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第一篇 入门篇1

第1章 PLC概述1

1.1 PLC的定义、特点及发展方向2

1.1.1 PLC的定义2

1.1.2 PLC的特点4

1.1.3 PLC的发展方向4

1.2 PLC的技术和性能指标5

1.2.1一般技术指标5

1.2.2性能指标5

1.3 PLC的分类及应用领域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8

1.4.2存储器9

1.4.3输入/输出接口10

1.4.4电源10

1.4.5编程器11

1.4.6 PLC系统的等效电路11

1.5 PLC的工作原理12

1.6实例：加电输出禁止控制14

1.7实践知识拓展15

1.8习题与思考16

第2章 西门子S7-200系列PLC的概述17

2.1西门子PLC简介17

2.2 S7-200系列PLC的构成19

2.2.1 PLC主机19

2.2.2扩展模块20

2.2.3相关设备23

2.3 S7-200系列PLC的性能与工作方式23

2.3.1 S7-200系列PLC的输入/输出系统性能24

2.3.2 S7-200系列PLC的存储系统性能25

2.3.3 S7-200系列PLC的工作方式26

2.4 S7-200系列PLC的电源计算27

2.5 S7-200系列PLC的最大I/O原则27

2.6 S7-200系列PLC的外部接线29

2.7 S7-200系列PLC的编程30

2.7.1 PLC的编程语言31

2.7.2 S7-200系列PLC的程序结构33

2.8实例：异步电动机正反转控制33

2.9实践知识拓展34

2.10习题与思考35

第二篇 基础篇37

第3章 S7-200 PLC的基本指令37

3.1 S7-200 PLC的编程元件及寻址方式37

3.1.1 S7-200 PLC的基本数据类型38

3.1.2编程元件38

3.1.3编程元件的寻址41

3.2基本指令42

3.2.1基本位操作指令42

3.2.2逻辑栈指令49

3.2.3定时器指令52

3.2.4计数器指令58

3.2.5比较指令63

3.3实例：六路抢答器的设计64

3.4实践知识拓展68

3.5习题与思考69

第4章 PLC梯形图程序设计基础70

4.1 PLC的程序设计方法70

4.1.1经验设计法70

4.1.2继电器控制电路移植法71

4.1.3顺序控制设计法72

4.2梯形图设计规则73

4.3顺序功能图74

4.3.1顺序功能图74

4.3.2顺序功能图绘制的注意事项75

4.3.3顺序控制指令76

4.3.4顺序功能图的编程76

4.4 PLC程序及调试说明79

4.4.1复杂程序的设计方法79

4.4.2程序的内容和质量80

4.4.3程序的调试80

4.5实例：顺序功能图在交通信号灯控制中的应用81

4.5.1交通灯控制要求81

4.5.2交通灯控制的设计82

4.5.3编写程序83

4.6实践知识拓展84

4.7习题与思考86

第5章 S7-200 PLC的功能指令87

5.1运算指令87

5.1.1四则运算及增减指令87

5.1.2数学函数指令91

5.1.3逻辑运算指令93

5.2数据处理指令96

5.2.1数据传送指令96

5.2.2移位指令98

5.2.3字节交换指令102

5.3表功能指令102

5.3.1填表指令102

5.3.2表取数指令103

5.3.3填充指令105

5.3.4表查找指令105

5.4转换指令106

5.4.1数据类型转换指令107

5.4.2编码和译码指令109

5.4.3字符串转换指令109

5.5程序控制类指令113

5.5.1结束、暂停指令和看门狗指令113

5.5.2跳转指令114

5.5.3循环指令116

5.5.4子程序指令116

5.5.5与ENO指令119

5.6特殊指令119

5.6.1实时时钟指令119

5.6.2中断指令120

5.6.3高速计数器指令124

5.6.4高速脉冲输出指令135

5.6.5 PID指令142

5.7实例：广告牌循环彩灯的PLC控制146

5.8实例：除尘室PLC控制146

5.9实践知识拓展149

5.10习题与思考151

第6章 STEP 7-Micro/WIN编程软件152

6.1编程软件STEP7-Micro/WIN的安装152

6.1.1系统要求152

6.1.2软件安装152

6.2 STEP 7-Micro/WIN编程软件的功能152

6.2.1 STEP 7-Micro/WIN基本功能153

6.2.2软件界面及其功能介绍153

6.2.3系统组态156

6.3 STEP 7编程软件的使用159

6.3.1文件操作160

6.3.2编辑程序162

6.3.3下载与运行程序169

6.4仿真运行点动控制程序171

6.5实例：使用指令向导初始化HSC1的工作模式0174

6.6实例：应用PID指令向导编写水箱水位控制程序177

6.7实践知识拓展179

6.8习题与思考181

第三篇 提高篇183

第7章 S7-200 PLC的通信与网络183

7.1 PLC数据通信的基础知识183

7.1.1数据通信的传输方式183

7.1.2通信介质186

7.1.3串行通信接口标准187

7.1.4 PLC的通信网络结构189

7.2 S7-200 PLC的通信系统与网络191

7.2.1 S7-200 PLC的通信概述191

7.2.2通信连接方式194

7.2.3通信协议194

7.3 S7-200 PLC的网络通信199

7.3.1 S7-200 PLC的通信指令199

7.3.2 PPI通信200

7.3.3自由口通信203

7.3.4自由口通信应用207

7.4实例：PLC与远程PC的通信212

7.5实践知识拓展213

7.6习题与思考216

第8章 变频器的PLC控制217

8.1变频器的基础知识217

8.1.1变频器的用途和构造217

8.1.2变频器电路配线与注意事项221

8.1.3变频器日常维护221

8.2变频器输出频率222

8.2.1变频器输出频率的含义222

8.2.2设置或修改变频器输出频率的方法223

8.3西门子变频器简介223

8.3.1 SINAMICS V10变频器224

8.3.2 SINAMICS G120变频器225

8.3.3 SINAMICS G120D变频器226

8.3.4用于分布式I/O系统的变频器SIMATIC ET200S FC227

8.4 MICROMASTER 420通用变频器228

8.4.1概述229

8.4.2变频器的安装229

8.4.3变频器的调试235

8.5实例：MICROMASTER 420通用变频器与PLC的连接240

8.5.1基本操作面板更改参数的数值240

8.5.2快速调试241

8.5.3基于PLC模拟量的闭环调速系统241

8.5.4基于PLC通信方式的变频器闭环定位控制系统244

8.6实例：变频调速恒压供水系统246

8.7实践知识拓展253

8.8习题与思考263

第9章 人机交互设备264

9.1触摸屏概述264

9.2 TPC 1262H基本信息265

9.3文本显示器267

9.3.1 TD200文本显示器267

9.3.2 TD200C文本显示器268

9.3.3 TD200/TD200C技术规范269

9.3.4 TD200/TD200C与S7-200 PLC的连接269

9.3.5 TD200/TD200C与S7-200 PLC的连接电缆制作图270

9.3.6 TD200/TD200C安装图271

9.4 MCGS嵌入版组态软件的介绍271

9.4.1 MCGS嵌入版组态软件的主要功能271

9.4.2 MCGS嵌入版组态软件的特点272

9.4.3 MCGS嵌入版组态软件的工作方式272

9.4.4组态开发简介273

9.4.5开发实例275

9.5 HMI组态软件283

9.5.1 HMI组态软件的安装283

9.5.2创建一个新项目文件283

9.5.3添加变量284

9.5.4添加文字标签286

9.5.5添加弹出按钮286

9.5.6离线模拟288

9.5.7将项目文件下载到触摸屏288

9.5.8 PLC控制程序的传送与操作289

9.6实例：基于触摸屏的三相异步电机调速289

9.7实践知识拓展291

9.8习题与思考297

第四篇 精通篇299

第10章 西门子S7-200 PLC的常用模块299

10.1模拟量扩展模块概述300

10.1.1模拟量扩展模块的种类和连接300

10.1.2模拟量输出模块的地址和技术规范300

10.1.3模拟量输入模块的地址和技术规范301

10.2模拟量输出模块的使用302

10.2.1模拟量输出模块的数据字格式和使用注意事项302

10.2.2模拟量输出模块EM232的使用302

10.3模拟量输入模块的使用304

10.3.1模拟量输入模块的数据字格式和使用注意事项304

10.3.2模拟量输入模块EM231的使用305

10.4模拟量混合模块EM235306

10.5位置控制模块EM253308

10.5.1位置控制模块EM253的特点及功能308

10.5.2位置控制模块EM253的技术规范309

10.5.3位置控制模块EM253与S7-200 PLC的兼容性312

10.5.4位置控制EM253模块LED状态312

10.5.5位置控制模块EM253的编程313

10.5.6位置控制模块EM253的接线313

10.5.7位置控制模块EM253的实际系统314

10.6数字量扩展模块314

10.6.1 S7-200系列PLC数字量扩展模块技术规范315

10.6.2 S7-200系列PLC数字量扩展模块接线图317

10.7测量温度扩展模块320

10.7.1模拟量扩展模块输入技术规范320

10.7.2 EM231热电偶模块（EM231 TC）321

10.7.3 EM231热电阻模块（EM231 RTD）322

10.8 EM241 Modem模块325

10.8.1 EM241 Modem模块的功能325

10.8.2 EM241 Modem模块技术规范326

10.8.3 EM241 Modem模块安装326

10.9工业以太网模块CP243-1327

10.9.1工业以太网模块CP243-1技术规范327

10.9.2工业以太网模块CP243-1特点328

10.9.3工业以太网模块CP243-1使用329

10.10 SIWAREX MS称重模块330

10.10.1概述330

10.10.2添加称重库指令331

10.10.3库文件参数说明331

10.10.4设定参数333

10.10.5零点标定334

10.10.6砝码标定335

10.11 S7-200的调制解调器通信336

10.11.1 S7200与S7-200之间的通信336

10.11.2通过电话线编程344

10.12实例：触摸屏与EM235 （EM232）控制的变频调速351

10.13实践知识拓展353

10.14习题与思考355

第11章 PLC控制系统的应用设计357

11.1 PLC控制系统的总体设计357

11.1.1 PLC控制系统的类型357

11.1.2 PLC控制系统设计的基本原则358

11.1.3 PLC控制系统的设计步骤359

11.1.4减少PLC输入和输出点数的方法360

11.2提高PLC控制系统可靠性的措施362

11.2.1供电系统设计362

11.2.2接地设计366

11.2.3 PLC输入/输出电路的设计366

11.2.4电气柜结构设计368

11.2.5现场布线图设计369

11.2.6冗余设计369

11.2.7软件抗干扰方法370

11.2.8工作环境处理370

11.3 PLC控制系统的设计370

11.3.1实例：三级皮带运输机371

11.3.2实例：机械手工作控制374

11.3.3实例：钻床精度控制系统377

11.3.4实例：自动配料控制系统382

11.3.5实例：炉窖温度控制系统385

11.3.6实例：五层电梯控制系统393

11.4综合实例——自动售货机的设计413

11.4.1自动售货机的基本功能413

11.4.2自动售货机I/O点的分配413

11.4.3自动售货机的外部接线图414

11.4.4自动售货机的顺序功能图415

11.4.5自动售货机的梯形图416

11.5实践知识拓展422

11.6习题与思考426

第12章 PLC的安装与维修429

12.1 PLC的安装和拆除429

12.1.1 PLC的安装环境429

12.1.2 S7-200 PLC安装注意事项429

12.1.3安装或拆除S7-200 PLC430

12.1.4 PLC的接线432

12.1.5抑制电路434

12.1.6抗干扰措施435

12.2 PLC故障检查和维修435

12.2.1 PLC的维护435

12.2.2定期维护检修437

12.2.3 PLC的故障分析和处理438

12.2.4 S7-200 PLC的故障信息诊断440

12.3 PLC应用系统的调试442

12.4 PLC故障检查实例443

12.5实践知识拓展446

12.6习题与思考451

附录 S7-200 PLC指令集452