前言
工控是指工業(yè)自動化控制，主要利用電子電氣、機械、軟件組合來實現(xiàn)工廠自動化控制，使工廠的生產(chǎn)和制造過程更加自動化、效率化、精確化，并具有可控性及可視性。工控技術(shù)的出現(xiàn)和推廣帶來了第三次工業(yè)革命，使工廠的生產(chǎn)速度和效率提高了300%以上。20世紀(jì)80年代初，國外先進的工控設(shè)備和技術(shù)進入我國，這些設(shè)備和技術(shù)大大推動了我國的制造業(yè)自動化進程，為我國現(xiàn)代化的建設(shè)作出了巨大的貢獻。目前廣泛使用的工業(yè)控制設(shè)備有PLC、變頻器和觸摸屏等。
PLC又稱可編程序控制器，其外形像一只有很多接線端子和一些接口的箱子，接線端子分為輸入端子、輸出端子和電源端子，接口分為通信接口和擴展接口。通信接口用于連接計算機、變頻器或觸摸屏等設(shè)備，擴展接口用于連接一些特殊功能模塊，增強PLC的控制功能。當(dāng)用戶從輸入端子給PLC發(fā)送命令（如按下輸入端子外接的開關(guān)）時，PLC內(nèi)部的程序運行，再從輸出端子輸出控制信號，去驅(qū)動外圍的執(zhí)行部件（如接觸器線圈），從而完成控制要求。PLC輸出怎樣的控制信號由內(nèi)部的程序決定，該程序一般是在計算機中用專門的編程軟件編寫，再下載到PLC。
變頻器是一種電動機驅(qū)動設(shè)備，在工作時，先將工頻（50Hz或60Hz）交流電源轉(zhuǎn)換成頻率可變的交流電源并提供給電動機，只要改變輸出交流電源的頻率，就能改變電動機的轉(zhuǎn)速。由于變頻器輸出電源的頻率可連續(xù)變化，故電動機的轉(zhuǎn)速也可連續(xù)變化，從而實現(xiàn)電動機無級變速調(diào)節(jié)。
觸摸屏是一種帶觸摸顯示功能的數(shù)字輸入/輸出設(shè)備，又稱人機界面（HMI）。當(dāng)觸摸屏與PLC連接起來后，在觸摸屏上不但可以對PLC進行操作，還可在觸摸屏上實時監(jiān)視PLC內(nèi)部一些軟元件的工作狀態(tài)。要使用觸摸屏操作和監(jiān)視PLC，須在計算機中用專門的組態(tài)軟件為觸摸屏制作（又稱組態(tài)）相應(yīng)的操作和監(jiān)視畫面項目，再把畫面項目下載到觸摸屏。
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本書在編寫過程中得到了許多教師的支持，在此一并表示感謝。由于編者水平有限，書中的錯誤和疏漏在所難免，望廣大讀者和同仁予以批評指正。
編者
前言
第1章PLC基礎(chǔ)1
1.1概述1
1.1.1兩種形式的PLC1
1.1.2PLC控制與繼電器控制的比較1
1.1.3PLC的內(nèi)部組成3
1.1.4PLC的工作方式3
1.1.5PLC的編程語言4
1.2西門子S7200 PLC介紹5
1.2.1S7系列PLC5
1.2.2S7200 PLC面板說明5
1.2.3S7200 PLC輸入/輸出端子內(nèi)部電路及接線7
1.2.4S7200 PLC的實際接線8
1.2.5技術(shù)規(guī)范10
1.2.6S7200 PLC的編程元件（軟元件）11
1.3PLC控制雙燈亮滅的開發(fā)實例14
1.3.1PLC應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的一般流程14
1.3.2明確系統(tǒng)的控制要求14
1.3.3選擇PLC型號并確定輸入/輸出設(shè)備及I/O端子14
1.3.4繪制PLC控制雙燈亮滅電路15
1.3.5用編程軟件編寫PLC控制程序15
1.3.6DC24V電源適配器介紹16
1.3.7用編程電纜連接計算機和PLC并下載程序17
1.3.8模擬調(diào)試18
1.3.9實際接線19
1.3.10操作測試19
第2章S7200 PLC編程與仿真軟件的使用 21
2.1S7200 PLC編程軟件的使用21
2.1.1軟件的啟動和中文界面切換21
2.1.2軟件界面說明22
2.1.3項目文件的建立、保存和打開23
2.1.4程序的編寫24
2.1.5計算機與PLC的通信連接與設(shè)置28
2.1.6下載和上載程序32
2.2S7200 PLC仿真軟件的使用33
2.2.1軟件界面說明33
2.2.2CPU型號的設(shè)置與擴展模塊的安裝34
2.2.3程序的仿真34
第3章基本指令及應(yīng)用38
3.1位邏輯指令38
3.1.1觸點指令38
3.1.2線圈指令39
3.1.3立即指令40
3.1.4RS觸發(fā)器指令40
3.1.5空操作指令42
3.2定時器42
3.2.1通電延時型定時器（TON）及使用舉例43
3.2.2斷電延時型定時器（TOF）及使用舉例43
3.2.3記憶型通電延時定時器（TONR）及使用舉例45
3.3計數(shù)器46
3.3.1加計數(shù)器（CTU）及使用舉例46
3.3.2減計數(shù)器（CTD）及使用舉例47
3.3.3加減計數(shù)器（CTUD）及使用舉例48
3.4PLC常用控制電路49
3.4.1啟動、自鎖和停止控制電路49
3.4.2正、反轉(zhuǎn)聯(lián)鎖控制電路50
3.4.3多地控制電路52
3.4.4定時控制電路53
3.4.5長定時控制電路55
3.4.6多重輸出控制電路56
3.4.7過載報警控制電路57
3.4.8閃爍控制電路58
3.5PLC噴泉控制系統(tǒng)59
3.5.1控制要求59
3.5.2PLC用到的外部設(shè)備及分配的I/O端子59
3.5.3PLC噴泉控制系統(tǒng)電路59
3.5.4PLC噴泉控制系統(tǒng)的梯形圖程序及詳解60
3.6PLC交通信號燈控制系統(tǒng)61
3.6.1控制要求61
3.6.2PLC用到的外部設(shè)備及分配的I/O端子62
3.6.3PLC交通信號燈控制系統(tǒng)電路62
3.6.4PLC交通信號燈控制系統(tǒng)的梯形圖程序及詳解62
3.7PLC多級傳送帶控制系統(tǒng)65
3.7.1控制要求65
3.7.2PLC用到的外部設(shè)備及分配的I/O端子65
3.7.3PLC多級傳送帶控制系統(tǒng)電路65
3.7.4PLC多級傳送帶控制系統(tǒng)的梯形圖程序及詳解65
3.8PLC車庫自動門控制系統(tǒng)67
3.8.1控制要求67
3.8.2PLC用到的外部設(shè)備及分配的I/O端子68
3.8.3PLC車庫自動門控制系統(tǒng)電路68
3.8.4PLC車庫自動門控制系統(tǒng)的梯形圖程序及詳解69
第4章順序控制指令及應(yīng)用71
4.1順序控制與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖71
4.2順序控制指令72
4.2.1順序控制指令名稱及功能72
4.2.2順序控制指令使用舉例72
4.2.3順序控制指令使用注意事項72
4.3順序控制的幾種方式73
4.3.1選擇性分支方式74
4.3.2并行分支方式75
4.4順序控制指令應(yīng)用實例78
4.4.1PLC控制液體混合裝置78
4.4.2PLC控制簡易機械手82
4.4.3PLC控制大小鐵球分揀機86
第5章功能指令及應(yīng)用92
5.1功能指令使用基礎(chǔ)92
5.1.1數(shù)據(jù)類型92
5.1.2尋址方式93
5.2傳送指令95
5.2.1單一數(shù)據(jù)傳送指令95
5.2.2字節(jié)立即傳送指令96
5.2.3數(shù)據(jù)塊傳送指令97
5.2.4字節(jié)交換指令98
5.3比較指令99
5.3.1字節(jié)觸點比較指令99
5.3.2整數(shù)觸點比較指令100
5.3.3雙字整數(shù)觸點比較指令100
5.3.4實數(shù)觸點比較指令101
5.3.5字符串觸點比較指令101
5.3.6比較指令應(yīng)用舉例102
5.4數(shù)學(xué)運算指令102
5.4.1加減乘除運算指令102
5.4.2浮點數(shù)函數(shù)運算指令107
5.5邏輯運算指令108
5.5.1取反指令108
5.5.2與指令109
5.5.3或指令110
5.5.4異或指令111
5.6移位與循環(huán)指令112
5.6.1左移位與右移位指令112
5.6.2循環(huán)左移與右移指令113
5.6.3移位寄存器令114
5.7轉(zhuǎn)換指令116
5.7.1標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換指令116
5.7.2ASCII碼轉(zhuǎn)換指令119
5.7.3字符串轉(zhuǎn)換指令124
5.7.4編碼與解碼指令127
5.8時鐘指令128
5.9程序控制指令131
5.9.1跳轉(zhuǎn)與標(biāo)簽指令131
5.9.2循環(huán)指令131
5.9.3結(jié)束、停止和監(jiān)視定時器復(fù)位指令133
5.10子程序指令134
5.10.1子程序134
5.10.2子程序指令134
5.10.3帶參數(shù)的子程序調(diào)用指令136
5.11中斷與中斷指令138
5.11.1中斷事件與中斷優(yōu)先級138
5.11.2中斷指令140
5.12高速計數(shù)器指令143
5.12.1指令說明143
5.12.2高速計數(shù)器的計數(shù)模式143
5.12.3高速計數(shù)器的工作模式146
5.12.4高速計數(shù)器的控制字節(jié)146
5.12.5高速計數(shù)器計數(shù)值的讀取與預(yù)設(shè)147
5.12.6高速計數(shù)器的狀態(tài)字節(jié)149
5.12.7高速計數(shù)器指令的使用149
5.13高速脈沖輸出指令151
5.13.1指令說明151
5.13.2高速脈沖輸出的控制字節(jié)、參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)位151
5.13.3PTO脈沖的產(chǎn)生與使用152
5.13.4PWM脈沖的產(chǎn)生與使用157
5.14PID指令及使用160
5.14.1PID控制160
5.14.2PID指令介紹161
5.14.3PID指令的應(yīng)用舉例164
第6章PLC通信167
6.1通信基礎(chǔ)知識167
6.1.1通信方式167
6.1.2通信傳輸介質(zhì)169
6.2 S7200 PLC通信硬件170
6.2.1PLC通信接口標(biāo)準(zhǔn)170
6.2.2通信端口172
6.2.3通信連接電纜172
6.2.4網(wǎng)絡(luò)連接器173
6.3S7200 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議174
6.3.1PPI協(xié)議（點對點接口協(xié)議） 174
6.3.2MPI協(xié)議（多點接口協(xié)議）174
6.3.3PROFIBUS協(xié)議174
6.3.4TCP/IP協(xié)議175
6.3.5用戶定義的協(xié)議（自由端口模式）175
6.4通信指令及應(yīng)用176
6.4.1網(wǎng)絡(luò)讀寫指令176
6.4.2兩臺PLC的PPI通信177
6.4.3發(fā)送和接收指令186
6.4.4獲取和設(shè)置端口地址指令188
6.4.5PLC與打印機之間的通信（自由端口模式）189
第7章數(shù)字量與模擬量擴展模塊的使用194
7.1數(shù)字量擴展模塊的接線與使用195
7.1.1數(shù)字量輸入模塊EM221195
7.1.2數(shù)字量輸出模塊EM222196
7.1.3數(shù)字量輸入/輸出模塊EM223199
7.2模擬量擴展模塊的接線與使用201
7.2.1模擬量輸入模塊EM231201
7.2.2模擬量輸出模塊EM232205
7.2.3模擬量輸入/輸出模塊EM235208
第8章西門子S7200 SMART PLC介紹210
8.1S7200 SMART PLC硬件介紹210
8.1.1兩種類型的CPU模塊211
8.1.2CPU模塊面板各部件說明211
8.1.3CPU模塊的接線212
8.1.4信號板的安裝使用與地址分配213
8.1.5S7200 SMART常用模塊與訂貨號含義216
8.2S7200 SMART PLC應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)舉例218
8.2.1明確系統(tǒng)的控制要求218
8.2.2選擇PLC型號并分配I/O端子218
8.2.3繪制PLC控制線路圖218
8.2.4編寫PLC控制程序219
8.2.5連接計算機與PLC并下載PLC程序220
8.2.6模擬測試運行220
8.2.7安裝實際線路并進行現(xiàn)場調(diào)試運行221
第9章S7200 SMART PLC編程軟件的使用222
9.1軟件的安裝、卸載與軟件窗口介紹222
9.1.1軟件的安裝與啟動222
9.1.2軟件的卸載225
9.1.3軟件窗口組件說明226
9.2程序的編寫與下載229
9.2.1項目創(chuàng)建與保存229
9.2.2PLC硬件組態(tài)（配置）230
9.2.3程序的編寫231
9.2.4PLC與計算機的連接與通信設(shè)置235
9.3程序的編輯與注釋241
9.3.1程序的編輯241
9.3.2程序的注釋245
9.4程序的監(jiān)控與調(diào)試247
9.4.1用梯形圖監(jiān)控調(diào)試程序247
9.4.2用狀態(tài)圖表的表格和趨勢圖監(jiān)控調(diào)試程序250
9.4.3用狀態(tài)圖表的趨勢圖監(jiān)控調(diào)試程序252
9.5軟件的一些常用設(shè)置及功能使用253
9.5.1軟件的一些對象設(shè)置253
9.5.2硬件組態(tài)（配置）253
9.5.3用存儲卡備份、拷貝程序和刷新固件255
第10章S7200 SMART PLC的以太網(wǎng)通信261
10.1以太網(wǎng)通信的連接與設(shè)置261
10.1.1S7200 SMART CPU模塊以太網(wǎng)連接的設(shè)備類型261
10.1.2IP地址的設(shè)置262
10.2以太網(wǎng)通信指令267
10.2.1SIP_ADDR和GIP_ADDR 指令267
10.2.2GET、PUT 指令267
10.3以太網(wǎng)通信實例269
10.3.1硬件連接及說明269
10.3.2GET、PUT指令TABLE表的設(shè)定270
10.3.3分流機的PLC以太網(wǎng)通信程序及說明271
第11章西門子S7300 PLC介紹274
11.1S7300 PLC的硬件組成、安裝與地址分配274
11.1.1S7300 PLC硬件組成274
11.1.2S7300 PLC硬件安裝與接線275
11.1.3單機架與多機架S7300 PLC硬件系統(tǒng)277
11.1.4S7300 PLC I/O模塊的地址分配278
11.2CPU模塊279
11.2.1分類279
11.2.2操作面板說明281
11.3數(shù)字量I/O模塊283
11.3.1數(shù)字量輸入模塊SM321283
11.3.2數(shù)字量輸出模塊SM322285
11.3.3數(shù)字量輸入輸出模塊SM323/SM327287
11.4電源模塊289
11.4.1面板與接線289
11.4.2技術(shù)指標(biāo)291
11.5其他模塊292
11.5.1模擬量模塊292
11.5.2通信模塊292
11.5.3功能模塊295
11.5.4特殊模塊297
第12章S7300/400編程仿真軟件（STEP7）的使用298
12.1STEP7的安裝與使用298
12.1.1STEP 7的安裝與卸載298
12.1.2STEP 7的啟動與新建項目302
12.1.3組態(tài)（配置）硬件304
12.1.4編寫程序 310
12.1.5定義符號地址315
12.1.6程序的下載與上傳318
12.2S7PLCSIM仿真組件的使用321
12.2.1S7PLCSIM的安裝321
12.2.2S7PLCSIM的啟動及常用對象324
12.2.3仿真程序325
12.2.4在線監(jiān)視程序330
第13章S7300/400 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)舉例334
13.1S7300/400 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的一般開發(fā)流程334
13.2S7300/400 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)舉例334
13.2.1明確系統(tǒng)的控制要求334
13.2.2確定輸入輸出設(shè)備，并為其分配合適的I/O端子335
13.2.3繪制系統(tǒng)控制線路圖335
13.2.4在STEP7中組態(tài)機架并編寫控制程序335
13.2.5選擇安裝硬件模塊并接線337
13.2.6連接計算機（PC）與PLC并下載程序338
13.2.7系統(tǒng)調(diào)試運行339
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