PLC编程及应用.pdf

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编辑推荐
中国书刊发行协会年度全行业优秀畅销品种;
西门子公司重点推荐图书;学习工控的必备图书;
全国优秀畅销书全新改版,西门子重点推介,学习PLC的经典图书。

作者简介
廖常初(男),重庆大学教授,本科毕业于清华大学,曾在企业从事机械、电气技术工作,长期从事工业控制和PLC应用的教学、科研和工程应用工作。多部著作在全国PLC图书销售排行榜上名列前茅。其编写的《S7-300/400 PLC应用技术》属西门子plc教材的经典之作,在自动化领域拥有广泛的读者同时许多S7-300/400 PLC编写者也把此书作为参考书目。。

目录
前言
第1章 PLC的硬件与工作原理 1
1.1 概述 1
1.1.1 PLC的基本结构 1
1.1.2 PLC的特点与应用领域 3
1.2 S7-200系列PLC 4
1.2.1 S7-200的特点 4
1.2.2 CPU模块 6
1.2.3 数字量输入与数字量输出 7
1.2.4 数字量扩展模块与模拟量扩展模块 10
1.2.5 称重模块与位置控制模块 12
1.3 I/O地址分配与外部接线 13
1.4 逻辑运算与PLC的工作原理 14
1.4.1 用触点和线圈实现逻辑运算 14
1.4.2 PLC的工作原理 16
1.5 习题 19
第2章 STEP 7-Micro/WIN编程软件与仿真软件使用指南 20
2.1 编程软件概述 20
2.1.1 编程软件的安装与项目的组成 20
2.1.2 帮助功能的使用与S7-200的出错处理 22
2.2 程序的编写与传送 23
2.2.1 生成用户程序 23
2.2.2 下载与调试用户程序 27
2.3 符号表与符号地址的使用 31
2.4 用编程软件监控与调试程序 33
2.4.1 用程序状态监控与调试程序 33
2.4.2 用状态表监控与调试程序 36
2.4.3 写入与强制数值 38
2.4.4 调试用户程序的其他方法 40
2.5 使用系统块设置PLC的参数 40
2.5.1 断电数据保持的设置与编程 41
2.5.2 创建与使用密码 43
2.5.3 组态输入输出参数 44
2.6 S7-200仿真软件的使用 46
2.7 习题 49
第3章 S7-200编程基础 50
3.1 PLC的编程语言与程序结构 50
3.1.1 PLC编程语言的国际标准 50
3.1.2 S7-200的程序结构 52
3.2 数据类型与寻址方式 52
3.2.1 数制 52
3.2.2 数据类型 54
3.2.3 CPU的存储区 56
3.2.4 直接寻址与间接寻址 58
3.3 位逻辑指令 60
3.3.1 触点指令与堆栈指令 60
3.3.2 输出类指令与其他指令 64
3.4 定时器与计数器指令 66
3.4.1 定时器指令 66
3.4.2 计数器指令 69
3.5 习题 70
第4章 S7-200的功能指令 73
4.1 功能指令概述 73
4.1.1 怎样学习功能指令 73
4.1.2 S7-200的指令规约 74
4.2 数据处理指令 75
4.2.1 比较指令与数据传送指令 75
4.2.2 移位与循环移位指令 77
4.2.3 数据转换指令 79
4.2.4 表格指令 81
4.2.5 实时时钟指令 83
4.3 数学运算指令 84
4.3.1 整数运算指令 84
4.3.2 浮点数函数运算指令 86
4.3.3 逻辑运算指令 87
4.4 程序控制指令 89
4.4.1 跳转指令 89
4.4.2 循环指令 90
4.4.3 其他指令 91
4.5 局部变量与子程序 93
4.5.1 局部变量 93
4.5.2 子程序的编写与调用 94
4.6 中断程序与中断指令 98
4.6.1 中断的基本概念与中断事件 98
4.6.2 中断指令 99
4.6.3 中断程序举例 101
4.7 高速计数器与高速脉冲输出指令 103
4.7.1 高速计数器的工作模式与外部输入信号 103
4.7.2 高速计数器的程序设计 106
4.7.3 高速脉冲输出与开环位置控制 108
4.8 数据块应用与字符串指令 111
4.8.1 数据块概述 111
4.8.2 字符、字符串与数据的转换指令 112
4.8.3 字符串指令 116
4.9 习题 117
第5章 数字量控制系统梯形图程序设计方法 119
5.1 梯形图的经验设计法 119
5.2 根据继电器电路图设计梯形图的方法 124
5.2.1 基本方法 124
5.2.2 注意事项 125
5.3 顺序控制设计法与顺序功能图 126
5.3.1 步与动作 127
5.3.2 有向连线与转换条件 129
5.3.3 顺序功能图的基本结构 130
5.3.4 顺序功能图中转换实现的基本规则 131
5.4 使用置位复位指令的顺序控制梯形图设计方法 133
5.4.1 单序列的编程方法 133
5.4.2 选择序列与并行序列的编程方法 135
5.4.3 应用举例 136
5.5 使用SCR指令的顺序控制梯形图设计方法 139
5.5.1 顺序控制继电器指令的应用 139
5.5.2 选择序列与并行序列的编程方法 140
5.5.3 应用举例 142
5.6 具有多种工作方式的系统的顺序控制梯形图设计方法 144
5.6.1 系统的硬件结构与工作方式 144
5.6.2 公用程序与手动程序 146
5.6.3 自动程序 148
5.7 习题 151
第6章 PLC的通信与自动化通信网络 155
6.1 计算机通信概述 155
6.1.1 串行通信 155
6.1.2 串行通信的端口标准 156
6.2 计算机通信的国际标准 157
6.2.1 开放系统互连模型 157
6.2.2 IEEE 802通信标准 158
6.2.3 现场总线及其国际标准 160
6.3 西门子的工业自动化通信网络 161
6.4 S7-200的通信功能与串行通信网络 162
6.4.1 S7-200的网络通信协议 162
6.4.2 S7-200的通信功能 164
6.4.3 S7-200的串行通信网络 166
6.5 S7-200的通信指令 167
6.5.1 网络读写指令 167
6.5.2 发送指令与接收指令 170
6.6 使用自由端口模式的计算机与PLC的通信 174
6.6.1 使用接收完成中断的通信程序设计 174
6.6.2 串口通信调试软件的应用 176
6.6.3 使用字符中断的通信程序设计 179
6.7 Modbus协议在通信中的应用 181
6.7.1 Modbus RTU通信协议 181
6.7.2 基于Modbus RTU主站协议的通信 181
6.7.3 基于Modbus RTU从站协议的通信 185
6.7.4 计算机作主站的Modbus RTU通信 187
6.8 S7-200与变频器的USS协议和Modbus协议通信 189
6.8.1 V20变频器USS通信的硬件接线和参数设置 189
6.8.2 USS通信的编程 192
6.8.3 S7-200与V20变频器USS通信的实验 194
6.8.4 S7-200与V20的Modbus RTU通信 196
6.9 基于PC Access的OPC通信 199
6.9.1 OPC通信与PC Access 199
6.9.2 组态软件与S7-200的OPC通信 201
6.9.3 在Excel应用程序中读写S7-200的变量 203
6.10 S7-200与S7-300/400的MPI通信 204
6.11 S7-200通信模块的应用 207
6.11.1 PROFIBUS-DP从站模块EM 277的应用 207
6.11.2 S7-200与S7-300/400和S7-1200的以太网通信 209
6.12 习题 213
第7章 PLC在模拟量闭环控制中的应用 214
7.1 闭环控制与PID控制器 214
7.1.1 模拟量闭环控制系统 214
7.1.2 PID控制器的数字化 217
7.1.3 PID指令向导的应用 219
7.2 PID参数的整定方法 221
7.2.1 PID参数的物理意义 221
7.2.2 PID参数整定的规则 224
7.2.3 PID参数整定的实验 225
7.3 PID参数自整定 230
7.3.1 自整定的基本方法与自整定过程 231
7.3.2 PID参数自整定实验 231
7.4 习题 234
第8章 PLC应用中的一些问题 235
8.1 PLC控制系统的可靠性措施 235
8.2 触摸屏的组态与应用 238
8.2.1 人机界面与触摸屏 238
8.2.2 生成项目与组态变量 240
8.2.3 组态指示灯与按钮 241
8.2.4 组态文本域与IO域 244
8.2.5 用控制面板设置触摸屏的参数 245
8.2.6 PLC与触摸屏通信的实验 246
8.3 数据记录与存储卡的应用 248
8.4 习题 251
第9章 组态软件在PLC控制系统中的应用 252
9.1 组态软件概述 252
9.2 组态王在PLC控制系统监控中的应用 253
9.2.1 新建工程与组态变量 253
9.2.2 组态画面 254
9.2.3 用组态软件监控PLC控制系统 259
9.3 组态软件在PLC被控对象仿真中的应用 260
9.3.1 小车控制系统仿真 261
9.3.2 液体混合控制系统仿真 263
9.3.3 机械手控制系统仿真 266
9.4 思考题 268
附录 269
附录A 实验指导书 269
A.1 编程软件使用练习 269
A.2 符号表应用实验 270
A.3 程序调试方法实验 271
A.4 位逻辑指令的功能与应用实验 272
A.5 定时器应用实验 273
A.6 计数器应用实验 274
A.7 比较指令与传送指令应用实验 274
A.8 移位与循环移位指令应用实验 275
A.9 数据转换指令应用实验 276
A.10 实时时钟指令应用实验 277
A.11 数学运算指令应用实验 277
A.12 逻辑运算指令应用实验 278
A.13 跳转指令应用实验 279
A.14 循环指令与看门狗复位指令实验 280
A.15 子程序的编程实验 280
A.16 中断程序的编程实验 281
A.17 高速计数器与高速输出应用实验 281
A.18 数据块与字符串指令应用实验 282
A.19 定时器计数器应用的编程实验 283
A.20 自动往返的小车控制系统的编程实验 283
A.21 使用置位复位指令的顺序控制程序的编程实验 284
A.22 液体混合控制与剪切板控制程序的编程实验 285
A.23 使用SCR指令的顺序控制程序的编程实验 285
A.24 内胎硫化机与专用钻床控制程序的编程实验 286
A.25 具有多种工作方式的系统的控制程序调试实验 286
A.26 使用网络读写指令的通信实验 287
A.27 使用接收完成中断的通信实验 288
A.28 使用字符中断的通信实验 288
A.29 使用Modbus RTU主站协议的通信实验 289
A.30 使用Modbus RTU从站协议的通信实验 289
A.31 PLC与变频器的USS协议通信实验 290
A.32 PLC与变频器的Modbus协议通信实验 290
A.33 OPC通信实验 290
A.34 PID控制器参数整定实验 291
A.35 PID控制器参数自整定实验 291
A.36 触摸屏的组态与通信实验 292
A.37 组态软件在控制系统监控和被控对象仿真中的应用 292
A.38 用组态软件对4限位开关的小车控制系统仿真 293
A.39 用组态软件对机械手控制系统仿真 293
附录B 常用特殊存储器位 293
附录C S7-200指令表索引 294
附录D 配套光盘说明 294
参考文献 297

序言
前 言
本书介绍了国内广泛使用的西门子S7-200小型PLC。本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材,被中国书刊发行业协会评为“2006年度全行业优秀畅销品种”(科技类)。根据最新版编程软件和最新的技术资料,做了全面修订:删除了已停产的文本显示器的章节和一些普通用户很少使用的内容;增加了包含39个实验的实验指导书,以及广泛使用的高性价比的SMART 700 IE触摸屏的使用方法。
本书的第1章介绍了PLC的工作原理和S7-200的硬件组成。第2章通过实例详细介绍了编程软件和仿真软件的使用方法。第3章介绍了PLC编程的基础知识、位逻辑指令、定时器和计数器指令的应用。第4章增加了大量的例程,全面介绍了功能指令的使用方法。第5章通过大量的编程实例,深入浅出地介绍了设计数字量控制系统梯形图的一整套先进完整的方法,这些方法易学易用,可以节约大量的设计时间。第6章详细介绍了S7-200的通信功能,以及使用各种通信网络和通信协议,实现S7-200与计算机、其他PLC和变频器通信的编程、组态和实验的方法。第7章介绍了PID闭环控制、PID参数的物理意义和整定方法;介绍了用作者编写的模拟被控对象的子程序和例程做PID闭环实验,手动整定PID参数和PID参数自整定的方法。第8章介绍了系统的可靠性措施,触摸屏的画面组态和应用,以及实现数据记录的方法。第9章通过实例介绍了组态软件在系统监控和被控对象仿真中的应用。
S7-200的编程软件为PLC的高级应用提供了大量的编程向导,只需输入一些参数,就可以自动生成用户程序。本书详细介绍了常用的编程向导的使用方法。
本书各章均配有习题,配套光盘提供了最新版的编程软件、OPC服务器软件PC Access、指令库和本书作者编写的PLC串口通信调试软件、用户手册和产品样本、30多个视频教程和60多个例程。
本书的编写得到了西门子(中国)有限公司的大力支持,该公司的姚驰、韩振华先生和杨静梅女士对本书的编写提供了很大的帮助,谨在此表示衷心的感谢。
本书由廖常初主编,范占华、关朝旺、余秋霞、陈曾汉、陈晓东、万莉、左源洁、郑群英、文家学、孙剑、唐世友、孙明渝、廖亮、王云杰、李远树参加了编写工作。
因作者水平有限,书中难免有错漏之处,恳请读者批评指正。
欢迎读者访问作者在中华工控网的博客。

重庆大学电气工程学院 廖常初

内容简介
本书全面介绍了S7-200的硬件结构、指令系统和编程软件的使用方法;通过大量的例程,介绍了功能指令的使用方法;介绍了一整套先进完整的数字量控制梯形图的设计方法,这些方法易学易用,可以节约大量的设计时间;介绍了S7-200的通信网络、通信功能和通信程序的设计方法,PLC与计算机、其他PLC和变频器之间的通信的编程和实现的方法;还介绍了PID控制和PID参数的整定方法、提高系统可靠性的措施、数据记录、触摸屏的组态和应用、组态软件在系统监控和被控对象仿真中的应用。各章均配有习题,附录A为39个实验的实验指导书。
本书的配套光盘有最新版的S7-200的编程软件和OPC服务器软件PC Access、用户手册和产品样本、30多个免费视频教程和60多个例程。
本书可以作为大专院校的电类和机电一体化专业的教材,也可以供工程技术人员自学。

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