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上篇西门子PLC工程应用设计基础1

第1章可编程序控制器（PLC）的快速入门1

1.1PLC概述1

1.1.1PLC的诞生与发展1

1.1.2PLC的定义和标准8

1.1.3PLC的特点、功能及应用11

1.1.4PLC与“继电器-接触器控制系统”、微机及集散控制系统的比较15

1.2PLC的基本结构及工作原理18

1.2.1PLC的基本结构18

1.2.2PLC的工作原理26

1.3PLC的技术性能32

1.3.1基本技术性能32

1.3.2PLC的内存分配及I/O点数33

1.4PLC的分类35

1.5PLC的编程语言39

1.5.1梯形图39

1.5.2指令表40

1.5.3顺序功能图40

1.5.4功能块图40

1.5.5结构文本及其他高级编程语言41

习题与思考题141

第2章S7-200PLC的硬/软件资源及其开发应用指南42

2.1S7-200PLC概述42

2.1.1S7-200PLC的组成42

2.1.2S7-200PLC的技术性能指标44

2.1.3S7-200PLC的接口47

2.1.4S7-200PLC的配置48

2.2S7-200系列PLC的数据存储区及寻址方式55

2.2.1数据存储区55

2.2.2指令编址和寻址方式64

2.3S7-200PLC的基本指令及程序设计69

2.3.1基本逻辑指令69

2.3.2顺控步进指令88

2.3.3数据处理功能指令100

2.3.4其他特殊指令133

2.3.5模拟量处理与控制指令157

习题与思考题2166

第3章S7-200系列PLC的编程工具软件167

3.1编程软件的安装167

3.1.1系统要求167

3.1.2软件安装167

3.1.3硬件连接169

3.1.4参数设置170

3.1.5在线联系171

3.1.6建立修改PLC通信参数172

3.2编程软件的功能173

3.2.1基本功能173

3.2.2界面174

3.2.3各部分功能174

3.2.4系统组态177

3.3软件的编程177

3.3.1程序文件操作177

3.3.2编辑程序179

3.4调试及运行189

3.4.1选择扫描次数189

3.4.2状态图表监控191

3.4.3运行模式下编辑194

3.4.4程序监视194

3.5中文版编程工具软件简介197

3.5.1中文版编程工具软件概述197

3.5.2汉字编程软件菜单202

3.6升级版S7-200编程软件STEP7-Micro/WIN4.0的基本使用207

3.6.1编程软件及编程系统207

3.6.2升级版STEP7-Micro/WIN4.0的编程环境207

3.6.3升级版STEP7-Micro/WIN4.0软件的使用217

3.7STEP7-Micro/WINV4.0SP5升级版编程软件与仿真软件使用指南221

3.7.1编程软件概述221

3.7.2程序的编写与传送226

3.7.3用编程软件监控与调试程序230

3.7.4使用系统块设置PLC的参数236

3.7.5S7-200仿真软件的使用242

习题与思考题3244

第4章S7-200PLC的编程规则与技巧245

4.1S7-200PLC程序的结构与编程规则245

4.1.1PLC程序的结构245

4.1.2编程规则和技巧246

4.2PLC的基本电路编程252

4.2.1自锁、互锁和联锁控制252

4.2.2时间控制253

4.2.3方波脉冲发生器256

4.2.4分频控制电路257

4.2.5报警电路258

4.2.6顺序控制259

4.3顺序功能图261

4.3.1基本概念261

4.3.2结构形式265

4.3.3顺序功能图的编程方法及梯形图表示266

4.4控制系统设计及编程常用图275

4.4.1设备工作要求分析275

4.4.2设备信号条件与控制需求分析277

4.4.3设备控制过程分析277

4.4.4程序设计与输入程序278

习题与思考题4278

第5章S7-200PLC应用系统设计方法279

5.1PLC控制系统设计的基本原则、主要内容与一般步骤279

5.1.1系统设计的基本原则279

5.1.2系统设计的主要内容和一般步骤279

5.2PLC控制系统的硬件设计286

5.2.1I/O端子数的简化286

5.2.2输入/输出接口电路的选择289

5.2.3PLC供电方式的选择与设计289

5.2.4干扰接地方案291

5.3PLC控制系统的软件设计292

5.3.1经验设计法292

5.3.2“继电器-接触器”控制线路转换设计法293

5.3.3逻辑设计法296

5.3.4顺序功能图设计法298

习题与思考题5325

下篇 西门子PLC工程应用设计案例326

第6章PLC在机床控制中的工程应用设计326

6.1概述326

6.1.1利用PLC对机床控制进行改造的思路326

6.1.2利用PLC对机床控制进行技术改造的方法326

6.1.3将机床电路图转换成为功能相同的PLC的外部接线图和梯形图的步骤327

6.1.4识读和分析机床PLC控制梯形图和语句表程序的方法和步骤327

6.2CA6140普通车床的PLC技术改造330

6.2.1CA6140普通车床的机械结构和主要运动330

6.2.2CA6140普通车床的“继电器-接触器”控制电路332

6.2.3CA6140普通车床的PLC技术改造设计332

6.3C650卧式车床的PLC技术改造335

6.3.1C650卧式车床的机械结构、运动形式、拖动形式及控制要求335

6.3.2C650卧式车床的电气控制336

6.3.3C650卧式车床的PLC技术改造设计338

6.4Z3040摇臂钻床的PLC技术改造342

6.4.1Z3040摇臂钻床的机械结构和主要运动342

6.4.2Z3040摇臂钻床的“继电器-接触器”控制电路343

6.4.3Z3040摇臂钻床的PLC技术改造设计346

6.5M7130平面磨床的PLC技术改造350

6.5.1M7130平面磨床的结构组成和主要运动350

6.5.2M7130平面磨床的“继电器-接触器”控制电路351

6.5.3M7130平面磨床的PLC控制系统设计353

6.6组合机床的PLC技术改造355

6.6.1组合机床的组成结构和工作特点355

6.6.2深孔钻组合机床的PLC控制系统设计357

6.6.3双头钻床的PLC控制系统设计360

6.7PLC在数控机床中的工程应用设计363

6.7.1数控机床中PLC的主要功能363

6.7.2PLC与数据机床之间的信号处理过程364

6.7.3数控机床中PLC控制程序的编制364

习题与思考题6368

第7章PLC在运动控制中的工程应用设计369

7.1运动控制技术369

7.1.1运动控制技术简介369

7.1.2运动控制系统的组成和各部分的作用370

7.2PLC采用位控模块的运动控制373

7.2.1位控模块概述373

7.2.2位控模块的特性及接线375

7.3位控模块的编程应用380

7.3.1组态位控模块380

7.3.2位控指令应用指导384

7.4采用位控单元进行位置控制的应用实例392

7.4.1长度切割的应用实例1392

7.4.2长度切割的应用实例2392

7.5四轴联动机械手运动控制系统的工程应用设计394

7.5.1机械手模型的基本结构及主要功能394

7.5.2系统硬件的接线及工作流程396

7.5.3系统的硬件配置、原理及应用401

7.5.4系统的PLC程序设计422

7.6六层电梯模型运动控制系统的工程应用设计430

7.6.1六层电梯模型的基本结构及主要内容430

7.6.2六层电梯模型电气控制系统的硬件配置及控制原理431

7.6.3六层电梯模型PLC控制系统的有关参数设置及程序设计443

习题与思考题7459

第8章PLC在模拟量闭环控制中的工程应用设计460

8.1闭环控制与PID控制器460

8.1.1模拟量闭环控制系统460

8.1.2PID控制器462

8.1.3PLCPID控制器的实现464

8.1.4PID指令向导的应用467

8.1.5PID参数的整定方法468

8.2PID参数自整定与PID调节控制面板472

8.2.1自整定的基本方法与过程472

8.2.2扩展的回路表473

8.2.3PID调节控制面板474

8.2.4PID参数自整定实例475

8.2.5水储罐保持恒定水压的PID控制实例477

8.3基于PLC、触摸屏等综合应用的温度控制系统工程设计479

8.3.1工程设计任务要求479

8.3.2恒温箱温度控制系统工程设计479

8.4基于PLC、触摸屏、变频器综合应用的水箱水位控制系统工程设计484

8.4.1工程设计任务要求484

8.4.2水箱水位控制系统工程设计484

8.5S7-200称重模块的工程应用设计488

8.5.1SIWAREXMS称重模块概述488

8.5.2SIWAREXMS称重模块的硬件连接489

8.5.3SIWAREXMS称重模块的参数491

8.5.4称重模块的命令495

8.5.5SIWATOOLMS的使用498

8.5.6SIWAREXMS的工程应用设计举例501

习题与思考题8506

第9章PLC在工业控制网络通信中的工程应用设计507

9.1网络通信的基本概念和接口507

9.1.1网络概述507

9.1.2网络通信方式510

9.1.3异步串行通信接口515

9.2西门子PLC网络结构及通信517

9.2.1S7-200PLC网络层次结构517

9.2.2PLC网络常用通信方式522

9.2.3S7-200PLC网络通信协议526

9.3S7-200的通信功能533

9.4S7-200的几种典型网络535

9.4.1网络的建立和基本原则535

9.4.2S7-200典型网络的组建537

9.4.3S7-200网络通信参数设置540

9.5S7-200的通信指令542

9.5.1网络读写指令542

9.5.2发送指令与接收指令543

9.6S7-200网络通信的应用举例546

9.6.1S7-200PLC在某汽车发动机装配线的应用546

9.6.2S7-200PLC在某水电站工程中的应用548

9.7PPI通信实例550

9.7.1两台S7-200实现PPI通信550

9.7.2多台S7-200实现PPI通信552

9.8无组态连接通信方式的MPI通信实例554

9.9PROFIBUS-DP通信实例558

9.10工业以太网通信实例559

9.10.1由S7-200为服务器、S7-400为客户机的以太网通信实例559

9.10.2由S7-200为客户机、S7-300为服务器的以太网通信实例564

9.11自由口通信实例567

9.11.1利用S7-200的自由通信口收/发数据567

9.11.2利用S7-200的自由通信口向打印机发送数据569

9.11.3利用S7-200的自由通信口从条形码接收数据569

9.11.4利用S7-200的自由通信口控制调制解调器574

9.11.5利用S7-200的自由通信口向上位机发送实时信息577

习题与思考题9581

第10章触摸屏技术在PLC工程设计中的应用582

10.1触摸屏简介582

10.1.1触摸屏概述582

10.1.2触摸屏技术582

10.2触摸屏的分类583

10.2.1电阻式触摸屏583

10.2.2电容式触摸屏584

10.2.3红外线触摸屏585

10.2.4表面声波触摸屏585

10.3触摸屏操作（组态）软件586

10.3.1编程软件ProTool的安装586

10.3.2新建项目590

10.3.3选择画面594

10.3.4为画面元素分配端口599

10.3.5用户登录与退出602

10.3.6输入域603

10.3.7状态按钮604

10.3.8事件消息607

10.3.9棒图613

10.3.10输出域613

10.3.11下载项目615

10.4触摸屏与PLC联机实例616

10.4.1电动机手动控制616

10.4.2电动机变频器控制624

10.4.3温度模拟量输入626

10.4.4温度手动电加热630

10.4.5手动取样传送634

10.4.6手动调整转速638

10.4.7喷嘴堵塞报警的显示642

10.4.8工作时间显示644

10.4.9报警显示646

10.5触摸屏常见故障及处理方式647

10.5.1按照触摸屏类型分类的故障647

10.5.2触摸显示器类故障649

习题与思考题10650

第11章PLC组态软件在工程监控系统设计中的应用652

11.1组态软件概念652

11.1.1组态软件概述652

11.1.2组态软件在我国的发展及国内外主要产品介绍653

11.1.3组态软件的功能特点及发展方向654

11.1.4推动组态软件发展的动力656

11.2WinCC组态软件在工程监控设计中的应用656

11.2.1WinCC组态软件概述657

11.2.2WinCC组态软件使用658

11.2.3S7-200与WinCC人机界面应用669

11.2.4矿山空气压缩机智能监控系统工程应用设计674

11.2.5混料罐控制的WinCC监控系统设计695

11.3组态王在PLC工程控制系统中的应用704

11.3.1组态王软件简介704

11.3.2组态王在PLC控制系统中的应用707

11.3.3组态王在PLC被控对象仿真中的应用714

习题与思考题11726

附录728

附录AS7-200PLC工程应用设计快速查找参考信息728

附录B特殊存储器SMB735

附录C错误代码信息746

参考文献749