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第1章 可编程序控制器概述1

1.1 PLC的基本概念1

PLC的起源与发展1

PLC的分类、特点及应用领域3

PLC的主要生产厂家5

1.2 PLC的基本结构7

1.3 PLC的工作原理9

1.4 PLC的主要性能指标11

【本章小结】12

【复习思考题】13

第2章S7-300／400硬件结构14

2.1 S7-300系列PLC简介14

S7-300概况14

S7- 300的基本结构15

2.2 S7-300系列PLC模块17

CPU模块17

数字量模块20

模拟量模块24

I／O模块的编址36

其他模块37

2.3 S7-400系列PLC简介40

S7-400概况40

S7-400的组成及结构40

2.4 S7-400系列PLC模块41

机架与接口模块41

CPU模块44

电源模块47

I／O模块47

I／O模块的编址51

其他模块51

2.5 ET200分布式I／O53

【本章小结】58

【复习思考题】58

第3章S7-300／400的编程语言与指令系统59

3.1 S7-300／400的编程语言59

PLC的编程语言59

S7-300／400的编程语言60

梯形图的编程规则61

3.2 S7-300／400编程基础63

S7-300／400的编程元件63

S7-300／400的数据类型64

操作数及寻址方式68

3.3位逻辑指令及应用71

位逻辑处理指令71

输出类指令73

其他指令74

应用举例77

3.4定时器／计数器指令及应用78

定时器指令78

计数器指令85

应用举例89

3.5数据处理功能指令93

装入与传送指令93

比较指令95

数据转换指令97

应用举例101

3.6数学运算指令102

算术运算指令102

移位和循环移位指令105

字逻辑运算指令109

累加器指令和地址寄存器指令111

3.7控制指令113

逻辑控制指令113

主控继电器指令115

程序控制指令118

【本章小结】119

【复习思考题】120

第4章STEP 7编程环境及使用123

4.1 STEP 7简介123

STEP 7概述123

STEP 7与硬件的接口125

STEP 7的安装与组成126

STEP 7的编程与使用基础137

4.2硬件组态与参数设置145

硬件组态145

CPU模块的参数设置153

数字量I／O模块的参数设置163

模拟量I／O模块的参数设置165

4.3符号表的生成与使用167

共享符号和局域符号167

共享符号和局域符号的显示168

地址优先级的设置168

符号表的生成与编辑170

符号表的导入／导出171

4.4逻辑块的生成与编辑172

逻辑块的分类与结构172

逻辑块的生成与编辑172

编辑变量声明表173

设置逻辑块的属性174

设置逻辑块的编程语言176

编制并输入程序176

变量声明与指令表之间的联系177

逻辑块和源文件的授权访问177

4.5程序的下载与上传178

S7-300／400的存储器178

PC／PG与CPU连接的建立与在线操作181

下载与上传183

4.6使用STEP 7调试程序188

使用变量表调试程序189

使用程序状态功能调试程序194

使用单步与断点功能调试程序198

使用参考数据调试程序200

4.7使用STEP 7进行故障诊断210

故障特性210

故障诊断211

【本章小结】215

【复习思考题】216

第5章S7-300／400的结构化编程217

5.1 S7-300／400用户程序结构217

程序中的块217

堆栈219

用户程序的编程方式220

5.2功能块与功能221

功能块与功能221

功能块与功能的调用222

5.3数据块与数据结构227

数据块的数据结构与数据类型227

共享数据块与背景数据块231

5.4多重背景及应用233

多重背景功能块的创建和编程234

多重背景数据块的创建236

OB1中多重背景的调用237

5.5组织块及应用238

组织块概述238

循环执行的组织块242

定期执行的组织块243

事件驱动组织块246

启动组织块265

背景组织块267

【本章小结】268

【复习思考题】269

第6章 梯形图程序设计方法270

6.1梯形图的经验设计法270

6.2梯形图的顺序控制设计法与顺序功能图273

顺序控制设计法273

顺序功能图的组成274

顺序功能图的基本结构277

顺序功能图绘制注意事项280

设计顺序控制梯形图程序的若干注意问题280

经验设计法与顺序控制设计法比较282

6.3使用通用指令的顺控梯形图编程方法283

单序列的编程方法283

选择序列的编程方法284

并行序列的编程方法286

仅有2步的小闭环的处理287

应用举例287

6.4以转换为中心的顺控梯形图编程方法290

单序列的编程方法290

选择序列的编程方法291

并行序列的编程方法292

应用举例292

6.5使用顺序功能图语言S7 Graph进行顺控程序设计294

S7 Graph编程环境294

S7 Graph编程步骤及应用举例298

S7 Graph顺序控制器的运行模式304

S7 Graph顺序控制器中的动作306

S7 Graph顺序控制器中的条件308

6.6复杂控制系统梯形图编程举例309

控制要求与系统分析309

使用通用指令的编程方法313

使用以转换为中心的编程方法318

使用S7 Graph的编程方法319

【本章小结】324

【复习思考题】324

第7章S7 -300／400工业通信网络329

7.1 S7-300／400工业通信网络概述329

S7 -300／400的工业自动化系统通信网络329

S7-300／400的通信方式333

7.2 MPI网络与数据通信334

MPI网络结构334

基于组态和循环扫描的全局数据通信336

基于组态和事件驱动的全局数据通信343

非通信组态的MPI通信344

7.3 AS-i网络与数据通信346

AS-i的网络结构347

AS-i的通信方式351

西门子AS-i网络部件353

7.4 SIMATIC NET工业以太网356

工业以太网概述356

SIMATIC NET工业以太网组网方案357

工业以太网的交换技术358

自适应与冗余网络359

西门子工业以太网网络部件361

7.5 S7-300／400与串行通信362

S7-300／400用于串行通信的硬件和协议362

利用具有点对点串行通信接口的CPU进行数据通信381

利用具有点对点串行通信接口的通信处理器进行数据通信390

7.6 PRODAVE通信软件包及其应用411

PRODA VE硬件配置411

PRODAVE软件安装和参数设置412

PRODAVE中与数据通信有关的函数413

PRODAVE中与数据处理有关的函数418

PRODAVE应用实例419

【本章小结】420

【复习思考题】421

第8章S7-300／400与PROFIBUS现场总线423

8.1 PROFIBUS的组成及结构423

8.2 PROFIBUS的物理层425

PROFIBUS物理层概述425

PROFIBUS-DP／FMS的物理层426

PROFIBUS-PA的物理层429

PROFIBUS-DP设备分类430

S7-300／400 PROFIBUS网络部件432

8.3 PROFIBUS的高层协议433

总线访问控制协议及数据链路层报文格式433

PROFIBUS-DP功能及PROFIBUS行规437

PROFIBUS-PA协议及行规445

PROFIBUS-FMS协议及行规445

PROFIBUS组网方案447

8.4利用STEP 7的组态进行PROFIBUS通信448

利用CPU集成PROFIBUS-DP接口连接远程ET200M从站448

通过PROFIBUS-DP连接智能从站453

通过PROFIBUS-DP连接的直接数据交换通信组态459

与支持PROFIBUS-DP的第三方设备通信的组态465

8.5 S7-300／400中与PROFIBUS通信有关的SFC和SFB及应用468

S7-300／400中与PROFIBUS通信有关的SFC与SFB468

SFC14和SFC15应用471

智能DP从站触发DP主站上的硬件中断473

PROFIBUS-DP输出同步与输入锁定475

8.6 PROFInet通信网络481

PROFInet概述481

PROFInet通信标准481

PROFInet通信功能的实现484

PROFInet在自动化领域的应用487

【本章小结】488

【复习思考题】489

第9章S7 -300／400与闭环控制系统490

9.1闭环控制系统概述490

闭环控制系统的组成及特点491

闭环控制系统的主要性能指标493

9.2 PID控制器496

PID控制的概念496

PID控制的特点498

PID控制器的数字化498

9.3 S7-300／400的闭环控制功能499

9.4连续PID控制器SFB41／FB41“CONT＿C”501

连续PID控制器SFB41／FB41的功能与结构501

SFB41／FB41的PID控制算法501

SFB41／FB41对输入变量的处理502

SFB41／FB41对输出值的处理503

SFB41／FB41的参数504

9.5步进控制器SFB42／FB42“CONT＿S”507

步进控制器SFB42／FB42功能与结构507

SFB42／FB42的参数509

9.6脉冲发生器SFB43／FB43“PULSEGEN”511

脉冲发生器的功能与结构511

三级控制器514

二级控制器516

手动操作模式516

SFB43／FB43的参数517

9.7 PID控制器的参数整定518

PID控制器的参数与控制系统性能的关系518

PID控制器参数的整定方法518

9.8闭环控制应用举例522

【本章小结】524

【复习思考题】525

第10章 PLC应用系统设计526

10.1 PLC应用系统的总体设计526

系统设计的基本原则527

系统设计的基本内容527

系统设计的基本步骤527

10.2 PLC应用系统的硬件设计530

应用系统总体方案设计530

PLC选型532

PLC容量估算534

I／O模块的选择536

减少输入／输出端子数的方法538

供电系统设计539

安全回路和接地设计543

电缆设计544

硬件设计文档545

10.3 PLC应用系统的软件设计546

PLC应用系统软件设计的内容547

PLC应用系统软件设计步骤547

10.4 PLC应用系统设计实例549

【本章小结】559

【复习思考题】559

附录A S7-300／400语句表指令一览表573

附录B组织块、系统功能与功能块一览表573

附录C S7-PLCSIM仿真软件及使用573

S7-PLCSIM V5.3概述573

开始使用S7-PLCSIM575

S7-PLCSIM基本使用方法579

使用S7-PLCSIM调试程序583

视图对象586

错误和中断组织块590

S7-PLCSIM的工具栏和菜单命令591

附录D课程设计与工程实践课题集597

课题一 智力抢答器的PLC控制597

课题二 自动售货机的PLC控制599

课题三 注塑机的PLC控制600

课题四 花式喷泉的PLC控制602

课题五 水塔水位的PLC控制604

课题六 五层电梯的PLC控制606

参考文献608