德国西门子S7-200版PLC技术与应用理实一体化教程

序

前言

任务1 用PLC实现对电动机的“启-保-停”控制

【知识点】

【能力目标】

1.1 任务引入

1.2 任务分析

1.3 知识链接

1.3.1 继电器控制基础

1.3.2 初识可编程序控制器（PLC）

1.3.3 S7 200 PLC快速入门

1.3.4 STEP7 Micro／WIN编程软件简介

1.3.5 PLC最常用的几条顺控指令

1.4 任务实施

1.4.1 I/O分配

1.4.2 绘制PLC硬件接线图及硬件连接

1.4.3 设计梯形图程序

1.4.4 电路工作过程分析

1.4.5 程序的编写、下载及运行调试

1.5 知识扩展

1.5.1 PLC硬件结构

1.5.2 PLC的工作原理

1.5.3 PLC的主要性能指标

1.5.4 PLC的安装与配线

1.6 技能拓展

1.6.1 控制要求

1.6.2 操作过程

1.6.3 评价标准

1.7 思考与练习

任务2 用PLC实现对电动机的正反转可逆运行控制

【知识点】

【能力目标】

2.1 任务引入

2.2 任务分析

2.3 知识链接

2.3.1 S7 200PLC的13大编程元（器）件

2.3.2 S7 200PLC其他几条最常用的顺控指令

2.3.3 PLC梯形图的编程规则与技巧

2.4 任务实施

2.4.1 I/O分配

2.4.2 绘制PLC硬件接线图及硬件连接

2.4.3 设计PLC控制的流程图

2.4.4 使用编程软件编写用户控制程序

2.5 知识扩展

2.5.1 升级版STEP7 Micro/WIN 4.0编程软件的概述

2.5.2 升级版STEP7 Micro/WIN 4.0编程软件的使用

2.6 技能拓展

2.6.1 控制要求

2.6.2 操作过程

2.6.3 评价标准

2.7 思考与练习

任务3 用PLC实现对电动机／△减压启动控制

【知识点】

【能力目标】

3.1 任务引入

3.2 任务分析

3.3 知识链接

3.3.1 S7 200系列PLC的定时器指令

3.3.2 S7 200系列PLC的计数器指令

3.3.3 S7 200系列PLC的逻辑堆栈操作指令

3.4 任务实施

3.4.1 I/O分配

3.4.2 绘制PLC硬件接线图及硬件连接

3.4.3 设计梯形图程序

3.4.4 电路工作过程分析

3.5 知识扩展

3.5.1 电动机串电阻减压启动和反接制动电路的PLC综合控制

3.5.2 三级带运输机PLC控制

3.6 技能拓展

3.6.1 控制要求

3.6.2 操作过程

3.6.3 评价标准

3.7 思维拓展与实例：3台电动机的/△减压正序启动逆序停止的PLC综合控制

3.8 思考与练习

任务4 自动轧钢机的PLC控制

【知识点】

【能力目标】

4.1 任务引入

4.2 任务分析

4.3 知识链接

4.3.1 RS触发器指令

4.3.2 边沿脉冲指令

4.3.3 NOT和NOP指令

4.3.4 结束及暂停指令

4.4 任务实施

4.4.1 I/O分配

4.4.2 绘制PLC硬件接线图及硬件连接

4.4.3 设计梯形图程序

4.4.4 程序调试与运行

4.5 知识扩展

4.5.1 数据比较指令

4.5.2 数据移位指令

4.6 技能拓展

4.6.1 控制要求

4.6.2 操作过程

4.6.3 评价标准

4.7 思维拓展与实例

4.7.1 水塔水位的PLC自动控制

4.7.2 汽车清洗机的PLC自动控制

4.7.3 采用比较指令实现对三级带运输机控制的PLC程序

4.7.4 艺术彩灯的PLC控制

4.8 思考与练习

任务5 小车自动往返运行的PLC控制

【知识点】

【能力目标】

5.1 任务引入

5.2 任务分析

5.3 知识链接

5.3.1 顺序控制与顺序控制设计法

5.3.2 状态转移图

5.3.3 S7 200 PLC的顺序控制指令

5.4 任务实施

5.4.1 进行PLC的输入／输出点分配

5.4.2 画出PLC的硬件接线图

5.4.3 画出小车往返控制的状态图

5.4.4 画出小车往返控制的顺序功能图，设计PLC顺序控制梯形图程序

5.4.5 程序调试与运行

5.5 知识扩展

5.5.1 顺序功能图中转换实现的基本规则

5.5.2 绘制顺序功能图时的注意事项

5.5.3 顺序控制设计法的本质

5.5.4 仅有两步小闭环的处理

5.6 技能拓展

5.6.1 控制要求

5.6.2 操作过程

5.6.3 评价标准

5.7 思维拓展与实例

5.7.1 小车的复杂往返控制

5.7.2 大小球分拣传送设备的PLC控制

5.7.3 三种液体混合的PLC控制

5.8 思考与练习

任务6 城市路口交通指挥灯的PLC控制

【知识点】

【能力目标】

6.1 任务引入

6.2 任务分析

6.3 知识链接

6.3.1 S7 200 PLC系统中常用的基本控制电路环节

6.3.2 识读PLC梯形图和指令语句表的方法和步骤

6.4 任务实施

6.4.1 采用一般方法实现

6.4.2 采用顺序控制法实现

6.5 知识扩展：PLC控制系统的设计

6.5.1 PLC控制系统设计概要

6.5.2 PLC的接口电路设计

6.5.3 PLC的电源电路设计

6.6 技能拓展

6.6.1 控制要求

6.6.2 设计过程

6.6.3 评价标准

6.7 思维拓展与实例

6.7.1 城市交通灯的另一种PLC有序控制

6.7.2 混凝土搅拌设备的PLC控制系统设计

6.8 思考与练习

任务7 四组抢答器的PLC控制

【知识点】

【能力目标】

7.1 任务引入

7.2 任务分析

7.3 知识链接

7.3.1 译码和编码指令

7.3.2 七段显示译码指令

7.3.3 跳转指令

7.3.4 循环指令

7.3.5 调用子程序指令

7.3.6 数据传送指令

7.4 任务实施

7.4.1 I/O分配

7.4.2 绘制PLC硬件接线图及硬件连接

7.4.3 编辑符号表

7.4.4 设计梯形图程序

7.4.5 程序调试与运行

7.5 知识扩展：PLC在工业应用中的若干注意问题

7.5.1 PLC型号选择与硬件配置的确定

7.5.2 降低PLC控制系统硬件费用的方法

7.5.3 提高PLC控制系统可靠性的措施

7.6 技能拓展

7.6.1 简要说明

7.6.2 实验板简介

7.6.3 简易电梯的控制功能

7.6.4 I／O分配表

7.6.5 编写PLC控制程序

7.6.6 评价标准

7.7 思维拓展与实例：较复杂四层电梯实验模型的PLC控制实验

7.7.1 本实验的宗旨

7.7.2 电梯实验模型结构简介

7.7.3 电梯控制要求

7.7.4 输入／输出电缆信号与I／O分配

7.7.5 电梯PLC控制可进行的实验内容

7.7.6 电梯PLC控制实验的参考程序

7.8 思考与练习

任务8 搬运机械手PLC控制系统设计

【知识点】

【能力目标】

8.1 任务引入

8.2 任务分析

8.3 知识链接

8.3.1 时钟指令

8.3.2 表功能指令

8.3.3 开关量控制系统的控制方式

8.3.4 复杂控制系统的设计方法

8.4 任务实施

8.4.1 PLC机型选择与I/O分配

8.4.2 建立内存变量分配表

8.4.3 PLC控制程序设计

8.5 知识扩展

8.5.1 增/减指令

8.5.2 乘/除指令

8.5.3 数据类型转换指令

8.5.4 PID回路指令

8.5.5 模拟量输入/输出模块（EM235）

8.6 技能拓展

8.6.1 双恒压无塔供水的工艺过程

8.6.2 系统的控制要求

8.6.3 控制系统的I／O点及地址分配

8.6.4 PLC系统选型

8.6.5 系统的电气控制原理图

8.6.6 系统控制程序设计

8.6.7 评价标准

8.7 思维拓展与实例：具有多工况选择功能的搬运机械手PLC控制系统设计

8.8 思考与练习

任务9 典型机床成套设备的PLC控制改造设计

【知识点】

【能力目标】

9.1 任务引入

9.2 任务分析

9.3 知识链接

9.3.1 C650型普通卧式车床的电气控制系统

9.3.2 利用PLC对机床控制进行技术改造的基本思路

9.3.3 利用PLC对机床控制进行技术改造的常用方法

9.3.4 将机床电路图转换成为功能相同的PLC的外部接线图和梯形图的主要步骤

9.3.5 识读和分析机床PLC控制梯形图和语句表程序的常用方法和主要步骤

9.4 任务实施

9.4.1 PLC的I／O配置及接线

9.4.2 C650卧式机床PLC控制的梯形图程序

9.4.3 电路工作过程分析

9.5 知识扩展：C5225型立式车床的PLC控制改造设计

9.5.1 C5225型立式车床的机械结构和主要运动

9.5.2 电控特点及拖动要求

9.5.3 C5225型立式车床的电气控制电路图

9.5.4 C5225型立式车床PLC控制系统设计

9.6 技能拓展

9.6.1 控制要求

9.6.2 操作过程

9.6.3 评价标准

9.7 思维拓展与实例

9.7.1 B2012A型龙门刨床的电气与PLC控制

9.7.2 组合机床的电气与PLC控制系统设计

9.8 思考与练习

任务10 PLC实现通信功能应用

【知识点】

【能力目标】

10.1 任务引入

10.2 任务分析

10.3 知识链接

10.3.1 通信技术简介

10.3.2 通信参数设置

10.3.3 网络读/写命令

10.3.4 网络读/写命令向导

10.4 任务实施

10.4.1 利用NETR／NETW指令编程实现

10.4.2 使用指令向导实现

10.5 知识拓展

10.5.1 西门子的工业自动化通信网络

10.5.2 S7 200的串行通信网络

10.5.3 S7 200的通信指令

10.6 技能拓展

10.6.1 S7 200与打印机的连接图

10.6.2 PLC与打印机的通信程序

10.6.3 评价标准

10.7 思维拓展与实例

10.7.1 多台S7 200PLC实现PPI通信

10.7.2 利用S7 200的自由通信口从条形码接收数据

10.7.3 利用S7 200的自由通信口控制调制解调器

10.7.4 利用S7 200的自由通信口向上位机发送实时信息

10.8 思考与练习

任务11 PLC在温度控制过程中的应用

【知识点】

【能力目标】

11.1 任务引入

11.2 任务分析

11.3 知识链接

11.3.1 高速计数器

11.3.2 子程序

11.3.3 中断服务程序

11.4 任务实施

11.4.1 确定外围I/O设备

11.4.2 选定PLC型号，编制编程元件地址分配表

11.4.3 画出PLC接线图

11.4.4 设计PLC控制程序

11.5 知识扩展：TD 200文本显示和操作界面简介

11.5.1 TD 200概述

11.5.2 TD 200的组态

11.5.3 TD 200的操作

11.5.4 TD 200应用举例

11.6 技能拓展

11.6.1 控制要求

11.6.2 硬件设计

11.6.3 程序设计

11.6.4 评价标准

11.7 思维拓展与实例

11.7.1 养护窑的PWM控制系统设计

11.7.2 养护窑的PID控制系统设计

11.8 思考与练习

附录

附录A S7 200 PLC参考信息

附录B S7 200系列PLC的系统配置

附录C S7 200系列PLC的常用指令

附录D S7 200特殊存储器（SM）标志位

附录E S7 200的错误代码

附录F S7 200的SIMATIC指令集速查简表

参考文献

《德国西门子S7-200版PLC技术与应用理实一体化教程》以德国西门子S7 200PLC为样机、基于“任务引领型课程”开发方法而编写。它凸显工学结合、学用一致、理实并重、“教、学、做”一体化的现代教学特色，从注重对职教学生进行高素质和高技能培养与提高的实用角度出发，将课程教学目标分解为11个学习任务：用PLC实现对电动机的“启-保-停”控制；用PLC实现对电动机的正反可逆运行控制；用PLC实现对电动机／△减压启动控制；自动轧钢机的PLC控制；小车自动往返运行的PLC控制；城市路口交通指挥灯的PLC控制；抢答器PLC的控制；搬运机械手PLC控制系统设计；典型机床成套设备的PLC控制改造设计；PLC实现通信功能应用；PLC在温度控制过程中的应用。每一个任务又科学构建了“任务引入、任务分析、知识链接、任务实施、知识扩展、技能拓展（做一做）、思维拓展、思考与练习”等多个环节，使学生完成资讯、计划、决策、实施、检查、评价等一个完整的工作过程；经过教师启发式理论教学和学生们的强化实践训练，理实一体、师生互动，最终完成本课程的教学目标。本教程可作为职业教育院校相关专业教材及参考书；也适宜教学、科研和工矿企事业单位的工程技术人员学习参考，更是一部实用的自学专业教材。