S7-300/400 PLC入门与开发实例

第1章S7-300/400PLC的系统结构1

1.1PLC的基础知识2

1.1.1PLC的定义、特点及功能2

1.1.2PLC的基本结构和分类4

1.1.3PLC的工作原理6

1.1.4PLC的I/O响应时间7

1.1.5西门子公司的S7系列PLC7

1.2CPU模块8

1.2.1CPU31x的技术特性8

1.2.2CPU31x的工作方式和状态指示9

1.2.3CPU41x的技术特性11

1.2.4CPU41x的特殊功能12

1.3数字量模块13

1.3.1数字量输入模块SM32114

1.3.2数字量输出模块SM32214

1.3.3数字量I/O模块15

1.4模拟量模块15

1.4.1模拟量输入模块SM33115

1.4.2模拟量输出模块SM33219

1.4.3其他模拟量模块20

1.4.4模拟量通道的测量方法和量程设置22

1.5电源22

1.5.1电源模块22

1.5.2系统功率估算22

1.5.3供电与接地23

1.6其他模块23

1.6.1功能模块23

1.6.2通信模块26

1.6.3接口模块26

1.7S7-300/400PLC控制系统组成26

1.7.1系统模块结构27

1.7.2模块地址分配27

第2章S7-300/400PLC的编程语言29

2.1存储区和变量30

2.1.1数据类型30

2.1.2变量和存储区的关系32

2.2程序结构35

2.2.1程序的组成35

2.2.2功能块36

2.2.3组织块37

2.3指令符号和寻址方式37

2.3.1梯形图指令的符号表示37

2.3.2寻址方式38

2.4位逻辑指令39

2.4.1位逻辑运算指令39

2.4.2比较指令41

2.4.3状态位指令42

2.5计数器指令43

2.6定时器指令44

2.7数字指令47

2.7.1数据转换指令47

2.7.2数据传送类指令48

2.7.3整数数学运算指令48

2.7.4浮点数运算指令50

2.7.5字逻辑指令50

2.7.6移位和循环移位指令51

2.8控制指令52

2.8.1逻辑控制指令52

2.8.2程序控制指令53

第3章编程软件STEP7开发入门55

3.1STEP7编程软件简介56

3.1.1编程通信方式56

3.1.2STEP7的安装和卸载56

3.1.3STEP7的授权58

3.2仿真软件S7-PLCSIM58

3.2.1使用S7-PLCSIM仿真软件调试程序的步骤59

3.2.2仿真PLC与实际PLC的区别62

3.3STEP7软件开发步骤63

3.3.1项目的建立与编辑63

3.3.2通信设置64

3.3.3硬件组态和参数设置64

3.3.4程序编写66

3.3.5下载与上传67

3.3.6符号定义与变量声明68

3.3.7用程序状态功能调试程序71

3.3.8用变量表调试程序73

3.4编程举例77

3.4.1基本程序77

3.4.2线性化编程与结构化编程79

3.4.3功能和功能块编程及调用举例80

3.4.4抢答器设计88

第4章组态软件WinCC93

4.1组态软件概述94

4.1.1什么是组态软件94

4.1.2组态软件的功能94

4.1.3常用组态软件94

4.1.4组态软件在我国的发展95

4.1.5组态软件的功能特点及发展方向95

4.1.6WinCC组态软件概述及安装97

4.1.7WinCC的安装99

4.2WinCC的功能部件介绍及应用104

4.2.1项目管理器104

4.2.2变量管理106

4.2.3创建过程画面111

4.2.4对象的使用113

4.3过程及归档122

4.3.1过程值归档122

4.3.2组态过程值归档123

4.3.3过程值归档的显示125

4.4消息系统127

4.4.1报警记录编辑器128

4.4.2报警记录的组态128

4.4.3报警消息输出131

4.4.4报警消息应用举例133

4.5报表系统133

4.5.1页面布局编辑器133

4.5.2组态报警消息报表布局135

4.5.3组态消息报表136

4.6ANSI-C脚本138

4.6.1触发器与函数138

4.6.2ANSI-C脚本应用举例139

第5章PLC通信143

5.1过程通信原理144

5.1.1通信简介144

5.1.2西门子常用的几种通信方式144

5.2WinCC与自动化系统(AS)之间的通信146

5.2.1WinCC与自动化系统之间的通信原理及相关概念146

5.2.2WinCC与SIMATICS7PLC的通信147

5.2.3WinCC与SIMATICS7的MPI通信150

5.2.4WinCC与SIMATICS7的PROFIBUS通信153

5.2.5WinCC与SIMATICS7的以太网通信155

5.2.6WinCC与PLC的PROFIBUS通信实例158

5.3PLC与PLC的通信162

5.3.1PLC与PLC的MPI通信162

5.3.2PLC与PLC的PROFIBUS通信165

5.3.3PLC与PLC的以太网通信169

第6章造纸工业DCS控制系统设计实例173

6.1DCS控制系统简介174

6.1.1DCS控制系统的结构组成174

6.1.2DCS控制系统的特点175

6.1.3DCS控制系统的分类175

6.1.4DCS控制系统的发展过程176

6.1.5DCS控制系统在制浆造纸工业中的应用简介176

6.2造纸湿部DCS控制系统设计177

6.2.1造纸湿部工段工艺流程177

6.2.2造纸湿部DCS控制系统硬件选型178

6.2.3软件设计方案183

6.2.4WinCC组态部分185

6.3造纸工业碱回收燃烧工段DCS控制系统设计187

6.3.1碱回收工艺概论187

6.3.2燃烧工段工艺流程187

6.3.3碱回收燃烧工段DCS控制系统设计任务189

6.3.4硬件设计193

6.3.5软件设计195

6.4造纸工业DCS中模拟量信号处理及其PLC编程语言实现201

6.4.1模拟量信号的采样201

6.4.2数字滤波202

6.4.3标度变换204

6.4.4实际应用205

6.5DCS控制系统的安装与现场调试206

6.5.1DCS控制系统的安装206

6.5.2DCS控制系统的现场调试207

6.6本章相关子程序208

第7章污水处理项目实例217

7.1污水处理工艺218

7.1.1污水处理简介218

7.1.2污水相关指标218

7.1.3污水处理工艺的选用219

7.2污水处理工艺控制要求221

7.2.1控制系统工艺框图221

7.2.2污水处理控制系统的分布组成225

7.2.3控制系统组成226

7.3PLC应用程序的开发231

7.3.1PLC硬件组态231

7.3.2PLC程序设计231

7.4WinCC人机界面的开发243

7.4.1上位机组态软件的选用243

7.4.2人机界面程序的要求及组成243

7.4.3监控主界面243

7.4.4工艺流程图245

7.4.5参数设定画面246

7.4.6用户管理246

7.4.7系统日期及时间247

附录梯形图指令速查表249

参考文献252

　　本书系统地介绍了西门子公司S7-300/400系列PLC的基本结构和原理、操作和使用方法，辅以详细的系统设计实例，可使读者通过阅读本书来逐步掌握PLC应用系统的设计方法。全书由7章组成，第1章介绍了S7-300/400PLC的基本结构和工作原理，第2章介绍了S7-300/400PLC的梯形图指令系统，第3章详细说明了STEP7编程软件的安装、功能以及程序的调试运行，第4章简要介绍了组态软件WinCC，第5章是S7-300/400PLC的网络及通信的功能介绍，第6章和第7章是两个完整的系统设计应用实例。本书系统性、实用性强，简明易懂，适合通信与控制、工业自动化、电气技术、测控技术等相关行业的工程技术人员阅读，也可供高等院校通信与电子技术、自动控制、机电一体化、机械设计制造自动化、电气技术、测控技术与仪器等专业的师生参考。