西门子S7-300/400 PLC 实践与应用

前言

第一篇 基础篇

第1章 S7-300/400系列PLC的简介

1.1 S7-300综述

1.1.1 整体设计

1.1.2 CPU

1.1.3 程序设计

1.1.4 通信

1.2 S7-300硬件组成

1.2.1 CPU模块

1.2.2 输入/输出模块

1.2.3 电源模块

1.2.4 其他模块

1.3 S7-400综述

1.3.1 整体设计

1.3.2 CPU

1.3.3 程序设计

1.3.4 通信

1.4 S7-400硬件组成

1.4.1 机架

1.4.2 CPU

1.4.3 电源模板[22]

1.4.4 数字量模块

1.4.5 模拟量模板

1.4.6 其他模板

1.5 ET 200分布式I/O硬件组成

1.5.1 ET 200分布式I/O综述[34]

1.5.2 ET 200的分类[18]

1.5.3 ET 200S简介

1.6 实践知识拓展

1.7 思考与练习

第2章 S7-300/400系列PLC的指令系统

2.1 S7-300/400系列PLC的编程语言

2.1.1 PLC编程语言的国际标准

2.1.2 STEP 7中的编程语言

2.2 S7-300/400 PLC的存储区

2.2.1 数制

2.2.2 数据类型

2.2.3 存储区类型

2.2.4 系统存储器

2.3 S7-300/400系列PLC的指令系统

2.3.1 位逻辑指令

2.3.2 定时器指令

2.3.3 计数器指令

2.3.4 比较指令

2.3.5 转换指令

2.3.6 数据块指令

2.3.7 逻辑控制指令

2.3.8 整型数学运算指令

2.3.9 浮点型数学运算指令

2.3.10 传送指令

2.3.11 程序控制指令

2.4 实践知识拓展

2.5 思考与练习

第3章 S7-300/400系列PLC用户程序结构

3.1 用户程序的基本结构

3.1.1 用户程序中的块

3.1.2 用户程序使用的堆栈

3.2 数据块

3.2.1 数据块中的数据类型

3.2.2 数据块的生成与使用

3.3 组织块

3.3.1 中断的基本概念

3.3.2 日期时间中断组织块

3.3.3 延时中断组织块

3.3.4 循环中断组织块

3.3.5 硬件中断组织块

3.3.6 启动时使用的组织块

3.3.7 异步错误组织块

3.3.8 同步错误组织块

3.3.9 背景组织块

3.4 实践知识拓展

3.5 思考与练习

第4章 STEP 7编程软件的使用方法

4.1 STEP 7编程软件简介[26]

4.2 组态

4.2.1 组态概述

4.2.2 组态步骤

4.2.3 组态分布式I/O

4.3 在OB1中创建程序

4.3.1 编程串联电路

4.3.2 编程并联电路

4.3.3 编程存储器功能

4.4 创建一个带有功能块和数据块的程序

4.4.1 创建并打开功能块

4.4.2 编程FB

4.4.3 生成背景数据块和修改实际值

4.4.4 编程块调用

4.5 编程一个功能

4.5.1 创建和打开功能

4.5.2 编程功能

4.5.3 在OB1中调用功能

4.6 编程共享数据块

4.7 编程多重背景

4.7.1 创建和打开较高一级的功能块

4.7.2 编程多重背景

4.7.3 生成多重背景并调整实际值

4.7.4 在OB1中调用多重背景数据块

4.8 S7-PLCSIM仿真软件的使用

4.8.1 使用S7-PLCSIM仿真软件调试程序的步骤

4.8.2 应用举例

4.8.3 视图对象与仿真软件的设置与存档

4.9 系统调试

4.9.1 STEP 7与PLC的在线连接与操作

4.9.2 调试程序

4.9.3 故障诊断

4.10 实践知识拓展

4.11 思考与练习

第5章 S7-300/400系列PLC通信功能

5.1 S7通信的分类

5.2 MPI网络

5.2.1 MPI网络概述

5.2.2 全局数据通信

5.2.3 MPI网络的组建

5.2.4 使用STEP 7组态MPI通信网络

5.2.5 事件驱动的GD通信

5.2.6 不用GD通信组态的MPI通信

5.3 PROFIBUS网络

5.3.1 概述

5.3.2 PROFIBUS的通信协议

5.3.3 PROFIBUS的网络部件

5.3.4 利用STEP 7组态PROFIBUS-DP通信网络

5.4 工业以太网

5.4.1 概述

5.4.2 工业以太网的网络部件

5.4.3 工业以太网的交换机技术

5.4.4 自适应与冗余网络

5.4.5 工业以太网的网络方案

5.5 点对点通信

5.5.1 点对点通信的硬件

5.5.2 点对点通信协议

5.5.3 点对点通信在用户程序中的实现

5.6 AS-i网络

5.6.1 概述

5.6.2 网络部件

5.6.3 AS-i的工作模式

5.6.4 AS-i的通信方式

5.7 实践知识拓展

5.8 思考与练习

第6章 S7-300/400系列PLC的编程方法

6.1 梯形图的编程规则

6.1.1 梯形图编程时应遵守的规则

6.1.2 梯形图程序的优化

6.2 经验设计法

6.3 顺序控制设计法

6.3.1 顺序控制设计法概述

6.3.2 过程与动作

6.3.3 有向连线

6.3.4 切换和切换条件

6.3.5 状态切换图的基本结构

6.3.6 状态切换图中切换实现的基本规则

6.3.7 顺序控制设计法的本质

6.4 实践知识拓展

6.5 思考与练习

第二篇 实践篇

第7章 S7-300/400系列PLC基本数字电路程序实例

7.1 自锁、互锁电路

7.1.1 自锁电路

7.1.2 互锁电路

7.2 启动、保持与停止电路2例

7.2.1 复位优先型起保停电路

7.2.2 置位优先型起保停电路

7.3 瞬时接通/延时断开电路

7.4 延时接通/延时断开电路

7.5 长时间定时电路

7.5.1 多个定时器组合的长时间定时电路

7.5.2 定时器和计数器组合的长时间定时电路

7.6 振荡电路

7.7 脉冲发生电路

7.7.1 顺序脉冲发生电路

7.7.2 脉冲宽度可控制电路

7.7.3 延时脉冲产生电路

7.8 计数器应用电路

7.8.1 计数器应用电路1

7.8.2 计数器应用电路2

7.9 分频电路

7.10 比较电路（译码电路）

7.11 优先电路

7.12 报警电路

7.13 思考与练习

第8章 S7-300/400系列PLC梯形图编程方法应用实例

8.1 经验设计法实例

8.1.1 三相异步电动机的正反转控制程序设计

8.1.2 运料小车控制程序的设计

8.2 顺序控制设计法的应用

8.2.1 使用起保停电路的顺序控制梯形图的编程方法

8.2.2 使用置位复位指令的顺序控制梯形图的编程方法

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

第9章 S7-300/400系列PLC控制系统实例

9.1 五层电梯控制实例

9.1.1 控制系统模型简介[17]

9.1.2 控制系统功能描述

9.1.3 控制程序分析

9.2 八层电梯控制实例

9.2.1 控制系统模型简介[17]

9.2.2 控制系统功能描述

9.2.3 控制程序分析

9.3 立体仓库控制实例

9.3.1 装置简介[16]

9.3.2 任务分析

9.3.3 程序分析

9.4 综合实例

9.4.1 汽车自动清洗指示系统

9.4.2 七彩霓虹灯控制系统

9.4.3 LED灯图形控制系统

9.4.4 运料小车控制系统

9.4.5 交通信号灯控制系统

9.4.6 密码锁控制系统

9.4.7 电子时钟控制系统

9.5 实践知识拓展

9.6 思考与练习

第10章 网络通信实例

10.1 PLC之间的PROFIBUS通信

10.1.1 基于PROFIBUS-DP的MS方式通信

10.1.2 基于PROFIBUS-DP的DX方式通信

10.1.3 基于PROFIBUS-DP的DX多主通信

10.1.4 基于PROFIBUS-DP的等时模式通信

10.2 PLC之间的MPI通信

10.2.1 基于系统功能的通信方式

10.2.2 基于系统功能块的通信方式

10.3 PLC之间的以太网通信

10.4 实践知识拓展

第三篇 应用篇

第11章 S7-300/400系列PLC机床控制系统的应用实例

11.1 车床控制实例

11.1.1 车床控制实例的控制要求

11.1.2 车床控制实例的I/O地址分配表

11.1.3 车床控制实例的梯形图

11.2 钻床控制实例

11.2.1 钻床控制实例的控制要求

11.2.2 钻床控制实例的I/O地址分配表

11.2.3 钻床控制实例的梯形图

11.3 磨床控制实例

11.3.1 磨床控制实例的控制要求

11.3.2 磨床控制实例的I/O地址分配表

11.3.3 磨床控制实例的梯形图

11.4 组合机床控制实例

11.4.1 组合机床控制实例的控制要求

11.4.2 组合机床控制实例的I/O地址分配表

11.4.3 组合机床控制实例的梯形图

第12章 S7-300/400系列PLC一般机械设备的应用实例

12.1 通风机监控运行控制实例

12.1.1 通风机监控运行控制实例的控制要求

12.1.2 通风机监控运行控制实例的I/O地址分配表

12.1.3 通风机监控运行控制实例的梯形图

12.2 简易桥式起重机控制实例

12.2.1 简易桥式起重机控制实例的控制要求

12.2.2 简易桥式起重机控制实例的I/O地址分配表

12.2.3 简易桥式起重机控制实例的梯形图

12.3 弯管机控制实例

12.3.1 弯管机控制实例的控制要求

12.3.2 弯管机控制实例的I/O地址分配表

12.3.3 弯管机控制实例的梯形图

12.4 锅炉引风机和鼓风机控制实例

12.4.1 锅炉引风机和鼓风机控制实例的控制要求

12.4.2 锅炉引风机和鼓风机控制实例的I/O地址分配表

12.4.3 锅炉引风机和鼓风机控制实例的梯形图

12.5 多种液体混合装置控制实例

12.5.1 多种液体混合装置控制实例的控制要求

12.5.2 多种液体混合装置控制实例的I/O地址分配表

12.5.3 多种液体混合装置控制实例的梯形图

附录A S7-300/400指令表

附录B 系统组织块OB简表

附录C 系统功能块SFC简表

附录D 系统功能块SFB简表

参考文献

《电子与电气工程技术丛书：西门子S7-300/400 PLC实践与应用》分为12章，主要内容包括西门子S7-300/400系列PLC的简介、指令系统、用户程序结构、STEP7编程软件的使用方法，西门子S7-300/400的通信功能、编程方法、基本数字电路程序、梯形图编程方法应用、网络通信实例、机床控制系统及机械设备应用实例等。
　　《电子与电气工程技术丛书：西门子S7-300/400 PLC实践与应用》以“条理清晰、系统全面、由浅入深、实例引导、贴近实用”为宗旨，精选了多个具有代表性的西门子PLC应用程序设计实例，实例类型丰富，覆盖面广，分析到位，工程指导性强。全书注重理论与实践相联系，以培养读者的工程应用能力。另外，《电子与电气工程技术丛书：西门子S7-300/400 PLC实践与应用》还配有完整实例程序，便于自学。
　　《电子与电气工程技术丛书：西门子S7-300/400 PLC实践与应用》适合作为普通高等院校自动化、电气工程、测控技术与仪器、电子科学与技术、微电子学以及光信息科学与技术等专业的本科生教材，也可作为相关工程技术人员的学习参考用书。