第1章 PLC简介 1
1.1PLC的定义、特点、基本功能和发展方向 1
1.1.1 PLC的定义 2
1.1.2 PLC的特点 3
1.1.3 PLC的基本功能 4
1.1.4 PLC的发展方向 5
1.2 PLC的一般技术指标和技术性能指标 5
1.2.1一般技术指标 5
1.2.2技术性能指标 6
1.3 PLC的分类和应用领域 6
1.3.1 PLC的分类 6
1.3.2 PLC的应用领域 8
1.4 PLC的基本组成 8
1.4.1中央处理器 9
1.4.2存储器 9
1.4.3输入/输出接口 10
1.4.4电源 11
1.4.5编程器 11
1.5 PLC系统的等效电路 11
1.6 PLC的工作原理 13
1.7实例：加电输出禁止控制 15
1.8实践与技巧 16
1.9习题与思考 17
第2章 西门子S7-200 PLC的系统组成和特性 18
2.1西门子PLC简介 18
2.2 S7-200系列PLC的构成 20
2.2.1PLC主机 21
2.2.2扩展模块 22
2.2.3相关设备 25
2.3 S7-200系列PLC的性能与工作方式 25
2.3.1 S7-200系列PLC的输入/输出系统性能 25
2.3.2 S7-200系列PLC的存储系统性能 27
2.3.3 S7-200系列PLC的工作方式 28
2.4 S7-200系列PLC的电源计算 29
2.5 S7-200系列PLC的最大I/O原则 30
2.6 S7-200系列PLC的外部接线 31
2.7 S7-200系列PLC的编程 34
2.7.1 PLC的编程语言 34
2.7.2 S7-200系列PLC的程序结构 35
2.8实例：异步电动机正反转控制 36
2.9实践与技巧 37
2.10习题与思考 38
第3章 S7-300/400 PLC的特性 39
3.1S7-300 PLC的系统组成和特性 39
3.1.1 S7-300 PLC简介 39
3.1.2 S7-300 PLC的系统特性 41
3.1.3 S7-300 PLC的I/O地址分配 43
3.2 S7-400 PLC的系统组成和特性 45
3.2.1 S7-400 PLC简介 45
3.2.2 S7-400 PLC的系统特性 46
3.2.3 S7-400 PLC的I/O地址分配 47
3.3 S7-300 PLC的模块特性 47
3.4 S7-400 PLC的模块特性 55
3.5实例：模拟量输入模块测量范围的设定 59
3.6实践与技巧 59
3.7习题与思考 60
第4章 STEP 7-Micro/WIN 32编程软件 62
4.1编程软件STEP 7-Micro/WIN的安装 62
4.1.1系统要求 62
4.1.2软件安装 62
4.1.3硬件连接 63
4.1.4参数设置 63
4.1.5在线联系 63
4.1.6设置和修改PLC通信参数 64
4.2 STEP 7-Micro/WIN编程软件的功能 64
4.2.1 STEP 7-Micro/WIN基本功能 65
4.2.2软件界面及其功能 65
4.2.3系统组态 68
4.3 STEP 7编程软件的基本使用 73
4.3.1文件操作 73
4.3.2编辑程序 76
4.3.3下载、运行与停止程序 87
4.4程序的调试与监控 89
4.4.1选择工作方式 89
4.4.2程序状态显示 89
4.4.3状态图显示 91
4.4.4执行有限次扫描 92
4.4.5查看交叉引用 93
4.4.6运行模式下编辑程序 94
4.4.7 S7-200的出错处理 95
4.5项目管理 96
4.5.1打印 96
4.5.2复制项目 96
4.5.3导入文件 97
4.5.4导出文件 97
4.6电动机启停控制程序的开发 97
4.7实例：仿真运行点动控制程序 102
4.8综合实例：应用PID指令向导编写水箱水位控制程序 106
4.9实践与技巧 110
4.10习题与思考 112
第5章 S7-200的指令系统 113
5.1 S7-200的基本数据类型、编程元件和寻址方式 113
5.1.1 S7-200的基本数据类型 113
5.1.2编程元件 114
5.1.3编程元件的寻址 117
5.2基本指令 119
5.2.1基本位操作指令 119
5.2.2逻辑堆栈指令 126
5.2.3定时器指令 129
5.2.4计数器指令 137
5.2.5比较指令 141
5.3运算指令 143
5.3.1四则运算和增减指令 143
5.3.2数学函数指令 148
5.3.3逻辑运算指令 151
5.4数据处理指令 154
5.4.1数据传送指令 154
5.4.2移位指令 157
5.4.3字节交换指令 160
5.5表功能指令 161
5.5.1填表指令 161
5.5.2表取数指令 162
5.5.3填充指令 164
5.5.4表查找指令 164
5.6转换指令 165
5.6.1数据类型转换指令 166
5.6.2编码和译码指令 168
5.6.3字符串转换指令 169
5.7程序控制类指令 172
5.7.1结束、暂停指令和看门狗指令 173
5.7.2跳转指令 174
5.7.3循环指令 176
5.7.4子程序指令 178
5.7.5与ENO指令 180
5.8特殊指令 180
5.8.1实时时钟指令 180
5.8.2中断指令 181
5.8.3高速计数器指令 186
5.8.4高速脉冲输出指令 198
5.8.5 PID指令 206
5.9实例：除尘室PLC控制 211
5.10实例：广告牌循环彩灯的PLC控制 212
5.11综合实例：抢答器设计 214
5.11.1系统的基本功能 214
5.11.2硬件电路图 214
5.11.3 I/O分配表 216
5.11.4系统的流程图 216
5.12实践与技巧 223
5.13习题与思考 226
第6章 PLC梯形图程序设计 227
6.1PLC的程序设计方法 227
6.1.1经验设计法 227
6.1.2继电器控制电路移植法 228
6.1.3顺序控制设计法 230
6.2梯形图设计规则 231
6.3顺序功能图 231
6.3.1顺序功能图简介 232
6.3.2顺序功能图绘制的注意事项 233
6.3.3顺序控制指令 233
6.3.4顺序功能图的编程 234
6.4 PLC程序和调试说明 238
6.4.1复杂程序的设计方法 239
6.4.2程序的内容和质量 239
6.4.3程序的调试 239
6.5典型的简单电路编程 240
6.6典型的简单环节编程 244
6.7实例：顺序功能图在小车行程控制中的应用 248
6.8综合实例：自动售货机的设计 250
6.8.1自动售货机的基本功能 250
6.8.2自动售货机I/O点的分配 250
6.8.3自动售货机的接线图 251
6.8.4顺序功能图 252
6.8.5梯形图 252
6.9综合实例：顺序功能图在交通信号灯控制中的应用 260
6.9.1交通信号灯控制要求 261
6.9.2交通信号灯控制的设计 261
6.9.3编制程序 263
6.10实践与技巧 264
6.11习题与思考 266
第7章 S7-200系列PLC的通信与网络 267
7.1PLC数据通信的基础知识 267
7.1.1数据通信的传输方式 267
7.1.2通信介质 269
7.1.3串行通信接口标准 271
7.1.4 PLC的通信网络结构 273
7.2 S7-200的通信系统与网络 275
7.2.1 S7-200通信简介 275
7.2.2通信连接方式 278
7.2.3通信协议 278
7.3 S7-200的网络通信及应用 283
7.3.1 S7-200的通信指令 284
7.3.2 PPI通信 284
7.3.3自由口通信 289
7.3.4自由口通信应用实例 291
7.4 Modbus通信及应用 297
7.4.1 Modbus报文格式 297
7.4.2 Modbus通信协议指令 299
7.4.3 Modbus通信应用实例 302
7.5 MODEM通信及应用 304
7.6 USS通信及应用 307
7.6.1USS通信简介 307
7.6.2 USS通信应用实例 313
7.7西门子MPI协议及应用 317
7.8 PROFIBUS-DP通信及应用 319
7.8.1 PROFIBUS通信简介 319
7.8.2 S7-300/400和S7-200 PLC的PROFIBUS-DP通信应用实例 320
7.9工业以太网通信及应用 324
7.9.1工业以太网简介 324
7.9.2 S7-200 PLC之间的以太网通信 325
7.9.3 S7-200 PLC和S7-300 PLC的以太网连接 328
7.9.4 PC-Access通过以太网访问S7-200 PLC 330
7.10实例：PLC与远程PC的通信 331
7.11实践与技巧 332
7.12习题与思考 335
第8章 变频器的PLC控制 336
8.1变频器的基础知识 336
8.1.1变频器的用途和构造 336
8.1.2变频器电路配线与注意事项 340
8.1.3变频器日常维护 341
8.2变频器输出频率 341
8.2.1变频器输出频率的含义 341
8.2.2设置或修改变频器输出频率的方法 342
8.3西门子变频器简介 343
8.3.1 SINAMICS V10变频器 344
8.3.2 SINAMICS G120变频器 345
8.3.3 SINAMICS G120D变频器 346
8.3.4用于分布式I/O系统的变频器SIMATIC ET200S FC 347
8.4 MICROMASTER 420通用变频器 348
8.4.1变频器简介 349
8.4.2变频器的安装 350
8.4.3变频器的调试 355
8.5实例：MICROMASTER 420通用变频器与PLC的连接 359
8.6实例：变频调速恒压供水系统 368
8.7综合实例：全自动洗衣机设计 377
8.7.1全自动洗衣机控制要求 377
8.7.2硬件设计 378
8.7.3软件设计 381
8.8实践与技巧 393
8.9习题与思考 404
第9章 人机交互设备 406
9.1触摸屏简介 406
9.2 TPC1262H基本信息 407
9.3文本显示器 409
9.3.1TD200文本显示器 409
9.3.2 TD200C文本显示器 411
9.3.3 TD200/TD200C技术规范 412
9.3.4 TD200/TD200C与S7-200 PLC的连接 412
9.3.5 TD200/TD200C与S7-200 PLC的连接电缆制作图 414
9.3.6 TD200/TD200C安装图 414
9.4 MCGS嵌入版组态软件 414
9.4.1MCGS嵌入版组态软件的主要功能 415
9.4.2 MCGS嵌入版组态软件的特点 415
9.4.3 MCGS嵌入版组态软件的工作方式 416
9.4.4组态开发简介 416
9.4.5开发实例 420
9.5 HMI组态软件 434
9.5.1 HMI组态软件的安装 434
9.5.2创建一个新项目文件 435
9.5.3添加变量 436
9.5.4添加文字标签 437
9.5.5添加弹出按钮 438
9.5.6离线模拟 439
9.5.7将项目文件下载到触摸屏 440
9.5.8 PLC控制程序的传送与操作 441
9.6组态王 441
9.6.1创建项目 442
9.6.2建立主画面 444
9.6.3建立趋势曲线画面 444
9.6.4建立数据报表 445
9.6.5建立报警窗口 447
9.6.6建立参数监控画面 448
9.7实例：基于触摸屏的三相异步电动机调速 448
9.7.1触摸屏组态的下载和调试 448
9.7.2触摸屏操作界面 449
9.7.3控制要求 450
9.7.4接线图 450
9.7.5程序设计 450
9.8实践与技巧 451
9.9习题与思考 457
第10章 西门子S7-200的常用模块 458
10.1模拟量扩展模块简介 458
10.1.1模拟量扩展模块的种类和连接 458
10.1.2模拟量输出模块的地址和技术规范 459
10.1.3模拟量输入模块的地址和技术规范 460
10.2模拟量输出模块的使用 461
10.2.1模拟量输出模块的数据字格式和使用注意事项 461
10.2.2模拟量输出模块EM232的使用 461
10.3模拟量输入模块的使用 464
10.3.1模拟量输入模块的数据字格式和使用注意事项 464
10.3.2模拟量输入模块EM231的使用 464
10.4模拟量混合模块EM235 466
10.5位置控制模块EM253 468
10.5.1位置控制模块EM253的特点和功能 469
10.5.2位置控制模块EM253的技术规范 470
10.5.3位置控制模块EM253与S7-200 PLC的兼容性 472
10.5.4位置控制EM253模块LED状态 473
10.5.5位置控制模块EM253的编程 474
10.5.6位置控制模块EM253的接线 474
10.5.7位置控制模块EM253的实际系统 474
10.5.8使用向导配置定位模块EM253 474
10.5.9使用EM253控制面板 486
10.6数字量扩展模块 488
10.6.1 S7-200系列PLC数字量扩展模块技术规范 489
10.6.2 S7-200系列PLC数字量扩展模块接线图 491
10.7测量温度扩展模块 495
10.7.1模拟量扩展模块输入技术规范 496
10.7.2 EM231热电偶模块（EM231TC） 497
10.7.3 EM231热电阻模块（EM231RTD） 498
10.8调制解调器模块EM241Modem 501
10.8.1调制解调器模块EM241Modem功能 502
10.8.2调制解调器模块EM241Modem技术规范 502
10.8.3调制解调器模块EM241Modem安装 503
10.9工业以太网模块CP243-1 503
10.9.1工业以太网模块CP243-1技术规范 504
10.9.2工业以太网模块CP243-1功能 505
10.9.3工业以太网模块CP243-1使用 506
10.10 SIWAREX MS称重模块 507
10.10.1简介 507
10.10.2添加称重库指令 508
10.10.3库文件参数说明 509
10.10.4设定参数 510
10.10.5零点标定 512
10.10.6砝码标定 513
10.11 S7-200的调制解调器通信 514
10.11.1 S7-200与S7-200之间的通信 514
10.11.2通过电话线编程 524
10.12 S7-200的配方应用 534
10.13数据归档应用 541
10.14实例：触摸屏与EM235（EM232）控制的变频调速 545
10.15综合实例：自来水厂净水剂投加系统的控制 548
10.16实践与技巧 553
10.17习题与思考 555
第11章 PLC控制系统的应用设计 556
11.1 PLC控制系统的总体设计 556
11.1.1 PLC控制系统的类型 556
11.1.2 PLC控制系统设计的基本原则 558
11.1.3 PLC控制系统的设计步骤 558
11.1.4减少PLC输入和输出点数的方法 560
11.2提高PLC控制系统可靠性的措施 562
11.2.1供电系统设计 562
11.2.2接地设计 565
11.2.3 PLC输入/输出电路的设计 566
11.2.4电气柜结构设计 568
11.2.5现场布线图设计 568
11.2.6冗余设计 568
11.2.7软件抗干扰方法 569
11.2.8工作环境处理 569
11.3 PLC控制系统的设计举例 570
11.3.1三级皮带运输机 570
11.3.2机械手工作控制 574
11.3.3钻床精度控制系统 577
11.3.4炉窖温度控制系统 582
11.4综合应用：基于PLC的污水处理系统 591
11.4.1污水处理控制系统的工艺流程和控制原理 591
11.4.2污水处理控制系统的PLC选型和I/O配置 593
11.4.3污水处理控制系统的流程图和程序 595
11.5综合应用：自动化立体仓库系统设计 601
11.5.1简介 602
11.5.2系统硬件设计 604
11.5.3系统软件设计 606
11.6实践与技巧 625
11.7习题与思考 629
第12章 PLC的安装与维修 633
12.1 PLC的安装和拆除 633
12.1.1 PLC的安装环境 633
12.1.2 S7-200安装注意事项 633
12.1.3安装或拆除S7-200 634
12.1.4 PLC的接线 636
12.1.5抑制电路 638
12.1.6抗干扰措施 639
12.2 PLC故障检查和维修 640
12.2.1 PLC的维护 640
12.2.2定期维护检修 641
12.2.3 PLC的故障分析和处理 642
12.2.4 PLC系统输入部分和输出部分常见故障 644
12.2.5 S7-200的故障信息诊断 646
12.3 PLC应用系统的调试 648
12.4 PLC故障检查实例 649
12.5实践与技巧 653
12.6习题与思考 657
附录S7-200指令集 658