PLC技术实用教程——基于西门子S7-300（第2版）pdf/txt下载_在线阅读全文

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内容简介

本书主要介绍PLC应用基础、工作原理、硬件配置、指令系统及编程方法、应用系统设计与调试、工业控制网络及STEP7应用和WinCC入门等内容，体系完整、通俗易懂，并通过大量实验及工程案例使理论学习和工程实践相结合，便于初学者使用。本书主要介绍PLC应用基础、工作原理、硬件配置、指令系统及编程方法、应用系统设计与调试、

作者简介

弭洪涛，1985.8毕业于大连理工大学，北华大学教授，北华大学教学名师近年讲授课程：PLC应用技术、自动控制原理

目　　录

目录

绪论（1）
第1章 PLC应用基础（3）
1.1 电气技术基础（3）
1.1.1 接触器（3）
1.1.2 继电器（8）
1.1.3 主令电器（12）
1.1.4 刀开关（13）
1.1.5 自动开关（14）
1.1.6 熔断器（15）
1.1.7 典型控制线路（16）
1.2 PLC硬件基础（19）
1.2.1 PLC的组成（19）

目    录   绪论 （1） 第1章  PLC应用基础 （3） 1.1  电气技术基础 （3） 1.1.1  接触器 （3） 1.1.2  继电器 （8） 1.1.3  主令电器 （12） 1.1.4  刀开关 （13） 1.1.5  自动开关 （14） 1.1.6  熔断器 （15） 1.1.7  典型控制线路 （16） 1.2  PLC硬件基础 （19） 1.2.1  PLC的组成 （19） 1.2.2  PLC的输入/输出单元 （21） 1.2.3  PLC的工作原理 （27） 1.3  PLC软件基础 （32） 1.4  PLC网络基础 （34） 1.4.1  数据通信 （34） 1.4.2  局部网络 （36） 1.4.3  网络协议 （37） 习题 （38） 第2章  西门子PLC硬件系统 （40） 2.1  概述 （40） 2.1.1  西门子PLC分类 （40） 2.1.2  S7-300/400 PLC的组成 （41） 2.1.3  S7-300 PLC的结构 （44） 2.2  硬件配置 （46） 2.2.1  CPU模块 （46） 2.2.2  I/O模块 （51） 2.2.3  分布式I/O （60） 2.3  S7-300 PLC的内部资源 （62） 习题 （67） 第3章  SIMATIC管理器——STEP7 入门 （68） 3.1  概述 （68） 3.1.1  安装STEP7 （68） 3.1.2  使用STEP7的基本步骤 （69） 3.1.3  STEP 7的启动 （69） 3.2  创建及编辑项目 （70） 3.2.1  项目结构 （70） 3.2.2  创建项目 （71） 3.2.3  编辑项目 （72） 3.3  硬件组态与参数设置 （74） 3.3.1  硬件组态的任务及步骤 （74） 3.3.2  CPU参数设置 （75） 3.3.3  I/O模块参数设置 （79） 习题 （83） 第4章  西门子PLC软件系统 （84） 4.1  概述 （84） 4.1.1  编程语言 （84） 4.1.2  数据类型 （87） 4.1.3  操作数 （91） 4.1.4  寻址方式 （91） 4.2  位指令 （94） 4.2.1  基本逻辑指令 （94） 4.2.2  置位和复位指令 （99） 4.2.3  RS和SR触发器 （100） 4.2.4  跳变沿检测指令 （102） 4.3  字指令 （104） 4.3.1  装入与传送指令 （104） 4.3.2  定时器指令 （105） 4.3.3  计数器指令 （111） 4.3.4  转换指令 （114） 4.3.5  比较指令 （117） 4.3.6  移位指令 （119） 4.3.7  数据运算指令 （123） 4.4  控制指令 （128） 4.4.1  逻辑控制指令 （128） 4.4.2  程序控制指令 （130） 4.4.3  主控继电器指令 （132） 4.4.4  数据块指令 （134） 习题 （134） 第5章  PLC应用系统设计 （137） 5.1  PLC应用系统的硬件设计 （137） 5.1.1  PLC选型 （137） 5.1.2  PLC容量估算 （138） 5.1.3  I/O模块的选择 （139） 5.1.4  分配I/O点 （139） 5.1.5  设计安全回路 （140） 5.2  用经验法设计程序 （140） 5.2.1  常用典型程序 （141） 5.2.2  利用原继电接触线路设计 梯形图 （143） 5.3  顺序控制编程方法 （145） 5.3.1  顺序功能图 （146） 5.3.2  顺序功能图的画法 （146） 5.3.3  将顺序功能图转化成梯形图 （147） 习题 （154） 第6章  S7-300程序结构及编程 技术 （156） 6.1  STEP7中的程序对象 （156） 6.2  功能块与功能的调用 （160） 6.2.1  堆栈 （160） 6.2.2  局域数据类型 （161） 6.2.3  编程方式 （162） 6.3  建立符号表 （163） 6.3.1  定义符号 （163） 6.3.2  符号表 （164） 6.3.3  逻辑块的生成 （166） 6.4  在STEP7中创建程序 （168） 6.4.1  在OB1中创建程序 （168） 6.4.2  创建一个有功能块和数据块 的程序 （172） 6.4.3  编程一个功能 （175） 6.4.4  编程一个多重背景 （177） 6.4.5  编程实例 （179） 习题 （187） 第7章  PLC应用系统的调试 （188） 7.1  用变量表调试程序 （188） 7.1.1  概述 （188） 7.1.2  创建变量表 （189） 7.1.3  使用变量表 （191） 7.2  用程序状态功能调试程序 （193） 7.2.1  程序状态功能的启动 （193） 7.2.2  程序状态的显示 （194） 7.2.3  单步与断点功能的使用 （196） 7.2.4  HOLD模式 （197） 7.2.5  编程数据块状态 （197） 7.3  利用仿真软件S7-PLCSIM调试 程序 （198） 7.3.1  S7-PLCSIM简介 （198） 7.3.2  S7-PLCSIM的使用方法 （199） 7.3.3  S7-PLCSIM应用举例 （200） 习题 （201） 第8章  S7-300 PLC在模拟量控制 中的应用 （202） 8.1  模拟量信号的处理 （202） 8.1.1  模拟量变送器 （202） 8.1.2  模拟量测量值的分辨率 （202） 8.1.3  模拟量模块的测量范围及设定 （203） 8.1.4  模拟量的规范化 （205） 8.2  模拟量闭环控制系统 （208） 8.2.1  模拟量闭环控制系统的组成 （208） 8.2.3  PID控制器的数字化 （209） 8.2.4  利用普通模拟量模块实现 闭环控制 （211） 8.2.5  闭环控制模块 （214） 8.2.6  温度控制 （219） 8.3  模拟量系统应用实例 （220） 8.3.1  水箱温度控制 （220） 8.3.2  基于PLC的恒压供水系统 （223） 8.3.3  栽培室温度控制 （227） 习题 （228） 第9章  西门子PLC通信网络 及应用 （230） 9.1  SIMATIC NET通信系统概述 （230） 9.1.1  SIMATIC NET的组成 （230） 9.1.2  S7-300／400 PLC的通信 方式 （231） 9.2  MPI网络 （232） 9.2.1  MPI接口的种类及通信速率 （232） 9.2.2  MPI网络的拓扑结构 （233） 9.2.3  S7-200 PLC 与 S7-300 PLC 间的 MPI 通信 （234） 9.2.4  S7-300 PLC与S7-300 PLC 间的MPI通信 （239） 9.3  PROFIBUS通信网络 （246） 9.3.1  PROFIBUS硬件接口种类 （246） 9.3.2  PROFIBUS网络拓扑结构 （249） 9.3.3  S7-200 PLC与S7-300 PLC 间的现场总线通信 （251） 9.3.4  S7-300 PLC与S7-300 PLC 间的现场总线通信 （256） 9.3.5  PROFIBUS-DP和西门子变频器 之间的通信 （261） 9.4  工业以太网 （266） 9.4.1  工业以太网简介 （266） 9.4.2  工业以太网的接口 （268） 9.4.3  工业以太网的传输介质 （269） 9.4.4  S7-200 PLC与S7-300 PLC间 的以太网通信 （270） 9.4.5  S7-300 PLC间的以太网通信 （274） 习题 （279） 第10章  组态软件WinCC入门 及应用 （280）   10.1  WinCC软件的主要功能 （280） 10.2  WinCC工程项目开发的一般过程 （281） 10.3  WinCC的安装与卸载 （282） 10.3.1  安装前的准备 （282） 10.3.2  安装WinCC （283） 10.3.3  WinCC卸载 （287） 10.4  工程实例 （287） 10.4.1  创建WinCC项目 （288） 10.4.2  显示过程值 （299） 10.4.3  创建用户登录、注销、退出 和自动运行等操作 （303） 10.4.4  设置运行系统属性激活项目 （306） 习题 （307） 参考文献 （308）

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前　　言

第2版前言
PLC 从产生到现在，无时无刻不在飞速发展。但是PLC的基本设计理念还是没变，即作为基础自动化的基本部件，采取循环扫描方式(而不是计算机那样按字节处理数据)。变化主要体现在以下几个方面：（1）通信由RS485/RS232通信变为支持总线协议和工业以太网协议；（2）加强了对模拟量和脉冲信号的处理能力；（3）由多CPU、远程单元通信，改变为单CPU模块，远程单元通信；（4）通信介质支持光纤通信和无线通信；（5）出现竞争和替代产品(如PCbased产品、工控机等)。
随着数字产业革命不断深入，近年来，PLC日益强大，能够处理更多输入、更宽字节以及更为复杂的指令集，同时，模拟和传感器技术领域的创新正在帮助制造商充分发挥计算资源的优势，包括工厂内部和云端。由德国政府提出的工业4.0代表了将这种智能化与广泛的检测范围、分布式控制以及可靠、无缝连接整合在一起的愿景。工业4.0(Industry4.0)是指利用物联信息系统(Cyber-Physical System简称CPS)将生产中的供应、制造、销售信息数据化、智慧化，最后达到快速、有效、个人化的产品供应。

第2版前言 PLC 从产生到现在，无时无刻不在飞速发展。但是PLC的基本设计理念还是没变，即作为基础自动化的基本部件，采取循环扫描方式(而不是计算机那样按字节处理数据)。变化主要体现在以下几个方面：（1）通信由RS485/RS232通信变为支持总线协议和工业以太网协议；（2）加强了对模拟量和脉冲信号的处理能力；（3）由多CPU、远程单元通信，改变为单CPU模块，远程单元通信；（4）通信介质支持光纤通信和无线通信；（5）出现竞争和替代产品(如PCbased产品、工控机等)。 随着数字产业革命不断深入，近年来，PLC日益强大，能够处理更多输入、更宽字节以及更为复杂的指令集，同时，模拟和传感器技术领域的创新正在帮助制造商充分发挥计算资源的优势，包括工厂内部和云端。由德国政府提出的工业4.0代表了将这种智能化与广泛的检测范围、分布式控制以及可靠、无缝连接整合在一起的愿景。工业4.0(Industry4.0)是指利用物联信息系统(Cyber-Physical System简称CPS)将生产中的供应、制造、销售信息数据化、智慧化，最后达到快速、有效、个人化的产品供应。 2014年11月李克强总理访问德国期间，中德双方发表了《中德合作行动纲要：共塑创新》，宣布两国将开展工业4.0合作，该领域的合作有望成为中德未来产业合作的新方向。而借鉴德国工业4.0计划的是“中国制造2025”的既定方略。由德国工业4.0研究机构、中国相关院所和中德两国企业组成的青岛中德工业4.0推动联盟，在中国第十一个国家级经济新   区—青岛西海岸新区成立，成为中国首个工业4.0联盟。工业4.0是大数据革命、云计算、移动互联时代背景下，对企业进行智能化、工业化相结合的改进升级，是中国企业更好的提升和发展的一条重要途径。 工业4.0主要有两大主题，一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。而当前数字化工厂的核心是“智能”。可以说工业4.0是从数字化工厂演变提升而来的，数字化工厂是支撑工业4.0的技术基础和落脚点，只有实现了数字化工厂，才能实现工业4.0。就PLC而言，数字化工厂的智能型，决定未来PLC应是微型平台，能以更低功耗、更少元件和更低成本实现工业4.0进程。 现在的工业智能化仅是单个产品或某一控制系统的智能化，例如PLC，即集中在控制器层面。随着数字化工厂的不断推进，工业领域将在整个工业生产流程实现全方位的智能化，即以客户关系管理为前导，以生命周期管理为核心，用ERP(Enterprise Resource Planning，企业资源计划)甚至更先进的系统承上启下，以MES(Manufacturing Execution System，制造执行系统)执行PLC，MES取代生产管理者，WMS(Warehouse Management System，仓库管理系统)取代仓储管理，制造执行工艺与机械装备高度融合，这些依赖于PLC实时操作系统来完成自动化设备的连接。因此，未来的PLC是不能与整个数字化工业平台割裂开来的。 为了迎合工业4.0的需要，西门子推出了SIMATICS7-1200和S7-1500系列PLC。SIMATIC S7-1200是一款紧凑型、模块化的PLC，可完成简单逻辑控制、高级逻辑控制、HMI 和网络通信等任务，是单机小型自动化系统的完美解决方案。 对于需要网络通信功能和单屏或多屏HMI的自动化系统，易于设计和实施，具有支持小型运动控制系统、过程控制系统的高级应用功能。新型的SIMATICS7-1500 PLC除了包含多种创新技术之外，还设定了新标准，最大程度地提高生产效率。无论是小型设备还是对速度和准确性要求较高的复杂设备装置，都完全适用。同时西门子推出了新的软件平台“TIA博途”，极大地提高了工程组态的效率。 本书第1版于2011年3月出版；考虑到S7-1200和S7-1500与S7-300/400的兼容性，以及S7-300/400的市场主流地位，第2版仍以S7-300机型为主，并兼顾新技术的应用。 由于PLC技术的飞速发展，在教材中体现所有的先进技术是不现实的。这就要求我们在学习的过程中，强调基本方法和基本能力的掌握。第2版重点调整了第5、8、9、10章的内容，完善了顺序控制程序设计、模拟量闭环控制及通信网络等内容，进一步增强了本书的工程性、实用性和可读性，希望能对广大读者有所帮助。 本书由弭洪涛等编著；弭洪涛负责全书的策划、统稿，并执笔第1、3章；第2章由麻丹丹执笔；第4章由杨伟鸿执笔；第5章由孙铁军执笔；第6章由辛平执笔；第7章由曹晶人执笔；第8章由程艳明执笔；第9章由牛国成执笔；第10章由胡冬梅执笔。 本书在修改过程中，得到了广大同仁的大力支持，在此一并表示由衷的谢意。
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