工控组态软件与PLC应用技术

第1章 MCGS的构成及简单应用1

1.1 MCGS组态软件概述1

1.1.1 什么是MCGS组态软件1

1.1.2 MCGS组态软件系统构成1

1.1.3 MCGS组态软件功能和特点3

1.1.4 MCGS组态软件的工作方式6

1.2 学习MCGS组态软件6

1.2.1 MCGS组态软件对系统的要求6

1.2.2 MCGS组态软件的安装7

1.2.3 MCGS组态软件的运行9

1.2.4 MCGS组态软件的常用术语10

1.2.5 MCGS组态软件的操作方式11

1.3 建立一个新工程13

1.3.1 组建工程的一般过程13

1.3.2 建立一个新工程14

1.3.3 制作工程画面18

1.4 让动画动起来21

1.4.1 定义数据变量21

1.4.2 动画连接25

1.4.3 设备连接32

1.4.4 编写控制流程34

1.5 报警显示与报警数据36

1.5.1 定义报警36

1.5.2 处理报警37

1.5.3 显示报警信息39

1.5.4 报警数据浏览40

1.5.5 修改报警限值42

1.5.6 报警动画显示45

1.6 报表输出46

1.6.1 实时数据报表47

1.6.2 历史数据报表49

1.7 曲线显示53

1.7.1 实时曲线53

1.7.2 历史曲线54

1.8 安全机制55

1.8.1 操作权限56

1.8.2 系统权限管理56

1.8.3 工程加密62

本章小结63

思考与练习63

第2章 MCGS高级应用64

2.1 构造实时数据库64

2.1.1 MCGS实时数据库的概念64

2.1.2 定义数据对象64

2.1.3 数据对象类型65

2.1.4 数据对象属性设置67

2.1.5 数据对象的作用域69

2.2 动画制作70

2.2.1 动画封面制作70

2.2.2 动画效果76

2.3 设备窗口组态78

2.3.1 概述78

2.3.2 MCGS支持的硬件设备80

2.3.3 设备构件的选择81

2.3.4 设备构件的属性设置82

2.3.5 设备在线调试89

2.4 脚本程序93

2.4.1 脚本程序简介93

2.4.2 脚本语言编辑环境93

2.4.3 脚本程序的语言要素94

2.4.4 脚本程序基本语句97

2.4.5 脚本程序的查错和运行98

2.5 MCGS数据处理99

2.5.1 概述99

2.5.2 MCGS数据前处理99

2.5.3 MCGS实时数据处理99

2.5.4 MCGS实时数据存储101

2.5.5 MCGS数据后处理102

2.6 配方构件105

2.6.1 MCGS配方管理基本原理105

2.6.2 使用MCGS配方构件105

2.7 MCGS使用技巧问答114

本章小结119

思考与练习119

第3章 可编程序控制器概述120

3.1 PLC的产生和定义120

3.1.1 PLC的产生120

3.1.2 PLC的定义121

3.2 PLC的特点121

3.3 PLC的应用和发展122

3.3.1 PLC的发展状况122

3.3.2 PLC的发展趋势123

3.3.3 PLC的应用125

3.4 PLC的分类126

3.5 PLC的系统组成127

3.5.1 中央处理单元(CPU)127

3.5.2 存储器128

3.5.3 输入/输出部分129

3.5.4 编程器130

3.5.5 其他接口130

3.5.6 电源部分131

3.5.7 其他部件131

3.6 PLC与继电器控制系统的区别131

3.7 PLC的工作原理132

3.7.1 PLC的工作方式与运行框图132

3.7.2 PLC工作过程的中心内容134

3.7.3 PLC对输入/输出的处理原则135

3.8 PLC的编程语言和程序结构135

3.8.1 PLC的编程语言135

3.8.2 PLC的程序结构137

本章小结137

思考与练习138

第4章 S7—200系列PLC的硬件系统及内部资源139

4.1 概述139

4.2 S7－200系列PLC的硬件系统139

4.2.1 硬件系统的基本构成139

4.2.2 主机结构及性能特点140

4.2.3 输入/输出的扩展141

4.3 S7—200系列PLC的内部资源及寻址方式143

4.3.1 软元件介绍143

4.3.2 CPU存储区域的直接寻址146

4.3.3 CPU存储区域的间接寻址147

本章小结147

思考与练习148

第5章 PLC的基本指令及程序设计149

5.1 PLC的基本逻辑指令及举例149

5.1.1 逻辑取及线圈驱动指令149

5.1.2 触点串联指令150

5.1.3 触点并联指令150

5.1.4 串联电路块的并联连接指令151

5.1.5 并联电路块的串联连接指令151

5.1.6 置位、复位指令S/T152

5.1.7 RS触发器指令152

5.1.8 立即指令154

5.1.9 边沿脉冲指令155

5.1.10 逻辑堆栈操作指令156

5.1.11 定时器158

5.1.12 计数器162

5.1.13 比较指令165

5.1.14 NOT及NOP指令166

5.2 程序控制指令167

5.2.1 结束及暂停指令167

5.2.2 看门狗指令168

5.2.3 跳转及标号指令168

5.2.4 循环指令169

5.2.5 子程序170

5.2.6 与ENO指令173

5.3 PLC初步编程指导174

5.3.1 梯形图编程的基本规则174

5.3.2 LAD和STL编程形式的区别175

5.4 典型的简单电路编程176

5.4.1 延时脉冲产生电路176

5.4.2 瞬时接通/延时断开电路177

5.4.3 延时接通/延时断开电路177

5.4.4 脉冲宽度可控制电路178

5.4.5 计数器的扩展178

5.4.6 长定时电路179

5.4.7 闪烁电路180

5.4.8 报警电路181

5.5 PLC程序设计应用举例184

5.5.1 电机顺序启/停控制184

5.5.2 电机正反转控制185

5.5.3 水塔水位自动控制185

5.5.4 生产线产品计数控制186

5.5.5 抢答器控制187

5.5.6 锅炉引风机和鼓风机的控制187

5.5.7 电机Y—△启动控制188

本章小结188

思考与练习189

第6章 S7—200 PLC顺序控制指令及应用191

6.1 功能图的产生及基本概念191

6.1.1 功能图的产生及基本概念191

6.1.2 功能图的构成规则192

6.2 顺序控制指令193

6.2.1 顺序控制指令介绍193

6.2.2 举例说明194

6.2.3 使用说明195

6.3 功能图的主要类型195

6.3.1 单流程195

6.3.2 可选择的分支和联接196

6.3.3 并行分支和联接196

6.3.4 跳转和循环198

6.4 顺序控制指令应用举例200

6.4.1 钢管印字工序的控制200

6.4.2 分检大小球控制装置200

6.4.3 化学反应过程控制205

6.4.4 电机顺序启停控制207

本章小结210

思考与练习210

第7章 S7—200 PLC的功能指令211

7.1 传送、移位和填充指令212

7.1.1 传送类指令212

7.1.2 移位与循环指令213

7.1.3 字节交换指令216

7.1.4 填充指令216

7.2 运算和数学指令217

7.2.1 加法指令217

7.2.2 减法指令217

7.2.3 乘法指令217

7.2.4 除法指令218

7.2.5 数学函数指令220

7.2.6 增/减指令222

7.2.7 逻辑运算指令223

7.3 表功能指令224

7.4 转换指令228

7.4.1 数据类型转换指令228

7.4.2 编码和译码指令230

7.4.3 段码指令231

7.4.4 ASCII码转换指令231

7.4.5 字符串转换指令234

7.5 字符串指令236

7.6 时钟指令238

7.7 中断240

7.7.1 几个基本概念240

7.7.2 中断指令242

7.7.3 中断程序243

7.8 高速计数器指令244

7.8.1 高速计数器介绍244

7.8.2 高速计数器指令246

7.8.3 高速计数器的使用方法246

7.9 高速脉冲输出指令250

7.9.1 几个基本概念250

7.9.2 高速脉冲指令及特殊标志寄存器250

7.9.3 PTO的使用252

7.9.4 PWM的使用257

7.10 PID回路指令259

7.10.1 PID算法259

7.10.2 PID回路指令及使用259

7.11 应用举例263

7.11.1 生产线次品拣出控制263

7.11.2 板材定尺裁剪控制264

7.11.3 水轮发电机励磁调节器控制266

本章小结267

思考与练习268

第8章 PLC的网络通讯技术及应用269

8.1 通讯网络的基础知识269

8.1.1 数据通讯方式269

8.1.2 网络概述272

8.2 S7—200的通讯与网络功能273

8.2.1 S7—200通讯概述273

8.2.2 PPI网络通讯275

8.2.3 PROFIBUSDP网络通讯275

8.2.4 自由口通讯276

8.2.5 USS和MODBUS RTU从站指令库277

8.2.6 网络通讯硬件277

8.2.7 以太网通讯277

8.2.8 MODEM远程通讯278

8.3 系统开发条件279

8.3.1 编程软件和运行环境279

8.3.2 编程通讯方式279

本章小结280

思考与练习280

第9章 S7—200编程软件——STEP 7Micro/WIN281

9.1 软件安装和设置281

9.1.1 安装软件281

9.1.2 安装281

9.1.3 安装SP升级包（Service Pack）283

9.1.4 Micro/WIN指令库283

9.2 STEP 7Micro/WIN简介284

9.2.1 STEP 7Micro/WIN窗口元素284

9.2.2 项目及其组件286

9.2.3 定制STEP7—Micro/WIN286

9.2.4 使用帮助288

9.3 编程计算机与CPU通讯289

9.3.1 设置通讯289

9.3.2 PLC信息291

9.3.3 实时时钟293

9.4 系统块设置293

9.4.1 通讯口294

9.4.2 数据保持区294

9.4.3 S7—200 CPU密码保护295

9.4.4 输出表295

9.4.5 输入滤波器296

9.4.6 脉冲捕捉功能297

9.5 编程298

9.5.1 任务298

9.5.2 输入和编辑程序299

9.5.3 编译和下载301

9.5.4 运行和调试302

9.6 变量符号307

9.7 交叉参考308

9.8 数据块309

9.9 Tools（工具）310

本章小结311

第10章 MCGS与PLC综合设计实例312

10.1 控制系统的设计312

10.1.1 MCGS与PLC的控制系统设计312

10.1.2 控制系统设计的基本原则312

10.1.3 控制系统设计的一般步骤312

10.1.4 分析控制任务及控制器选择313

10.1.5 PLC及组态软件的选型314

10.1.6 控制系统设计315

10.1.7 联机调试315

10.2 交通信号灯监控系统设计316

10.2.1 控制要求316

10.2.2 控制系统的I/O点及地址分配316

10.2.3 PLC系统选型317

10.2.4 控制系统原理图317

10.2.5 系统程序设计317

10.2.6 交通灯人机界面设计320

10.3 液体自动混合装置的监控系统设计325

10.3.1 装置结构与工艺要求325

10.3.2 输入/输出地址分配326

10.3.3 梯形图程序设计326

10.3.4 工作过程分析328

10.3.5 液体混合人机界面设计328

10.4 机械手控制系统设计335

10.4.1 机械手控制基本工艺及控制要求335

10.4.2 操作面板布置336

10.4.3 输入/输出端子地址分配337

10.4.4 机械手控制系统程序338

10.4.5 机械手人机界面设计343

附录 S7—200 PLC参考信息357

参考文献383

本书主要介绍北京昆仑自动化软件科技有限公司的MCGS全中文工控组态软件和西门子公司小型可编程控制器S7—200的软硬件功能，以实用、易用为主线，以MCGS与S7—200结合为例进行详细的讲解，力求使读者能够有所借鉴。本书分为10章，第1、2章主要介绍MCGS全中文工控组态软件的构成、简单应用和高级应用。第3、4章介绍可编程控制器S7—200的工作原理、硬件系统和内部资源。第5、6、7章分别通过大量实例介绍S7—200的基本指令、顺序控制指令、功能指令。第8章介绍网络通讯技术。第9章讲解编程软件的使用。第10章讲解MCGS与PLC综合设计实例。附录收集了S7—200 PLC的常用资料。

本书主要介绍北京昆仑自动化软件科技有限公司的McGs全中文工控组态软件和西门子公司小型可编程控制器S7—200的软硬件功能，以实用、易用为主线，以：MCGS与S7—200结合为例进行详细的讲解，力求使读者能够有所借鉴。本书分为10章，第1、2章主要介绍MCGS全中文工控组态软件的构成、简单应用和
　　高级应用。第3、4章介绍可编程控制器S7—200的工作原理、硬件系统和内部资源。第5、6、7章分别通过大量实例介绍S7—200的基本指令、顺序控制指令、功能指令。第8章介绍网络通讯技术。第9章讲解编程软件的使用。第10章讲解MCGS与PLC综合设计实例。附录收集了S7—200 PLC的常用资料。
　　本书可作为大专院校、职业学校的自动控制、电气技术、机电一体化及相关专业的教材，也可供有关工程技术人员参考使用。