.2 控制系统I/O资源分配 277
9.9.3 选择PLC型号 278
9.9.4 控制系统梯形图程序 278
9.10 实验9 PLC控制系统设计 278
9.11 思考与练习 279
第10章 STEP7-Micro/WIN编程软件及应用 282
10.1 STEP7-Micro/WINV4.0安装 282
10.1.1 PC机配置要求 282
10.1.2 硬件连接 282
10.1.3 软件安装 283
10.1.4 在线连接 285
10.2 STEP7-Micro/WINV4.0功能简介 285
10.2.1 编程软件基本功能 285
10.2.2 窗口组件及功能 286
10.3 程序编辑 288
10.3.1 建立项目 288
10.3.2 编辑程序 290
10.3.3 创建逻辑网络的规则 293
10.4 编译下载 293
10.4.1 程序编译 293
10.4.2 程序下载 294
10.5 调试监控 296
10.5.1 PLC工作模式 296
10.5.2 选择扫描次数 297
10.5.3 状态监控 297
10.6 实验10 STEP7-Micro/WIN编程软件练习 299
10.7 思考与练习 302
第11章 基于MCGS的PLC组态监控系统设计 304
11.1 PLC组态监控系统的组成 304
11.2 MCGS组态软件的系统构成 305
11.2.1 MCGS组态环境 305
11.2.2 MCGS运行环境 305
11.3 MCGS组态软件的工作方式 306
11.3.1 MCGS设备通信 306
11.3.2 MCGS动态画面 306
11.3.3 远程多机监控 306
11.3.4 系统运行流程控制 306
11.4 MCGS组态过程 306
11.4.1 工程整体规划 307
11.4.2 工程建立 307
11.4.3 构造实时数据库 308
11.4.4 组态用户窗口 309
11.4.5 构造主控窗口 311
11.4.6 组态设备窗口 311
11.4.7 组态运行策略 312
11.4.8 组态结果检查 312
11.4.9 工程测试 313
11.5 S7-200PLC与MCGS组态实例 314
11.5.1 实例一电动机控制系统组态 314
11.5.2 实例二十字路口交通灯系统组态 320
11.6 实验11 S7-200与MCGS组态系统设计 326
11.7 思考与练习 326
附录 327
附录A 电气控制线路基本图形和文字符号 327
附录B S7-200 PLC基本指令集 330
参考文献 334