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目录1

前言1

第1章 概述1

1.1 PLC的基本概念1

1.1.1 模块式PLC的基本结构1

1.1.2 PLC的特点3

1.1.3 PLC的应用领域4

1.1.4 PLC的主要生产厂家4

1.2.1 逻辑运算5

1.2 PLC的工作原理5

1.1.5 怎样下载西门子PLC的资料和软件5

1.2.2 PLC的循环处理过程6

第2章 S7-300/400的硬件组成10

2.1 S7-200系列PLC简介10

2.1.1 S7-200的基本结构10

2.1.2 S7-200的CPU模块11

2.1.3 S7-200的通信能力11

2.1.4 S7-200的编程软件12

2.2 S7-300系列PLC简介12

2.2.1 S7 300的概况12

2.2.2 S7-300的组成部件13

2.2.3 S7-300的系统结构14

2.2.4 I/O模块地址的确定16

2.2.5 模块诊断与过程中断17

2.3 S7-300的CPU模块18

2.3.1 CPU模块的元件18

2.3.2 CPU模块的技术规范20

2.4 S7-300的输入／输出模块25

2.4.1 数字量输入模块25

2.4.2 数字量输出模块27

2.4.4 模拟量输入模块29

2.4.3 数字量输入／输出模块29

2.4.5 将模拟量输入模块的输出值转换为实际的物理量34

2.4.6 模拟量输出模块35

2.4.7 模拟量输入／输出模块36

2.4.8 模拟量模块的诊断与中断37

2.4.9 EX系列与F系列输入／输出模块38

2.5 S7-300的其他模块39

2.5.1 计数器模块39

2 5 2 位置控制与位置检测模块39

2.5.3 闭环控制模块41

2.5.5 电源模块42

2.5.4 称重模块42

2.5.6 前连接器与其他模块43

2.6 S7-400系列PLC的硬件组成44

2.6.1 S7-400的基本结构与特点44

2.6.2 机架与接口模块46

2.6.3 S7-400的通信功能47

2.6.4 冗余设计的容错自动化系统S7-400H47

2.6.5 安全型自动化系统S7-400F/FH50

2.6.6 多CPU处理51

2.6.7 CPU模块的元件52

2.6.8 CPU模块与电源模块的技术规范54

2.6.9 输入／输出模块58

2.6.10 功能模块60

2.7 S7-300/400的维护61

2.8 ET 200分布式I/O62

2.8.1 ET 200的特点62

2.8.2 ET 200的分类63

第3章 S7-300/400的编程语言与指令系统65

3.1 S7-300/400的编程语言65

3.1.1 PLC编程语言的国际标准65

3.1.2 STEP 7中的编程语言66

3.2 S7-300/400 CPU的存储区69

3.2.1 数制69

3.2.2 基本数据类型70

3.2.3 复合数据类型与参数类型72

3.2.4 CPU的存储区分布72

3.2.5 系统存储器73

3.2.6 CPU中的寄存器75

3.2.7 寻址方式77

3.3.1 触点指令80

3.3 位逻辑指令80

3.3.2 输出类指令83

3.3.3 其他指令83

3.4 定时器与计数器指令85

3.4.1 定时器指令85

3.4.2 计数器指令91

3.5 数据处理指令94

3.5.1 装入指令与传送指令94

3.5.2 比较指令97

3.5.3 数据转换指令98

3.6.1 整数数学运算指令103

3.6 数学运算指令103

3.6.2 浮点数数学运算指令106

3.6.3 移位指令110

3.6.4 循环移位指令113

3.6.5 字逻辑运算指令115

3.6.6 累加器指令117

3.7 逻辑控制指令119

3.7.1 跳转指令119

3.7.2 梯形图中的状态位触点指令123

3.7.3 循环指令123

3.8.1 逻辑块指令124

3.8 程序控制指令124

3.8.2 主控继电器指令126

3.8.3 数据块指令128

3.8.4 梯形图的编程规则128

第4章 STEP 7编程软件的使用方法130

4.1 STEP 7编程软件简介130

4.1.1 STEP 7概述130

4.1.2 STEP 7的硬件接口130

4.1.3 STEP 7的授权130

4.1.4 STEP 7的编程功能131

4.1.5 STEP 7的硬件组态与诊断功能132

4.2 硬件组态与参数设置132

4.2.1 项目的创建与项目的结构132

4.2.2 硬件组态134

4.2.3 CPU模块的参数设置136

4.2.4 数字量输入模块的参数设置141

4.2.5 数字量输出模块的参数设置142

4.2.6 模拟量输入模块的参数设置142

4.3.1 符号表144

4.3 符号表与逻辑块144

4.2.7 模拟量输出模块的参数设置144

4.3.2 逻辑块146

4.4 S7-PLCSIM仿真软件在程序调试中的应用149

4.4.1 S7-PLCSIM的主要功能150

4.4.2 快速入门150

4.4 3 视图对象152

4.4.4 仿真软件的设置与存档153

4.4.5 仿真PLC与实际PLC的区别153

4.5 程序的下载与上载154

4.5.1 装载存储器与工作存储器154

4.5.2 在线连接的建立与在线操作155

4.5.3 下载与上载157

4.6 用变量表调试程序159

4.6.1 系统调试的基本步骤159

4.6.2 变量表的基本功能159

4.6.3 变量表的生成160

4.6.4 变量表的使用162

4.7 用程序状态功能调试程序164

4.7.1 程序状态功能的起动与显示164

4.7.2 单步与断点功能的使用166

4.8.1 故障诊断的基本方法168

4.8 故障诊断168

4.8.2 模块信息在故障诊断中的应用169

4.8.3 用快速视窗和诊断视窗诊断故障171

4.9 显示参考数据172

4.9.1 参考数据的生成与显示172

4.9.2 交叉参考表173

4.9.3 程序结构174

4.9.4 其他参考数据176

4.9.5 在程序中快速查找地址的位置177

5.1.1 用经验法设计梯形图180

第5章 数字量控制系统梯形图设计方法180

5.1 梯形图的经验设计法与继电器电路转换法180

5.1.2 根据继电器电路图设计梯形图184

5.2 顺序控制设计法与顺序功能图187

5.2.1 顺序控制设计法187

5.2.2 步与动作188

5.2.3 有向连线与转换189

5.2.4 顺序功能图的基本结构190

5.2.5 顺序功能图中转换实现的基本规则193

5.2.6 绘制顺序功能图的注意事项193

5.3.1 设计顺序控制梯形图的一些基本问题194

5.2.7 顺序控制设计法的本质194

5.3 使用起保停电路的顺序控制梯形图编程方法194

5.3.2 单序列的编程方法196

5.3.3 选择序列的编程方法198

5.3.4 并行序列的编程方法199

5.3.5 仅有两步的闭环的处理199

5.3.6 应用举例199

5.4 使用置位复位指令的顺序控制梯形图编程方法202

5.4.1 单序列的编程方法202

5.4.2 选择序列的编程方法203

5.4.3 并行序列的编程方法204

5.4 4 应用举例204

5.5 具有多种工作方式的系统的顺序控制梯形图编程方法206

5.5.1 机械手控制系统简介206

5.5.2 使用起保停电路的编程方法207

5.5.3 使用置位复位指令的编程方法211

5.6 顺序功能图语言S7 Graph的应用212

5.6.1 S7 Graph语言概述212

5.6.2 使用S7 Graph编程的例子214

5.6.3 顺序控制器的运行模式与监控操作219

5.6.4 顺序控制器中的动作220

5.6.5 顺序控制器中的条件223

5.6.6 S7 Graph功能块的参数设置225

5.6.7 用S7 Graph编写具有多种工作方式的控制程序228

5.6.8 S7 Graph功能块的参数优化设置231

第6章 S7-300/400的用户程序结构234

6.1 用户程序的基本结构234

6.1.1 用户程序中的块234

6.1.2 用户程序使用的堆栈237

6.1.3 线性化编程与结构化编程238

6.2 功能块与功能的生成与调用239

6.2.1 发动机控制系统的用户程序结构239

6.2.2 符号表与变量声明表240

6.2.3 功能块与功能243

6.2.4 功能块与功能的调用244

6.2.5 时间标记冲突与一致性检查246

6.3 数据块247

6.3.1 数据块中的数据类型247

6.3.2 数据块的生成与使用250

6.4 多重背景252

6 4 1 多重背景功能块253

6.4.2 多重背景数据块254

6.4.3 在OB1中调用多重背景254

6.5 组织块与中断处理256

6.5.1 中断的基本概念256

6.5.2 组织块的变量声明表258

6.5.3 日期时间中断组织块259

6.5.4 延时中断组织块262

6.5 5 循环中断组织块264

6.5.6 硬件中断组织块266

6.5 7 启动时使用的组织块269

6.5.8 异步错误组织块270

6.5.9 同步错误组织块274

6.5.10 背景组织块277

第7章 计算机通信网络与S7-300/400的通信功能278

7.1 计算机通信方式与串行通信接口278

7.1.1 计算机的通信方式278

7.1.2 串行通信接口的标准279

7.2 计算机通信的国际标准280

7.2.1 开放系统互连模型280

7.2.2 IEEE 802通信标准281

7.2.3 现场总线及其国际标准283

7.3 S7-300/400的通信功能284

7.3.1 S7 300/400的通信网络285

7.3.2 S7通信的分类287

7.4 MPI网络与全局数据通信288

7.4.1 MPI网络288

7.4.2 全局数据包289

7.4.3 MPI网络的组态289

7.4.4 全局数据表290

7.4.5 事件驱动的全局数据通信292

7.4.6 不用连接组态的MPI通信293

7.5 执行器传感器接口AS-1网络294

7.5.1 AS-1的网络结构294

7.5.2 AS-1的寻址模式295

7.5.3 AS-1主站模块296

7.5.4 AS-1从站模块297

7.5.5 AS-1的主从通信方式298

7.5.6 AS-1从站的通信接口299

7.5.7 AS-1的工作阶段299

7.6.1 工业以太网简介301

7.6 工业以太网301

7.6.2 工业以太网的网络方案302

7.6.3 工业以太网的交换技术303

7.6.4 自适应与冗余网络304

7.6.5 工业以太网的网卡与通信处理器305

第8章 现场总线PROFIBUS及其应用307

8.1 PROFIBUS的结构与硬件307

8.1.1 PROFIBUS的组成307

8.1.2 PROFIBUS的物理层308

8.1.3 PROFIBUS-DP设备的分类310

8.1.4 PROFIBUS通信处理器311

8.1.5 GSD电子设备数据文件312

8.2 PROFIBUS的通信协议313

8.2.1 PROFIBUS的数据链路层313

8.2.2 PROFIBUS-DP316

8.2.3 PROFIBUS-PA320

8.2.4 PROFIBUS-FMS321

8.2.5 PROFIBUS网络的配置方案322

8.3 基于组态的PROFIBUS通信323

8.3.1 PROFIBUS-DP从站的分类323

8.3.2 PROFIBUS-DP网络的组态323

8.3.3 主站与智能从站主从通信方式的组态328

8.3.4 直接数据交换通信方式的组态330

8.4 系统功能与系统功能块在PROFIBUS通信中的应用334

8.4.1 用于PROFIBUS通信的系统功能与系统功能块334

8.4.2 用SFC 14和SFC15传输连续的数据335

8.4.3 分布式I/O触发主站的硬件中断338

8.4.4 一组从站的输出同步与输入锁定340

8.4.5 用系统功能诊断DP从站345

8.4.6 用系统功能传送数据记录与参数347

8.4.7 向模块传送数据记录与参数的例子348

8.5 PROFINet350

第9章 点对点通信352

9.1 点对点通信的硬件与通信协议352

9.1.1 点对点通信处理器与集成的点对点通信接口352

9.1.2 ASCII Driver通信协议353

9.1.3 ASCII Driver通信协议的参数设置355

9.1.4 3964（R）通信协议358

9.1.5 RK 512通信协议361

9.2 用于CPU 31xC-2PtP点对点通信的系统功能块365

9.2.1 用于ASCII/3964（R）协议的系统功能块365

9.2.2 用于RK 512协议的系统功能块367

9.3 用于点对点通信处理器的功能块371

9.3.1 点对点通信软件包的下载与安装371

9.3.2 CP 340的发送功能块与接收功能块372

9.3.3 向打印机输出报文文本的功能块373

9.3.4 读取和控制RS-232C接口的信号状态的功能块375

9.3.5 用于CP 341的通信功能块376

9.3.6 用于CP 440和CP441的通信功能块380

9.4 Proave通信软件在点对点通信中的应用380

9.4.1 PRODAVE简介380

9.4.2 PRODAVE的硬件配置381

9.4.3 建立与断开连接382

9.4.4 数据传输函数383

9.4.5 读取和检测系统信息的函数386

9.4.6 数据处理函数387

9.4.7 PRODAVE在水轮发电动机组监控系统中的应用387

第10章 S7-300/400在模拟量闭环控制中的应用389

10.1 模拟量闭环控制的基本概念389

10.1.1 模拟量闭环控制系统的组成389

10.1.2 闭环控制的主要性能指标391

10.2 数字PID控制器392

10.2 1 PID控制器的优点392

10.1.3 闭环控制反馈极性的确定392

10.2.2 PID控制器的数字化393

10.3 S7-300/400的模拟量闭环控制功能394

10.3.1 S7-300/400实现闭环控制的方法394

10.3.2 使用系统功能块实现闭环控制395

10.4 连续PID控制器SFB 41396

10.4.1 设定值与过程变量的处理396

10.4.2 PID控制算法397

10.4.3 控制器输出值的处理398

10.4.4 SFB 41的参数399

10.5.1 脉冲发生器的功能与结构400

10.5 脉冲发生器SFB 43400

10.5.2 三级控制器402

10 5 3 二级控制器404

10.5.4 SFB 43的参数404

10.6 步进PI控制器SFB 42406

10.6.1 步进控制器的结构406

10 6.2 步进控制器的功能分析408

10.6.3 SFB 42的参数408

10.7.1 示例程序的下载与安装410

10.7.2 使用连续控制器的示例程序410

10.7 PID控制的示例程序410

10.8 PID控制器的参数整定方法411

10.8.1 PID控制器的参数与系统动静态性能的关系411

10.8.2 确定PID控制器参数初值的工程方法412

附录414

附录A S7-300/400的指令一览表414

附录B 组织块、系统功能与系统功能块一览表418

附录C 光盘说明424

附录D 常用缩写词427

参考文献430