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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

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4

1.3　习题5

第2章　PLC的硬件与工作原理6

2.1 PLC的硬件6

2.1.1 PLC的物理结构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的操作模式10

2.2.3 PLC的工作原理11

2.3 S7-200系列PLC14

2.3.1 S7-200的特点14

2.3.2 CPU模块16

2.3.3　数字量扩展模块19

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　称重模块22

2.3.6　位置控制模块22

2.3.7　STEP 7-Micro/WIN编程软件与显示面板简介23

2.4　I/O地址分配与外部接线24

2.4.1 本机I/O与扩展I/O的地址分配24

2.4.2　S7-200的外部接线24

2.5　习题26

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　S7-200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31

3.2.3　直接寻址与间接寻址35

3.3　位逻辑指令36

3.3.1　触点指令36

3.3.2　输出指令与其他指令40

3.4　定时器与计数器指令42

3.4.1　定时器指令42

3.4.2　计数器指令44

3.5　习题45

第4章　数字量控制系统梯形图程序设计方法47

4.1　梯形图的经验设计法47

4.1.1　有记忆功能的电路47

4.1.2　定时器应用电路47

4.1.3　经验设计法举例49

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51

4.2.1　基本方法51

4.2.2　注意事项52

4.3　顺序控制设计法与顺序功能图53

4.3.1　顺序控制设计法53

4.3.2　步与动作54

4.3.3　有向连线与转换条件56

4.3.4　顺序功能图的基本结构57

4.3.5　顺序功能图中转换实现的基本规则58

4.4　习题60

第5章　顺序控制梯形图的设计方法63

5.1 使用起保停电路的顺序控制梯形图设计方法63

5.1.1　单序列的编程方法63

5.1.2　选择序列与并行序列的编程方法65

5.1.3　应用举例67

5.2　以转换为中心的顺序控制梯形图设计方法69

5.2.1　单序列的编程方法69

5.2.2　选择序列的编程方法70

5.2.3　并行序列的编程方法71

5.2.4　应用举例71

5.3　使用SCR指令的顺序控制梯形图设计方法72

5.3.1　顺序控制继电器指令72

5.3.2　单序列的编程方法73

5.3.3　选择序列与并行序列的编程方法71

5.3.4　应用举例75

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76

5.4.1　系统的硬件结构与工作方式76

5.4.2　使用起保停电路的编程方法78

5.4.3　以转换为中心的编程方法82

5.5　习题83

第6章　PLC的功能指令85

6.1　S7-200的指令规约85

6.1.1　使能输入与使能输出85

6.1.2　梯形图中的网络与指令86

6.1.3　其他规约86

6.2　程序控制指令87

6.3　局部变量表与子程序89

6.3.1　局部变量表89

6.3.2　子程序的编写与调用90

6.4　数据处理指令93

6.4.1 比较指令93

6.4.2　数据传送指令95

6.4.3　移位与循环指令95

6.4.4　数据转换指令97

6.4.5　表功能指令100

6.4.6　读写实时时钟指令102

6.4.7　字符串指令103

6.5　数学运算指令104

6.5.1　数学运算指令104

6.5.2　浮点数函数运算指令106

6.5.3　逻辑运算指令107

6.6　中断程序与中断指令108

6.6.1 中断程序108

6.6.2　中断事件与中断指令109

6.6.3 中断优先级与中断队列溢出110

6.7　高速计数器与高速脉冲输出指令112

6.7.1　编码器112

6.7.2　高速计数器的工作模式与外部输入信号113

6.7.3　高速计数器的程序设计115

6.7.4　高速脉冲输出与开环位置控制117

6.8　习题120

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　现场总线及其国际标准126

7.3　西门子的工业自动化通信网络127

7.3.1　全集成自动化127

7.3.2　工业以太网127

7.3.3　现场总线PROFIBUS129

7.3.4　现场总线AS-i130

7.4　S7-200的通信功能131

7.4.1　S7-200的网络通信协议131

7.4.2　S7-200的通信功能133

7.4.3　S7-200的通信距离135

7.5　S7-200的串行通信网络135

7.5.1　PPI网络的硬件接口与网络配置135

7.5.2　PPI多主站电缆136

7.5.3　在编程软件中设置通信参数138

7.5.4　网络的建立140

7.5.5　网络通信的高级议题142

7.6　S7-200的通信指令143

7.6.1　网络读写指令143

7.6.2　发送指令与接收指令144

7.7　使用自由端口模式的计算机与PLC的通信147

7.7.1 自由端口模式下PLC的串行通信程序设计148

7.7.2　使用接收完成中断的PLC通信程序举例149

7.7.3　使用字符接收中断的PLC通信程序举例151

7.7.4　基于VB的计算机通信程序设计152

7.8　Modbus协议在通信中的应用155

7.8.1　Modbus从站协议155

7.8.2　Modbus从站协议指令158

7.8.3　使用Modbus从站协议的PLC程序设计159

7.8.4 Modbus RTU通信帧的结构160

7.8.5　循环冗余校验码的计算162

7.8.6　Modbus主站协议指令163

7.9　使用USS协议库的S7-200与变频器的通信164

7.9.1　MicroMaster 440/420变频器简介165

7.9.2　USS通信协议165

7.9.3　USS协议指令166

7.9.4　MicroMaster 440变频器的参数设置170

7.10　S7-200通信模块的应用170

7.10.1　PROFIBUS-DP从站模块EM 277的应用170

7.10.2　ET 200CN IM 177模块的应用172

7.10.3　调制解调器模块EM 241简介173

7.11　PC Access OPC服务器软件175

7.11.1　PC Access简介175

7.11.2　用PC Access和PPI监视S7-200中的数据176

7.11.3　在Excel应用程序中读写S7-200的变量177

7.12　PLC串口通信调试软件的应用179

7.12.1 串口通信调试软件的功能与使用方法179

7.12.2　串口通信调试软件应用实例180

7.13　习题181

第8章　PLC在模拟量闭环控制中的应用182

8.1 闭环控制与PID控制器182

8.1.1　模拟量闭环控制系统182

8.1.2　PID控制器184

8.1.3　PID指令向导的应用186

8.1.4　PID参数的整定方法187

8.2　PID参数自整定与PID调节控制面板190

8.2.1 自整定的基本方法与自整定过程190

8.2.2　扩展的回路表192

8.2.3　PID调节控制面板192

8.2.4　PID参数自整定实例194

8.3　习题196

第9章　PLC应用中的一些问题197

9.1　PLC控制系统的设计与调试步骤197

9.1.1　系统设计197

9.1.2　PLC硬件选型198

9.1.3　硬件软件设计与调试199

9.2　节省PLC输入输出点数的方法200

9.2.1　减少所需输入点数的方法201

9.2.2　减少所需输出点数的方法201

9.3　PLC控制系统的可靠性措施202

9.3.1　电源的抗干扰措施202

9.3.2　安装的抗干扰措施203

9.3.3　故障的检测与诊断204

9.4　配方205

9.4.1　配方的基本概念205

9.4.2　用配方向导生成配方集206

9.4.3　在用户程序中读出和修改配方207

9.5　数据记录208

9.5.1　数据记录的定义与组态208

9.5.2　使用S7-200资源管理器上载数据记录209

9.5.3　使用数据记录向导创建的指令210

9.6　PLC在变频器控制中的应用210

9.6.1 变频器的输出频率控制211

9.6.2　用顺序控制设计法设计变频器转速控制程序214

9.6.3　用PLC切换电动机的变频电源和工频电源216

9.6.4　用变频器实现泵站恒压供水控制218

9.7　习题220

第10章 STEP 7-Micro/WIN编程软件与仿真软件使用指南221

10.1　编程软件概述221

10.1.1　编程软件的安装与项目的组成221

10.1.2　通信参数的设置与在线连接的建立223

10.1.3　帮助功能的使用与S7-200的出错处理224

10.2　程序的编写与传送225

10.2.1　编程的准备工作225

10.2.2　编写与传送用户程序226

10.2.3　数据块的使用229

10.3　用编程软件监控与调试程序230

10.3.1　基于程序编辑器的程序状态监控230

10.3.2　用状态表监控与调试程序232

10.3.3　用状态表强制改变数值233

10.3.4　在RUN模式下编辑用户程序235

10.3.5　调试用户程序的其他方法235

10.4　使用系统块设置PLC的参数236

10.4.1　断电数据保持的设置236

10.4.2　创建CPU密码238

10.4.3　输出表与输入滤波器的设置240

10.4.4　脉冲捕捉功能与后台通信时间的设置241

10.5　S7-200仿真软件的使用242

10.6　习题245

第11章　文本显示器的组态与应用246

11.1 TD 200C与TD 400C概述246

11.1.1 TD 200C与TD 400C的功能246

11.1.2　TD 200C与TD 400C的硬件与连接247

11.2　使用文本显示向导248

11.2.1　用文本显示向导组态TD设备249

11.2.2　组态用户菜单和屏幕253

11.2.3　组态报警信息255

11.3 TD 200C与TD 400C的操作259

11.3.1　TD 200C与TD 400C的菜单与显示259

11.3.2　操作员菜单263

11.3.3　诊断菜单263

11.4　习题266

第12章　组态软件在PLC控制系统中的应用267

12.1　组态软件简介267

12.1.1　组态软件的特点267

12.1.2　组态王的安装与通信参数设置268

12.2　组态王在PLC控制系统监控中的应用270

12.2.1　新建工程与组态变量270

12.2.2　组态画面272

12.2.3　PLC程序的设计与下载277

12.2.4　用组态软件监控PLC控制系统277

12.3　组态软件在PLC被控对象仿真中的应用278

12.3.1　小车控制系统仿真278

12.3.2　液体混合控制系统仿真282

12.3.3　机械手控制系统仿真285

12.4　习题288

附录289

附录A　部分习题参考答案289

附录B　S7-200的特殊存储器（SM）标志位295

附录C　S7-200的SIMATIC指令集简表298

附录D　配套光盘说明302

参考文献305