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第1篇 基础入门2

第1章 可编程序控制器（PLC）基础2

1.1概述2

1.1.1 PLC的发展历史2

1.1.2 PLC的主要特点3

1.1.3 PLC的应用范围3

1.1.4 PLC的分类与性能指标4

1.1.5 PLC与继电器系统的比较5

1.1.6 PLC与微机的比较5

1.1.7 PLC的发展趋势5

1.1.8 PLC在我国6

1.2可编程序控制器的结构和工作原理6

1.2.1可编程序控制器的硬件组成6

1.2.2可编程序控制器的工作模式10

1.2.3可编程序控制器的工作原理10

1.2.4可编程序控制器的立即输入、输出功能12

1.3 PLC前导知识12

1.3.1低压电器简介12

1.3.2传感器和变送器13

1.3.3隔离器19

1.3.4浪涌保护器19

1.3.5安全栅19

第2篇 西门子S7-200PLC硬件和指令系统介绍22

第2章 S7-200PLC的硬件22

2.1 S7-200系列PLC22

2.1.1西门子S7系列模块简介22

2.1.2 S7-200的性能特点23

2.2 S7-200CPU模块及其接线23

2.2.1 S7-200CPU模块23

2.2.2 S7-200CPU的接线24

2.3 S7-200扩展模块27

2.3.1数字量I/O扩展模块27

2.3.2模拟量I/O扩展模块28

2.3.3其他扩展模块30

2.4电源需求计算32

2.4.1最大I/O配置32

2.4.2电源需求计算32

第3章 S7-200PLC编程软件STEP7-Micro/WIN34

3.1 STEP7-Micro/WIN编程软件的安装34

3.1.1 STEP7-Micro/WIN编程软件概述34

3.1.2 STEP7-Micro/WIN编程软件的安装步骤35

3.1.3安装和使用STEP 7-Micro/WIN V4.0注意事项36

3.2 STEP7-Micro/WIN的使用37

3.2.1 STEP7-Micro/WIN软件的打开37

3.2.2 STEP7-Micro/WIN软件的界面介绍37

3.2.3创建新工程41

3.2.4保存工程41

3.2.5打开工程42

3.2.6系统块的设置43

3.2.7数据块45

3.2.8程序调试46

3.2.9交叉引用48

3.2.10符号表48

3.2.11变量表49

3.2.12工具浏览条50

3.2.13帮助菜单50

3.3用户自定义指令库51

3.4 S7-200扩展模块的地址分配52

3.4.1模块的地址分配52

3.4.2模块的地址查询53

3.5用STEP7-Micro/WIN建立一个完整的项目55

3.6仿真软件的使用61

3.6.1仿真软件简介61

3.6.2仿真软件S7-200SIM 2.0的使用61

第4章 S7-200PLC的指令及其应用63

4.1 S7-200的编程基础知识63

4.1.1数据的存储类型63

4.1.2元件的功能与地址分配65

4.1.3 STEP 7中的编程语言69

4.2位逻辑指令69

4.2.1基本位操作指令69

4.2.2置位/复位指令71

4.2.3 RS触发器指令72

4.2.4边沿触发指令73

4.3定时器与计数器指令75

4.3.1定时器指令75

4.3.2计数器指令80

4.3.3基本指令的应用实例83

4.4功能指令91

4.4.1比较指令91

4.4.2数据处理指令93

4.4.3移位与循环指令96

4.4.4算术运算指令102

4.4.5功能指令的应用110

4.5 S7-200 PLC的程序控制指令及其应用111

4.5.1子程序调用112

4.5.2中断调用112

4.5.3跳转指令115

4.5.4循环指令116

4.5.5暂停指令117

4.5.6结束指令117

4.5.7指针118

4.5.8顺控继电器指令（SCR）118

4.5.9程序控制指令的应用120

4.6 S7-200的高速输入及其应用120

4.6.1高速计数器的简介120

4.6.2高速计数器在转速测量中的应用124

第3篇 西门子S7-300/400 PLC硬件和指令系统介绍128

第5章 S7-300/400 PLC的硬件128

5.1 S7-300 PLC概述128

5.1.1西门子PLC简介128

5.1.2 S7-300的基本结构128

5.2 S7-300的CPU模块及其接线129

5.2.1 CPU模块的技术规范130

5.2.2紧凑型CPU的接线133

5.3数字量模块及其接线135

5.3.1数字量输入模块SM 321135

5.3.2数字量输出模块SM 322137

5.4模拟量模块及接线140

5.4.1模拟量输入模块SM 331连接140

5.4.2模拟量输出模块SM 332连接142

5.4.3模拟量输入/输出模块SM 334连接143

5.5 S7-300的其他模块简介145

5.5.1 S7-300系列PLC的通信处理模块145

5.5.2 S7-300系列PLC的功能模块145

5.5.3 ET-200的模块146

5.5.4电源模块146

5.5.5接口模块147

5.5.6导轨（RACK）147

5.6 S7-400 PLC概述148

5.6.1 S7-400的结构148

5.6.2 S7-400的特点148

5.7 S7-400 CPU模块149

5.7.1 S7-400 CPU模块的基本结构149

5.7.2 S7-400 CPU模块的分类和技术规范149

5.8 S7-400 PLC的机架151

5.8.1 S7-400 PLC的机架简介151

5.8.2 UR1机架（通用机架）151

5.8.3 CR2和CR3机架152

5.8.4 UR2-H机架152

5.9数字量模块及其连接152

5.9.1数字量输入模块SM 421及其连接152

5.9.2数字量输出模块SM 422及其连接154

5.10模拟量模块及其连接156

5.10.1模拟量输入模块SM 431及其连接156

5.10.2模拟量输出模块SM 432及其连接157

5.11 S7-400的其他模块158

5.11.1电源模块158

5.11.2通信处理模块159

5.11.3功能模块159

5.11.4接口模块159

第6章 S7-300/400 PLC编程软件STEP 7160

6.1 STEP 7简介160

6.1.1初识STEP 7160

6.1.2安装STEP 7的软硬件条件161

6.1.3安装STEP 7注意事项161

6.1.4安装STEP 7的过程161

6.1.5卸载STEP 7的过程165

6.2编程界面的SIMATIC管理器165

6.2.1创建项目165

6.2.2编辑项目167

6.3硬件组态与参数设置168

6.3.1硬件组态168

6.3.2参数设定170

6.3.3硬件的更新和GSD文件安装175

6.4下载和上传177

6.4.1下载177

6.4.2上传181

6.5软件编程182

6.6打印和归档183

6.6.1打印183

6.6.2归档184

6.7用STEP 7建立一个完整的项目185

6.8使用帮助187

6.8.1查找关键字或者功能187

6.8.2了解某个逻辑块FB/SFB/FC/SFC的功能及引脚的定义187

6.9 PLCSIM软件的使用188

6.9.1 S7-PLCSIM简介188

6.9.2 S7-PLCSIM应用188

6.9.3 S7-PLCSIM与真实PLC的差别189

第7章 S7-300/400 PLC的指令及其应用192

7.1 S7-300/400 PLC的编程基础知识192

7.1.1编程元件192

7.1.2数制和数据类型193

7.1.3寻址方式195

7.1.4编程语言199

7.2 CPU中的寄存器200

7.2.1累加器（ACCUx）200

7.2.2地址寄存器200

7.2.3数据块寄存器200

7.2.4状态字200

7.3位逻辑指令203

7.3.1触点与线圈203

7.3.2对RLO的直接操作指令204

7.3.3电路块的串联和并联204

7.3.4 RS/SR双稳态触发器206

7.3.5边沿检测指令207

7.3.6能流取反触点209

7.3.7中间输出209

7.3.8 SAVE指令209

7.3.9 SET和CLR指令210

7.4定时器与计数器指令210

7.4.1定时器210

7.4.2 IEC定时器218

7.4.3计数器219

7.4.4 IEC计数器222

7.5数据处理与运算指令222

7.5.1装载与传送指令222

7.5.2比较指令227

7.5.3转换指令230

7.5.4移位与循环指令234

7.5.5算术运算指令240

7.5.6逻辑控制指令244

7.5.7字逻辑运算指令247

7.5.8其他指令247

7.6实例249

7.6.1电动机的控制249

7.6.2定时器和计数器应用251

第8章 S7-300/400 PLC的程序结构254

8.1 STEP 7编程方法简介254

8.1.1线性化编程254

8.1.2模块化编程254

8.1.3结构化编程254

8.2功能、数据块和功能块255

8.2.1块的概述255

8.2.2功能（FC）及其应用256

8.2.3共享数据块（DB）及其应用259

8.2.4自定义数据类型（UDT）及其应用261

8.2.5功能块（FB）及其应用262

8.2.6系统功能（SFC）及其应用266

8.3多重背景267

8.3.1多重背景的简介267

8.3.2多重背景的应用267

8.4库的应用270

8.4.1库的介绍270

8.4.2库的应用介绍270

8.5组织块（OB）及其应用272

8.5.1中断的概述272

8.5.2主程序（OB1）274

8.5.3日期时钟中断组织块及其应用274

8.5.4循环中断组织块及其应用276

8.5.5硬件中断组织块及其应用277

8.5.6错误处理组织块及其应用279

8.5.7背景组织块294

8.5.8启动组织块及其应用294

8.6实例295

第4篇 三菱FX PLC硬件和指令系统介绍300

第9章 FX PLC的硬件300

9.1三菱可编程序控制器简介300

9.1.1三菱可编程序控制器系列300

9.1.2三菱FX可编程序控制器的特点301

9.2三菱FX系列PLC及其接线301

9.2.1 FX2N系列PLC模块介绍301

9.2.2 FX2N系列PLC模块的接线303

9.2.3 FX3U系列PLC模块介绍306

9.2.4 FX3U系列PLC模块的接线307

9.3 FX PLC的扩展单元和扩展模块及其接线310

9.3.1 FX PLC扩展单元及其接线311

9.3.2 FX PLC扩展模块及其接线313

9.4 FX PLC的特殊模块及其接线315

9.4.1 FX模拟量输入模块（A/D）315

9.4.2 FX模拟量输出模块（D/A）318

第10章 FX PLC编程软件GX Developer/GX Works2321

10.1 GX Developer编程软件的安装321

10.1.1 GX Developer编程软件的概述321

10.1.2 GX Developer编程软件的安装323

10.2 GX Developer编程软件的使用325

10.2.1 GX Developer编程软件工作界面的打开325

10.2.2创建新工程326

10.2.3保存工程327

10.2.4打开工程328

10.2.5改变程序类型328

10.2.6程序的输入方法328

10.2.7连线的输入和删除331

10.2.8注释332

10.2.9程序的复制、修改与清除334

10.2.10软元件查找与替换337

10.2.11常开常闭触点互换339

10.2.12程序变换340

10.2.13程序检查340

10.2.14程序的下载和上传340

10.2.15远程操作（RUN/STOP）343

10.2.16在线监视344

10.2.17软元件测试344

10.2.18设置密码345

10.2.19仿真347

10.2.20 PLC诊断348

10.3用GX Developer建立一个完整的项目348

10.4 GX Works使用入门356

10.4.1 GX Works2的功能357

10.4.2 GX Works2的特点357

10.4.3 GX Works2的使用简介357

第11章 FX PLC的指令及其应用365

11.1编程基础365

11.1.1数制365

11.1.2编程语言简介365

11.1.3三菱FX系列PLC内部软组件367

11.1.4存储区的寻址方式374

11.2 FX系列PLC的基本指令374

11.2.1输入指令与输出指令（LD、LDI、OUT）374

11.2.2触点的串联指令（AND、ANI）375

11.2.3触点并联指令（OR、ORI）376

11.2.4串联回路的并联块操作指令（ORB）376

11.2.5并联回路的串联块操作指令（ANB）377

11.2.6脉冲式触点指令（LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF）377

11.2.7脉冲输出指令（PLS、PLF）378

11.2.8置位与复位指令（SET、RST）379

11.2.9主控指令（MC、MCR）380

11.2.10逻辑反、空操作与结束指令（INV、NOP、END）381

11.3基本指令应用381

11.3.1单键启停控制（乒乓控制）381

11.3.2定时器和计数器应用382

11.3.3取代特殊继电器的梯形图385

11.3.4电动机的控制386

11.4 FX系列PLC的功能指令389

11.4.1功能指令的格式389

11.4.2传送和比较指令390

11.4.3程序流指令394

11.4.4四则运算398

11.4.5移位和循环指令401

11.4.6数据处理指令402

11.4.7高速处理指令405

11.4.8方便指令408

11.4.9外部I/O设备指令409

11.4.10外部串口设备指令409

11.4.11浮点数运算指令412

11.4.12触点比较指令414

11.5功能指令应用实例415

11.6步进梯形图指令423

11.7模拟量模块相关指令应用实例424

11.7.1 FX2N-2AD模块424

11.7.2 FX2N-4AD模块426

11.7.3 FX2N-2DA模块427

11.7.4 FX2N-4DA模块429

第5篇 欧姆龙CP1PLC硬件和指令系统介绍432

第12章 CP1PLC的硬件432

12.1 CP1系列PLC432

12.1.1欧姆龙CP1系列模块简介432

12.1.2 CP1的性能特点432

12.2 CP1系列的CPU模块及其接线433

12.2.1 CP1的CPU模块433

12.2.2 CP1L CPU的接线436

12.3 CP1的扩展模块440

12.3.1数字量I/O扩展模块440

12.3.2模拟量I/O扩展模块441

12.3.3其他扩展模块444

12.4电源需求计算446

12.4.1最大I/O配置446

12.4.2电源需求计算447

第13章 CP1PLC编程软件CX-One448

13.1 CX-One软件包的介绍448

13.2 CX-Programmer编程软件的安装449

13.2.1 CX-Programmer编程软件概述449

13.2.2 CX-Programmer编程软件的安装步骤449

13.3 CX-Programmer的使用454

13.3.1 CX-Programmer软件的打开454

13.3.2 CX-Programmer软件的界面介绍454

13.3.3创建新工程464

13.3.4保存工程465

13.3.5打开工程465

13.3.6程序调试466

13.3.7交叉引用表470

13.3.8地址引用470

13.3.9帮助菜单471

13.4用CX-Programmer创建一个完整的工程471

13.5 CX-Simulator仿真软件的使用477

13.5.1仿真软件简介477

13.5.2仿真软件CX-Simulator的使用477

第14章 CP1PLC的指令及其应用479

14.1 CP1系列PLC的编程基础知识479

14.1.1数据的存储类型479

14.1.2 I/O存储器区域地址的指定方法479

14.1.3欧姆龙PLC的编程语言482

14.2基本逻辑指令483

14.2.1时序输入指令483

14.2.2时序输出指令488

14.3定时器与计数器指令491

14.3.1定时器指令491

14.3.2计数器指令498

14.3.3基本指令的应用实例502

14.4功能指令508

14.4.1比较指令508

14.4.2数据传送指令512

14.4.3移位与循环指令517

14.4.4算术运算指令522

14.4.5时钟及相关指令533

14.5 CP系列PLC的时序控制指令及其应用539

14.5.1 NOP和END指令539

14.5.2 IL和ILC指令540

14.5.3 JMP和JMEE指令541

14.5.4循环指令541

14.5.5工序步进控制指令542

14.6 CP1PLC的子程序及其应用544

14.6.1子程序指令544

14.6.2功能块及其应用547

14.6.3 CP1系列PLC的中断功能551

14.6.4 CP1系列PLC的中断指令553

14.6.5 CP1系列PLC的定时模式中断555

14.6.6 CP1系列PLC的直接输入模式中断557

14.7 CP1系列PLC的高速计数器559

14.7.1高速计数器简介559

14.7.2高速计数器指令564

14.7.3高速计数器的应用568

第6篇 常用PLC高级应用574

第15章 PLC的编程方法与调试574

15.1功能图574

15.1.1功能图的画法574

15.1.2梯形图编程的原则580

15.2逻辑控制的梯形图编程方法582

15.2.1经验设计法582

15.2.2功能图设计法582

15.2.3利用基本指令编写梯形图程序584

15.2.4利用功能指令编写逻辑控制程序593

15.2.5利用复位和置位指令编写逻辑控制程序599

15.3实例607

第16章 PLC在通信中的应用621

16.1通信基础知识621

16.1.1通信的基本概念621

16.1.2 PLC网络的术语解释622

16.1.3 OSI参考模型624

16.2现场总线概述625

16.2.1现场总线的概念625

16.2.2主流现场总线的简介625

16.2.3现场总线的特点626

16.2.4现场总线的现状626

16.2.5现场总线的发展626

16.3 PPI通信及其应用627

16.3.1 PPI通信基础627

16.3.2 PPI通信的应用627

16.4自由口通信及其应用631

16.4.1自由口通信概述631

16.4.2 S7-200系列PLC自由口通信应用634

16.5 MODBUS通信及其应用638

16.5.1 MODBUS通信概述638

16.5.2 S7-200的MODBUS通信应用639

16.6 MPI通信及其应用642

16.6.1 MPI通信简介642

16.6.2 S7-200与S7-300间的MPI通信643

16.6.3 S7-300与S7-300间的MPI通信650

16.6.4 S7-300/400与S7-400间的MPI通信657

16.7 PROFIBUS通信及其应用661

16.7.1 PROFIBUS通信概述661

16.7.2 PROFIBUS总线拓扑结构662

16.7.3 S7-300与ET200M的PROFIBUS-DP通信665

16.7.4 S7-300与S7-200间的PROFIBUS-DP通信669

16.7.5 S7-300与S7-300间的PROFIBUS-DP通信675

16.7.6 CP 342-5作主站的PROFIBUS-DP通信682

16.7.7 CP 342-5作从站的PROFIBUS-DP通信687

16.8以太网通信及其应用692

16.8.1以太网通信基础692

16.8.2 S7-300间的以太网通信694

16.8.3 S7-400与远程I/O模块ET200间的PROFINET通信702

16.8.4 S7-400与S7-200 SMART间的以太网通信707

16.9网络路由功能712

16.9.1网络路由功能概述712

16.9.2网络路由功能应用712

16.10 FX系列PLC的N：N网络通信716

16.10.1相关的标志和数据寄存器的说明716

16.10.2参数设置716

16.10.3实例讲解717

16.11并行链接通信718

16.11.1并行链接通信基础718

16.11.2并行链接通信的应用719

16.12无协议通信720

16.12.1无协议通信基础720

16.12.2 S7-200 PLC与三菱FX系列PLC的无协议通信721

16.13 CC-Link通信724

16.13.1 CC-Link家族724

16.13.2 CC-Link通信的应用725

第17章 PLC在运动控制中的应用732

17.1运动控制简介732

17.2 S7-200 PLC的高速输出及其应用732

17.2.1 S7-200的高速输出简介732

17.2.2 S7-200系列PLC的高速输出点控制步进电动机734

17.2.3使用定位模块控制步进电动机735

17.2.4步进电动机的调速控制745

17.2.5步进电动机的正反转控制745

17.2.6 S7-200 PLC控制伺服系统749

17.3 FX PLC的高速输出及其应用753

17.3.1 FX PLC控制步进驱动系统753

17.3.2 FX PLC控制伺服系统755

17.4 CP1PLC的高速输出及其应用756

17.4.1 CP1PLC控制步进驱动系统756

17.4.2 CP1PLC在伺服驱动系统中的应用766

第18章 PLC在过程控制中的应用769

18.1 PID控制简介769

18.1.1 PID控制原理简介769

18.1.2 PID控制的算法和图解770

18.2用PLC对电炉进行温度控制773

18.2.1用S7-200 PLC对电炉进行温度控制773

18.2.2用S7-300 PLC对电炉进行温度控制782

18.2.3用FX PLC对电炉进行温度控制791

18.3 PID控制器的参数整定793

第19章 PLC工程应用案例796

19.1高峰和非高峰时段的交通灯PLC控制系统796

19.2行车呼叫PLC控制系统805

19.3送料小车自动往复运动的PLC控制系统819

19.4小型搅拌机系统的PLC控制830

19.5跳动度测试仪控制842

19.6刨床PLC控制系统851

参考文献865