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第一篇 基础篇1

第1章 S7-300/400系列PLC的简介1

1.1 S7-300综述1

1.1.1整体设计1

1.1.2 CPU2

1.1.3程序设计3

1.1.4通信4

1.2 S7-300硬件组成4

1.2.1 CPU模块5

1.2.2输入/输出模块9

1.2.3电源模块19

1.2.4其他模块20

1.3 S7-400综述21

1.3.1整体设计22

1.3.2 CPU24

1.3.3程序设计24

1.3.4通信24

1.4 S7-400硬件组成25

1.4.1机架25

1.4.2 CPU26

1.4.3电源模板[22]28

1.4.4数字量模块30

1.4.5模拟量模板30

1.4.6其他模板31

1.5 ET 200分布式I/O硬件组成31

1.5.1 ET 200分布式I/O综述[341]31

1.5.2 ET 200的分类[18]33

1.5.3 ET 200S简介33

1.6实践知识拓展37

1.7思考与练习37

第2章 S7-300/400系列PLC的指令系统38

2.1 S7-300/400系列PLC的编程语言38

2.1.1 PLC编程语言的国际标准38

2.1.2 STEP 7中的编程语言39

2.2 S7-300/400 PLC的存储区40

2.2.1数制40

2.2.2数据类型40

2.2.3存储区类型42

2.2.4系统存储器43

2.3 S7-300/400系列PLC的指令系统45

2.3.1位逻辑指令45

2.3.2定时器指令55

2.3.3计数器指令66

2.3.4比较指令70

2.3.5转换指令72

2.3.6数据块指令80

2.3.7逻辑控制指令80

2.3.8整型数学运算指令82

2.3.9浮点型数学运算指令87

2.3.10传送指令90

2.3.11程序控制指令90

2.4实践知识拓展96

2.5思考与练习97

第3章 S7-300/400系列PLC用户程序结构98

3.1用户程序的基本结构98

3.1.1用户程序中的块98

3.1.2用户程序使用的堆栈102

3.2数据块103

3.2.1数据块中的数据类型103

3.2.2数据块的生成与使用104

3.3组织块106

3.3.1中断的基本概念106

3.3.2日期时间中断组织块107

3.3.3延时中断组织块108

3.3.4循环中断组织块108

3.3.5硬件中断组织块109

3.3.6启动时使用的组织块109

3.3.7异步错误组织块111

3.3.8同步错误组织块112

3.3.9背景组织块113

3.4实践知识拓展114

3.5思考与练习114

第4章 STEP 7编程软件的使用方法115

4.1 STEP 7编程软件简介[26]115

4.2组态116

4.2.1组态概述116

4.2.2组态步骤116

4.2.3组态分布式I/O121

4.3在OB1中创建程序124

4.3.1编程串联电路124

4.3.2编程并联电路125

4.3.3编程存储器功能126

4.4创建一个带有功能块和数据块的程序126

4.4.1创建并打开功能块126

4.4.2编程FB127

4.4.3生成背景数据块和修改实际值129

4.4.4编程块调用130

4.5编程一个功能130

4.5.1创建和打开功能131

4.5.2编程功能131

4.5.3在OB1中调用功能132

4.6编程共享数据块133

4.7编程多重背景134

4.7.1创建和打开较高一级的功能块134

4.7.2编程多重背景135

4.7.3生成多重背景并调整实际值136

4.7.4在OB1中调用多重背景数据块137

4.8 S7-PLCSIM仿真软件的使用138

4.8.1使用S7-PLCSIM仿真软件调试程序的步骤138

4.8.2应用举例139

4.8.3视图对象与仿真软件的设置与存档140

4.9系统调试141

4.9.1 STEP 7与PLC的在线连接与操作141

4.9.2调试程序142

4.9.3故障诊断144

4.10实践知识拓展145

4.11思考与练习146

第5章 S7-300/400系列PLC通信功能147

5.1 S7通信的分类147

5.2 MPI网络147

5.2.1 MPI网络概述148

5.2.2全局数据通信148

5.2.3 MPI网络的组建149

5.2.4使用STEP 7组态MPI通信网络150

5.2.5事件驱动的GD通信152

5.2.6不用GD通信组态的MPI通信153

5.3 PROFIBUS网络154

5.3.1概述154

5.3.2 PROFIBUS的通信协议156

5.3.3 PROFIBUS的网络部件163

5.3.4利用STEP 7组态PROFIBUS-DP通信网络165

5.4工业以太网169

5.4.1概述170

5.4.2工业以太网的网络部件170

5.4.3工业以太网的交换机技术172

5.4.4自适应与冗余网络173

5.4.5工业以太网的网络方案174

5.5点对点通信175

5.5.1点对点通信的硬件175

5.5.2点对点通信协议177

5.5.3点对点通信在用户程序中的实现177

5.6 AS-i网络181

5.6.1概述182

5.6.2网络部件182

5.6.3 AS-i的工作模式185

5.6.4 AS-i的通信方式185

5.7实践知识拓展186

5.8思考与练习187

第6章 S7-300/400系列PLC的编程方法188

6.1梯形图的编程规则188

6.1.1梯形图编程时应遵守的规则188

6.1.2梯形图程序的优化190

6.2经验设计法191

6.3顺序控制设计法192

6.3.1顺序控制设计法概述192

6.3.2过程与动作192

6.3.3有向连线194

6.3.4切换和切换条件194

6.3.5状态切换图的基本结构194

6.3.6状态切换图中切换实现的基本规则195

6.3.7顺序控制设计法的本质197

6.4实践知识拓展197

6.5思考与练习197

第二篇 实践篇199

第7章 S7-300/400系列PLC基本数字电路程序实例199

7.1自锁、互锁电路199

7.1.1自锁电路199

7.1.2互锁电路199

7.2启动、保持与停止电路2例200

7.2.1复位优先型起保停电路200

7.2.2置位优先型起保停电路201

7.3瞬时接通/延时断开电路201

7.4延时接通/延时断开电路201

7.5长时间定时电路202

7.5.1多个定时器组合的长时间定时电路203

7.5.2定时器和计数器组合的长时间定时电路203

7.6振荡电路204

7.7脉冲发生电路204

7.7.1顺序脉冲发生电路205

7.7.2脉冲宽度可控制电路205

7.7.3延时脉冲产生电路206

7.8计数器应用电路206

7.8.1计数器应用电路1206

7.8.2计数器应用电路2207

7.9分频电路208

7.10比较电路（译码电路）209

7.11优先电路209

7.12报警电路209

7.13思考与练习210

第8章 S7-300/400系列PLC梯形图编程方法应用实例212

8.1经验设计法实例212

8.1.1三相异步电动机的正反转控制程序设计212

8.1.2运料小车控制程序的设计214

8.2顺序控制设计法的应用216

8.2.1使用起保停电路的顺序控制梯形图的编程方法216

8.2.2使用置位复位指令的顺序控制梯形图的编程方法221

8.2.3具有多种工作方式的机械手的顺序控制梯形图的编程方法223

第9章 S7-300/400系列PLC控制系统实例230

9.1五层电梯控制实例230

9.1.1控制系统模型简介[17]230

9.1.2控制系统功能描述231

9.1.3控制程序分析231

9.2八层电梯控制实例237

9.2.1控制系统模型简介[17]237

9.2.2控制系统功能描述238

9.2.3控制程序分析241

9.3立体仓库控制实例249

9.3.1装置简介[16]249

9.3.2任务分析250

9.3.3程序分析250

9.4综合实例267

9.4.1汽车自动清洗指示系统267

9.4.2七彩霓虹灯控制系统269

9.4.3 LED灯图形控制系统271

9.4.4运料小车控制系统274

9.4.5交通信号灯控制系统276

9.4.6密码锁控制系统280

9.4.7电子时钟控制系统283

9.5实践知识拓展288

9.6思考与练习288

第10章 网络通信实例290

10.1 PLC之间的PROFIBUS通信290

10.1.1基于PROFIBUS-DP的MS方式通信290

10.1.2基于PROFIBUS-DP的DX方式通信296

10.1.3基于PROFIBUS-DP的DX多主通信299

10.1.4基于PROFIBUS-DP的等时模式通信302

10.2 PLC之间的MPI通信306

10.2.1基于系统功能的通信方式306

10.2.2基于系统功能块的通信方式309

10.3 PLC之间的以太网通信310

10.4实践知识拓展313

第三篇 应用篇315

第11章 S7-300/400系列PLC机床控制系统的应用实例315

11.1车床控制实例315

11.1.1车床控制实例的控制要求315

11.1.2车床控制实例的I/O地址分配表316

11.1.3车床控制实例的梯形图316

11.2钻床控制实例316

11.2.1钻床控制实例的控制要求317

11.2.2钻床控制实例的I/O地址分配表317

11.2.3钻床控制实例的梯形图318

11.3磨床控制实例319

11.3.1磨床控制实例的控制要求319

11.3.2磨床控制实例的I/O地址分配表319

11.3.3磨床控制实例的梯形图320

11.4组合机床控制实例320

11.4.1组合机床控制实例的控制要求320

11.4.2组合机床控制实例的I/O地址分配表321

11.4.3组合机床控制实例的梯形图321

第12章 S7-300/400系列PLC一般机械设备的应用实例323

12.1通风机监控运行控制实例323

12.1.1通风机监控运行控制实例的控制要求323

12.1.2通风机监控运行控制实例的I/O地址分配表323

12.1.3通风机监控运行控制实例的梯形图323

12.2简易桥式起重机控制实例324

12.2.1简易桥式起重机控制实例的控制要求324

12.2.2简易桥式起重机控制实例的I/O地址分配表325

12.2.3简易桥式起重机控制实例的梯形图325

12.3弯管机控制实例326

12.3.1弯管机控制实例的控制要求326

12.3.2弯管机控制实例的I/O地址分配表327

12.3.3弯管机控制实例的梯形图327

12.4锅炉引风机和鼓风机控制实例328

12.4.1锅炉引风机和鼓风机控制实例的控制要求328

12.4.2锅炉引风机和鼓风机控制实例的I/O地址分配表328

12.4.3锅炉引风机和鼓风机控制实例的梯形图328

12.5多种液体混合装置控制实例329

12.5.1多种液体混合装置控制实例的控制要求329

12.5.2多种液体混合装置控制实例的I/O地址分配表330

12.5.3多种液体混合装置控制实例的梯形图330

附录A S7-300/400指令表332

附录B 系统组织块OB简表335

附录C 系统功能块SFC简表337

附录D 系统功能块SFB简表340

参考文献342