第1章 快速打开PLC技术领域的大门 1
1.1 PLC概述 1
1.1.1 PLC的诞生与迅猛发展 1
1.1.2 PLC的定义和标准 8
1.1.3 PLC的特点、功能及应用 10
1.1.4 PLC与其他工业控制系统的比较 13
1.2 PLC的基本结构及工作原理 16
1.2.1 PLC的基本结构 16
1.2.2 PLC的工作原理 23
1.3 PLC的技术性能 28
1.3.1 基本技术性能 28
1.3.2 PLC的内存分配及I/O点数 30
1.4 PLC的分类 31
1.4.1 按结构形式分类 31
1.4.2 按I/O点数和程序容量分类 35
1.4.3 按功能分类 35
1.5 PLC的编程语言 35
1.5.1 梯形图 35
1.5.2 指令表 36
1.5.3 顺序功能图 37
1.5.4 功能块图 37
1.5.5 结构文本及其他高级编程语言 37
1.6 PLC的特殊功能 37
1.6.1 PLC特殊功能的特点与分类 37
1.6.2 特殊功能的分类 38
思考题 41
第2章 熟知S7家族PLC的主要硬件资源 42
2.1 S7-200 PLC的主要硬件资源 42
2.1.1 S7-200 PLC概述 42
2.1.2 CPU模块的连接条件 45
2.1.3 S7-200 PLC的性能 48
2.1.4 扩展模块的外部连接 54
2.1.5 S7-200系列PLC特殊功能 61
2.2 S7-300 PLC的主要硬件资源 64
2.2.1 S7-300 PLC概述 64
2.2.2 S7-300 PLC的型号与规格 70
2.2.3 CPU模块的外部连接 72
2.2.4 S7-300 PLC的开关量I/O模块 79
2.2.5 S7-300 PLC的电源与接口模块 88
2.2.6 S7-300系列PLC的特殊功能 90
2.3 S7-400 PLC的主要硬件资源 97
2.3.1 S7-400 PLC概述 97
2.3.2 CPU模块 102
2.3.3 电源模块 105
2.3.4 开关量输入／输出模块 108
2.3.5 S7-400 PLC的扩展 115
2.3.6 安装机架与扩展接口 119
2.3.7 S7-400系列PLC特殊功能 124
2.4 S7-1200 PLC的硬件资源 126
2.4.1 S7-1200 PLC的硬件 126
2.4.2 STEP7 Basic组态软件与硬件组态 131
思考题 143
第3章 了解S7系列PLC的主要软件资源 145
3.1 S7 PLC编程基础 145
3.1.1 S7 PLC程序的组成 145
3.1.2 绝对地址的编程 150
3.1.3 I/O地址的分配方式 157
3.1.4 S7 PLC的存储区 161
3.1.5 S7 PLC的寻址 162
3.1.6 S7 PLC的数据格式 166
3.2 基本指令与编程 172
3.2.1 S7 PLC逻辑梯形图编程 172
3.2.2 逻辑梯形图编程的注意事项 178
3.2.3 典型逻辑梯形图程序 182
3.2.4 定时器、计数器指令 185
3.2.5 梯形图程序设计实例 191
3.3 功能指令与编程 193
3.3.1 S7 PLC功能指令概述 193
3.3.2 字节、字、双字逻辑操作指令 202
3.3.3 比较指令 205
3.3.4 装载、传送、移动指令 208
3.3.5 移位指令 212
3.3.6 代码转换指令 215
3.3.7 数学运算指令 220
思考题 222
第4章 掌握S7系列PLC的编程工具软件 224
4.1 S7-200 PLC的编程软件及编程系统 224
4.2 STEP7-Micro/WIN4.0的编程环境 224
4.2.1 STEP7-Micro/WIN 4.0的主界面 224
4.2.2 STEP7-Micro/WIN 4.0的具体功能 225
4.3 升级版STEP 7-Micro/WIN 4.0软件的使用 235
4.3.1 程序输入 235
4.3.2 程序编译与下载 237
4.3.3 程序运行与调试 238
思考题 239
第5章 探索PLC控制系统设计方法及技巧 240
5.1 PLC控制系统设计规划 240
5.1.1 系统设计原则与步骤 240
5.1.2 确定系统方案 243
5.1.3 系统总体设计 249
5.1.4 系统规划实例 250
5.2 采用不同设计方法实现的工程应用设计 254
5.2.1 采用移植设计法的应用程序设计 254
5.2.2 采用经验设计法的应用程序设计 258
5.2.3 采用逻辑设计法的应用程序设计 260
5.2.4 采用顺序功能图设计法的应用程序设计 262
5.3 PLC控制系统硬件设计 270
5.3.1 主回路与控制回路的设计 270
5.3.2 安全电路设计 273
5.3.3 I/O接口设计 276
5.3.4 可靠性设计 281
5.3.5 安装与连接设计 284
5.3.6 PLC控制系统硬件设计示范实例 289
5.4 PLC控制系统软件设计 296
5.4.1 S7 PLC的程序结构 296
5.4.2 S7 PLC程序设计的基本步骤 303
5.4.3 STEP7的符号编辑 307
5.4.4 S7 PLC线性结构程序设计实例 316
5.4.5 S7 PLC功能调用式程序设计实例 322
5.4.6 S7 PLC结构化程序设计实例 326
思考题 331
第6章 传承S7 PLC工程应用的基本编程环节和典型小系统设计 333
6.1 S7系列PLC控制的基本编程环节 333
6.1.1 PLC工程系统的最基本控制 333
6.1.2 工程应用中对电动机的控制 335
6.1.3 时间控制 354
6.1.4 脉冲触发控制 357
6.1.5 分频控制 358
6.1.6 报警控制 359
6.1.7 计数控制 361
6.1.8 顺序控制 362
6.1.9 循环控制 364
6.1.10 高速计数器控制 365
6.1.11 工业控制中的典型小系统控制 369
6.2 S7 PLC工程应用中的典型功能控制 374
6.2.1 数据的分离 374
6.2.2 按比例放大模拟值 375
6.2.3 求解三角函数值 375
6.2.4 表中取数 376
6.2.5 典型数据的转换 376
6.2.6 模拟量的定时采集 378
6.2.7 对典型中断的处理 378
6.2.8 设定CPU时钟 380
6.3 S7 PLC工程应用中的特殊功能控制 381
6.3.1 CPU扩展EM231进行模拟量输入信号测量 381
6.3.2 CPU扩展EM235实现温度控制 383
6.3.3 用EM253实现简单相对运动 384
6.3.4 用EM253实现典型的运动控制 386
6.3.5 利用PID回路指令实现水储罐恒压控制 387
6.4 PLC工程应用中几种常见的典型控制系统设计 389
6.4.1 城市交通指挥灯的PLC控制系统设计 389
6.4.2 工业机械手的PLC控制系统设计 391
6.4.3 U形板折板机的PLC控制系统设计 394
6.4.4 某型导弹测试架PLC控制系统设计 398
思考题 404
第7章 进行西门子S7系列PLC开发应用工程实践 405
7.1 利用PLC对传统机电设备进行改造的工程应用设计实践 405
7.1.1 利用PLC对传统机电设备进行改造的思路 405
7.1.2 利用PLC对传统机电设备进行技术改造的方法 405
7.1.3 将传统机电设备电路图转换成为功能相同的PLC的外部接线图和梯形图的步骤 406
7.1.4 Z3040摇臂钻床的PLC技术改造设计实践 407
7.1.5 PLC在细纱机上的改造应用设计实践 413
7.1.6 PLC在剪板机控制系统中的应用设计实践 416
7.2 PLC在模拟量闭环控制中的工程应用设计实践 419
7.2.1 闭环控制与PID控制器 420
7.2.2 PID参数自整定与PID调节控制面板 434
7.2.3 基于PLC、触摸屏等综合应用的温度控制系统工程设计实践 441
7.2.4 基于PLC、触摸屏、变频器综合应用的水箱水位控制系统工程设计实践 446
7.3 PLC在运动控制中的工程应用设计实践 452
7.3.1 运动控制技术简介 452
7.3.2 PLC采用位控模块的运动控制 456
7.3.3 位控模块的编程应用 460
7.3.4 采用位控单元进行位置控制的应用实例 476
7.3.5 六层电梯模型运动控制系统的工程应用设计实践 478
7.4 PLC在变频器控制中的工程应用设计实践 505
7.4.1 概述 505
7.4.2 MICROMASTER变频器简介 506
7.4.3 变频器对PLC控制的基本要求 514
7.4.4 PLC对变频器的控制指令 517
7.4.5 变频器的PLC控制设计实践 522
7.4.6 PLC控制变频器在恒压供水系统控制应用中的设计实践 522
7.4.7 PLC在双恒压无塔供水控制系统中的工程应用设计实践 527
7.5 S7-200 PLC在称重控制中的工程应用设计实践 534
7.5.1 SIWAREX MS称重模块概述 534
7.5.2 SIWAREX MS的硬件连接 535
7.5.3 SIWAREX MS称重模块的参数 536
7.5.4 称重模块的命令 542
7.5.5 SIWATOOL MS的使用 545
7.5.6 SIWATOOL MS的工程应用设计实践 547
7.6 PLC在工业控制网络通信中的工程应用设计实践 554
7.6.1 网络通信的基本概念和接口 555
7.6.2 西门子PLC网络结构及通信 564
7.6.3 S7-200的通信功能 579
7.6.4 S7-200的几种典型网络 581
7.6.5 S7-200的通信指令 589
7.6.6 S7-200网络通信的应用实践 593
7.6.7 PPI通信实践 596
7.6.8 无组态连接通信方式的MPI通信实践 602
7.6.9 PROFIBUS-DP通信实践 605
7.6.10 工业以太网通信实践 608
7.6.11 自由口通信实践 623
思考题 634
附录 636
参考文献 656