PLC編程及應(yīng)用（第4版）

前言
第1章  PLC的硬件與工作原理 1
1.1　概述 1
1.1.1　PLC的基本結(jié)構(gòu) 1
1.1.2　PLC的特點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域 3
1.2  S7-200系列PLC 4
1.2.1　S7-200的特點(diǎn) 4
1.2.2　CPU模塊 6
1.2.3  數(shù)字量輸入與數(shù)字量輸出 7
1.2.4　數(shù)字量擴(kuò)展模塊與模擬量擴(kuò)展模塊 10
1.2.5  稱重模塊與位置控制模塊 12
1.3  I/O地址分配與外部接線 13
1.4  邏輯運(yùn)算與PLC的工作原理 14
1.4.1  用觸點(diǎn)和線圈實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算 14
1.4.2  PLC的工作原理 16
1.5  習(xí)題 19
第2章  STEP 7-Micro/WIN編程軟件與仿真軟件使用指南 20
2.1  編程軟件概述 20
2.1.1  編程軟件的安裝與項(xiàng)目的組成 20
2.1.2  幫助功能的使用與S7-200的出錯(cuò)處理 22
2.2  程序的編寫與傳送 23
2.2.1  生成用戶程序 23
2.2.2  下載與調(diào)試用戶程序 27
2.3  符號(hào)表與符號(hào)地址的使用 31
2.4  用編程軟件監(jiān)控與調(diào)試程序 33
2.4.1  用程序狀態(tài)監(jiān)控與調(diào)試程序 33
2.4.2  用狀態(tài)表監(jiān)控與調(diào)試程序 36
2.4.3  寫入與強(qiáng)制數(shù)值 38
2.4.4  調(diào)試用戶程序的其他方法 40
2.5  使用系統(tǒng)塊設(shè)置PLC的參數(shù) 40
2.5.1  斷電數(shù)據(jù)保持的設(shè)置與編程 41
2.5.2  創(chuàng)建與使用密碼 43
2.5.3  組態(tài)輸入輸出參數(shù) 44
2.6  S7-200仿真軟件的使用 46
2.7  習(xí)題 49
第3章  S7-200編程基礎(chǔ) 50
3.1  PLC的編程語言與程序結(jié)構(gòu) 50
3.1.1  PLC編程語言的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 50
3.1.2  S7-200的程序結(jié)構(gòu) 52
3.2  數(shù)據(jù)類型與尋址方式 52
3.2.1  數(shù)制 52
3.2.2  數(shù)據(jù)類型 54
3.2.3  CPU的存儲(chǔ)區(qū) 56
3.2.4  直接尋址與間接尋址 58
3.3  位邏輯指令 60
3.3.1  觸點(diǎn)指令與堆棧指令 60
3.3.2  輸出類指令與其他指令 64
3.4  定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令 66
3.4.1  定時(shí)器指令 66
3.4.2  計(jì)數(shù)器指令 69
3.5  習(xí)題 70
第4章  S7-200的功能指令 73
4.1  功能指令概述 73
4.1.1  怎樣學(xué)習(xí)功能指令 73
4.1.2  S7-200的指令規(guī)約 74
4.2  數(shù)據(jù)處理指令 75
4.2.1  比較指令與數(shù)據(jù)傳送指令 75
4.2.2  移位與循環(huán)移位指令 77
4.2.3  數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令 79
4.2.4  表格指令 81
4.2.5  實(shí)時(shí)時(shí)鐘指令 83
4.3  數(shù)學(xué)運(yùn)算指令 84
4.3.1  整數(shù)運(yùn)算指令 84
4.3.2  浮點(diǎn)數(shù)函數(shù)運(yùn)算指令 86
4.3.3  邏輯運(yùn)算指令 87
4.4  程序控制指令 89
4.4.1  跳轉(zhuǎn)指令 89
4.4.2  循環(huán)指令 90
4.4.3  其他指令 91
4.5  局部變量與子程序 93
4.5.1  局部變量 93
4.5.2  子程序的編寫與調(diào)用 94
4.6  中斷程序與中斷指令 98
4.6.1  中斷的基本概念與中斷事件 98
4.6.2  中斷指令 99
4.6.3  中斷程序舉例 101
4.7  高速計(jì)數(shù)器與高速脈沖輸出指令 103
4.7.1  高速計(jì)數(shù)器的工作模式與外部輸入信號(hào) 103
4.7.2  高速計(jì)數(shù)器的程序設(shè)計(jì) 106
4.7.3  高速脈沖輸出與開環(huán)位置控制 108
4.8  數(shù)據(jù)塊應(yīng)用與字符串指令 111
4.8.1  數(shù)據(jù)塊概述 111
4.8.2  字符、字符串與數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換指令 112
4.8.3  字符串指令 116
4.9  習(xí)題 117
第5章  數(shù)字量控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì)方法 119
5.1  梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 119
5.2  根據(jù)繼電器電路圖設(shè)計(jì)梯形圖的方法 124
5.2.1  基本方法 124
5.2.2  注意事項(xiàng) 125
5.3  順序控制設(shè)計(jì)法與順序功能圖 126
5.3.1  步與動(dòng)作 127
5.3.2  有向連線與轉(zhuǎn)換條件 129
5.3.3  順序功能圖的基本結(jié)構(gòu) 130
5.3.4  順序功能圖中轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則 131
5.4  使用置位復(fù)位指令的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法 133
5.4.1  單序列的編程方法 133
5.4.2  選擇序列與并行序列的編程方法 135
5.4.3  應(yīng)用舉例 136
5.5  使用SCR指令的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法 139
5.5.1  順序控制繼電器指令的應(yīng)用 139
5.5.2  選擇序列與并行序列的編程方法 140
5.5.3  應(yīng)用舉例 142
5.6  具有多種工作方式的系統(tǒng)的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法 144
5.6.1   系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)與工作方式 144
5.6.2  公用程序與手動(dòng)程序 146
5.6.3  自動(dòng)程序 148
5.7  習(xí)題 151
第6章  PLC的通信與自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò) 155
6.1  計(jì)算機(jī)通信概述 155
6.1.1  串行通信 155
6.1.2  串行通信的端口標(biāo)準(zhǔn) 156
6.2  計(jì)算機(jī)通信的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 157
6.2.1  開放系統(tǒng)互連模型 157
6.2.2  IEEE 802通信標(biāo)準(zhǔn) 158
6.2.3  現(xiàn)場(chǎng)總線及其國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 160
6.3  西門子的工業(yè)自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò) 161
6.4  S7-200的通信功能與串行通信網(wǎng)絡(luò) 162
6.4.1  S7-200的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 162
6.4.2  S7-200的通信功能 164
6.4.3  S7-200的串行通信網(wǎng)絡(luò) 166
6.5  S7-200的通信指令 167
6.5.1  網(wǎng)絡(luò)讀寫指令 167
6.5.2  發(fā)送指令與接收指令 170
6.6  使用自由端口模式的計(jì)算機(jī)與PLC的通信 174
6.6.1  使用接收完成中斷的通信程序設(shè)計(jì) 174
6.6.2  串口通信調(diào)試軟件的應(yīng)用 176
6.6.3  使用字符中斷的通信程序設(shè)計(jì) 179
6.7  Modbus協(xié)議在通信中的應(yīng)用 181
6.7.1  Modbus RTU通信協(xié)議 181
6.7.2  基于Modbus RTU主站協(xié)議的通信 181
6.7.3  基于Modbus RTU從站協(xié)議的通信 185
6.7.4  計(jì)算機(jī)作主站的Modbus RTU通信 187
6.8  S7-200與變頻器的USS協(xié)議和Modbus協(xié)議通信 189
6.8.1  V20變頻器USS通信的硬件接線和參數(shù)設(shè)置 189
6.8.2  USS通信的編程 192
6.8.3  S7-200與V20變頻器USS通信的實(shí)驗(yàn) 194
6.8.4  S7-200與V20的Modbus RTU通信 196
6.9  基于PC Access的OPC通信 199
6.9.1  OPC通信與PC Access 199
6.9.2  組態(tài)軟件與S7-200的OPC通信 201
6.9.3  在Excel應(yīng)用程序中讀寫S7-200的變量 203
6.10  S7-200與S7-300/400的MPI通信 204
6.11  S7-200通信模塊的應(yīng)用 207
6.11.1  PROFIBUS-DP從站模塊EM 277的應(yīng)用 207
6.11.2  S7-200與S7-300/400和S7-1200的以太網(wǎng)通信 209
6.12  習(xí)題 213
第7章  PLC在模擬量閉環(huán)控制中的應(yīng)用 214
7.1  閉環(huán)控制與PID控制器 214
7.1.1  模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng) 214
7.1.2  PID控制器的數(shù)字化 217
7.1.3  PID指令向?qū)У膽?yīng)用 219
7.2  PID參數(shù)的整定方法 221
7.2.1  PID參數(shù)的物理意義 221
7.2.2  PID參數(shù)整定的規(guī)則 224
7.2.3  PID參數(shù)整定的實(shí)驗(yàn) 225
7.3  PID參數(shù)自整定 230
7.3.1  自整定的基本方法與自整定過程 231
7.3.2  PID參數(shù)自整定實(shí)驗(yàn) 231
7.4  習(xí)題 234
第8章  PLC應(yīng)用中的一些問題 235
8.1  PLC控制系統(tǒng)的可靠性措施 235
8.2  觸摸屏的組態(tài)與應(yīng)用 238
8.2.1  人機(jī)界面與觸摸屏 238
8.2.2  生成項(xiàng)目與組態(tài)變量 240
8.2.3  組態(tài)指示燈與按鈕 241
8.2.4  組態(tài)文本域與IO域 244
8.2.5  用控制面板設(shè)置觸摸屏的參數(shù) 245
8.2.6  PLC與觸摸屏通信的實(shí)驗(yàn) 246
8.3  數(shù)據(jù)記錄與存儲(chǔ)卡的應(yīng)用 248
8.4  習(xí)題 251
第9章  組態(tài)軟件在PLC控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 252
9.1  組態(tài)軟件概述 252
9.2  組態(tài)王在PLC控制系統(tǒng)監(jiān)控中的應(yīng)用 253
9.2.1  新建工程與組態(tài)變量 253
9.2.2  組態(tài)畫面 254
9.2.3  用組態(tài)軟件監(jiān)控PLC控制系統(tǒng) 259
9.3  組態(tài)軟件在PLC被控對(duì)象仿真中的應(yīng)用 260
9.3.1  小車控制系統(tǒng)仿真 261
9.3.2  液體混合控制系統(tǒng)仿真 263
9.3.3  機(jī)械手控制系統(tǒng)仿真 266
9.4  思考題 268
附錄 269
附錄A　實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 269
A.1　編程軟件使用練習(xí) 269
A.2　符號(hào)表應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 270
A.3　程序調(diào)試方法實(shí)驗(yàn) 271
A.4　位邏輯指令的功能與應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 272
A.5　定時(shí)器應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 273
A.6　計(jì)數(shù)器應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 274
A.7　比較指令與傳送指令應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 274
A.8　移位與循環(huán)移位指令應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 275
A.9　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 276
A.10　實(shí)時(shí)時(shí)鐘指令應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 277
A.11　數(shù)學(xué)運(yùn)算指令應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 277
A.12　邏輯運(yùn)算指令應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 278
A.13　跳轉(zhuǎn)指令應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 279
A.14　循環(huán)指令與看門狗復(fù)位指令實(shí)驗(yàn) 280
A.15　子程序的編程實(shí)驗(yàn) 280
A.16　中斷程序的編程實(shí)驗(yàn) 281
A.17　高速計(jì)數(shù)器與高速輸出應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 281
A.18　數(shù)據(jù)塊與字符串指令應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 282
A.19　定時(shí)器計(jì)數(shù)器應(yīng)用的編程實(shí)驗(yàn) 283
A.20　自動(dòng)往返的小車控制系統(tǒng)的編程實(shí)驗(yàn) 283
A.21　使用置位復(fù)位指令的順序控制程序的編程實(shí)驗(yàn) 284
A.22　液體混合控制與剪切板控制程序的編程實(shí)驗(yàn) 285
A.23　使用SCR指令的順序控制程序的編程實(shí)驗(yàn) 285
A.24　內(nèi)胎硫化機(jī)與專用鉆床控制程序的編程實(shí)驗(yàn) 286
A.25　具有多種工作方式的系統(tǒng)的控制程序調(diào)試實(shí)驗(yàn) 286
A.26　使用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令的通信實(shí)驗(yàn) 287
A.27　使用接收完成中斷的通信實(shí)驗(yàn) 288
A.28　使用字符中斷的通信實(shí)驗(yàn) 288
A.29　使用Modbus RTU主站協(xié)議的通信實(shí)驗(yàn) 289
A.30　使用Modbus RTU從站協(xié)議的通信實(shí)驗(yàn) 289
A.31　PLC與變頻器的USS協(xié)議通信實(shí)驗(yàn) 290
A.32　PLC與變頻器的Modbus協(xié)議通信實(shí)驗(yàn) 290
A.33　OPC通信實(shí)驗(yàn) 290
A.34　PID控制器參數(shù)整定實(shí)驗(yàn) 291
A.35　PID控制器參數(shù)自整定實(shí)驗(yàn) 291
A.36　觸摸屏的組態(tài)與通信實(shí)驗(yàn) 292
A.37　組態(tài)軟件在控制系統(tǒng)監(jiān)控和被控對(duì)象仿真中的應(yīng)用 292
A.38　用組態(tài)軟件對(duì)4限位開關(guān)的小車控制系統(tǒng)仿真 293
A.39　用組態(tài)軟件對(duì)機(jī)械手控制系統(tǒng)仿真 293
附錄B　常用特殊存儲(chǔ)器位 293
附錄C　S7-200指令表索引 294
附錄D　配套光盤說明 294
參考文獻(xiàn) 297