第1章 概述 1
1.1 PLC的基本概念 1
1.1.1模块式PLC的基本结构 1
1.1.2 PLC的特点 3
1.1.3 PLC的应用领域 4
1.1.4怎样下载西门子PLC的资料和软件 4
1.2 PLC的工作原理 5
1.2.1逻辑运算 5
1.2.2 PLC的循环处理过程 6
1.2.3 PLC的工作原理 7
第2章 S7-300/400的硬件与STEP7使用入门 10
2.1 SIMATIC自动控制系统简介 10
2.1.1 SIMATIC自动化控制系统的组成 10
2.1.2全集成自动化 11
2.2 S7-300系列PLC简介 12
2.2.1 S7-300概述 12
2.2.2 S7-300的组成部件 13
2.2.3 S7-300的系统结构 14
2.3 S7-300的CPU模块与电源模块 16
2.3.1 CPU模块的元件 16
2.3.2 CPU的存储器 18
2.3.3 CPU模块的技术规范 19
2.3.4电源模块 21
2.4 S7-400系列PLC简介 22
2.4.1 S7-400的基本结构与特点 22
2.4.2机架与接口模块 24
2.4.3 CPU模块与电源模块 25
2.4.4冗余设计的容错自动化系统S7-400H 29
2.4.5安全型自动化系统S7-400F/FH 30
2.4.6多CPU处理 31
2.5编程软件STEP7的安装与使用 32
2.5.1 STEP7的版本与许可证密钥 32
2.5.2安装STEP 7与PLCSIM 33
2.5.3项目的创建 35
2.5.4 STEP 7与PLC通信连接的组态 38
2.6硬件组态 40
2.6.1硬件组态概述 40
2.6.2多机架系统的组态 42
2.6.3 I/O模块的地址分配 45
2.6.4 CPU模块的参数设置 46
2.6.5 STEP 7的帮助功能与防止误操作的措施 52
2.7输入/输出模块 52
2.7.1数字量输入模块 53
2.7.2数字量输出模块 55
2.7.3模拟量输入模块 57
2.7.4模拟量输入模块的参数设置 59
2.7.5将模拟量输入模块的输出值转换为实际的物理量 61
2.7.6模拟量输出模块与模拟量输入/输出模块 62
2.7.7其他信号模块与前连接器 64
2.8功能模块与ET 200 65
2.8.1功能模块 65
2.8.2 ET 200 67
2.9 S7-300/400的维护 68
第3章S7-300/400编程基础与STEP 7的使用方法 70
3.1程序的生成与仿真实验 70
3.1.1 PLC编程语言的国际标准 70
3.1.2 STEP 7的编程语言 70
3.1.3生成用户程序 73
3.1.4用仿真软件调试程序 76
3.2 S7-300/400 CPU的存储区 80
3.2.1数制 80
3.2.2基本数据类型 82
3.2.3系统存储器 84
3.2.4 CPU中的寄存器 87
3.3 STEP 7在编程与调试中的应用 90
3.3.1符号表 90
3.3.2程序编辑器 92
3.3.3项目管理 94
3.3.4用变量表监控程序 94
3.3.5数据传送指令与程序状态监控 98
3.3.6在线操作 100
3.4位逻辑指令 103
3.5定时器与计数器指令 109
3.5.1定时器指令 109
3.5.2计数器指令 116
3.6逻辑控制指令与间接寻址 119
3.6.1逻辑控制指令 119
3.6.2寻址方式与间接寻址 122
3.6.3循环指令 125
3.7数据处理指令 125
3.7.1比较指令 125
3.7.2数据转换指令 127
3.7.3移位与循环移位指令 130
3.8数学运算指令 131
3.8.1整数数学运算指令 132
3.8.2浮点数数学运算指令 133
3.8.3字逻辑运算指令 135
3.9.其他指令 136
3.9.1主控继电器指令与数据块指令 136
3.9.2累加器指令 138
3.9.3梯形图的编程规则 139
第4章S7 -300/400的用户程序结构 140
4.1用户程序的基本结构 140
4.1.1用户程序中的块 140
4.1.2用户程序使用的堆栈 143
4.2共享数据块与复杂数据类型 144
4.2.1共享数据块与数据类型 144
4.2.2复杂数据类型的生成与应用 146
4.3功能块与功能的生成与调用 150
4.3.1功能块 150
4.3.2功能 153
4.3.3块调用与块结束指令 154
4.3.4功能与功能块的调用 156
4.3.5复杂数据类型作块的输入参数 159
4.4寄存器间接寻址与参数类型 160
4.4.1寄存器间接寻址 160
4.4.2参数类型 Pointer的应用 162
4.4.3参数类型ANY的应用 165
4.4.4时间标记冲突与一致性检查 167
4.4.5单步与断点功能的使用 168
4.5多重背景 170
4.6组织块与中断处理 172
4.6.1中断的基本概念 172
4.6.2启动组织块与循环中断组织块 175
4.6.3时间中断组织块 176
4.6.4硬件中断组织块 179
4.6.5延时中断组织块 181
4.6.6异步错误组织块 183
4.6.7同步错误组织块 185
4.6.8其他组织块 185
4.7显示参考数据 186
4.7.1参考数据的生成与显示 186
4.7.2在程序中快速查找地址的位置 189
第5章 数字量控制系统梯形图设计方法 192
5.1梯形图的经验设计法与继电器电路转换法 192
5.1.1梯形图的经验设计法 192
5.1.2根据继电器电路图设计梯形图 194
5.2顺序控制设计法与顺序功能图 198
5.2.1顺序控制设计法 198
5.2.2步与动作 198
5.2.3有向连线与转换 200
5.2.4顺序功能图的基本结构 201
5.2.5顺序功能图中转换实现的基本规则 203
5.3使用置位复位指令的顺序控制梯形图编程方法 205
5.3.1设计顺序控制梯形图的一些基本问题 205
5.3.2单序列的编程方法 206
5.3.3选择序列与并行序列的编程方法 208
5.3.4应用举例 209
5.4具有多种工作方式的系统的顺序控制编程方法 212
5.4.1系统的硬件结构与工作方式 212
5.4.2公用程序与手动程序 214
5.4.3自动程序 215
5.5顺序功能图语言S7- Graph的应用 219
5.5.1 S7-Graph语言概述 219
5.5.2使用S7-Graph编程的例子 221
5.5.3顺序器的运行模式与监控操作 226
5.5.4顺序器中的动作 228
5.5.5顺序器中的条件 230
5.5.6用S7-Graph编写具有多种工作方式的控制程序 231
第6章 网络通信基础与PROFlBUS-DP网络通信 236
6.1串行通信接口 236
6.1.1串行通信基础知识 236
6.1.2串行通信接口标准 237
6.2计算机通信的国际标准 238
6.2.1开放系统互连模型 238
6.2.2 IEEE 802通信标准 239
6.2.3现场总线及其国际标准 241
6.3 SIMATIC通信网络与通信服务 242
6.4 PROFIBUS网络 245
6.4.1 PROFIBUS的物理层 245
6.4.2 PROFIBUS的通信服务 248
6.4.3 PROFIBUS的协议结构 250
6.4.4 PROFIBUS-DP的功能 251
6.4.5 PROFIBUS-DP设备 252
6.5主站与标准DP从站通信的组态 254
6.5.1组态PROFIBUS-DP网络 254
6.5.2主站与ET 200通信的组态 258
6.5.3主站通过EM 277与S7-200通信的组态 260
6.6 DP主站与智能从站通信的组态与编程 263
6.6.1 DP主站与智能从站主从通信的组态 263
6.6.2设计验证通信的程序 267
6.6.3用SFC 14和SFC 15传输一致性数据 269
6.7 PLC与变频器DP通信的组态与编程 272
6.7.1 S7-300与变频器DP通信的组态 272
6.7.2变频器DP通信的数据区结构 275
6.7.3 S7-300与变频器的DP通信实验 276
6.8 DP网络其他通信方式的组态与编程 280
6.8.1 S7通信的组态与编程 280
6.8.2 PROFIBUS-DP通信的其他应用 285
第7章 PROFlBUS网络控制系统的故障诊断 289
7.1使用STEP 7和中断组织块诊断故障 289
7.1.1与DP通信有关的中断组织块 289
7.1.2 DP从站的故障诊断 290
7.1.3 DP从站中的信号模块的故障诊断 296
7.2用报告系统错误功能诊断故障 302
7.2.1故障诊断与故障显示的自动化 302
7.2.2项目的组态 302
7.2.3实验结果 304
7.3故障诊断的其他问题 306
7.3.1用模块上的LED诊断故障 306
7.3.2编程错误的诊断 307
7.3.3项目的上载 309
第8章 工业以太网的组态与编程 311
8.1工业以太网 311
8.1.1工业以太网概述 311
8.1.2工业以太网的交换技术与交换机 313
8.1.3工业以太网的通信处理器与带PN接口的CPU 314
8.1.4以太网的地址与IT通信服务 316
8.2用普通网卡实现计算机与S7-300的通信 317
8.2.1使用ISO协议进行通信 317
8.2.2使用TCP/IP协议进行通信 319
8.3基于以太网的S5兼容通信 321
8.3.1 S5兼容的通信服务 321
8.3.2 TCP连接通信的组态与编程 322
8.3.3其他S5兼容连接通信的组态与编程 327
8.3.4基于以太网的S7连接通信的组态与编程 328
8.4 PROFINET通信的组态与编程 332
8.4.1 PROFINET概述 332
8.4.2基于CPU集成的PN接口的PROFINET通信 335
8.4.3基于CP的PROFINET通信 342
第9章 S7 -300/400的其他通信方式 344
9.1 MPI网络通信 344
9.1.1 MPI网络概述 344
9.1.2全局数据通信的组态 345
9.1.3事件驱动的全局数据通信 349
9.1.4 S7基本通信 351
9.1.5其他MPI网络通信 356
9.2 AS- i网络 357
9.2.1 AS- i网络概述 357
9.2.2 AS- i主站模块与AS- i从站模块 359
9.3点对点通信 361
9.3.1点对点通信概述 361
9.3.2使用ASCII协议发送和接收数据 362
9.4其他通信网络与通信服务 365
9.4.1 S7路由功能 365
9.4.2 OPC通信服务 369
9.4.3工业无线局域网 371
9.4.4广域网 372
9.4.5 KNX/EIB 373
第10章 S7 -300/400在模拟量闭环控制中的应用 376
10.1模拟量闭环控制与PID控制器 376
10.1.1模拟量闭环控制系统的组成 376
10.1.2闭环控制的主要性能指标 377
10.1.3 PID控制器的数字化 379
10.1.4 S7-300/400实现闭环控制的方法 384
10.2连续PID控制器FB 41 385
10.2.1设定值与过程变量的处理 385
10.2.2 PID控制算法 387
10.2.3控制器输出值的处理 387
10.3 PID控制器的示例程序 388
10.3.1系统简介 388
10.3.2程序设计 389
10.4 PID控制器的参数整定方法 394
10.4.1 PID控制器的参数整定方法 394
10.4.2 PID控制器参数整定的仿真实验 395
10.5脉冲发生器FB 43 398
10.5.1脉冲发生器的功能与结构 398
10.5.2三级控制器与二级控制器 400
10.6步进PI控制器FB 42 405
10.6.1步进控制器的结构 405
10.6.2步进控制器的功能分析 406
附录 408
附录A 57-300/400的指令一览表 408
附录B 组织块、系统功能与系统功能块一览表 412
附录C 光盘说明 418
C.1软件 419
C.2多媒体视频教程 419
C.3软件手册 419
C.4硬件手册 419
C.5通信手册 420
C.6例程 420
附录D常用缩写词 421
参考文献 425