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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 怎样下载西门子PLC的资料和软件4

1.2 PLC的工作原理5

1.2.1 逻辑运算5

1.2.2 PLC的循环处理过程6

1.2.3 PLC的工作原理7

第2章 S7-300/400的硬件与组态10

2.1 SIMATIC自动控制系统简介10

2.1.1 SIMATIC自动化控制系统的组成10

2.1.2 全集成自动化11

2.2 S7-300系列PLC简介12

2.2.1 S7-300的物理结构12

2.2.2 CPU模块的元件14

2.2.3 CPU的存储器16

2.2.4 CPU模块的分类18

2.3 S7-400系列PLC简介18

2.3.1 S7-400的基本结构与特点18

2.3.2 CPU模块与电源模块20

2.3.3 S7-400的特殊应用22

2.4 编程软件STEP 7的安装与使用入门23

2.4.1 STEP 7的版本与许可证密钥23

2.4.2 安装STEP 7与PLCSIM24

2.4.3 项目的创建26

2.4.4 STEP 7与PLC通信连接的组态29

2.5 硬件组态31

2.5.1 硬件组态概述31

2.5.2 S7-300的组态32

2.5.3 I/O模块的地址分配33

2.5.4 CPU模块的参数设置35

2.6 信号模块与功能模块36

2.6.1 数字量输入模块37

2.6.2 数字量输出模块38

2.6.3 模拟量输入模块40

2.6.4 根据模拟量输入模块的输出值计算对应的物理量43

2.6.5 其他信号模块44

2.6.6 功能模块46

2.7 习题47

第3章 S7-300/400编程基础与STEP 7的使用方法48

3.1 程序的生成与仿真实验48

3.1.1 STEP 7的编程语言48

3.1.2 生成用户程序50

3.1.3 用仿真软件调试程序54

3.2 S7-300/400 CPU的存储区57

3.2.1 数制57

3.2.2 基本数据类型59

3.2.3 系统存储器62

3.2.4 CPU中的寄存器64

3.3 STEP 7在编程与调试中的应用67

3.3.1 符号表67

3.3.2 程序编辑器68

3.3.3 用变量表监控程序69

3.3.4 数据传送指令与程序状态监控71

3.3.5 在线操作73

3.4 位逻辑指令75

3.5 定时器与计数器指令81

3.5.1 定时器指令81

3.5.2 计数器指令88

3.6 逻辑控制指令与间接寻址91

3.6.1 逻辑控制指令91

3.6.2 寻址方式与间接寻址93

3.6.3 循环指令96

3.7 数据处理指令97

3.7.1 比较指令97

3.7.2 数据转换指令98

3.7.3 移位与循环移位指令101

3.8 数学运算指令103

3.8.1 整数数学运算指令103

3.8.2 浮点数数学运算指令104

3.8.3 字逻辑运算指令106

3.9 其他指令107

3.9.1 主控继电器指令与数据块指令107

3.9.2 累加器指令108

3.10 习题109

第4章 S7-300/400的用户程序结构111

4.1 用户程序的基本结构111

4.1.1 用户程序中的块111

4.1.2 用户程序使用的堆栈113

4.2 共享数据块与复杂数据类型114

4.2.1 共享数据块与数据类型114

4.2.2 复杂数据类型的生成与应用116

4.3 功能块和功能的生成与调用118

4.3.1 功能块119

4.3.2 功能121

4.3.3 块调用指令与块结束指令122

4.3.4 功能与功能块的调用124

4.3.5 复杂数据类型作块的输入参数125

4.4 寄存器间接寻址与参数类型126

4.4.1 寄存器间接寻址126

4.4.2 参数类型Pointer的应用129

4.4.3 参数类型ANY的应用130

4.4.4 时间标记冲突与一致性检查133

4.5 多重背景134

4.6 组织块与中断处理136

4.6.1 中断的基本概念136

4.6.2 启动组织块与循环中断组织块138

4.6.3 时间中断组织块140

4.6.4 硬件中断组织块142

4.6.5 延时中断组织块145

4.6.6 异步错误组织块147

4.6.7 其他组织块148

4.7 显示参考数据148

4.8 习题150

第5章 数字量控制系统梯形图设计方法152

5.1 梯形图的经验设计法与继电器电路转换法152

5.1.1 梯形图的经验设计法152

5.1.2 根据继电器电路图设计梯形图154

5.2 顺序控制设计法与顺序功能图158

5.2.1 顺序控制设计法158

5.2.2 步与动作158

5.2.3 有向连线与转换160

5.2.4 顺序功能图的基本结构161

5.2.5 顺序功能图中转换实现的基本规则163

5.3 使用置位复位指令的顺序控制梯形图编程方法165

5.3.1 设计顺序控制梯形图的一些基本问题165

5.3.2 单序列的编程方法166

5.3.3 选择序列与并行序列的编程方法168

5.3.4 应用举例169

5.4 具有多种工作方式的系统的顺序控制编程方法172

5.4.1 系统的硬件结构与工作方式172

5.4.2 公用程序与手动程序174

5.4.3 自动程序175

5.5 顺序功能图语言S7-Graph的应用179

5.5.1 S7-Graph语言概述179

5.5.2 使用S7-Graph编程的例子181

5.5.3 顺序器的运行模式与监控操作186

5.5.4 顺序器中的动作与转换188

5.5.5 用S7-Graph编写具有多种工作方式的控制程序190

5.6 习题193

第6章 PROFIBUS网络的组态编程与故障诊断196

6.1 串行通信接口196

6.1.1 串行通信基础知识196

6.1.2 串行通信接口标准197

6.2 计算机通信的国际标准198

6.2.1 开放系统互连模型198

6.2.2 IEEE 802通信标准199

6.2.3 现场总线及其国际标准200

6.3 SIMATIC通信网络与通信服务202

6.4 PROFIBUS网络与通信服务204

6.4.1 PROFIBUS的物理层204

6.4.2 PROFIBUS的通信服务与协议结构206

6.4.3 PROFIBUS-DP的功能208

6.4.4 PROFIBUS-DP设备209

6.5 主站与标准DP从站通信的组态212

6.5.1 组态PROFIBUS-DP网络212

6.5.2 主站与ET 200通信的组态214

6.5.3 安装GSD文件215

6.6 DP主站与智能从站通信的组态与编程216

6.6.1 DP主站与智能从站主从通信的组态216

6.6.2 设计验证通信的程序219

6.6.3 用SFC 14和SFC 15传输一致性数据221

6.7 PLC与变频器DP通信的组态与编程222

6.7.1 S7-300与变频器DP通信的组态222

6.7.2 变频器DP通信的数据区结构224

6.7.3 S7-300与变频器的DP通信实验225

6.8 DP网络其他通信方式的组态与编程226

6.8.1 S7通信的组态与编程226

6.8.2 PROFIBUS-DP通信的其他应用231

6.9 使用STEP7和中断组织块诊断故障232

6.9.1 与DP通信有关的中断组织块232

6.9.2 DP从站的故障诊断233

6.9.3 DP从站中信号模块的故障诊断238

6.10 故障诊断的其他问题243

6.10.1 用模块上的LED诊断故障243

6.10.2 故障诊断自动化简介244

6.10.3 编程错误的诊断244

6.10.4 项目的上载246

6.11 习题247

第7章 其他网络通信249

7.1 工业以太网与PROFINET249

7.1.1 工业以太网概述249

7.1.2 以太网的地址250

7.1.3 工业以太网的通信服务250

7.1.4 用普通网卡实现计算机与S7-300的通信252

7.1.5 TCP连接通信的组态与编程254

7.1.6 基于工业以太网的PROFINET257

7.2 MPI网络通信259

7.2.1 全局数据通信的组态259

7.2.2 S7基本通信与S7通信263

7.3 其他网络与通信服务267

7.3.1 AS-i网络267

7.3.2 点对点通信269

7.3.3 工业无线局域网269

7.3.4 KNX/EIB270

7.3.5 广域网271

7.4 习题271

第8章 S7-300/400在模拟量闭环控制中的应用273

8.1 模拟量闭环控制与PID控制器273

8.1.1 模拟量闭环控制系统273

8.1.2 PID控制器275

8.2 连续PID控制器FB 41280

8.2.1 设定值与过程变量的处理280

8.2.2 PID控制算法281

8.2.3 控制器输出值的处理282

8.3 PID控制器的示例程序282

8.3.1 系统简介282

8.3.2 程序设计283

8.4 PID控制器的参数整定方法288

8.4.1 PID控制器的参数整定方法288

8.4.2 PID控制器参数整定的仿真实验289

8.5 习题292

附录293

附录A 实验指导书293

A.1 STEP 7编程软件与仿真软件应用实验293

A.2 硬件组态实验293

A.3 定时器计数器应用实验294

A.4 指令应用实验294

A.5 存储器间接寻址的应用实验295

A.6 功能与功能块的应用实验295

A.7 寄存器间接寻址的应用实验296

A.8 循环中断实验296

A.9 时间中断实验296

A.10 硬件中断实验297

A.11 延时中断实验297

A.12 顺序控制程序的编程实验297

A.13 具有多种工作方式的顺序控制程序编程实验298

A.14 顺序功能图语言S7-Graph的编程实验299

A.15 具有多种工作方式的S7-Graph的编程实验299

A.16 DP网络主从通信的组态与编程实验299

A.17 S7单向通信的组态编程与仿真实验300

A.18 DP从站故障诊断实验300

A.19 DP从站中模块的故障诊断试验300

A.20 编程错误的中断实验301

A.21 MPI全局数据通信的组态实验301

A.22 PID控制器参数整定的仿真实验302

附录B S7-300/400的指令一览表302

附录C 随书光盘简要说明306

参考文献309