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第一篇　基础篇2

第1章　S7-300 PLC硬件和安装2

1.1 S7-300 PLC硬件简介2

1.1.1 电源模块2

1.1.2　CPU模块3

1.1.3　SM模块7

1.1.4　FM模块11

1.1.5　CP模块11

1.1.6　通信接口11

1.1.7　PLC的工作过程12

1.2　S7-300 PLC电气安装规范13

1.2.1　安装导轨13

1.2.2　安装和更换模块14

1.2.3 电气屏蔽与接地15

1.2.4　机柜选型与安装16

1.3　实训一　安装一个典型的S7-300 PLC硬件系统16

1.3.1 实训目的16

1.3.2　实训任务和要求16

1.3.3 实训设备16

1.3.4　实训步骤16

1.3.5　实训报告17

第2章　西门子STEP 7软件安装和使用18

2.1　STEP 7软件安装18

2.1.1　硬件、软件要求18

2.1.2　安装步骤18

2.1.3　授权管理22

2.1.4　卸载22

2.2　STEP 7项目创建23

2.2.1　使用向导创建项目23

2.2.2　直接创建项目23

2.2.3　硬件组态23

2.3　STEP 7标准软件包27

2.3.1 SIMATIC Manager主界面27

2.3.2　HW Config硬件组态界面28

2.3.3　LAD/STL/FBD编程界面28

2.3.4　符号编辑器界面31

2.3.5　SET PG/PC Interface通信接口设置界面32

2.3.6　NETPro网络组态界面34

2.4　STEP 7标准软件包的扩展34

2.4.1　可选软件包34

2.4.2　S7-PLCSIM仿真软件35

2.5　实训二　创建新项目的过程与方法37

2.5.1 实训目的37

2.5.2　实训任务和要求37

2.5.3　实训设备37

2.5.4　实训步骤37

2.5.5　实训报告38

2.6　实训三　配置MPI地址38

2.6.1 实训目的38

2.6.2　实训任务和要求38

2.6.3　实训设备38

2.6.4　实训步骤38

2.6.5　实训报告38

第3章 STEP 7编程技术39

3.1　STEP 7中的块（一）39

3.1.1　组织块OB40

3.1.2　功能FC和功能块FB42

3.1.3　系统功能SFC和系统功能块SFB43

3.1.4　背景数据块和共享数据块44

3.2　STEP 7的程序结构和编程语言44

3.2.1　STEP 7的程序结构分类44

3.2.2　编程语言44

3.3　数据类型46

3.3.1　基本数据类型46

3.3.2　复合数据类型48

3.3.3　参数数据类型49

3.4　S7的系统存储区和寻址方式50

3.4.1　系统存储区50

3.4.2　绝对地址寻址51

3.4.3　符号地址寻址55

3.5　STEP 7指令系统（一）57

3.5.1　S7系列PLC CPU的寄存器57

3.5.2　位逻辑指令59

3.6　实训四　PLC实现一台电机正、反转控制69

3.6.1 实训目的69

3.6.2　实训设备69

3.6.3　实训内容70

3.6.4　实训步骤71

3.6.5　编程练习题71

3.7　STEP 7指令系统（二）72

3.7.1　定时器指令72

3.7.2　数据装载和传送指令（MOVE）83

3.8　实训五　交通信号灯控制84

3.8.1 实训目的84

3.8.2　实训设备84

3.8.3　实训内容84

3.8.4　实训步骤86

3.9　STEP 7指令系统（三）87

3.9.1　移位指令和循环指令87

3.9.2　控制转移指令及其应用92

3.9.3 比较指令及其应用95

3.10　实训六　彩灯循环98

3.10.1 实训目的98

3.10.2　实训设备98

3.10.3　实训内容98

3.10.4　实验步骤100

3.11 STEP 7指令（四）100

3.11.1　计数器指令100

3.11.2　算数运算指令104

3.11.3　转换指令108

3.11.4　字逻辑指令112

3.12　实训七　仓库存储控制系统114

3.12.1 实训目的114

3.12.2　实训设备114

3.12.3 实训内容114

3.12.4　实训步骤117

3.13　实训八 自动混合装置控制系统117

3.13.1 实训目的117

3.13.2　实训设备117

3.13.3　实训内容117

3.13.4　实训步骤119

第二篇　应用篇121

第4章　PLC温度控制技术121

4.1　温度的采集方法121

4.1.1　温度传感器与选型121

4.1.2　模拟量模块与选型122

4.2　STEP7中的块（二）127

4.2.1 功能块128

4.2.2　系统功能132

4.2.3　系统功能块132

4.2.4　背景数据块132

4.2.5　共享数据块134

4.2.6　工程数值换算功能FC105的应用135

4.3　PID控制原理137

4.3.1　PID控制器基本概念137

4.3.2　闭环控制系统特点138

4.3.3　PID控制器的参数整定138

4.3.4　PID控制器的数字化139

4.3.5　PID控制器的主要优点139

4.4　掌握PID指令及应用方法140

4.4.1　PID指令主要参数的意义140

4.4.2　SFB41原理框图142

4.4.3　PID指令的使用注意事项143

4.4.4　PID指令对温度的控制编程145

4.5　实训九　利用PID进行温度控制146

4.5.1　温度控制系统的控制要求146

4.5.2　温度控制系统的电气控制原理图147

4.5.3　温度控制系统的资源分配148

4.5.4　STEP 7创建温度控制项目149

4.5.5　通过HW Config进行硬件组态151

4.5.6　通过LAD/STL/FBD进行编程153

4.5.7　下载调试154

第5章　PLC的步进电机控制系统156

5.1 步进电机的分类、基本结构和工作原理156

5.1.1　步进电机的分类156

5.1.2　步进电机的基本结构和工作原理156

5.2　步进电机在工业控制领域的主要应用情况介绍158

5.3　掌握西门子PLC对步进电机的控制方法158

5.3.1　PLC直接控制步进电机158

5.3.2　西门子PLC与步进电机驱动器控制步进电机161

5.3.3　脉冲输出控制举例170

5.4　实训十　用S7 PLC产生脉冲控制步进电机173

5.4.1 实训目的173

5.4.2　实训设备173

5.4.3　实训内容173

5.4.4　实训步骤177

第6章　故障诊断技术178

6.1 了解S7-300 PLC的基本故障种类178

6.2　掌握PLC的常规维护及故障排除的方法178

6.2.1　检查与维护179

6.2.2　外部故障的排除方法180

6.2.3 内部错误的故障诊断184

第7章 MPI通信技术204

7.1　MPI通信简介204

7.1.1　MPI概述204

7.1.2　MPI网络的组建204

7.1.3　设置MPI参数207

7.1.4　PC侧的MPI通信卡的类型209

7.2　掌握S7-300 PLC的MPI通信方法210

7.2.1　掌握全局数据块进行MPI通信的方法210

7.2.2　掌握无组态的MPI通信方法214

7.3　实训十一　3个S7-300之间的MPI通信219

7.3.1　通信要求／硬件连接219

7.3.2　通过HW Config进行硬件组态219

7.3.3　定义全局数据（Define Global Data）223

7.3.4　通过LAD/STL/FBD进行编程224

7.3.5　下载调试225

7.3.6　运行227

第8章 PROFIBUS通信技术228

8.1　PROFIBUS通信简介228

8.2 掌握S7-300 PLC的PROFIBUS通信方法228

8.2.1 直接利用I/O口实现小于4个字节直接PROFIBUS通信228

8.2.2　系统功能SFC14、SFC15的PROFIBUS通信应用239

8.2.3　通过CP 342-5实现PROFIBUS通信247

8.3　实训十二 多个S7-300之间的PROFIBUS通信实现264

8.3.1 资源需求264

8.3.2　硬件连接264

8.3.3 网络组态及参数设置264

第9章　工业以太网通信技术273

9.1　工业以太网简介273

9.1.1 以太网技术273

9.1.2　工业以太网与传统以太网络的比较274

9.1.3　工业以太网应用于工业自动化中的关键问题274

9.1.4　西门子工业以太网275

9.2　掌握S7-300 PLC的工业以太网通信方法278

9.2.1 西门子支持的网络协议和服务278

9.2.2　S7-300 PLC进行工业以太网通信所需的硬件与软件280

9.2.3　S7-300 PLC利用S5兼容的通信协议进行工业以太网通信281

9.2.4　S7-300 PLC利用S7通信协议进行工业以太网通信293

参考文献299