PLC應(yīng)用技術(shù)與項目實踐（西門子S7-300）

目錄

第1模塊 基礎(chǔ)應(yīng)用 1

項目一 小車控制系統(tǒng) 1

1.1任務(wù)1——認(rèn)識S7-300PLC 2

任務(wù)描述與分析 2

相關(guān)知識與技能 2

1.1.1 S7-300的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2

任務(wù)實施與拓展 12

1.1.2 S7-300的硬件安裝 12

1.1.3 S7-300的硬件維護 15

1.2任務(wù)2——安裝STEP7和仿真軟件PLCSIM 17

任務(wù)描述與分析 17

相關(guān)知識與技能（STEP7和PLCSIM簡介） 17

1.2.1 STEP7簡介 17

1.2.2 S7-PLCSIM簡介 17

任務(wù)實施與拓展 18

1.2.3 安裝STEP 7 18

1.2.4 安裝S7-PLCSIM 21

1.3任務(wù)3——小車控制系統(tǒng)的項目生成與硬件組態(tài) 22

任務(wù)描述與分析 22

相關(guān)知識與技能（項目生成與硬件組態(tài)簡介） 22

1.3.1項目生成 22

1.3.2硬件組態(tài) 24

任務(wù)實施與拓展 28

1.3.3小車控制系統(tǒng)的硬件電路 28

1.3.4小車控制系統(tǒng)的項目生成與硬件組態(tài) 29

1.4任務(wù)4——小車控制系統(tǒng)的控制程序 29

任務(wù)描述與分析 29

相關(guān)知識與技能——PLC的循環(huán)處理過程、位指令 29

1.4.1 PLC的循環(huán)處理過程 29

1.4.2位邏輯指令 31

任務(wù)實施與拓展 38

1.4.3小車控制系統(tǒng)用戶程序的生成 38

1.5任務(wù)5——小車控制系統(tǒng)的調(diào)試與運行 40

任務(wù)描述與分析 40

相關(guān)知識與技能 40

1.5.1仿真調(diào)試 40

1.5.2硬件PLC的在線操作 40

1.5.3仿真PLC與實際PLC的區(qū)別 40

任務(wù)實施與拓展 41

1.5.4小車控制系統(tǒng)的仿真調(diào)試 41

1.5.5小車控制系統(tǒng)的硬件PLC在線操作 43

項目小結(jié) 43

能力測試 43

思考練習(xí) 44

項目二 運輸帶控制系統(tǒng) 45

2.1任務(wù)1——運輸帶控制系統(tǒng)的項目生成與硬件組態(tài) 45

任務(wù)描述與分析 45

任務(wù)實施與拓展 46

2.1.1控制系統(tǒng)的硬件電路 46

2.1.2控制系統(tǒng)的項目生成與硬件組態(tài) 47

2.2任務(wù)2——運輸帶控制系統(tǒng)的控制程序 47

任務(wù)描述與分析 47

相關(guān)知識與技能——定時器指令 47

2.2.1定時器指令 47

2.2.2定時器指令的應(yīng)用舉例 53

任務(wù)實施與拓展 55

2.2.3 運輸帶控制系統(tǒng)程序設(shè)計 55

任務(wù)拓展 57

2.3任務(wù)3——運輸帶控制系統(tǒng)的調(diào)試與運行 63

任務(wù)描述與分析 63

相關(guān)知識與技能——用仿真軟件調(diào)試倉庫存儲控制系統(tǒng)程序 63

任務(wù)實施與拓展 64

項目小結(jié) 65

能力測試 66

思考練習(xí) 66

項目三 倉庫存儲控制系統(tǒng) 68

3.1任務(wù)1——倉庫存儲控制系統(tǒng)的項目生成與硬件組態(tài) 69

任務(wù)描述與分析 69

相關(guān)知識與技能——光電開關(guān) 69

3.1.1光電開關(guān) 69

任務(wù)實施與拓展 70

3.1.2控制系統(tǒng)的硬件電路 70

3.1.3控制系統(tǒng)的項目生成與硬件組態(tài) 72

3.2任務(wù)2——倉庫存儲控制系統(tǒng)的控制程序 72

任務(wù)描述與分析 72

相關(guān)知識與技能——計數(shù)器指令、轉(zhuǎn)換指令、算術(shù)指令、比較指令 72

3.2.1計數(shù)器指令 72

3.2.2轉(zhuǎn)換指令 78

3.2.3算術(shù)指令 88

3.2.4比較指令 99

任務(wù)實施與拓展 101

3.2.5倉庫存儲控制系統(tǒng)梯形圖程序 101

3.2.6任務(wù)拓展 105

3.3任務(wù)3——倉庫存儲控制系統(tǒng)的調(diào)試與運行 108

任務(wù)描述與分析 108

相關(guān)知識與技能——用程序狀態(tài)功能調(diào)試程序 108

3.3.1程序狀態(tài)功能的起動與顯示 108

任務(wù)實施與拓展 108

3.3.2用程序狀態(tài)功能調(diào)試倉庫存儲控制系統(tǒng)程序 108

3.3.3用仿真軟件調(diào)試倉庫存儲控制系統(tǒng)程序 111

項目小結(jié) 112

能力測試 112

思考練習(xí) 113

項目四 工業(yè)機械手順序控制系統(tǒng) 114

4.1任務(wù)1——工業(yè)機械手順序控制系統(tǒng)的項目生成與硬件組態(tài) 115

任務(wù)描述與分析 115

相關(guān)知識與技能——電磁閥 115

4.1.1電磁閥 116

任務(wù)實施與拓展 117

4.1.2控制系統(tǒng)的硬件電路 117

4.1.3控制系統(tǒng)的項目生成與硬件組態(tài) 119

4.2任務(wù)2——工業(yè)機械手順序控制系統(tǒng)的控制程序 119

任務(wù)描述與分析 119

相關(guān)知識與技能——順序控制設(shè)計法 120

4.2.1順序控制設(shè)計法 120

4.2.2順序功能圖的基本結(jié)構(gòu) 120

任務(wù)實施與拓展 121

4.2.2工業(yè)機械手順序控制系統(tǒng)梯形圖程序 121

4.2.3任務(wù)拓展——繪制順序功能圖的注意事項 130

4.3任務(wù)3——工業(yè)機械手順序控制系統(tǒng)的調(diào)試與運行 131

任務(wù)描述與分析 131

相關(guān)知識與技能——用變量表調(diào)試程序 131

4.3.1變量表的基本功能 131

4.3.2變量表的生成 131

4.3.3變量表的使用 132

任務(wù)實施與拓展 134

4.3.4用變量表調(diào)試工業(yè)機械手順序控制系統(tǒng)程序 134

4.3.5用仿真軟件調(diào)試工業(yè)機械手控制系統(tǒng)程序 136

項目小結(jié) 137

能力測試 137

思考練習(xí) 138

項目五 四臺電機順序控制系統(tǒng) 138

5.1任務(wù)1——四臺電機順序控制系統(tǒng)的硬件組態(tài) 139

任務(wù)描述與分析 139

任務(wù)實施與拓展 139

5.1.1控制系統(tǒng)的硬件電路 139

5.1.2控制系統(tǒng)的項目生成與硬件組態(tài) 141

5.2任務(wù)2——四臺電機順序控制系統(tǒng)的控制程序 141

任務(wù)描述與分析 141

相關(guān)知識與技能——用戶程序結(jié)構(gòu) 141

5.2.1用戶程序結(jié)構(gòu) 142

任務(wù)實施與拓展 143

5.2.2編輯四臺電機順序控制系統(tǒng)的功能（FC） 143

5.2.3在OB1中調(diào)用有參功能（FC）實現(xiàn)四臺電機順序啟?？刂?145

5.3任務(wù)3——四臺電機順序控制系統(tǒng)的調(diào)試與運行 149

任務(wù)描述與分析 149

相關(guān)知識與技能——用變量表調(diào)試程序 149

5.3.1用變量表調(diào)試程序的基本步驟 149

任務(wù)實施與拓展 150

5.3.2用變量表調(diào)試四臺電機順序控制系統(tǒng)程序 150

5.3.3用仿真軟件調(diào)試四臺電機順序控制系統(tǒng)程序 152

項目小結(jié) 153

能力測試 153

思考練習(xí) 154

項目六 交通信號燈控制系統(tǒng) 154

6.1任務(wù)1——交通信號燈控制系統(tǒng)的硬件組態(tài) 155

任務(wù)描述與分析 156

任務(wù)實施與拓展 156

6.1.1控制系統(tǒng)的硬件電路 156

6.1.2控制系統(tǒng)的項目生成與硬件組態(tài) 157

6.2任務(wù)2——交通信號燈控制系統(tǒng)的控制程序 157

任務(wù)描述與分析 157

相關(guān)知識與技能——功能塊、數(shù)據(jù)塊、背景數(shù)據(jù)塊 157

6.2.1功能塊 158

6.2.2數(shù)據(jù)塊 158

6.2.3背景數(shù)據(jù)塊 158

任務(wù)實施與拓展 158

6.2.4編輯交通信號燈控制系統(tǒng)的功能塊（FB1） 158

6.2.5編輯啟動組織塊OB100 163

6.2.6在OB1中調(diào)用功能塊（FB1）實現(xiàn)交通信號燈的控制 164

6.3任務(wù)3——交通信號燈控制系統(tǒng)的調(diào)試與運行 167

任務(wù)描述與分析 167

相關(guān)知識與技能——背景數(shù)據(jù)塊的監(jiān)視 167

6.3.1背景數(shù)據(jù)塊的監(jiān)視 168

任務(wù)實施與拓展 168

6.3.2用監(jiān)視背景數(shù)據(jù)塊來調(diào)試交通信號燈控制系統(tǒng)程序 168

6.3.3用仿真軟件調(diào)試交通信號燈控制系統(tǒng)程序 169

項目小結(jié) 169

能力測試 170

思考練習(xí) 170

第2模塊 綜合應(yīng)用 171

項目七 S7-300PLC的通信 171

7.1任務(wù)1——SIMATIC S7-300 PLC的AS-Interface 通信 172

任務(wù)描述與分析 172

相關(guān)知識與技能 172

7.1.1 AS-i的特點與功能 173

7.1.2 AS-i的組成 173

7.1.3 AS-i 的硬件設(shè)置 174

7.1.4 AS-i的硬件配置 175

任務(wù)實施與拓展 184

7.2任務(wù)2——S7-300PLC的PROFIBUS 現(xiàn)場總線通信 186

7.2.1 SIMATIC S7-300 PLC PROFIBUS DP分布式I/O通信 186

任務(wù)描述與分析 186

相關(guān)知識與技能 186

任務(wù)實施與拓展 187

7.2.2 SIMATIC S7-300 PLC PROFIBUS DP與S7-200PLC的通信 189

相關(guān)知識與技能 190

任務(wù)實施與拓展 190

7.2.3 SIMATIC S7-300 PLC PROFIBUS DP主站與智能從站的通信 193

任務(wù)描述與分析 193

相關(guān)知識與技能 193

任務(wù)實施與拓展 194

7.3 任務(wù)3——SIMATIC S7-300 PLC的以太網(wǎng)通信 201

任務(wù)描述與分析 202

相關(guān)知識與技能 202

7.3.1 以太網(wǎng)技術(shù) 202

7.3.2 工業(yè)以太網(wǎng)與傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)的比較 202

7.3.3 西門子工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù) 203

7.3.4 S7-300PLC的工業(yè)以太網(wǎng)通信方法 204

7.3.5 S7-300PLC利用S5兼容的通信協(xié)議進(jìn)行工業(yè)以太網(wǎng)通信 205

7.3.6 S7-300PLC利用S7通信協(xié)議進(jìn)行工業(yè)以太網(wǎng)通信 219

任務(wù)實施與拓展 225

項目小結(jié) 227

能力測試 227

思考練習(xí) 227

項目八 基于MM440與S7-300的自動生產(chǎn)線多段速控制系統(tǒng) 228

8.1任務(wù)1——自動生產(chǎn)線多段速控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 230

任務(wù)描述與分析 230

相關(guān)知識與技能——MM440簡介及相關(guān)參數(shù)設(shè)置 230

8.1.1 MM440簡介及相關(guān)參數(shù)設(shè)置 230

任務(wù)實施與拓展 236

8.1.2 自動生產(chǎn)線多段速控制系統(tǒng)的硬件電路 236

8.1.3控制系統(tǒng)的項目生成與硬件組態(tài) 238

8.2任務(wù)2——自動生產(chǎn)線多段速控制的軟件設(shè)計 238

任務(wù)描述與分析 238

相關(guān)知識與技能——自動生產(chǎn)線多段速控制的工作原理 238

8.2.1自動生產(chǎn)線多段速控制的工作原理 238

任務(wù)實施與拓展 239

8.2.2自動生產(chǎn)線多段速控制系統(tǒng)的梯形圖程序 239

8.3 任務(wù)3——自動生產(chǎn)線的多段速控制系統(tǒng)的調(diào)試與運行 248

任務(wù)描述與分析 248

任務(wù)實施與拓展 248

8.3.1自動生產(chǎn)線多段速控制系統(tǒng)的調(diào)試與運行 248

項目小結(jié) 249

能力測試 250

思考練習(xí) 250

項目九 基于S7-300、變頻器、觸摸屏的水箱水位控制系統(tǒng) 251

9.1任務(wù)1——水箱水位控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集 253

任務(wù)描述與分析 253

相關(guān)知識與技能——壓力傳感器、模擬輸入輸出量的數(shù)據(jù)采集 253

9.1.1 壓力傳感器 253

9.1.2模擬輸入輸出量的數(shù)據(jù)采集 253

9.1.3 MM440變頻器的模擬信號控制 257

任務(wù)實施與拓展 258

9.1.4系統(tǒng)的硬件電路 258

9.1.5控制系統(tǒng)的項目生成與硬件組態(tài) 259

9.2任務(wù)2——水箱水位控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理 260

任務(wù)描述與分析 260

相關(guān)知識與技能——模擬輸入輸出量的規(guī)范化 260

9.2.1模擬輸入輸出量的規(guī)范化 260

任務(wù)實施與拓展 262

9.2.2水箱水位控制系統(tǒng)的模擬量輸入控制 262

9.3 任務(wù)3——基于PLC的水箱水位控制實現(xiàn) 263

任務(wù)描述與分析 263

相關(guān)知識與技能——組織塊與中斷 263

9.3.1組織塊與中斷 263

9.3.2 SFB41/FB41指令 265

任務(wù)實施與拓展 268

9.3.3水箱水位控制系統(tǒng)的PID控制梯形圖 268

9.4 任務(wù)4——水箱水位控制系統(tǒng)人機界面的設(shè)計 271

任務(wù)描述與分析 271

相關(guān)知識與技能——SIMATIC人機界面與組態(tài)軟件 271

9.4.1 SIMATIC人機界面與組態(tài)軟件 271

任務(wù)實施與拓展 272

9.4.2 創(chuàng)建項目和HMI站點 272

9.4.3 組態(tài)指示燈 274

9.4.4 組態(tài)按鈕 275

9.4.5 組態(tài)文本域與IO域 276

9.5任務(wù)5——基于S7-300、變頻器、觸摸屏的水箱水位控制系統(tǒng)的調(diào)試與運行 276

任務(wù)描述與分析 277

相關(guān)知識與技能——PLC與人機界面的模擬調(diào)試 277

9.5.1 PLC與人機界面的模擬調(diào)試 277

任務(wù)實施與拓展 277

9.5.2模擬調(diào)試 277

9.5.3硬件調(diào)試 278

項目小結(jié) 279

能力測試 279

思考練習(xí) 280

全書以S7-300為樣機，以SIMATIC STEP7 v5.5軟件為平臺，從工程應(yīng)用出發(fā)，以典型項目案例為媒介，按照""項目引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動”為中心，將PLC的相關(guān)知識與技能劃分為9個項目、31個任務(wù)之中，力爭通過一系列項目的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，使學(xué)員逐步掌握S7-300/400 PLC硬件系統(tǒng)配置及硬件調(diào)試，STEP7軟件的應(yīng)用及仿真，PLC程序結(jié)構(gòu)、LAD語言程序設(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試，順序功能圖的結(jié)構(gòu)、順序功能圖的設(shè)計及調(diào)試，PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)組態(tài)及網(wǎng)絡(luò)調(diào)試的方法和技巧，并具備可編程控制器程序設(shè)計員(師）所要求的基本能力。

基于西門子的S7-300/400系列PLC，以實踐為導(dǎo)向，以實用為目標(biāo)介紹PLC。在介紹PLC的基本概念和西門子的S7-300/400系列PLC基礎(chǔ)知識的同時，重點介紹如何用STEP7軟件編程實現(xiàn)這些典型及常用算法，并結(jié)合實際應(yīng)用，介紹哈爾濱工程大學(xué)HRBEU-SIEMENS先進(jìn)自動化技術(shù)示范實驗室近年來在研究中總結(jié)出來的一些經(jīng)典案例，盡量做到理論、應(yīng)用與實際編程的緊密結(jié)合，使讀者掌握使用PLC的基本方法和技巧。

分為12章，主要內(nèi)容包括西門子S7-300/400系列PLC的簡介、指令系統(tǒng)、用戶程序結(jié)構(gòu)、STEP7編程軟件的使用方法，西門子S7-300/400的通信功能、編程方法、基本數(shù)字電路程序、梯形圖編程方法應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)通信實例、機床控制系統(tǒng)及機械設(shè)備應(yīng)用實例等。以“條理清晰、系統(tǒng)全面、由淺入深、實例引導(dǎo)、貼近實用”為宗旨，精選了多個具有代表性的西門子PLC應(yīng)用程序設(shè)計實例，實例類型豐富，覆蓋面廣，分析到位，工程指導(dǎo)性強。全書注重理論與實踐相聯(lián)系，以培養(yǎng)讀者的工程應(yīng)用能力。另外，本書還配有完整實例程序，便于自學(xué)。本書適合作為普通高等院校自動化、電氣工程、測控技術(shù)與儀器、電子科學(xué)與技術(shù)、微電子學(xué)以及光信息科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的本科生教材，也可作為相關(guān)工程技術(shù)人員的學(xué)習(xí)參考用書。

出版說明

前言

第1章　PLC概述

第2章　S7－300　PLC的系統(tǒng)特性

第3章　STEP7使用初步

第4章　S7－300　PLC的編程語言和指令系統(tǒng)

第5章　S7程序結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計

第6章　順序控制與S7GRAP編程

第7章　西門子PLC通信技術(shù)2100433B