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前言1

第1章 概述1

1.1 PLC的基本概念与基本结构1

1.1.1 PLC的基本概念1

1.1.2 PLC的基本结构1

目录1

1.1.3 怎样下载PLC的资料和软件3

1.2 PLC的特点与应用领域3

1.2.1 PLC的特点3

1.2.2 PLC的应用领域5

1.3 习题5

2.1 PLC的硬件结构6

2.1.1 PLC的物理结构6

第2章 PLC的硬件结构与工作原理6

2.1.2 CPU模块中的存储器7

2.1.3 I/O模块8

2.2 PLC的工作原理9

2.2.1 用触点和线圈实现逻辑运算9

2.2.2 PLC的工作模式10

2.2.3 PLC的工作原理11

2.3 S7-200系列PLC14

2.3.1 S7-200新一代产品简介14

2.3.2 CPU模块15

2.3.3 数字量扩展模块18

2.3.4 模拟量扩展模块与热电偶、热电阻扩展模块19

2.3.5 STEP 7-Micro/WIN编程软件与显示面板简介21

2.4 PLC的安装22

2.4.1 模块的安装与拆卸22

2.4.3 S7-200的外部接线与电源的选择23

2.4.2 本机I/O与扩展I/O的地址分配23

2.5 习题25

第3章 PLC程序设计基础27

3.1 PLC的编程语言与程序结构27

3.1.1 PLC编程语言的国际标准27

3.1.2 PLC的程序结构29

3.2 存储器的数据类型与寻址方式29

3.2.1 数据在存储器中存取的方式29

3.2.2 CPU的存储区30

3.2.3 直接寻址与间接寻址34

3.3 位逻辑指令35

3.3.1 触点指令35

3.3.2 输出指令与其他指令39

3.4.1 定时器指令40

3.4 定时器与计数器指令40

3.4.2 计数器指令43

3.5 习题44

第4章 数字量控制系统梯形图程序设计方法46

4.1 梯形图的经验设计法46

4.1.1 起动保持停止电路46

4.1.2 定时器应用电路46

4.1.3 经验设计法举例48

4.1.4 常闭触点输入信号的处理50

4.2 根据继电器电路图设计梯形图的方法50

4.2.1 基本方法50

4.2.2 注意事项51

4.3 顺序控制设计法与顺序功能图52

4.3.1 顺序控制设计法52

4.3.2 步与动作53

4.3.3 有向连线与转换条件55

4.3.4 顺序功能图的基本结构56

4.3.5 顺序功能图中转换实现的基本规则58

4.3.6 顺序控制设计法的本质59

4.4 习题59

第5章 顺序控制梯形图的设计方法62

5.1 使用起保停电路的顺序控制梯形图设计方法62

5.1.1 单序列的编程方法62

5.1.2 选择序列的编程方法64

5.1.3 并行序列的编程方法66

5.2 以转换为中心的顺序控制梯形图设计方法67

5.2.1 单序列的编程方法67

5.2.2 选择序列的编程方法68

5.2.3 并行序列的编程方法69

5.2.4 应用举例70

5.3.2 单序列的编程方法71

5.3.1 顺序控制继电器指令71

5.3 使用SCR指令的顺序控制梯形图设计方法71

5.3.3 选择序列与并行序列的编程方法72

5.3.4 应用举例74

5.4 具有多种工作方式的系统的顺序控制梯形图设计方法75

5.4.1 系统的硬件结构与工作方式75

5.4.2 使用起保停电路的编程方法77

5.4.3 以转换为中心的编程方法80

5.5 习题81

第6章 PLC的功能指令83

6.1 S7-200的指令规约83

6.1.1 使能输入与使能输出83

6.1.2 梯形图中的网络与指令84

6.1.3 其他规约84

6.2 程序控制指令84

6.3.1 局部变量表87

6.3 局部变量表与子程序87

6.3.2 子程序的编写与调用88

6.4 数据处理指令91

6.4.1 比较指令91

6.4.2 数据传送指令92

6.4.3 移位与循环指令93

6.4.4 数据转换指令94

6.4.5 表功能指令98

6.4.6 读写实时时钟指令100

6.4.7 字符串指令101

6.5 数学运算指令102

6.5.1 加减乘除指令与加1、减1指令102

6.5.2 浮点数函数运算指令104

6.5.3 逻辑运算指令105

6.6.2 中断事件与中断指令106

6.6.1 中断程序106

6.6 中断程序与中断指令106

6.6.3 中断优先级与中断队列溢出108

6.7 高速计数器与高速脉冲输出指令110

6.7.1 高速计数器的工作模式与外部输入信号111

6.7.2 高速计数器指令与有关的特殊存储器112

6.7.3 高速计数器编程举例114

6.7.4 高速脉冲输出115

6.8 习题119

第7章 PLC的通信与自动化通信网络121

7.1 计算机通信概述121

7.1.1 串行通信的基本概念121

7.1.2 串行通信的接口标准122

7.2 计算机通信的国际标准123

7.2.1 开放系统互连模型123

7.2.2 IEEE 802通信标准124

7.2.3 现场总线125

7.2.4 现场总线的国际标准126

7.3 西门子的工业自动化通信网络127

7.3.1 工业以太网127

7.3.2 现场总线PROFIBUS129

7.3.3 现场总线AS-i和EIB131

7.4 S7-200的串行通信网络132

7.4.1 S7-200的网络通信协议132

7.4.2 PPI网络的硬件接口与网络配置133

7.4.3 PPI多主站电缆134

7.4.4 在编程软件中设置通信接口的参数136

7.4.5 S7-200与S7-300/400的网络通信配置138

7.4.6 网络的建立139

7.4.7 网络通信的高级议题140

7.5 S7-200的通信指令141

7.5.1 网络读写指令141

7.5.2 发送指令与接收指令144

7.6 使用自由端口模式的计算机与PLC的通信147

7.6.1 自由端口模式下PLC的串行通信程序设计147

7.6.2 使用接收完成中断的PLC通信程序举例148

7.6.3 使用字符接收中断的PLC通信程序举例150

7.7.4 ModbusRTU通信帧的结构150

7.6.4 基于VB的计算机通信程序设计152

7.7 使用Modbus从站协议的计算机与PLC的通信155

7.7.1 Modbus从站协议155

7.7.2 Modbus从站协议指令157

7.7.3 使用Modbus从站协议的PLC程序设计158

7.7.5 循环冗余校验码的计算162

7.8.1 MicroMaster 440/420变频器简介163

7.8 使用USS协议库的S7-200与变频器的通信163

7.8.2 USS通信协议164

7.8.3 USS协议指令165

7.8.4 MicroMaster 420变频器的参数设置169

7.9 调制解调器模块EM241简介170

7.10 PLC串口通信调试软件的应用172

7.10.1 串口通信调试软件的功能与使用方法172

7.10.2 串口通信调试软件应用实例174

7.11 习题175

第8章 PLC在模拟量闭环控制中的应用176

8.1 闭环控制与PID控制器176

8.1.1 模拟量闭环控制系统176

8.1.2 PID控制器的数字化178

8.1.3 PID控制指令179

8.1.4 PID参数的整定方法182

8.2.1 自整定的基本方法与自整定过程184

8.2 PID参数自整定与PID整定控制面板184

8.2.2 扩展的回路表185

8.2.3 PID整定控制面板187

8.2.4 PID参数自整定实例189

8.3 习题191

第9章 PLC应用中的一些问题192

9.1 PLC控制系统的设计与调试步骤192

9.1.1 系统设计192

9.1.2 PLC硬件的选型193

9.1.3 硬件、软件的设计与调试194

9.2 节省PLC输入输出点数的方法195

9.2.1 减少所需输入点数的方法195

9.2.2 减少所需输出点数的方法196

9.3 PLC控制系统的可靠性措施197

9.3.1 电源的抗干扰措施197

9.3.2 安装的抗干扰措施198

9.3.3 故障的检测与诊断199

9.4 配方200

9.4.1 配方的基本概念200

9.4.2 用配方向导生成配方集201

9.4.3 在用户程序中读出和修改配方202

9.5 数据归档203

9.5.1 数据归档的定义与组态203

9.5.2 使用S7-200资源管理器上载数据归档204

9.5.3 使用数据归档向导创建的指令205

9.6 PLC在开环运动控制中的应用205

9.6.1 用位置控制向导组态PWM205

9.6.2 用位置控制向导组态PTO206

9.7 习题210

9.6.3 位置控制模块EM253简介210

第10章 STEP 7-Micro/WIN编程软件与仿真软件使用指南212

10.1 编程软件概述212

10.1.1 编程软件的安装与项目的组成212

10.1.2 通信参数的设置与在线连接的建立213

10.1.3 帮助功能的使用与S7-200的出错处理215

10.2 程序的编写与传送216

10.2.1 操作步骤216

10.2.2 程序的编写与下载举例218

10.2.3 数据块的使用219

10.3 用编程软件监视与调试程序219

10.3.1 基于程序编辑器的状态监视219

10.3.2 用状态表监视与调试程序221

10.3.3 用状态表强制改变数值223

10.3.4 在RUN模式下编辑用户程序224

10.4 使用系统块设置PLC的参数225

10.3.5 调试用户程序的其他方法225

10.4.1 S7-200保存程序和数据的方法以及数据保存的设置226

10.4.2 创建CPU密码227

10.4.3 输出表与输入滤波器的设置228

10.4.4 脉冲捕捉功能与后台通信时间的设置229

10.5 S7-200仿真软件的使用230

10.6 习题232

附录233

附录A 实验指导书233

A.1 位逻辑指令与定时器计数器指令的编程实验233

A.2 自动往返的小车控制系统的编程实验234

A.3 彩灯控制程序的编程实验235

A.4 顺序控制程序的编程实验236

A.5 复杂的顺序控制程序的编程实验236

A.6 具有多种工作方式的系统的编程实验236

A.7 中断程序的编程实验237

A.8 PLC与计算机的自由端口通信实验238

A.9 使用Modbus从站协议的PLC与计算机的通信实验239

A.10 两台PLC的通信实验240

A.11 高速输入与高速输出的编程实验241

A.12 用模拟电位器修改定时器设定值的实验242

附录B 部分习题参考答案243

B.1 第3章习题答案243

B.2 第4章习题答案245

B.3 第5章习题答案247

B.4 第6章习题答案248

附录C S7-200的特殊存储器（SM）标志位251

附录D S7-200的SIMATIC指令集简表255

附录E S7-200的错误代码260

附录F 配套光盘说明262

参考文献265