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第1章 概述1

1.1 PLC的产生、定义和特点1

1.2 PLC的分类和功能3

1.3 PLC的基本结构和工作原理5

1.4 习题8

第2章 西门子S7-300/400PLC的系统结构9

2.1 西门子公司的S7系列PLC9

2.2 CPU模块10

2.2.1 CPU模块的分类10

2.2.2 CPU31x的技术特性12

2.2.3 CPU31x的工作模式和状态指示13

2.2.4 CPU41x的技术特性14

2.2.5 CPU41x的特殊功能15

2.3 数字量模块17

2.3.1 数字量输入模块SM32117

2.3.2 数字量输出模块SM32218

2.3.3 数字量输入输出模块 SM323/SM32720

2.4 模拟量模块20

2.4.1 模拟量输入模块SM33121

2.4.2 模拟量输出模块SM33225

2.4.3 模拟量输入输出模块SM33427

2.4.4 模拟量通道的量程设置和测量方法28

2.4.5 传感器和AI的连接28

2.5 电源模块31

2.5.1 系统功率计算32

2.5.2 供电与接地32

2.6 其他模块32

2.6.1 通信模块33

2.6.2 接口模块36

2.6.3 功能模块38

2.7 S7-300/400 PLC控制系统组成42

2.7.1 系统模块结构42

2.7.2 模块地址分配43

2.7.3 SIMATIC S7-300的硬件组态44

2.7.4 安装一个典型的S7-300 PLC硬件系统46

2.8 习题47

第3章 编程软件——STEP 7的使用48

3.1 STEP 7编程软件简介48

3.1.1 编程通信方式48

3.1.2 STEP 7的安装和卸载49

3.1.3 STEP 7的授权51

3.2 STEP 7软件开发步骤51

3.2.1 项目的建立与编辑52

3.2.2 通信设置53

3.2.3 硬件组态和参数设置53

3.2.4 程序编写55

3.2.5 下载与上传56

3.3 仿真软件S7-PLCSIM57

3.3.1 仿真软件S7-PLCSIM的使用步骤57

3.3.2 仿真PLC与实际PLC的区别61

3.4 习题61

第4章 指令系统63

4.1 CPU的存储区63

4.1.1 数据类型63

4.1.2 CPU中的寄存器65

4.1.3 CPU的存储器66

4.2 寻址方式68

4.3 位逻辑指令69

4.3.1 位逻辑运算指令69

4.3.2 比较指令74

4.3.3 状态位指令76

4.4 定时器和计数器指令77

4.4.1 定时器指令77

4.4.2 计数器指令85

4.5 数学运算指令87

4.5.1 数据转换指令87

4.5.2 数据传送（赋值）指令91

4.5.3 整数数学运算指令91

4.5.4 浮点数运算指令93

4.5.5 字逻辑指令93

4.5.6 移位和循环移位指令94

4.6 控制指令97

4.6.1 逻辑控制指令97

4.6.2 程序控制指令98

4.7 指令应用实例100

4.7.1 自保持（自锁）程序实例100

4.7.2 互锁程序实例100

4.7.3 基本延时程序实例101

4.7.4 分支程序实例101

4.7.5 洗衣机控制实例101

4.8 习题103

第5章 程序结构与程序设计104

5.1 用户程序的基本结构104

5.2 数据块106

5.2.1 数据块的数据类型106

5.2.2 数据块的建立与访问107

5.3 逻辑块108

5.3.1 符号定义与变量声明108

5.3.2 功能（FC）的结构与编程112

5.3.3 功能块（FB）的结构与编程114

5.4 组织块与中断处理121

5.4.1 组织块的类型与优先级121

5.4.2 循环执行的组织块OB1123

5.4.3 日期时间中断组织块（OB10～OB17）123

5.4.4 延时中断组织块（OB20～OB23）125

5.4.5 循环中断组织块（OB30～OB38）126

5.4.6 硬件中断组织块（OB40～OB47）128

5.4.7 异步错误中断组织块（OB80～OB87）131

5.4.8 同步错误中断组织块（OB121～OB122）131

5.4.9 启动组织块（OB100～OB102）131

5.5 程序调试132

5.5.1 用变量表调试程序132

5.5.2 用程序状态功能调试程序134

5.6 设计实例136

5.6.1 十字路口交通信号灯的控制136

5.6.2 搅拌系统控制139

5.7 习题145

第6章 组态软件初步146

6.1 组态软件146

6.1.1 常用组态软件简介146

6.1.2 组态软件的发展趋势148

6.2 WinCC组态软件149

6.2.1 WinCC组态软件简介149

6.2.2 WinCC v7.0组态软件的安装150

6.2.3 WinCC系统构成155

6.2.4 WinCC选件156

6.2.5 组态一个工程的基本步骤156

6.2.6 钢包底吹氩系统组态工程文件的建立157

6.2.7 钢包底吹氩系统组态变量的建立159

6.2.8 钢包底吹氩系统组态画面的创建162

6.3 习题180

第7章 网络与通信181

7.1 网络通信简介181

7.2 PROFIBUS-DP通信182

7.2.1 点对点通信（1个CPU对1个CPU）182

7.2.2 一点对多点通信（1个CPU对多个CPU）188

7.2.3 1个CPU对1个ET200188

7.2.4 1个CPU对多个ET200190

7.3 PROFINET通信191

7.4 习题195

第8章 控制实例196

8.1 S7-300控制系统设计概述196

8.1.1 PLC控制系统的设计原则196

8.1.2 PLC控制系统的设计内容197

8.1.3 PLC控制系统的设计方法与过程200

8.2 S7-300PLC的开关量控制201

8.3 S7-300 PLC的模拟量控制206

8.3.1 模拟量I/O模块206

8.3.2 模拟量控制系统设计208

8.4 乒乓控制和PID控制213

8.4.1 乒乓控制213

8.4.2 PID控制214

8.5 单回路液位控制系统222

8.5.1 系统组成222

8.5.2 硬件系统设计223

8.5.3 软件系统设计224

8.6 钢包底吹氩控制系统227

8.6.1 工艺流程分析228

8.6.2 控制方案的确定228

8.6.3 硬件系统设计229

8.6.4 软件系统设计231

8.7 伺服电机控制系统237

8.7.1 控制方案的确定237

8.7.2 硬件系统设计238

8.7.3 软件系统设计240

8.8 习题242

第9章 PLC选型与可靠性设计244

9.1 选型的基本原则244

9.2 选型实例247

9.3 PLC系统可靠性设计251

9.3.1 PLC系统中干扰的主要来源251

9.3.2 PLC系统的抗干扰设计252

9.3.3 提高PLC控制系统可靠性的有效措施252

9.3.4 系统通信网络的搭建253

9.4 常见故障分析254

9.5 习题255

参考文献256