SIMATIC可編程序控制器及應(yīng)用

第2版前言

第1章 可編程序控制器概述

1.1 PLC的發(fā)展過程及基本功能

1.1.1 PLC的發(fā)展過程

1.1.2 PLC的基本功能

1.2 PLC的特點、性能指標及分類

1.2.1 PLC的特點

1.2.2 PLC的性能指標

1.2.3 PLC的分類

1.3 PLC的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

1.3.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)

1.3.2 PLC的工作原理

1.4 PLC與其他工業(yè)控制裝置的比較

1.4.1 PLC與繼電器 接觸器控制系統(tǒng)的比較

1.4.2 PLC與集散控制系統(tǒng)的比較

1.4.3 PLC與工業(yè)控制計算機的比較

1.5 PLC的發(fā)展趨勢

復(fù)習(xí)思考題

第2章 可編程序控制器的硬件組成及系統(tǒng)特性

2.1 S5系列可編程序控制器

2.1.1 S5 90U/95U可編程序控制器

2.1.2 S5 100U可編程序控制器

2.1.3 S5 115U可編程序控制器

2.1.4 S5 135U/155U可編程序控制器

2.2 S7系列可編程序控制器

2.2.1 S7 200可編程序控制器

2.2.2 S7 300可編程序控制器

2.2.3 S7 400可編程序控制器

復(fù)習(xí)思考題

第3章 STEP 7指令系統(tǒng)及應(yīng)用

3.1 PLC編程基礎(chǔ)

3.1.1 指令及其結(jié)構(gòu)

3.1.2 PLC編程的基本原則

3.1.3 STEP 7的軟件結(jié)構(gòu)及調(diào)用執(zhí)行

3.2 位邏輯指令及應(yīng)用

3.2.1 基本邏輯指令及應(yīng)用

3.2.2 置位/復(fù)位指令及應(yīng)用

3.2.3 邊沿識別指令及應(yīng)用

3.2.4 跳步指令及應(yīng)用

3.2.5 主控指令及應(yīng)用

3.3 數(shù)據(jù)塊及數(shù)據(jù)傳送指令

3.3.1 數(shù)據(jù)塊的結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)格式

3.3.2 數(shù)據(jù)傳送指令

3.4 定時器指令及應(yīng)用

3.4.1 脈沖定時器

3.4.2 擴展脈沖定時器

3.4.3 接通延時定時器

3.4.4 保持型接通延時定時器

3.4.5 關(guān)斷延時定時器

3.4.6 定時器指令的應(yīng)用

3.4.7 程序設(shè)計指導(dǎo)

3.5 計數(shù)器及比較指令

3.5.1 計數(shù)器指令及應(yīng)用

3.5.2 比較指令及應(yīng)用

3.6 參數(shù)/變量聲明及應(yīng)用

3.7 移位/循環(huán)、轉(zhuǎn)換及數(shù)學(xué)運算指令

3.7.1 移位/循環(huán)指令

3.7.2 轉(zhuǎn)換指令

3.7.3 數(shù)學(xué)運算指令

3.7.4 數(shù)字邏輯運算指令

3.7.5 高級數(shù)學(xué)運算指令

復(fù)習(xí)思考題

第4章 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計與故障診斷

4.1 PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計

4.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則

4.1.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容

4.1.3 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟

4.2 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計方法

4.2.1 應(yīng)用系統(tǒng)總體方案設(shè)計

4.2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計的依據(jù)

4.2.3 PLC的機型選擇

4.2.4 I/O模板的選擇

4.2.5 系統(tǒng)硬件設(shè)計文件

4.2.6 PLC供電系統(tǒng)設(shè)計

4.2.7 系統(tǒng)接地設(shè)計

4.2.8 電纜設(shè)計和敷設(shè)

4.3 程序設(shè)計與調(diào)試

4.3.1 程序結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.3.2 符號表與符號化編程

4.4 PLC在順序控制中的應(yīng)用

4.4.1 順序控制結(jié)構(gòu)與程序結(jié)構(gòu)

4.4.2 順序控制系統(tǒng)程序設(shè)計實例

4.5 PLC系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試

4.5.1 信號模擬

4.5.2 尋找/替換與換線

4.5.3 變量監(jiān)控與修改

4.5.4 I/O強制

4.6 組織塊(OB)及其應(yīng)用

4.6.1 組織塊概述

4.6.2 循環(huán)控制組織塊

4.6.3 中斷組織塊及應(yīng)用

4.6.4 初始化模塊及應(yīng)用

4.7 故障特性及故障診斷

4.7.1 故障特性

4.7.2 故障診斷

4.8 模擬量處理

4.8.1 模擬量I/O模板特性及參數(shù)設(shè)置

4.8.2 模擬量輸出信號的量值整定

4.8.3 模擬量的規(guī)范化

復(fù)習(xí)思考題

第5章 PLC系統(tǒng)的硬件組態(tài)及I/O擴展

5.1 S7 300 PLC系統(tǒng)的模板特性

5.1.1 PLC的CPU模板

5.1.2 PLC的數(shù)字量模板

5.1.3 PLC的模擬量模板

5.1.4 PLC的電源模板

5.1.5 PLC的接口模板

5.2 S7 400 PLC系統(tǒng)的模板特性

5.2.1 PLC的CPU模板

5.2.2 PLC的數(shù)字量模板

5.2.3 PLC的模擬量模板

5.2.4 PLC的電源模板

5.2.5 PLC的接口模板

5.3 PLC系統(tǒng)的硬件組態(tài)

5.3.1 S7 300 PLC的硬件組態(tài)

5.3.2 S7 400 PLC的硬件組態(tài)

5.4 PLC的I/O擴展

5.4.1 S7 300 PLC系統(tǒng)的I/O擴展

5.4.2 S7 400 PLC系統(tǒng)的I/O擴展

5.5 SIMATIC S7冗余系統(tǒng)

5.5.1 冗余的概念

5.5.2 S7 400H硬冗余系統(tǒng)

5.5.3 S7 300軟冗余系統(tǒng)

復(fù)習(xí)思考題

第6章 PLC通信網(wǎng)絡(luò)

6.1 通信的基本概念

6.1.1 OSI參考模型

6.1.2 RS232C規(guī)范與RS485標準

6.2 S7 300/S7 400通信處理器

6.2.1 S7 300通信處理器

6.2.2 S7 400通信處理器

6.3 多點接口(MPI)

6.3.1 多點接口網(wǎng)絡(luò)組態(tài)

6.3.2 多點接口全局數(shù)據(jù)設(shè)置

6.3.3 多點接口網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

6.4 工業(yè)現(xiàn)場總線(PROFIBUS)

6.4.1 PROFIBUS DP系統(tǒng)及I/O從站

6.4.2 PROFIBUS DP系統(tǒng)組態(tài)

6.4.3 PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

6.5 工業(yè)以太網(wǎng)(Industrial Ethernet)

6.5.1 通信處理器

6.5.2 工業(yè)以太網(wǎng)組態(tài)

6.6 點到點通信(PTP)

6.6.1 CP340通信模板介紹

6.6.2 CP340的工作原理

6.6.3 CP340的起動及工作特性

6.6.4 CP340的通信功能塊

復(fù)習(xí)思考題

第7章 S7 200可編程序控制器

7.1 S7 200 PLC的硬件配置及編址

7.1.1 PLC模板的特點、技術(shù)參數(shù)及

工作方式

7.1.2 PLC的編程元件及I/O編址

7.1.3 S7 200的編程語言及程序結(jié)構(gòu)

7.2 S7 200的常用指令

7.2.1 位邏輯指令

7.2.2 定時器指令

7.2.3 計數(shù)器指令和比較指令

7.2.4 S7 200 PLC應(yīng)用實例

7.3 S7 200 其他指令

7.3.1 程序控制指令

7.3.2 算術(shù)運算指令

7.3.3 邏輯運算指令

7.3.4 傳送及移位指令

7.4 S7 200編程軟件的使用

7.4.1 菜單功能說明

7.4.2 軟件編程及調(diào)試

復(fù)習(xí)思考題

第8章 PLC的應(yīng)用

8.1 液壓送料機控制系統(tǒng)

8.2 機床走刀機構(gòu)控制

8.3 打印設(shè)備控制

8.4 自動停車場控制

8.5 交通燈控制

8.6 生產(chǎn)線料倉控制

8.7 切料機控制

8.8 實訓(xùn)練習(xí)

8.8.1 生產(chǎn)線傳送帶控制

8.8.2 百葉窗控制

8.8.3 升降機控制

8.8.4 自動加工機床控制

8.8.5 自動生產(chǎn)線檢測站控制

8.8.6 生產(chǎn)線搬運單元控制

8.8.7 自動生產(chǎn)線包裝單元控制

參考文獻

本書以德國西門子公司生產(chǎn)的S7-300/400為參考機型，適當兼顧S7-200以及S5系列PLC，系統(tǒng)闡述可編程序控制器的指令系統(tǒng)、程序設(shè)計、硬件組態(tài)及故障診斷方法和技巧，詳細講解MPI網(wǎng)，PROFIBUS-DP網(wǎng)，Industrial Ethernet網(wǎng)等常見的S7工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，并簡單介紹PLC冗余技術(shù)。本書著力把握PLC及其應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展趨勢，針對當前高職學(xué)生的水平和特點，強調(diào)編程練習(xí)、程序調(diào)試和項目實訓(xùn)，突出可編程序控制技術(shù)關(guān)鍵能力的培養(yǎng)。使讀者能夠舉一反三，觸類旁通。本書強化工程應(yīng)用能力，注重實用，針對性強，可作為高等職業(yè)教育、應(yīng)用型本科電氣自動化、機電一體化、數(shù)控、生產(chǎn)過程自動化等專業(yè)學(xué)生用書，也可作為從事PLC系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)及現(xiàn)場維護的工程技術(shù)人員參考。

西門子的SIMATIC S7系列是市場上流行的具有代表性的可編程序控制器，它包括S7-200、S7-300、S7-4000三大類，其中S7-200是小型可編程序控制器，可以應(yīng)用于各種小型自動化系統(tǒng)，具有緊湊的設(shè)計，良好的擴展性，安全可靠的通讀，界面友好的編程軟件，高速的處理能車，強大的指令集。

可編程序控制器是一種新型的工業(yè)自動化控制裝置，在今后的工業(yè)控制領(lǐng)域中它必將迅速發(fā)展并成為主統(tǒng)，因此，在各工科院校自動控制、機電一體化等專業(yè)開設(shè)這門課程是很有必要的。本書以S7-200可編程序控制器為主，介紹了可編程序控制器存儲器的數(shù)據(jù)類型及尋址方式，較詳細地敘述了S7-200可編程序控制器的各種控制功能和指令，并配有簡單而實用的應(yīng)用實例，便于自學(xué)。

本書還介紹了S7-200可編程序控制器的編程軟件和使用方法，重點講解了如何輸入梯形圖邏輯程序，如何下載和測試程序等，并有上機指導(dǎo)練習(xí)。讀者可借助于這本書獨立掌握軟件的使用方法，熟悉基本指令。本書還配有可編程序控制器的基本實驗和綜合實驗，加強了對可編程控制器的綜合性和應(yīng)用性的訓(xùn)練。

前言

第1章概述

1.1PLC的產(chǎn)生與分類

1.1.1PLC的產(chǎn)生

1.1.2PLC的分類

1.2PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較

1.3PLc的特點及應(yīng)用

1.3.1PLc的特點

1.3.2PLC的應(yīng)用

本章小結(jié)

思考與練習(xí)題

第2章可編程序控制器的結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1PLc的硬件結(jié)構(gòu)

2.1.1中央處理器

2.1.2存儲器

2.1.3I/0接口

2.1.4編程器

2.1.5外部設(shè)備

2.2PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.3PLc的技術(shù)性能

2.3.1基本技術(shù)性能

2.3.2PLC的內(nèi)存分配及容量

2.4PLc的工作原理

2.4.1PLC的等效工作電路

2.4.2PLC的工作過程

2.4.3PLC的掃描周期及響應(yīng)時間

2.5PLC的特殊功能簡介

本章小結(jié)

思考與練習(xí)題

第3章國內(nèi)外主要廠家PLC產(chǎn)品簡介

3.1國產(chǎn)PLc主要生產(chǎn)廠家及產(chǎn)品性能

3.2日本三菱公司PLC

3.3日本立石公司PLC

3.4日本松下公司PLC

3.5美國通用電氣公司GE系列PLC

3.6德國西門子公司s系列PLc

本章小結(jié)一

思考與練習(xí)題

第4章西門子公司S7.200系列PLC

4.1s7.200系列PLC的系統(tǒng)配置

4.1.1結(jié)構(gòu)概述

4.1.2系統(tǒng)配置

4.1.3s7.200編程元件的尋址

4.1.4技術(shù)指標

4.2s7.200系列PLC的指令系統(tǒng)

4.2.1基本指令

4.2.2數(shù)據(jù)處理指令

4.2.3應(yīng)用及控制類指令

4.3s7.200PLc的編程系統(tǒng)

4.3.1s7.200PLC的編程系統(tǒng)簡介

4.3.2sTEP7-Micro/wIN32編程基本概念及使用規(guī)則

4.3.3STEP7-Micro/WIN32編程軟件的使用

本章小結(jié)

思考與練習(xí)題

第5章S7-300/400的硬件

5.1s7.300系列PLC簡介

5.1.1s7.300的概況

5.1.2s7.300的硬件組成

5.1.3s7.300的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.1.4I/O模塊地址的確定

5.2s7-300的CPU模塊

5.3s7.300的輸入/輸出模塊

5.4s7.300的其他模塊

5.4.1計數(shù)器模塊

5.4.2位置控制與位置檢測模塊

5.4.3F:M355閉環(huán)控制模塊

5.5s7.400系列PLc的硬件組成

5.5.1s7.400的基本結(jié)構(gòu)與特點

5.5.2s7-400的通信功能

5.5.3功能模塊

5.6s7-300/400的維護

5.7ET200分布式I/O

5.7.1ET200的特點

5.7.2ET200的分類

本章小結(jié)

思考與練習(xí)題

第6章S7_300/400指令系統(tǒng)

6.1s7-300/400的數(shù)據(jù)類型及cPu存儲區(qū)

6.1.1s7-300/400中數(shù)的表示方法

6.1.2基本數(shù)據(jù)類型

6.1.3復(fù)合數(shù)據(jù)類型與參數(shù)類型

6.1.4cPu的存儲區(qū)分布

6.1.5系統(tǒng)存儲器

6.1.6cPu中的寄存器

6.2sTEP7指令系統(tǒng)簡介

本章小結(jié)

思考與練習(xí)題

第7章STEP7編程軟件的使用方法

7.1用戶程序的基本結(jié)構(gòu)

7.1.1用戶程序中的塊

7.1.2PLc的程序設(shè)計方法

7.2sTEP7編程軟件簡夼

7.2.1STEP7概述

7.2.2STEP7的授權(quán)

7.2.3STEP7的項目結(jié)構(gòu)

7.2.4STEP7的使用設(shè)置

7.3硬件組態(tài)

7.3.1創(chuàng)建項目

7.3.2硬件組態(tài)程序

7.3.3配置主機架

7.3.4CPU參數(shù)配置

7.4使用LAD編程

7.4.1任務(wù)描述

7.4.2創(chuàng)建項目

7.4.3編輯符號表

7.4.4編輯FCI

7.4.5編輯FBl

7.4.6編輯DBl、DB2

7.4.7編輯OBl

本章小結(jié)

思考與練習(xí)題

第8章PLC網(wǎng)絡(luò)通信功能及其應(yīng)用

8.1常用現(xiàn)場總線介紹

8.2PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)簡介

8.2.1PROFIBUS概貌

8.2.2PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)

8.2.3PROFIBUS傳輸技術(shù)

8.2.4PROFIBUS總線存取協(xié)議

8.2.5PROFIBUS-DP

8.2.6PROFIBUS-PA

8.2.7PROFIBUS控制系統(tǒng)組成

8.2.8PROFIBUS控制系統(tǒng)配置的幾種形式

8.3PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接實例

8.3.1通過CP342-5的主從連接

8.3.2FDL通信方式

本章小結(jié)

思考與練習(xí)題

第9章數(shù)字量控制系統(tǒng)程序的設(shè)計方法

9.1使用起保停電路的順序控制梯形圖編程方法

9.1.1設(shè)計順序控制梯形圖的一些基本問題

9.1.2單序列的編程方法

9.1.3選擇序列和并行序列的編程方法

9.2使用置位/復(fù)位指令的順序控制梯形圖編程方法

本章小結(jié)

思考與練習(xí)題

第10章PLC在模擬量閉環(huán)控制中的應(yīng)用

10.1模擬量閉環(huán)控制的基本概念

10.1.1模擬量單閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成

10.1.2復(fù)雜控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

lO.1.3數(shù)字PID控制器

10.2SFB41及其應(yīng)用

10.2.1sFB41的參數(shù)設(shè)置

10.2.2sFB41使用舉例

本章小結(jié)

思考與練習(xí)題

第11章PLC應(yīng)用設(shè)計舉例

11.1PLc的應(yīng)用設(shè)計方法

11.1.1控制任務(wù)的評估

11.1.2PLC的選擇

11.1.3系統(tǒng)設(shè)計及程序編制

11.1.4系統(tǒng)調(diào)試

11.2應(yīng)用實例

11.2.1異步電動機丫-△起動控制

11.2.2機床順序控制

11.2.3交通路口信號燈控制

11.2.4機械手工件取放控制

11.2.5兩種液體的混合裝置控制

11.2.6五層電梯控制

11.2.7自動堆垛機控制

本章小結(jié)

思考與練習(xí)題

第1章 概論

1.1 可編程序控制器的產(chǎn)生和發(fā)展

1.2 可編程序控制器的定義功能和特點

1.3 可編程序控制器的基本性能指標和分類

1.4 可編程序控制器的典型產(chǎn)品

第2章 可編程序控制器的工作原理

2.1 可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu)

2.2 可編程序控制器的各部分的作用

2.3 可編程序控制器的工作原理

2.4 可編程序控制器的編程語言

第3章 S7-200 CPU存儲器的數(shù)據(jù)類型及尋址方式

3.1 S7-224 CPU存儲器的有效范圍和特性

3.2 S7-200 CPU存儲器的直接尋址

3.3 S7-200 CPU存儲器的區(qū)域的SIMATIC間接尋址

第4章 S7-200可編程序控制器指令

4.1 概述

4.2 位邏輯指令

4.3 定時器及計數(shù)器指令

4.4 程序控制指令

4.5 傳送和比較指令

4.6 邏輯操作指令

4.7 移位和循壞移位指令

4.8 數(shù)學(xué)運算指令

4.9 高速計數(shù)器指令

4.10 中斷指令和通訊指令

4.11 其他指令

4.12 編程實例

第5章 S7-200可編程序控制器的編程系統(tǒng)

5.1 S7-200編程序控制器編程系統(tǒng)簡介

5.2 STEP7-Micro/WIN32編程軟件使用簡介

第6章 如何用STEP7-Micro/WIN32編程和調(diào)試

6.1 STEP7-Micro/WIN32編程的概念和規(guī)則

6.2 如何輸入梯形邏輯程序

6.3 如何下載和上裝程序

6.4 如何對程序進行調(diào)試和監(jiān)控

第7章 SLMATIC基本指令的上機練習(xí)

7.1 位邏輯指令

7.2 傳送指令

7.3 比較指令

7.4 定時器指令

7.5 計數(shù)器指令

7.6 整數(shù)數(shù)學(xué)運算指令

7.7 邏輯操作指令

7.8 移位和循壞移位指令

7.9 程序控制指令

7.10 掉電保持指令

7.11 A/D、D/A指令

第8章 可編程序控制器的基本實驗及綜合實驗

8.1 實驗一 三相異步電動機的Y-啟動實驗

8.2 實驗二 多級傳送帶實驗

8.3 實驗三 運料小車實驗

8.4 實驗四 節(jié)日彩燈實驗

8.5 實驗五 交通信號燈實驗

附錄1 S7-200 CPU的有效范圍

附表1 S7-200 CPU存儲器范圍和特性一覽表

附表2 S7-200 CPU操作數(shù)范圍

附錄2 CPU224(DC/DC/DC)連線端子圖

附錄3 綜合實驗程序