PLC教程

第1章绪论1

1.1可编程控制器的产生及发展1

1.2可编程控制器的基本结构及工作原理3

1.2.1PLC的基本结构3

1.2.2PLC的工作原理5

1.3可编程控制器的功能特点及分类7

1.3.1PLC的功能特点7

1.3.2PLC的分类9

1.4可编程控制器的应用11

小结12

习题13

第2章PLC的硬件结构14

2.1PLC硬件系统的基本结构14

2.1.1硬件系统的基本组成15

2.1.2基本结构19

2.2PLC的CPU模块24

2.2.1S7-300系列PLC24

2.2.2S7-400系列PLC29

2.3PLC的I/O模块32

2.3.1S7-300/400的I/O模块32

2.3.2I/O模块的地址确定44

2.4PLC的分布式I/O45

2.5内部资源模块47

小结53

习题54

第3章指令系统55

3.1指令系统基础知识55

3.1.1数制55

3.1.2数据类型和参数类型55

3.1.3数据的格式标记57

3.2S7-300/400PLC的指令系统59

3.2.1指令的构成59

3.2.2寻址方式60

3.2.3常用指令62

小结89

习题89

第4章S7-300/400的编程环境91

4.1STEP7概述91

4.2STEP7的编程流程93

4.2.1创建与编辑项目95

4.2.2硬件组态99

4.2.3定义符号108

4.2.4生成逻辑块114

4.2.5参考数据的显示117

4.2.6程序的上传和下载126

4.2.7程序的调试和故障诊断133

4.3STEP7的程序结构147

4.3.1CPU程序147

4.3.2用户程序148

4.3.3功能块152

4.3.4数据块155

4.3.5组织块165

4.4模拟软件S7-PLCSIM简介176

4.4.1S7-PLCSIM的主要功能176

4.4.2S7-PLCSIM仿真软件调试程序的步骤177

小结178

习题179

第5章PLC系统的设计及调试180

5.1PLC系统的设计方法180

5.2PLC系统的硬件设计182

5.2.1PLC选型183

5.2.2PLC容量估算183

5.2.3I/O模块的选择184

5.2.4编程功能的选择185

5.2.5分配I/O点185

5.2.6设计安全回路186

5.3PLC应用系统的软件设计186

5.3.1软件设计内容186

5.3.2软件设计步骤187

5.4PLC系统的调试188

5.5PLC系统设计实例189

小结193

习题193

第6章PLC通信网络194

6.1PLC控制网络和通信功能194

6.2S7-300/400PLC的通信网络195

6.3工业以太网197

6.3.1概述197

6.3.2工业以太网的构成197

6.3.3工业以太网的网络方案198

6.3.4工业以太网的交换技术199

6.3.5自适应与冗余网络200

6.4MPI网络200

6.4.1概述200

6.4.2全局数据通信201

6.4.3MPI网络的组态202

6.4.4事件驱动的GD通信204

6.4.5不用GD通信组态的MPI通信205

6.5AS-I网络206

6.5.1概述206

6.5.2AS-I网络部件207

6.5.3AS-I的寻址模式208

6.5.4AS-I的通信方式208

6.5.5AS-I的工作模式208

6.6PROFIBUS通信网络209

6.6.1概述209

6.6.2PROFIBUS的通信协议209

6.6.3PROFIBUS的网络部件211

6.6.4利用STEP7组态PROFIBUS-DP通信网络211

6.7点对点通信216

6.7.1点对点通信的硬件216

6.7.2点对点通信协议217

6.7.3用于点对点通信的功能块217

小结220

习题221

第7章PLC系统的工程应用222

7.1概述222

7.2PLC系统的工程应用实例222

7.2.1可逆冷轧机控制系统的功能222

7.2.2可逆冷轧机控制系统的硬件设计229

7.2.3可逆冷轧机控制系统的软件设计232

7.3PLC工程应用的经验总结236

7.3.1PLC工程应用的系统设计经验总结236

7.3.2PLC工程应用的系统调试经验总结237

小结238

习题238

第8章PLC实验239

8.1熟悉PLC硬件及STEP7软件环境实验239

8.2简单设计性实验240

8.3交通信号灯控制实验241

8.4三层楼电梯控制实验242

8.5水塔水位自动控制实验242

8.6两种液体自动混合实验243

8.7舞台灯光的模拟实验243

小结244

附录245

附录A所有语句表指令245

附录B组织块、系统功能与系统功能块248

附录C常用缩写词253

附录D部分习题提示及参考答案255

参考文献257

　　以西门子SIMATICS7-300/400为样机，从实际应用出发介绍PLC相关知识技巧，结合各类实验，培养学生实际动手能力。可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）简称为可编程控制器，是以微处理器技术、电子技术、网络通信技术和先进可靠的工业手段为基础，综合了计算机技术、网络通信技术和自动控制技术的一种新型通用自动控制装置。它具有功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程以及适于在工业环境下应用等一系列优点，在工业自动化、机电一体化、传统产业技术改造等方面的应用越来越广泛，已成为现代工业控制的四大支柱(可编程控制器技术、机器人技术、CAD／CAM技术和数控技术)之一。目前常用的可编程控制器中，西门子公司的S7300／400PLC以其编程软件STEP7和通信网络的功能强大获得业界人士的普遍认可。S7300／400在大中型PLC中实际应用最广，市场占有率最高。　　本书以我国目前应用最广和市场占有率最高的SIMATICS7-300/400为样机，从实际应用的角度出发，结合工程实践，全面介绍了可编程控制器的相关知识及应用。本书首先介绍了可编程控制器的概况、S7-300/400PLC的硬件配置、指令系统、程序结构以及通信网络等基础知识；通过实例详细介绍S7-300/400PLC的编程环境STEP7以及仿真软件S7-PLCSIM的功能及应用；然后结合实例介绍PLC系统的设计与调试方法、手段，并以S7-300/400在可逆冷轧机控制系统中的应用为例，介绍PLC的工程应用以及工程设计中的经验技巧；本书最后通过实验指导书的形式，介绍可编程控制器的基础实验、简单设计性实验和具体应用设计实验等，以提高学生的实际动手能力。本书既可用作高等院校计算机科学与技术、工业自动化、电气技术、机电一体化、电子信息等相关专业的教学用书，也可作为PLC初学者和工程技术人员的技术参考书。