第一篇 基础篇 1
第1章 S7-300/400系列PLC的简介 1
1.1 S7-300综述 1
1.1.1整体设计 1
1.1.2 CPU 2
1.1.3程序设计 3
1.1.4通信 4
1.2 S7-300硬件组成 4
1.2.1 CPU模块 5
1.2.2输入/输出模块 9
1.2.3电源模块 19
1.2.4其他模块 20
1.3 S7-400综述 21
1.3.1整体设计 22
1.3.2 CPU 24
1.3.3程序设计 24
1.3.4通信 24
1.4 S7-400硬件组成 25
1.4.1机架 25
1.4.2 CPU 26
1.4.3电源模板[22] 28
1.4.4数字量模块 30
1.4.5模拟量模板 30
1.4.6其他模板 31
1.5 ET 200分布式I/O硬件组成 31
1.5.1 ET 200分布式I/O综述[341] 31
1.5.2 ET 200的分类[18] 33
1.5.3 ET 200S简介 33
1.6实践知识拓展 37
1.7思考与练习 37
第2章 S7-300/400系列PLC的指令系统 38
2.1 S7-300/400系列PLC的编程语言 38
2.1.1 PLC编程语言的国际标准 38
2.1.2 STEP 7中的编程语言 39
2.2 S7-300/400 PLC的存储区 40
2.2.1数制 40
2.2.2数据类型 40
2.2.3存储区类型 42
2.2.4系统存储器 43
2.3 S7-300/400系列PLC的指令系统 45
2.3.1位逻辑指令 45
2.3.2定时器指令 55
2.3.3计数器指令 66
2.3.4比较指令 70
2.3.5转换指令 72
2.3.6数据块指令 80
2.3.7逻辑控制指令 80
2.3.8整型数学运算指令 82
2.3.9浮点型数学运算指令 87
2.3.10传送指令 90
2.3.11程序控制指令 90
2.4实践知识拓展 96
2.5思考与练习 97
第3章 S7-300/400系列PLC用户程序结构 98
3.1用户程序的基本结构 98
3.1.1用户程序中的块 98
3.1.2用户程序使用的堆栈 102
3.2数据块 103
3.2.1数据块中的数据类型 103
3.2.2数据块的生成与使用 104
3.3组织块 106
3.3.1中断的基本概念 106
3.3.2日期时间中断组织块 107
3.3.3延时中断组织块 108
3.3.4循环中断组织块 108
3.3.5硬件中断组织块 109
3.3.6启动时使用的组织块 109
3.3.7异步错误组织块 111
3.3.8同步错误组织块 112
3.3.9背景组织块 113
3.4实践知识拓展 114
3.5思考与练习 114
第4章 STEP 7编程软件的使用方法 115
4.1 STEP 7编程软件简介[26] 115
4.2组态 116
4.2.1组态概述 116
4.2.2组态步骤 116
4.2.3组态分布式I/O 121
4.3在OB1中创建程序 124
4.3.1编程串联电路 124
4.3.2编程并联电路 125
4.3.3编程存储器功能 126
4.4创建一个带有功能块和数据块的程序 126
4.4.1创建并打开功能块 126
4.4.2编程FB 127
4.4.3生成背景数据块和修改实际值 129
4.4.4编程块调用 130
4.5编程一个功能 130
4.5.1创建和打开功能 131
4.5.2编程功能 131
4.5.3在OB1中调用功能 132
4.6编程共享数据块 133
4.7编程多重背景 134
4.7.1创建和打开较高一级的功能块 134
4.7.2编程多重背景 135
4.7.3生成多重背景并调整实际值 136
4.7.4在OB1中调用多重背景数据块 137
4.8 S7-PLCSIM仿真软件的使用 138
4.8.1使用S7-PLCSIM仿真软件调试程序的步骤 138
4.8.2应用举例 139
4.8.3视图对象与仿真软件的设置与存档 140
4.9系统调试 141
4.9.1 STEP 7与PLC的在线连接与操作 141
4.9.2调试程序 142
4.9.3故障诊断 144
4.10实践知识拓展 145
4.11思考与练习 146
第5章 S7-300/400系列PLC通信功能 147
5.1 S7通信的分类 147
5.2 MPI网络 147
5.2.1 MPI网络概述 148
5.2.2全局数据通信 148
5.2.3 MPI网络的组建 149
5.2.4使用STEP 7组态MPI通信网络 150
5.2.5事件驱动的GD通信 152
5.2.6不用GD通信组态的MPI通信 153
5.3 PROFIBUS网络 154
5.3.1概述 154
5.3.2 PROFIBUS的通信协议 156
5.3.3 PROFIBUS的网络部件 163
5.3.4利用STEP 7组态PROFIBUS-DP通信网络 165
5.4工业以太网 169
5.4.1概述 170
5.4.2工业以太网的网络部件 170
5.4.3工业以太网的交换机技术 172
5.4.4自适应与冗余网络 173
5.4.5工业以太网的网络方案 174
5.5点对点通信 175
5.5.1点对点通信的硬件 175
5.5.2点对点通信协议 177
5.5.3点对点通信在用户程序中的实现 177
5.6 AS-i网络 181
5.6.1概述 182
5.6.2网络部件 182
5.6.3 AS-i的工作模式 185
5.6.4 AS-i的通信方式 185
5.7实践知识拓展 186
5.8思考与练习 187
第6章 S7-300/400系列PLC的编程方法 188
6.1梯形图的编程规则 188
6.1.1梯形图编程时应遵守的规则 188
6.1.2梯形图程序的优化 190
6.2经验设计法 191
6.3顺序控制设计法 192
6.3.1顺序控制设计法概述 192
6.3.2过程与动作 192
6.3.3有向连线 194
6.3.4切换和切换条件 194
6.3.5状态切换图的基本结构 194
6.3.6状态切换图中切换实现的基本规则 195
6.3.7顺序控制设计法的本质 197
6.4实践知识拓展 197
6.5思考与练习 197
第二篇 实践篇 199
第7章 S7-300/400系列PLC基本数字电路程序实例 199
7.1自锁、互锁电路 199
7.1.1自锁电路 199
7.1.2互锁电路 199
7.2启动、保持与停止电路2例 200
7.2.1复位优先型起保停电路 200
7.2.2置位优先型起保停电路 201
7.3瞬时接通/延时断开电路 201
7.4延时接通/延时断开电路 201
7.5长时间定时电路 202
7.5.1多个定时器组合的长时间定时电路 203
7.5.2定时器和计数器组合的长时间定时电路 203
7.6振荡电路 204
7.7脉冲发生电路 204
7.7.1顺序脉冲发生电路 205
7.7.2脉冲宽度可控制电路 205
7.7.3延时脉冲产生电路 206
7.8计数器应用电路 206
7.8.1计数器应用电路1 206
7.8.2计数器应用电路2 207
7.9分频电路 208
7.10比较电路（译码电路） 209
7.11优先电路 209
7.12报警电路 209
7.13思考与练习 210
第8章 S7-300/400系列PLC梯形图编程方法应用实例 212
8.1经验设计法实例 212
8.1.1三相异步电动机的正反转控制程序设计 212
8.1.2运料小车控制程序的设计 214
8.2顺序控制设计法的应用 216
8.2.1使用起保停电路的顺序控制梯形图的编程方法 216
8.2.2使用置位复位指令的顺序控制梯形图的编程方法 221
8.2.3具有多种工作方式的机械手的顺序控制梯形图的编程方法 223
第9章 S7-300/400系列PLC控制系统实例 230
9.1五层电梯控制实例 230
9.1.1控制系统模型简介[17] 230
9.1.2控制系统功能描述 231
9.1.3控制程序分析 231
9.2八层电梯控制实例 237
9.2.1控制系统模型简介[17] 237
9.2.2控制系统功能描述 238
9.2.3控制程序分析 241
9.3立体仓库控制实例 249
9.3.1装置简介[16] 249
9.3.2任务分析 250
9.3.3程序分析 250
9.4综合实例 267
9.4.1汽车自动清洗指示系统 267
9.4.2七彩霓虹灯控制系统 269
9.4.3 LED灯图形控制系统 271
9.4.4运料小车控制系统 274
9.4.5交通信号灯控制系统 276
9.4.6密码锁控制系统 280
9.4.7电子时钟控制系统 283
9.5实践知识拓展 288
9.6思考与练习 288
第10章 网络通信实例 290
10.1 PLC之间的PROFIBUS通信 290
10.1.1基于PROFIBUS-DP的MS方式通信 290
10.1.2基于PROFIBUS-DP的DX方式通信 296
10.1.3基于PROFIBUS-DP的DX多主通信 299
10.1.4基于PROFIBUS-DP的等时模式通信 302
10.2 PLC之间的MPI通信 306
10.2.1基于系统功能的通信方式 306
10.2.2基于系统功能块的通信方式 309
10.3 PLC之间的以太网通信 310
10.4实践知识拓展 313
第三篇 应用篇 315
第11章 S7-300/400系列PLC机床控制系统的应用实例 315
11.1车床控制实例 315
11.1.1车床控制实例的控制要求 315
11.1.2车床控制实例的I/O地址分配表 316
11.1.3车床控制实例的梯形图 316
11.2钻床控制实例 316
11.2.1钻床控制实例的控制要求 317
11.2.2钻床控制实例的I/O地址分配表 317
11.2.3钻床控制实例的梯形图 318
11.3磨床控制实例 319
11.3.1磨床控制实例的控制要求 319
11.3.2磨床控制实例的I/O地址分配表 319
11.3.3磨床控制实例的梯形图 320
11.4组合机床控制实例 320
11.4.1组合机床控制实例的控制要求 320
11.4.2组合机床控制实例的I/O地址分配表 321
11.4.3组合机床控制实例的梯形图 321
第12章 S7-300/400系列PLC一般机械设备的应用实例 323
12.1通风机监控运行控制实例 323
12.1.1通风机监控运行控制实例的控制要求 323
12.1.2通风机监控运行控制实例的I/O地址分配表 323
12.1.3通风机监控运行控制实例的梯形图 323
12.2简易桥式起重机控制实例 324
12.2.1简易桥式起重机控制实例的控制要求 324
12.2.2简易桥式起重机控制实例的I/O地址分配表 325
12.2.3简易桥式起重机控制实例的梯形图 325
12.3弯管机控制实例 326
12.3.1弯管机控制实例的控制要求 326
12.3.2弯管机控制实例的I/O地址分配表 327
12.3.3弯管机控制实例的梯形图 327
12.4锅炉引风机和鼓风机控制实例 328
12.4.1锅炉引风机和鼓风机控制实例的控制要求 328
12.4.2锅炉引风机和鼓风机控制实例的I/O地址分配表 328
12.4.3锅炉引风机和鼓风机控制实例的梯形图 328
12.5多种液体混合装置控制实例 329
12.5.1多种液体混合装置控制实例的控制要求 329
12.5.2多种液体混合装置控制实例的I/O地址分配表 330
12.5.3多种液体混合装置控制实例的梯形图 330
附录A S7-300/400指令表 332
附录B 系统组织块OB简表 335
附录C 系统功能块SFC简表 337
附录D 系统功能块SFB简表 340
参考文献 342