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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的运行模式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 STEP 7-Micro/WIN编程软件与显示面板简介22

2.4 I/O的地址分配与外部接线22

2.4.1 本机I/O与扩展I/O的地址分配22

2.4.2 S7-200的外部接线23

2.5 习题25

第3章 PLC程序设计基础26

3.1 PLC的编程语言与程序结构26

3.1.1 PLC编程语言的国际标准26

3.1.2 S7-200的程序结构28

3.2 存储器的数据类型与寻址方式28

3.2.1 数据在存储器中存取的方式28

3.2.2 CPU的存储区30

3.2.3 直接寻址与间接寻址34

3.3 位逻辑指令35

3.3.1 触点指令35

3.3.2 输出指令与其他指令39

3.4 定时器与计数器指令41

3.4.1 定时器指令41

3.4.2 计数器指令43

3.5 习题44

第4章 数字量控制系统梯形图程序设计方法46

4.1 梯形图的经验设计法46

4.1.1 有记忆功能的电路46

4.1.2 定时器应用电路46

4.1.3 经验设计法举例48

4.1.4 常闭触点输入信号的处理49

4.2 根据继电器电路图设计梯形图的方法50

4.2.1 基本方法50

4.2.2 注意事项51

4.3 顺序控制设计法与顺序功能图52

4.3.1 顺序控制设计法52

4.3.2 步与动作53

4.3.3 有向连线与转换条件55

4.3.4 顺序功能图的基本结构56

4.3.5 顺序功能图中转换实现的基本规则57

4.4 习题59

第5章 顺序控制梯形图的设计方法62

5.1 使用起保停电路的顺序控制梯形图设计方法62

5.1.1 单序列的编程方法62

5.1.2 选择序列与并行序列的编程方法64

5.1.3 应用举例66

5.2 以转换为中心的顺序控制梯形图设计方法68

5.2.1 单序列的编程方法68

5.2.2 选择序列的编程方法69

5.2.3 并行序列的编程方法70

5.2.4 应用举例70

5.3 使用SCR指令的顺序控制梯形图设计方法71

5.3.1 顺序控制继电器指令71

5.3.2 单序列的编程方法72

5.3.3 选择序列与并行序列的编程方法73

5.3.4 应用举例74

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75

5.4.1 系统的硬件结构与工作方式75

5.4.2 使用起保停电路的编程方法77

5.4.3 以转换为中心的编程方法81

5.5 习题82

第6章 PLC的功能指令84

6.1 S7-200的指令规约84

6.1.1 使能输入与使能输出84

6.1.2 梯形图中的网络与指令85

6.1.3 其他规约85

6.2 程序控制指令86

6.3 局部变量表与子程序88

6.3.1 局部变量表88

6.3.2 子程序的编写与调用89

6.4 数据处理指令92

6.4.1 比较指令92

6.4.2 数据传送指令94

6.4.3 移位与循环指令94

6.4.4 数据转换指令96

6.4.5 表功能指令99

6.4.6 读写实时时钟指令101

6.4.7 字符串指令102

6.5 数学运算指令103

6.5.1 数学运算指令103

6.5.2 浮点数函数运算指令105

6.5.3 逻辑运算指令106

6.6 中断程序与中断指令107

6.6.1 中断程序107

6.6.2 中断事件与中断指令108

6.6.3 中断优先级与中断队列溢出109

6.7 高速计数器与高速脉冲输出指令111

6.7.1 编码器111

6.7.2 高速计数器的工作模式与外部输入信号112

6.7.3 高速计数器的程序设计114

6.7.4 高速脉冲输出与开环位置控制116

6.8 习题119

第7章 PLC的通信与自动化通信网络120

7.1 计算机通信概述120

7.1.1 串行通信的基本概念120

7.1.2 串行通信的接口标准121

7.2 计算机通信的国际标准122

7.2.1 开放系统互连模型122

7.2.2 IEEE 802通信标准123

7.2.3 现场总线及其国际标准125

7.3 西门子的工业自动化通信网络126

7.3.1 全集成自动化126

7.3.2 工业以太网126

7.3.3 现场总线PROFIBUS127

7.3.4 现场总线AS-i128

7.4 S7-200的通信功能129

7.4.1 S7-200的网络通信协议129

7.4.2 S7-200的通信功能130

7.5 S7-200的串行通信网络132

7.5.1 PPI网络的硬件接口与网络配置132

7.5.2 PPI多主站电缆133

7.5.3 在编程软件中设置通信参数134

7.5.4 网络的建立137

7.5.5 网络通信的高级议题138

7.6 S7-200的通信指令139

7.6.1 网络读写指令139

7.6.2 发送指令与接收指令141

7.7 使用自由端口模式的计算机与PLC的通信144

7.7.1 自由端口模式下PLC的串行通信程序设计144

7.7.2 使用接收完成中断的PLC通信程序举例146

7.7.3 使用字符接收中断的PLC通信程序举例147

7.8 Modbus协议在通信中的应用149

7.8.1 Modbus从站协议149

7.8.2 Modbus从站协议指令151

7.8.3 使用Modbus从站协议的PLC程序设计153

7.8.4 Modbus RTU通信帧的结构153

7.8.5 循环冗余校验码的计算156

7.9 PLC串口通信调试软件的应用157

7.9.1 串口通信调试软件的功能与使用方法157

7.9.2 串口通信调试软件应用实例159

7.10 习题159

第8章 PLC在模拟量闭环控制中的应用161

8.1 闭环控制与PID控制器161

8.1.1 模拟量闭环控制系统161

8.1.2 PID控制器163

8.1.3 PID指令向导的应用165

8.1.4 PID参数的整定方法166

8.2 PID参数自整定与PID调节控制面板169

8.2.1 自整定的基本方法与自整定过程169

8.2.2 扩展的回路表171

8.2.3 PID调节控制面板171

8.2.4 PID参数自整定实例173

8.3 习题175

第9章 PLC应用中的一些问题176

9.1 PLC控制系统的设计与调试步骤176

9.1.1 系统设计176

9.1.2 PLC硬件选型177

9.1.3 硬件软件设计与调试178

9.2 节省PLC输入输出点数的方法179

9.2.1 减少所需输入点数的方法180

9.2.2 减少所需输出点数的方法180

9.3 PLC控制系统的可靠性措施181

9.3.1 电源的抗干扰措施181

9.3.2 安装的抗干扰措施182

9.3.3 故障的检测与诊断183

9.4 习题184

第10章 STEP 7-Micro/WIN编程软件与仿真软件使用指南185

10.1 编程软件概述185

10.1.1 编程软件的安装与项目的组成185

10.1.2 通信参数的设置与在线连接的建立187

10.1.3 帮助功能的使用与S7-200的出错处理188

10.2 程序的编写与传送189

10.2.1 编程的准备工作189

10.2.2 编写与传送用户程序190

10.2.3 数据块的使用193

10.3 用编程软件监控与调试程序194

10.3.1 基于程序编辑器的程序状态监控194

10.3.2 用状态表监控与调试程序196

10.3.3 用状态表强制改变数值197

10.3.4 在RUN模式下编辑用户程序199

10.3.5 调试用户程序的其他方法199

10.4 使用系统块设置PLC的参数200

10.4.1 断电数据保持的设置200

10.4.2 创建CPU密码202

10.4.3 输出表与输入滤波器的设置204

10.4.4 脉冲捕捉功能与后台通信时间的设置205

10.5 S7-200仿真软件的使用206

10.6 习题209

附录210

附录A 实验指导书210

A.1 编程软件使用练习210

A.2 定时器计数器应用实验212

A.3 自动往返的小车控制系统的编程实验213

A.4 彩灯控制程序的编程实验214

A.5 使用起保停电路的顺序控制程序编程实验215

A.6 以转换为中心的顺序控制程序编程实验215

A.7 使用SCR指令的顺序控制程序的编程实验216

A.8 具有多种工作方式的系统的编程实验217

A.9 功能指令的编程实验217

A.10 子程序的编程实验219

A.11 中断程序的编程实验220

A.12 PLC与计算机的自由端口通信实验222

A.13 使用Modbus从站协议的PLC与计算机的通信实验223

A.14 两台PLC的通信实验223

A.15 高速输入与高速输出的编程实验224

A.16 用模拟电位器修改定时器设定值的实验226

A.17 PID闭环控制实验227

附录B 部分习题参考答案228

附录C S7-200的特殊存储器（SM）标志位235

附录D S7-200的SIMATIC指令集简表237

附录E 配套光盘说明242

参考文献245