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第1章 可编程控制器概述1

1.1 可编程控制器的定义2

1.2 可编程控制器的基本功能2

1.3 可编程控制器的性能指标及分类3

1.4 可编程控制器的基本结构及工作原理4

1.4.1 可编程控制器的基本结构4

1.4.2 可编程控制器的工作原理5

1.5 可编程控制器的编程语言6

1.6 可编程控制器的发展趋势8

1.7 习题8

第2章 S7-PLC的系统组成及特性9

2.1 S7-200 PLC的系统组成及特性10

2.1.1 S7-200 PLC概述10

2.1.2 S7-200 PLC的系统特性11

2.1.3 S7-200 PLC的扩展模块12

2.1.4 S7-200 PLC的I/O地址分配13

2.2 S7-300 PLC的系统组成及特性13

2.2.1 S7-300 PLC概述13

2.2.2 S7-300 PLC的系统特性14

2.2.3 S7-300 PLC的I/O地址分配17

2.3 S7-400 PLC的系统组成及特性19

2.3.1 S7-400 PLC概述19

2.3.2 S7-400 PLC的系统特性19

2.3.3 S7-400 PLC的I/O地址分配20

2.4 S7-300 PLC的模块特性21

2.5 S7-400 PLC的模块特性27

2.6 习题31

第3章 STEP 7编程软件基础33

3.1 STEP 7编程软件概述34

3.2 STEP 7软件安装35

3.2.1 STEP 7的安装要求35

3.2.2 STEP 7的安装过程36

3.3 SIMATIC管理器38

3.3.1 SIMATIC管理器的操作界面38

3.3.2 SIMATIC管理器自定义选项设置39

3.4 STEP 7的使用41

3.4.1 创建项目41

3.4.2 硬件组态45

3.4.3 编辑符号表51

3.4.4 生成用户程序53

3.4.5 程序的下载与上传55

3.5 S7-PLCSIM仿真软件56

3.5.1 S7-PLCSIM的主要功能56

3.5.2 S7-PLCSIM的使用方法56

3.5.3 仿真PLC与真实PLC的区别58

3.6 硬件组态实例58

3.7 习题61

第4章 STEP 7指令系统及应用63

4.1 PLC编程基础64

4.1.1 STEP 7中的编程语言64

4.1.2 S7-300/400 CPU的系统存储器65

4.1.3 S7-300/400 CPU的寄存器65

4.1.4 数据类型66

4.2 S7-300/400指令基础68

4.2.1 指令操作数68

4.2.2 寻址方式68

4.2.3 指令的基本构成69

4.2.4 PLC编程的基本原则69

4.3 位逻辑指令及其应用70

4.3.1 触点与线圈指令70

4.3.2 基本逻辑指令71

4.3.3 置位和复位指令72

4.3.4 RS和SR触发器指令73

4.3.5 跳变沿检测指令73

4.3.6 位逻辑指令应用举例74

4.4 定时器与计数器指令76

4.4.1 定时器指令76

4.4.2 计数器指令78

4.4.3 定时器与计数器指令编程举例81

4.5 数据处理功能指令82

4.5.1 装入和传送指令82

4.5.2 比较指令85

4.5.3 转换指令86

4.5.4 移位和循环移位指令89

4.5.5 累加器操作和地址寄存器指令90

4.5.6 数据处理功能指令编程举例91

4.6 控制指令92

4.6.1 逻辑控制指令92

4.6.2 程序控制指令93

4.6.3 主控继电器指令95

4.7 数据运算指令95

4.7.1 整数算术运算指令95

4.7.2 浮点数算术运算指令96

4.7.3 字逻辑运算指令98

4.7.4 数据运算指令举例99

4.8 常用电路编程99

4.9 习题102

第5章 S7-300/400系列PLC的程序结构和程序设计103

5.1 编程方式与程序块104

5.2 数据块与数据结构109

5.3 CPU中程序111

5.4 用户程序111

5.4.1 用户程序中的块结构112

5.4.2 程序结构112

5.5 组织块与中断处理113

5.5.1 中断的基本概念113

5.5.2 组织块114

5.5.3 循环处理的主程序OB1114

5.5.4 日期时间中断组织块OB10～OB17115

5.5.5 时间延时中断组织块OB20～OB23117

5.5.6 循环中断组织块OB30～0B38117

5.5.7 硬件中断组织块OB40～OB47118

5.5.8 背景组织块OB90118

5.5.9 启动组织块OB100/OB101/OB102118

5.5.10 故障处理组织块OB70～OB87/OB121～OB122119

5.6 S7系列PLC程序设计120

5.6.1 工业搅拌过程控制120

5.6.2 抢答器设计125

5.7 顺序功能图129

5.7.1 顺序功能图概述129

5.7.2 顺序功能图绘制的注意事项130

5.7.3 顺序功能图的编程130

5.7.4 液压送料机PLC控制132

5.8 五层电梯的PLC控制136

5.9 习题147

第6章 S7-300/400系列PLC的通信与网络149

6.1 PLC控制网络的基本特点和通信功能150

6.2 数据通信150

6.2.1 数据传输方式的分类150

6.2.2 线路通信方式和传输速率151

6.2.3 差错控制方式和检错码152

6.2.4 传输介质152

6.2.5 串行通信接口标准153

6.3 工业局域网155

6.3.1 计算机网络简介155

6.3.2 局域网的基本知识156

6.3.3 现场总线概述157

6.4 S7-300/400 PLC的通信网络概述159

6.4.1 工厂自动化系统网络159

6.4.2 S7-300/400 PLC的通信网络160

6.5 工业以太网通信技术161

6.5.1 概述161

6.5.2 工业以太网的网络部件162

6.5.3 工业以太网的交换技术163

6.5.4 自适应与冗余网络164

6.5.5 工业以太网的网络方案164

6.5.6 S7-300 PLC利用S7通信协议进行工业以太网通信165

6.6 MPI网络通信技术171

6.6.1 概述171

6.6.2 全局数据通信171

6.6.3 MPI网络的组建172

6.6.4 利用SIEP 7组态MPI通信网络174

6.7 PROFIBUS通信技术176

6.7.1 利用I/O口实现直接PROFIBUS通信176

6.7.2 系统功能的PROFIBUS通信应用184

6.7.3 CP342-5实现PROFIBUS通信190

6.7.4 多个S7-300之间的PROFIBUS通信203

6.8 习题209

第7章 PLC控制系统的应用设计211

7.1 PLC控制系统的总体设计212

7.1.1 PLC控制系统的类型212

7.1.2 PLC控制系统设计的基本原则213

7.1.3 PLC控制系统的设计步骤213

7.1.4 减少PLC输入和输出点数的方法215

7.2 提高PLC控制系统可靠性的措施217

7.2.1 供电系统设计217

7.2.2 接地设计220

7.2.3 PLC输入／输出电路的设计221

7.2.4 电气柜结构设计222

7.2.5 现场布线图设计223

7.2.6 冗余设计223

7.2.7 软件抗干扰方法224

7.2.8 工作环境处理224

7.2.9 抑制电路225

7.2.10 抗干扰措施225

7.3 水塔水位PLC控制226

7.3.1 水塔水位控制系统PLC硬件设计226

7.3.2 水塔水位控制系统PLC软件设计227

7.4 交通灯控制系统设计230

7.4.1 统控制要求230

7.4.2 交通灯控制系统硬件设计231

7.4.3 交通灯控制系统软件设计232

7.5 习题235

第8章 S7-300/400系列PLC故障诊断239

8.1 S7-300/400 PLC的基本故障种类240

8.2 PLC的常规检查与维护240

8.3 PLC外部故障的排除241

8.4 PLC内部错误的故障诊断246

8.4.1 故障诊断的基本方法246

8.4.2 利用CPU诊断缓冲区进行详细故障诊断247

8.4.3 错误处理组织块251

8.5 习题265

参考文献266