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第1章 PLC简介1

1.1PLC的定义、特点、基本功能和发展方向1

1.1.1 PLC的定义2

1.1.2 PLC的特点3

1.1.3 PLC的基本功能4

1.1.4 PLC的发展方向5

1.2 PLC的一般技术指标和技术性能指标5

1.2.1一般技术指标5

1.2.2技术性能指标6

1.3 PLC的分类和应用领域6

1.3.1 PLC的分类6

1.3.2 PLC的应用领域8

1.4 PLC的基本组成8

1.4.1中央处理器9

1.4.2存储器9

1.4.3输入/输出接口10

1.4.4电源11

1.4.5编程器11

1.5 PLC系统的等效电路11

1.6 PLC的工作原理13

1.7实例：加电输出禁止控制15

1.8实践与技巧16

1.9习题与思考17

第2章 西门子S7-200 PLC的系统组成和特性18

2.1西门子PLC简介18

2.2 S7-200系列PLC的构成20

2.2.1PLC主机21

2.2.2扩展模块22

2.2.3相关设备25

2.3 S7-200系列PLC的性能与工作方式25

2.3.1 S7-200系列PLC的输入/输出系统性能25

2.3.2 S7-200系列PLC的存储系统性能27

2.3.3 S7-200系列PLC的工作方式28

2.4 S7-200系列PLC的电源计算29

2.5 S7-200系列PLC的最大I/O原则30

2.6 S7-200系列PLC的外部接线31

2.7 S7-200系列PLC的编程34

2.7.1 PLC的编程语言34

2.7.2 S7-200系列PLC的程序结构35

2.8实例：异步电动机正反转控制36

2.9实践与技巧37

2.10习题与思考38

第3章 S7-300/400 PLC的特性39

3.1S7-300 PLC的系统组成和特性39

3.1.1 S7-300 PLC简介39

3.1.2 S7-300 PLC的系统特性41

3.1.3 S7-300 PLC的I/O地址分配43

3.2 S7-400 PLC的系统组成和特性45

3.2.1 S7-400 PLC简介45

3.2.2 S7-400 PLC的系统特性46

3.2.3 S7-400 PLC的I/O地址分配47

3.3 S7-300 PLC的模块特性47

3.4 S7-400 PLC的模块特性55

3.5实例：模拟量输入模块测量范围的设定59

3.6实践与技巧59

3.7习题与思考60

第4章 STEP 7-Micro/WIN 32编程软件62

4.1编程软件STEP 7-Micro/WIN的安装62

4.1.1系统要求62

4.1.2软件安装62

4.1.3硬件连接63

4.1.4参数设置63

4.1.5在线联系63

4.1.6设置和修改PLC通信参数64

4.2 STEP 7-Micro/WIN编程软件的功能64

4.2.1 STEP 7-Micro/WIN基本功能65

4.2.2软件界面及其功能65

4.2.3系统组态68

4.3 STEP 7编程软件的基本使用73

4.3.1文件操作73

4.3.2编辑程序76

4.3.3下载、运行与停止程序87

4.4程序的调试与监控89

4.4.1选择工作方式89

4.4.2程序状态显示89

4.4.3状态图显示91

4.4.4执行有限次扫描92

4.4.5查看交叉引用93

4.4.6运行模式下编辑程序94

4.4.7 S7-200的出错处理95

4.5项目管理96

4.5.1打印96

4.5.2复制项目96

4.5.3导入文件97

4.5.4导出文件97

4.6电动机启停控制程序的开发97

4.7实例：仿真运行点动控制程序102

4.8综合实例：应用PID指令向导编写水箱水位控制程序106

4.9实践与技巧110

4.10习题与思考112

第5章 S7-200的指令系统113

5.1 S7-200的基本数据类型、编程元件和寻址方式113

5.1.1 S7-200的基本数据类型113

5.1.2编程元件114

5.1.3编程元件的寻址117

5.2基本指令119

5.2.1基本位操作指令119

5.2.2逻辑堆栈指令126

5.2.3定时器指令129

5.2.4计数器指令137

5.2.5比较指令141

5.3运算指令143

5.3.1四则运算和增减指令143

5.3.2数学函数指令148

5.3.3逻辑运算指令151

5.4数据处理指令154

5.4.1数据传送指令154

5.4.2移位指令157

5.4.3字节交换指令160

5.5表功能指令161

5.5.1填表指令161

5.5.2表取数指令162

5.5.3填充指令164

5.5.4表查找指令164

5.6转换指令165

5.6.1数据类型转换指令166

5.6.2编码和译码指令168

5.6.3字符串转换指令169

5.7程序控制类指令172

5.7.1结束、暂停指令和看门狗指令173

5.7.2跳转指令174

5.7.3循环指令176

5.7.4子程序指令178

5.7.5与ENO指令180

5.8特殊指令180

5.8.1实时时钟指令180

5.8.2中断指令181

5.8.3高速计数器指令186

5.8.4高速脉冲输出指令198

5.8.5 PID指令206

5.9实例：除尘室PLC控制211

5.10实例：广告牌循环彩灯的PLC控制212

5.11综合实例：抢答器设计214

5.11.1系统的基本功能214

5.11.2硬件电路图214

5.11.3 I/O分配表216

5.11.4系统的流程图216

5.12实践与技巧223

5.13习题与思考226

第6章 PLC梯形图程序设计227

6.1PLC的程序设计方法227

6.1.1经验设计法227

6.1.2继电器控制电路移植法228

6.1.3顺序控制设计法230

6.2梯形图设计规则231

6.3顺序功能图231

6.3.1顺序功能图简介232

6.3.2顺序功能图绘制的注意事项233

6.3.3顺序控制指令233

6.3.4顺序功能图的编程234

6.4 PLC程序和调试说明238

6.4.1复杂程序的设计方法239

6.4.2程序的内容和质量239

6.4.3程序的调试239

6.5典型的简单电路编程240

6.6典型的简单环节编程244

6.7实例：顺序功能图在小车行程控制中的应用248

6.8综合实例：自动售货机的设计250

6.8.1自动售货机的基本功能250

6.8.2自动售货机I/O点的分配250

6.8.3自动售货机的接线图251

6.8.4顺序功能图252

6.8.5梯形图252

6.9综合实例：顺序功能图在交通信号灯控制中的应用260

6.9.1交通信号灯控制要求261

6.9.2交通信号灯控制的设计261

6.9.3编制程序263

6.10实践与技巧264

6.11习题与思考266

第7章 S7-200系列PLC的通信与网络267

7.1PLC数据通信的基础知识267

7.1.1数据通信的传输方式267

7.1.2通信介质269

7.1.3串行通信接口标准271

7.1.4 PLC的通信网络结构273

7.2 S7-200的通信系统与网络275

7.2.1 S7-200通信简介275

7.2.2通信连接方式278

7.2.3通信协议278

7.3 S7-200的网络通信及应用283

7.3.1 S7-200的通信指令284

7.3.2 PPI通信284

7.3.3自由口通信289

7.3.4自由口通信应用实例291

7.4 Modbus通信及应用297

7.4.1 Modbus报文格式297

7.4.2 Modbus通信协议指令299

7.4.3 Modbus通信应用实例302

7.5 MODEM通信及应用304

7.6 USS通信及应用307

7.6.1USS通信简介307

7.6.2 USS通信应用实例313

7.7西门子MPI协议及应用317

7.8 PROFIBUS-DP通信及应用319

7.8.1 PROFIBUS通信简介319

7.8.2 S7-300/400和S7-200 PLC的PROFIBUS-DP通信应用实例320

7.9工业以太网通信及应用324

7.9.1工业以太网简介324

7.9.2 S7-200 PLC之间的以太网通信325

7.9.3 S7-200 PLC和S7-300 PLC的以太网连接328

7.9.4 PC-Access通过以太网访问S7-200 PLC330

7.10实例：PLC与远程PC的通信331

7.11实践与技巧332

7.12习题与思考335

第8章 变频器的PLC控制336

8.1变频器的基础知识336

8.1.1变频器的用途和构造336

8.1.2变频器电路配线与注意事项340

8.1.3变频器日常维护341

8.2变频器输出频率341

8.2.1变频器输出频率的含义341

8.2.2设置或修改变频器输出频率的方法342

8.3西门子变频器简介343

8.3.1 SINAMICS V10变频器344

8.3.2 SINAMICS G120变频器345

8.3.3 SINAMICS G120D变频器346

8.3.4用于分布式I/O系统的变频器SIMATIC ET200S FC347

8.4 MICROMASTER 420通用变频器348

8.4.1变频器简介349

8.4.2变频器的安装350

8.4.3变频器的调试355

8.5实例：MICROMASTER 420通用变频器与PLC的连接359

8.6实例：变频调速恒压供水系统368

8.7综合实例：全自动洗衣机设计377

8.7.1全自动洗衣机控制要求377

8.7.2硬件设计378

8.7.3软件设计381

8.8实践与技巧393

8.9习题与思考404

第9章 人机交互设备406

9.1触摸屏简介406

9.2 TPC1262H基本信息407

9.3文本显示器409

9.3.1TD200文本显示器409

9.3.2 TD200C文本显示器411

9.3.3 TD200/TD200C技术规范412

9.3.4 TD200/TD200C与S7-200 PLC的连接412

9.3.5 TD200/TD200C与S7-200 PLC的连接电缆制作图414

9.3.6 TD200/TD200C安装图414

9.4 MCGS嵌入版组态软件414

9.4.1MCGS嵌入版组态软件的主要功能415

9.4.2 MCGS嵌入版组态软件的特点415

9.4.3 MCGS嵌入版组态软件的工作方式416

9.4.4组态开发简介416

9.4.5开发实例420

9.5 HMI组态软件434

9.5.1 HMI组态软件的安装434

9.5.2创建一个新项目文件435

9.5.3添加变量436

9.5.4添加文字标签437

9.5.5添加弹出按钮438

9.5.6离线模拟439

9.5.7将项目文件下载到触摸屏440

9.5.8 PLC控制程序的传送与操作441

9.6组态王441

9.6.1创建项目442

9.6.2建立主画面444

9.6.3建立趋势曲线画面444

9.6.4建立数据报表445

9.6.5建立报警窗口447

9.6.6建立参数监控画面448

9.7实例：基于触摸屏的三相异步电动机调速448

9.7.1触摸屏组态的下载和调试448

9.7.2触摸屏操作界面449

9.7.3控制要求450

9.7.4接线图450

9.7.5程序设计450

9.8实践与技巧451

9.9习题与思考457

第10章 西门子S7-200的常用模块458

10.1模拟量扩展模块简介458

10.1.1模拟量扩展模块的种类和连接458

10.1.2模拟量输出模块的地址和技术规范459

10.1.3模拟量输入模块的地址和技术规范460

10.2模拟量输出模块的使用461

10.2.1模拟量输出模块的数据字格式和使用注意事项461

10.2.2模拟量输出模块EM232的使用461

10.3模拟量输入模块的使用464

10.3.1模拟量输入模块的数据字格式和使用注意事项464

10.3.2模拟量输入模块EM231的使用464

10.4模拟量混合模块EM235466

10.5位置控制模块EM253468

10.5.1位置控制模块EM253的特点和功能469

10.5.2位置控制模块EM253的技术规范470

10.5.3位置控制模块EM253与S7-200 PLC的兼容性472

10.5.4位置控制EM253模块LED状态473

10.5.5位置控制模块EM253的编程474

10.5.6位置控制模块EM253的接线474

10.5.7位置控制模块EM253的实际系统474

10.5.8使用向导配置定位模块EM253474

10.5.9使用EM253控制面板486

10.6数字量扩展模块488

10.6.1 S7-200系列PLC数字量扩展模块技术规范489

10.6.2 S7-200系列PLC数字量扩展模块接线图491

10.7测量温度扩展模块495

10.7.1模拟量扩展模块输入技术规范496

10.7.2 EM231热电偶模块（EM231TC）497

10.7.3 EM231热电阻模块（EM231RTD）498

10.8调制解调器模块EM241Modem501

10.8.1调制解调器模块EM241Modem功能502

10.8.2调制解调器模块EM241Modem技术规范502

10.8.3调制解调器模块EM241Modem安装503

10.9工业以太网模块CP243-1503

10.9.1工业以太网模块CP243-1技术规范504

10.9.2工业以太网模块CP243-1功能505

10.9.3工业以太网模块CP243-1使用506

10.10 SIWAREX MS称重模块507

10.10.1简介507

10.10.2添加称重库指令508

10.10.3库文件参数说明509

10.10.4设定参数510

10.10.5零点标定512

10.10.6砝码标定513

10.11 S7-200的调制解调器通信514

10.11.1 S7-200与S7-200之间的通信514

10.11.2通过电话线编程524

10.12 S7-200的配方应用534

10.13数据归档应用541

10.14实例：触摸屏与EM235（EM232）控制的变频调速545

10.15综合实例：自来水厂净水剂投加系统的控制548

10.16实践与技巧553

10.17习题与思考555

第11章 PLC控制系统的应用设计556

11.1 PLC控制系统的总体设计556

11.1.1 PLC控制系统的类型556

11.1.2 PLC控制系统设计的基本原则558

11.1.3 PLC控制系统的设计步骤558

11.1.4减少PLC输入和输出点数的方法560

11.2提高PLC控制系统可靠性的措施562

11.2.1供电系统设计562

11.2.2接地设计565

11.2.3 PLC输入/输出电路的设计566

11.2.4电气柜结构设计568

11.2.5现场布线图设计568

11.2.6冗余设计568

11.2.7软件抗干扰方法569

11.2.8工作环境处理569

11.3 PLC控制系统的设计举例570

11.3.1三级皮带运输机570

11.3.2机械手工作控制574

11.3.3钻床精度控制系统577

11.3.4炉窖温度控制系统582

11.4综合应用：基于PLC的污水处理系统591

11.4.1污水处理控制系统的工艺流程和控制原理591

11.4.2污水处理控制系统的PLC选型和I/O配置593

11.4.3污水处理控制系统的流程图和程序595

11.5综合应用：自动化立体仓库系统设计601

11.5.1简介602

11.5.2系统硬件设计604

11.5.3系统软件设计606

11.6实践与技巧625

11.7习题与思考629

第12章 PLC的安装与维修633

12.1 PLC的安装和拆除633

12.1.1 PLC的安装环境633

12.1.2 S7-200安装注意事项633

12.1.3安装或拆除S7-200634

12.1.4 PLC的接线636

12.1.5抑制电路638

12.1.6抗干扰措施639

12.2 PLC故障检查和维修640

12.2.1 PLC的维护640

12.2.2定期维护检修641

12.2.3 PLC的故障分析和处理642

12.2.4 PLC系统输入部分和输出部分常见故障644

12.2.5 S7-200的故障信息诊断646

12.3 PLC应用系统的调试648

12.4 PLC故障检查实例649

12.5实践与技巧653

12.6习题与思考657

附录S7-200指令集658