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第1章 概述1

1.1 PLC的基本概念1

1.1.1模块式PLC的基本结构1

1.1.2 PLC的特点3

1.1.3 PLC的应用领域4

1.1.4怎样下载西门子PLC的资料和软件4

1.2 PLC的工作原理5

1.2.1逻辑运算5

1.2.2 PLC的循环处理过程6

1.2.3 PLC的工作原理7

第2章 S7-300/400的硬件与STEP7使用入门10

2.1 SIMATIC自动控制系统简介10

2.1.1 SIMATIC自动化控制系统的组成10

2.1.2全集成自动化11

2.2 S7-300系列PLC简介12

2.2.1 S7-300概述12

2.2.2 S7-300的组成部件13

2.2.3 S7-300的系统结构14

2.3 S7-300的CPU模块与电源模块16

2.3.1 CPU模块的元件16

2.3.2 CPU的存储器18

2.3.3 CPU模块的技术规范19

2.3.4电源模块21

2.4 S7-400系列PLC简介22

2.4.1 S7-400的基本结构与特点22

2.4.2机架与接口模块24

2.4.3 CPU模块与电源模块25

2.4.4冗余设计的容错自动化系统S7-400H29

2.4.5安全型自动化系统S7-400F/FH30

2.4.6多CPU处理31

2.5编程软件STEP7的安装与使用32

2.5.1 STEP7的版本与许可证密钥32

2.5.2安装STEP 7与PLCSIM33

2.5.3项目的创建35

2.5.4 STEP 7与PLC通信连接的组态38

2.6硬件组态40

2.6.1硬件组态概述40

2.6.2多机架系统的组态42

2.6.3 I/O模块的地址分配45

2.6.4 CPU模块的参数设置46

2.6.5 STEP 7的帮助功能与防止误操作的措施52

2.7输入/输出模块52

2.7.1数字量输入模块53

2.7.2数字量输出模块55

2.7.3模拟量输入模块57

2.7.4模拟量输入模块的参数设置59

2.7.5将模拟量输入模块的输出值转换为实际的物理量61

2.7.6模拟量输出模块与模拟量输入/输出模块62

2.7.7其他信号模块与前连接器64

2.8功能模块与ET 20065

2.8.1功能模块65

2.8.2 ET 20067

2.9 S7-300/400的维护68

第3章S7-300/400编程基础与STEP 7的使用方法70

3.1程序的生成与仿真实验70

3.1.1 PLC编程语言的国际标准70

3.1.2 STEP 7的编程语言70

3.1.3生成用户程序73

3.1.4用仿真软件调试程序76

3.2 S7-300/400 CPU的存储区80

3.2.1数制80

3.2.2基本数据类型82

3.2.3系统存储器84

3.2.4 CPU中的寄存器87

3.3 STEP 7在编程与调试中的应用90

3.3.1符号表90

3.3.2程序编辑器92

3.3.3项目管理94

3.3.4用变量表监控程序94

3.3.5数据传送指令与程序状态监控98

3.3.6在线操作100

3.4位逻辑指令103

3.5定时器与计数器指令109

3.5.1定时器指令109

3.5.2计数器指令116

3.6逻辑控制指令与间接寻址119

3.6.1逻辑控制指令119

3.6.2寻址方式与间接寻址122

3.6.3循环指令125

3.7数据处理指令125

3.7.1比较指令125

3.7.2数据转换指令127

3.7.3移位与循环移位指令130

3.8数学运算指令131

3.8.1整数数学运算指令132

3.8.2浮点数数学运算指令133

3.8.3字逻辑运算指令135

3.9.其他指令136

3.9.1主控继电器指令与数据块指令136

3.9.2累加器指令138

3.9.3梯形图的编程规则139

第4章S7 -300/400的用户程序结构140

4.1用户程序的基本结构140

4.1.1用户程序中的块140

4.1.2用户程序使用的堆栈143

4.2共享数据块与复杂数据类型144

4.2.1共享数据块与数据类型144

4.2.2复杂数据类型的生成与应用146

4.3功能块与功能的生成与调用150

4.3.1功能块150

4.3.2功能153

4.3.3块调用与块结束指令154

4.3.4功能与功能块的调用156

4.3.5复杂数据类型作块的输入参数159

4.4寄存器间接寻址与参数类型160

4.4.1寄存器间接寻址160

4.4.2参数类型 Pointer的应用162

4.4.3参数类型ANY的应用165

4.4.4时间标记冲突与一致性检查167

4.4.5单步与断点功能的使用168

4.5多重背景170

4.6组织块与中断处理172

4.6.1中断的基本概念172

4.6.2启动组织块与循环中断组织块175

4.6.3时间中断组织块176

4.6.4硬件中断组织块179

4.6.5延时中断组织块181

4.6.6异步错误组织块183

4.6.7同步错误组织块185

4.6.8其他组织块185

4.7显示参考数据186

4.7.1参考数据的生成与显示186

4.7.2在程序中快速查找地址的位置189

第5章 数字量控制系统梯形图设计方法192

5.1梯形图的经验设计法与继电器电路转换法192

5.1.1梯形图的经验设计法192

5.1.2根据继电器电路图设计梯形图194

5.2顺序控制设计法与顺序功能图198

5.2.1顺序控制设计法198

5.2.2步与动作198

5.2.3有向连线与转换200

5.2.4顺序功能图的基本结构201

5.2.5顺序功能图中转换实现的基本规则203

5.3使用置位复位指令的顺序控制梯形图编程方法205

5.3.1设计顺序控制梯形图的一些基本问题205

5.3.2单序列的编程方法206

5.3.3选择序列与并行序列的编程方法208

5.3.4应用举例209

5.4具有多种工作方式的系统的顺序控制编程方法212

5.4.1系统的硬件结构与工作方式212

5.4.2公用程序与手动程序214

5.4.3自动程序215

5.5顺序功能图语言S7- Graph的应用219

5.5.1 S7-Graph语言概述219

5.5.2使用S7-Graph编程的例子221

5.5.3顺序器的运行模式与监控操作226

5.5.4顺序器中的动作228

5.5.5顺序器中的条件230

5.5.6用S7-Graph编写具有多种工作方式的控制程序231

第6章 网络通信基础与PROFlBUS-DP网络通信236

6.1串行通信接口236

6.1.1串行通信基础知识236

6.1.2串行通信接口标准237

6.2计算机通信的国际标准238

6.2.1开放系统互连模型238

6.2.2 IEEE 802通信标准239

6.2.3现场总线及其国际标准241

6.3 SIMATIC通信网络与通信服务242

6.4 PROFIBUS网络245

6.4.1 PROFIBUS的物理层245

6.4.2 PROFIBUS的通信服务248

6.4.3 PROFIBUS的协议结构250

6.4.4 PROFIBUS-DP的功能251

6.4.5 PROFIBUS-DP设备252

6.5主站与标准DP从站通信的组态254

6.5.1组态PROFIBUS-DP网络254

6.5.2主站与ET 200通信的组态258

6.5.3主站通过EM 277与S7-200通信的组态260

6.6 DP主站与智能从站通信的组态与编程263

6.6.1 DP主站与智能从站主从通信的组态263

6.6.2设计验证通信的程序267

6.6.3用SFC 14和SFC 15传输一致性数据269

6.7 PLC与变频器DP通信的组态与编程272

6.7.1 S7-300与变频器DP通信的组态272

6.7.2变频器DP通信的数据区结构275

6.7.3 S7-300与变频器的DP通信实验276

6.8 DP网络其他通信方式的组态与编程280

6.8.1 S7通信的组态与编程280

6.8.2 PROFIBUS-DP通信的其他应用285

第7章 PROFlBUS网络控制系统的故障诊断289

7.1使用STEP 7和中断组织块诊断故障289

7.1.1与DP通信有关的中断组织块289

7.1.2 DP从站的故障诊断290

7.1.3 DP从站中的信号模块的故障诊断296

7.2用报告系统错误功能诊断故障302

7.2.1故障诊断与故障显示的自动化302

7.2.2项目的组态302

7.2.3实验结果304

7.3故障诊断的其他问题306

7.3.1用模块上的LED诊断故障306

7.3.2编程错误的诊断307

7.3.3项目的上载309

第8章 工业以太网的组态与编程311

8.1工业以太网311

8.1.1工业以太网概述311

8.1.2工业以太网的交换技术与交换机313

8.1.3工业以太网的通信处理器与带PN接口的CPU314

8.1.4以太网的地址与IT通信服务316

8.2用普通网卡实现计算机与S7-300的通信317

8.2.1使用ISO协议进行通信317

8.2.2使用TCP/IP协议进行通信319

8.3基于以太网的S5兼容通信321

8.3.1 S5兼容的通信服务321

8.3.2 TCP连接通信的组态与编程322

8.3.3其他S5兼容连接通信的组态与编程327

8.3.4基于以太网的S7连接通信的组态与编程328

8.4 PROFINET通信的组态与编程332

8.4.1 PROFINET概述332

8.4.2基于CPU集成的PN接口的PROFINET通信335

8.4.3基于CP的PROFINET通信342

第9章 S7 -300/400的其他通信方式344

9.1 MPI网络通信344

9.1.1 MPI网络概述344

9.1.2全局数据通信的组态345

9.1.3事件驱动的全局数据通信349

9.1.4 S7基本通信351

9.1.5其他MPI网络通信356

9.2 AS- i网络357

9.2.1 AS- i网络概述357

9.2.2 AS- i主站模块与AS- i从站模块359

9.3点对点通信361

9.3.1点对点通信概述361

9.3.2使用ASCII协议发送和接收数据362

9.4其他通信网络与通信服务365

9.4.1 S7路由功能365

9.4.2 OPC通信服务369

9.4.3工业无线局域网371

9.4.4广域网372

9.4.5 KNX/EIB373

第10章 S7 -300/400在模拟量闭环控制中的应用376

10.1模拟量闭环控制与PID控制器376

10.1.1模拟量闭环控制系统的组成376

10.1.2闭环控制的主要性能指标377

10.1.3 PID控制器的数字化379

10.1.4 S7-300/400实现闭环控制的方法384

10.2连续PID控制器FB 41385

10.2.1设定值与过程变量的处理385

10.2.2 PID控制算法387

10.2.3控制器输出值的处理387

10.3 PID控制器的示例程序388

10.3.1系统简介388

10.3.2程序设计389

10.4 PID控制器的参数整定方法394

10.4.1 PID控制器的参数整定方法394

10.4.2 PID控制器参数整定的仿真实验395

10.5脉冲发生器FB 43398

10.5.1脉冲发生器的功能与结构398

10.5.2三级控制器与二级控制器400

10.6步进PI控制器FB 42405

10.6.1步进控制器的结构405

10.6.2步进控制器的功能分析406

附录408

附录A 57-300/400的指令一览表408

附录B 组织块、系统功能与系统功能块一览表412

附录C 光盘说明418

C.1软件419

C.2多媒体视频教程419

C.3软件手册419

C.4硬件手册419

C.5通信手册420

C.6例程420

附录D常用缩写词421

参考文献425