S7-200PLC編程及應(yīng)用（第3版）

前言

第1章 PLC的硬件與工作原理1

1.1　概述1

1.2 S7-200系列PLC3

1.2.1　S7-200的特點(diǎn)3

1.2.2　CPU模塊4

1.2.3 數(shù)字量輸入與數(shù)字量輸出6

1.2.4　擴(kuò)展模塊8

1.3 I/O地址分配與外部接線10

1.4 S7-200 SMART簡(jiǎn)介12

1.5 邏輯運(yùn)算與PLC的工作原理14

1.5.1 用觸點(diǎn)和線圈實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算14

1.5.2 PLC的工作原理15

1.6 PLC控制系統(tǒng)的硬件可靠性措施18

1.7 習(xí)題21

第2章 STEP 7-Micro/WIN編程軟件使用指南23

2.1 編程軟件概述23

2.1.1 編程軟件的安裝與項(xiàng)目的組成23

2.1.2 幫助功能的使用與S7-200的出錯(cuò)處理25

2.2 程序的編寫與傳送26

2.2.1 生成用戶程序26

2.2.2 下載與調(diào)試用戶程序30

2.3 符號(hào)表與符號(hào)地址的使用33

2.4 用編程軟件監(jiān)控與調(diào)試程序36

2.4.1 用程序狀態(tài)監(jiān)控與調(diào)試程序36

2.4.2 用狀態(tài)表監(jiān)控與調(diào)試程序39

2.4.3 寫入與強(qiáng)制數(shù)據(jù)40

2.4.4 調(diào)試用戶程序的其他方法42

2.5 使用系統(tǒng)塊設(shè)置PLC的參數(shù)43

2.5.1 斷電數(shù)據(jù)保持的設(shè)置與編程43

2.5.2 創(chuàng)建與使用密碼45

2.5.3 組態(tài)輸入輸出參數(shù)47

2.6 習(xí)題48

第3章 S7-200編程基礎(chǔ)50

3.1 PLC的編程語言與程序結(jié)構(gòu)50

3.1.1 PLC編程語言的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)50

3.1.2 S7-200的程序結(jié)構(gòu)52

3.2 數(shù)據(jù)類型與尋址方式52

3.2.1 數(shù)制52

3.2.2 數(shù)據(jù)類型54

3.2.3 CPU的存儲(chǔ)區(qū)56

3.2.4 直接尋址與間接尋址58

3.3 位邏輯指令60

3.3.1 觸點(diǎn)指令與邏輯堆棧指令60

3.3.2 輸出類指令與其他指令64

3.4 定時(shí)器指令與計(jì)數(shù)器指令66

3.4.1 定時(shí)器指令66

3.4.2 計(jì)數(shù)器指令69

3.5 習(xí)題70

第4章 S7-200的功能指令73

4.1 功能指令概述73

4.1.1 怎樣學(xué)習(xí)功能指令73

4.1.2 S7-200的指令規(guī)約74

4.2 數(shù)據(jù)處理指令75

4.2.1 比較指令與數(shù)據(jù)傳送指令75

4.2.2 移位指令與循環(huán)移位指令78

4.2.3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令79

4.2.4 表格指令81

4.2.5 實(shí)時(shí)時(shí)鐘指令83

4.3 數(shù)學(xué)運(yùn)算指令85

4.3.1 整數(shù)運(yùn)算指令85

4.3.2 浮點(diǎn)數(shù)函數(shù)運(yùn)算指令86

4.3.3 邏輯運(yùn)算指令87

4.4 程序控制指令89

4.4.1 跳轉(zhuǎn)指令89

4.4.2 循環(huán)指令91

4.4.3 其他指令92

4.5 局部變量與子程序93

4.5.1 局部變量93

4.5.2 子程序的編寫與調(diào)用95

4.6 中斷程序與中斷指令99

4.6.1 中斷的基本概念與中斷事件99

4.6.2 中斷指令101

4.6.3 中斷程序舉例102

4.7 高速計(jì)數(shù)器與高速脈沖輸出104

4.7.1 高速計(jì)數(shù)器的工作模式與外部輸入信號(hào)105

4.7.2 高速計(jì)數(shù)器的程序設(shè)計(jì)107

4.7.3 高速脈沖輸出與開環(huán)位置控制110

4.8 數(shù)據(jù)塊應(yīng)用與字符串指令112

4.8.1 數(shù)據(jù)塊概述112

4.8.2 字符、字符串與數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換指令113

4.8.3 字符串指令117

4.9 習(xí)題118

第5章 數(shù)字量控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì)方法120

5.1 梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法120

5.2 順序控制設(shè)計(jì)法與順序功能圖125

5.2.1 步與動(dòng)作125

5.2.2 有向連線與轉(zhuǎn)換條件127

5.2.3 順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)128

5.2.4 順序功能圖中轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則130

5.3 使用置位復(fù)位指令的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法131

5.3.1 單序列的編程方法131

5.3.2 選擇序列與并行序列的編程方法133

5.3.3 應(yīng)用舉例134

5.4 使用SCR指令的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法137

5.4.1 順序控制繼電器指令的應(yīng)用137

5.4.2 選擇序列與并行序列的編程方法139

5.4.3 應(yīng)用舉例140

5.5 具有多種工作方式的系統(tǒng)的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法142

5.5.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)與工作方式142

5.5.2 公用程序與手動(dòng)程序144

5.5.3 自動(dòng)程序146

5.6 習(xí)題149

第6章 PLC的通信與自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)153

6.1 計(jì)算機(jī)通信概述153

6.1.1 串行通信153

6.1.2 IEEE 802通信標(biāo)準(zhǔn)154

6.1.3 現(xiàn)場(chǎng)總線及其國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)155

6.2 西門子的工業(yè)自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)156

6.3 S7-200的通信功能與串行通信網(wǎng)絡(luò)158

6.3.1 S7-200的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議158

6.3.2 S7-200的通信功能159

6.3.3 S7-200的串行通信網(wǎng)絡(luò)160

6.4 使用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令的通信161

6.5 自由端口模式通信164

6.5.1 自由端口模式通信的參數(shù)設(shè)置164

6.5.2 使用接收完成中斷的通信程序設(shè)計(jì)167

6.5.3 自由端口模式通信實(shí)驗(yàn)169

6.6 Modbus協(xié)議通信170

6.6.1 Modbus RTU通信協(xié)議170

6.6.2 Modbus RTU從站協(xié)議通信的編程171

6.6.3 Modbus RTU主站協(xié)議通信的編程與調(diào)試173

6.7 S7-200與變頻器的USS協(xié)議通信176

6.7.1 硬件接線與V20變頻器參數(shù)設(shè)置176

6.7.2 USS通信的編程179

6.7.3 S7-200與V20變頻器USS通信的實(shí)驗(yàn)180

6.8 習(xí)題182

第7章 PLC在模擬量閉環(huán)控制中的應(yīng)用184

7.1 閉環(huán)控制與PID控制器184

7.1.1 模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)184

7.1.2 PID控制器的數(shù)字化187

7.1.3 PID指令向?qū)У膽?yīng)用189

7.2 PID參數(shù)的整定方法191

7.2.1 PID參數(shù)的物理意義191

7.2.2 PID參數(shù)整定的規(guī)則194

7.2.3 PID參數(shù)整定的實(shí)驗(yàn)195

7.3 PID參數(shù)自整定200

7.3.1 自整定的基本方法與自整定過程200

7.3.2 PID參數(shù)自整定實(shí)驗(yàn)201

7.4 習(xí)題203

附錄205

附錄A　實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書205

A.1　編程軟件使用練習(xí)205

A.2　符號(hào)表應(yīng)用實(shí)驗(yàn)206

A.3　用編程軟件調(diào)試程序的實(shí)驗(yàn)207

A.4　位邏輯指令的功能與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)208

A.5　定時(shí)器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)209

A.6　計(jì)數(shù)器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)210

A.7　比較指令與傳送指令應(yīng)用實(shí)驗(yàn)210

A.8　移位指令與循環(huán)移位指令應(yīng)用實(shí)驗(yàn)211

A.9　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令應(yīng)用實(shí)驗(yàn)212

A.10　實(shí)時(shí)時(shí)鐘指令應(yīng)用實(shí)驗(yàn)213

A.11　數(shù)學(xué)運(yùn)算指令應(yīng)用實(shí)驗(yàn)213

A.12　邏輯運(yùn)算指令應(yīng)用實(shí)驗(yàn)214

A.13　跳轉(zhuǎn)指令應(yīng)用實(shí)驗(yàn)215

A.14　循環(huán)指令與看門狗復(fù)位指令實(shí)驗(yàn)216

A.15　子程序的編程實(shí)驗(yàn)216

A.16　中斷程序的編程實(shí)驗(yàn)217

A.17　高速計(jì)數(shù)器與高速輸出應(yīng)用實(shí)驗(yàn)217

A.18　數(shù)據(jù)塊與字符串指令應(yīng)用實(shí)驗(yàn)218

A.19　定時(shí)器與計(jì)數(shù)器應(yīng)用的編程實(shí)驗(yàn)219

A.20　自動(dòng)往返的小車控制系統(tǒng)的編程實(shí)驗(yàn)219

A.21　使用置位復(fù)位指令的順序控制程序的編程實(shí)驗(yàn)220

A.22　液體混合控制與剪板機(jī)控制系統(tǒng)的編程實(shí)驗(yàn)220

A.23　使用SCR指令的順序控制程序的編程實(shí)驗(yàn)221

A.24　內(nèi)胎硫化機(jī)與專用鉆床控制系統(tǒng)的編程實(shí)驗(yàn)222

A.25　具有多種工作方式的系統(tǒng)的控制程序調(diào)試實(shí)驗(yàn)222

A.26　使用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令的通信實(shí)驗(yàn)223

A.27　使用接收完成中斷的通信實(shí)驗(yàn)223

A.28　使用Modbus RTU協(xié)議的通信實(shí)驗(yàn)224

A.29　PLC與變頻器的USS協(xié)議通信實(shí)驗(yàn)225

A.30　PID控制器參數(shù)手動(dòng)整定實(shí)驗(yàn)225

A.31　PID控制器參數(shù)自整定實(shí)驗(yàn)225

附錄B　常用特殊存儲(chǔ)器位226

附錄C　S7-200 指令表索引227

附錄D　配套資源說明227

參考文獻(xiàn)2292100433B

本書全面介紹了S7-200的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和編程軟件的使用方法；通過大量的實(shí)例，介紹了功能指令的使用方法；介紹了設(shè)計(jì)數(shù)字量控制梯形圖的順序控制設(shè)計(jì)法，這種設(shè)計(jì)方法易學(xué)易用，可以節(jié)約大量的設(shè)計(jì)時(shí)間；介紹了S7-200的通信網(wǎng)絡(luò)、通信功能和通信程序的設(shè)計(jì)方法，以及PLC之間、PLC與變頻器之間的通信的編程和實(shí)現(xiàn)的方法；還介紹了PID控制和PID參數(shù)的整定方法和提高系統(tǒng)可靠性的措施。各章均配有習(xí)題，附錄中有30多個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。 讀者可以掃描本書封底的二維碼，獲取下載鏈接，下載本書配套的S7-200編程軟件、指令庫、觸摸屏組態(tài)軟件、PLC串口通信調(diào)試軟件、用戶手冊(cè)和產(chǎn)品樣本、30多個(gè)免費(fèi)視頻教程和40多個(gè)例程。 本書可以作為大專院校的電類和機(jī)電一體化專業(yè)的教材，也可以供工程技術(shù)人員自學(xué)。

本書以我國(guó)目前應(yīng)用非常廣泛的SIMATIC S7-300系列PLC為樣機(jī)，從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，介紹了PLC的工作原理和S7-300系列PLC的應(yīng)用，突出應(yīng)用性和實(shí)踐性。全書共8章，分別為：可編程控制器概述、常用控制電器與電氣控制線路、可編程控制器的組成和工作原理、S7-300的指令系統(tǒng)及編程、S7-300的組織塊及中斷處理、西門子PLC工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介、可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和PLC控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)。另外，本書配備電子課件和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。 本書可作為高等院校自動(dòng)化、電氣技術(shù)、機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書，也可作為電大、職大相近專業(yè)的教材。對(duì)于廣大的電氣工程技術(shù)人員，則是一本有價(jià)值的參考書。

初航副教授，具有豐富的PLC教育培訓(xùn)與科研實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，著有《三菱FX2N系列PLC入門與應(yīng)用實(shí)例》、《三菱FX系列PLC編程及應(yīng)用》等多部論著。

第1章 可編程控制器概述

1.1 可編程控制器的產(chǎn)生、控制思想

1.1.1 電氣系統(tǒng)的繼電器-接觸器控制

1.1.2 PLC的產(chǎn)生

1.1.3 PLC控制的基本思想

1.2 可編程控制器的定義、分類

1.2.1 可編程控制器的定義

1.2.2 可編程控制器的分類

1.3 可編程控制器的特點(diǎn)及主要功能

1.3.1 PLC的一般特點(diǎn)

1.3.2 PLC的主要功能

1.4 可編程控制器的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

1.4.1 可編程控制器的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.4.2 可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì)

本章小結(jié)

習(xí)題1

第2章 常用控制電器與電氣控制線路

2.1 常用低壓控制電器

2.1.1 手動(dòng)電器

2.1.2 自動(dòng)電器

2.2 電氣控制線路圖

2.2.1 電氣控制線路常用圖形、文字符號(hào)

2.2.2 電氣原理圖

2.2.3 電器元件布置圖

2.2.4 電氣安裝接線圖

2.3 三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制

2.3.1 直接啟動(dòng)

2.3.2 降壓?jiǎn)?dòng)

2.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制

2.4.1 機(jī)械制動(dòng)

2.4.2 電氣制動(dòng)

本章小結(jié)

習(xí)題2

第3章 可編程控制器的組成和工作原理

3.1 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)

3.1.1 可編程控制器的硬件系統(tǒng)

3.1.2 可編程序控制器的軟件系統(tǒng)

3.2 可編程控制器的工作原理

3.2.1 可編程控制器的等效工作電路

3.2.2 可編程控制器的工作過程

3.2.3 PLC對(duì)輸入/輸出的處理規(guī)則

3.2.4 PLC的掃描周期及滯后響應(yīng)

3.3 可編程控制器的編程語言和程序結(jié)構(gòu)

3.3.1 可編程控制器的編程語言

3.3.2 可編程控制器的程序結(jié)構(gòu)

3.4 SIMATIC S7-300 PLC的硬件組成及硬件組態(tài)

3.4.1 S7-300系列PLC系統(tǒng)硬件組成

3.4.2 S7-300的模塊簡(jiǎn)介

3.4.3 S7-300系列PLC的編程元件

3.4.4 S7-300的組態(tài)

3.5 S7-300的編程軟件STEP 7

3.5.1 STEP 7的組成及功能

3.5.2 啟動(dòng)STEP 7 并創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目

3.5.3 STEP 7 的下載和程序調(diào)試

3.5.4 S7-PLC 模擬軟件S7-PLCSIM簡(jiǎn)介

本章小結(jié)

習(xí)題3

第4章　S7-300的指令系統(tǒng)及編程

4.1 STEP 7的數(shù)據(jù)類型和指令結(jié)構(gòu)

4.1.1 STEP 7的數(shù)據(jù)類型

4.1.2 STEP 7的指令結(jié)構(gòu)

4.2 位邏輯指令

4.2.1 位邏輯運(yùn)算指令

4.2.2 位邏輯運(yùn)算指令應(yīng)用舉例

4.3 定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令

4.3.1 定時(shí)器指令

4.3.2 時(shí)鐘存儲(chǔ)器

4.3.3 計(jì)數(shù)器指令

4.3.4 定時(shí)器與計(jì)數(shù)器的編程舉例

4.4 數(shù)據(jù)傳送與轉(zhuǎn)換指令

4.4.1 數(shù)據(jù)裝入和傳送指令

4.4.2 轉(zhuǎn)換指令

4.5 運(yùn)算指令

4.5.1 算術(shù)運(yùn)算指令

4.5.2 字邏輯運(yùn)算指令

4.5.3 數(shù)據(jù)運(yùn)算指令應(yīng)用舉例

4.6 移位指令

4.6.1 移位指令介紹

4.6.2 移位指令應(yīng)用（編輯步進(jìn)架）

4.7 累加器操作和地址寄存器操作指令

4.8 控制指令

4.8.1 邏輯控制指令

4.8.2 程序控制指令

4.8.3 主控繼電器指令

4.9 S7-300的系統(tǒng)功能模塊簡(jiǎn)介

本章小結(jié)

習(xí)題4

第5章 S7-300的組織塊及中斷處理

5.1 組織塊概述

5.1.1 組織塊的組成

5.1.2 組織塊的分類

5.2 循環(huán)執(zhí)行的組織塊

5.3 定期執(zhí)行的組織塊和中斷處理

5.3.1 日期時(shí)間中斷組織塊

（OB10～OB17）

5.3.2 循環(huán)中斷組織塊

（OB30～OB38）

5.4 事件驅(qū)動(dòng)的組織塊和中斷處理

5.4.1 延時(shí)中斷組織塊（OB20～OB23）

5.4.2 異步故障中斷組織塊（OB80～OB87）

本章小結(jié)

習(xí)題5

第6章 西門子PLC工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介

6.1 PLC通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

6.1.1 PLC網(wǎng)絡(luò)含義

6.1.2 PLC網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

6.2 西門子S7的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)及分類

6.2.1 S7的通信網(wǎng)絡(luò)

6.2.2 S7的通信分類

6.3 Profibus-DP通信舉例

6.4 MPI通信舉例

6.5 AS-I總線通信舉例

本章小結(jié)

習(xí)題6

第7章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

7.1 可編程控制器控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

7.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與內(nèi)容

7.1.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟

7.1.3 PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)

7.1.4 系統(tǒng)調(diào)試

7.2 STEP 7的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)

7.2.1 功能塊及其組成

7.2.2 功能塊局部變量聲明表

7.2.3 形式參數(shù)與實(shí)際參數(shù)

7.2.4 局部變量的數(shù)據(jù)類型

7.2.5 功能塊（或功能）的編程及調(diào)用舉例

7.3 程序設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例

7.3.1 十字路口交通信號(hào)燈的控制

7.3.2 立體倉(cāng)庫的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)

7.4 模擬量的檢測(cè)和控制

7.4.1 模擬量的檢測(cè)

7.4.2 模擬量的控制——連續(xù)PID控制器SFB41

本章小結(jié)

習(xí)題7

第8章 PLC控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)

8.1 課程設(shè)計(jì)的目的、要求和主要內(nèi)容

8.1.1 課程設(shè)計(jì)的目的

8.1.2 課程設(shè)計(jì)的基本要求

8.1.3 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

8.1.4 課程設(shè)計(jì)報(bào)告的主要內(nèi)容

8.2 課程設(shè)計(jì)舉例

8.2.1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

8.2.2 系統(tǒng)配置及輸入/輸出繼電器地址分配

8.2.3 系統(tǒng)的I/O接線圖

8.2.4 系統(tǒng)的流程圖

8.2.5 用STEP 7編程語言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)

8.3 課程設(shè)計(jì)選題

8.3.1 智力搶答器的PLC控制

8.3.2 自動(dòng)售貨機(jī)的PLC控制

8.3.3 注塑機(jī)的PLC控制

8.3.4 污水凈化處理系統(tǒng)的PLC控制

8.3.5 花式噴泉的PLC控制

8.3.6 脈沖除塵器的PLC控制

8.3.7 水塔水位的PLC控制

8.3.8 包裝生產(chǎn)線的PLC控制

8.3.9 裝卸料小車多方式運(yùn)行的PLC控制

8.3.10 五層電梯的PLC控制

8.3.11 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中的PLC控制

附錄A STEP 7語句表指令一覽表

附錄B 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

實(shí)驗(yàn)1 STEP-7編程軟件的熟悉及基本指令練習(xí)

實(shí)驗(yàn)2 異步電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行控制

實(shí)驗(yàn)3 異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓?jiǎn)?dòng)控制

實(shí)驗(yàn)4 異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制

實(shí)驗(yàn)5 定時(shí)器、計(jì)數(shù)器功能實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)6 移位指令練習(xí)

實(shí)驗(yàn)7 數(shù)據(jù)處理指令練習(xí)

實(shí)驗(yàn)8 結(jié)構(gòu)化編程應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)9 S7-300組織塊與中斷

實(shí)驗(yàn)10 現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用

參考文獻(xiàn)