S7-200PLC基础教程

前言

第1章 概述

1.1 PLC的基本概念与基本结构

1.1.1 PLC的基本概念

1.1.2 PLC的基本结构

1.1.3 怎样下载PLC的资料和软件

1.2 PLC的特点与应用领域

1.2.1 PLC的特点

1.2.2 PLC的应用领域

1.3 习题

第2章 PLC的硬件与编程软件使用方法

2.1 PLC的硬件

2.1.1 PLC的物理结构

2.1.2 CPU模块中的存储器

2.1.3 I/0模块

2.2 PLC的工作原理

2.2.1 用触点和线圈实现逻辑运算

2.2.2 PLC的操作模式

2.2.3 PLC的工作原理

2.3 S7-200系列PLC

2.3.1 CPU模块

2.3.2 数字量扩展模块

2.3.3 模拟量扩展模块与热电偶热电阻扩展模块

2.4 I/0点的地址分配与接线

2.4.1 本机I/O与扩展I/O的地址分配

2.4.2 S7-200的外部接线

2.5 STEP7.Micro/WIN编程软件概述

2.5.1 编程软件的安装与项目的组成

2.5.2 通信参数的设置与在线连接的建立

2.5.3 帮助功能的使用与出错处理

2.6 程序的编写与传送

2.6.1 编程的准备工作

2.6.2 程序的编写与传送举例

2.6.3 数据块的使用

2.7 用编程软件监视与调试程序

2.7.1 基于程序编辑器的状态监控

2.7.2 用状态表监视与调试程序

2.7.3 用状态表强制改变数值

2.7.4 调试用户程序的其他方法

2.8 使用系统块设置PLC的参数

2.8.1 S7-200保存程序和数据的方法与有关的设置

2.8.2 创建CPU的密码

2.8.3 输出表与输入滤波器的设置

2.8.4 其他参数的设置

2.9 S7-200仿真软件的使用

2.10 实训

2.10.1 编程软件的使用练习

2.10.2 仿真软件的使用练习

2.11 习题

第3章 PLC程序设计基础

3.1 PLC的编程语言与程序结构

3.1.1 PLC编程语言的国际标准

3.1.2 S7-200的程序结构

3.2 存储器的数据类型与寻址方式

3.2.1 数据在存储器中存取的方式

3.2.2 CPU的存储区

3.2.3 直接寻址与间接寻址

3.3 位逻辑指令

3.3.1 触点指令与赋值指令

3.3.2 输出类指令与其他指令

3.4 定时器与计数器指令

3.4.1 定时器指令

3.4.2 计数器指令

3.5 实训

3.5.1 位逻辑指令的功能与应用

3.5.2 定时器计数器的功能与应用

3.5.3 断电保持功能的设置与应用

3.6 习题

第4章 数字量控制系统梯形图程序设计方法

4.1 梯形图的经验设计法与继电器电路转换法

4.1.1 梯形图中的基本电路

4.1.2 经验设计法

4.1.3 根据继电器电路图设计梯形图的方法

4.1.4 设计中应注意的问题

4.2 顺序控制设计法与顺序功能图

4.2.1 顺序控制设计法

4.2.2 步与动作

4.2.3 有向连线与转换条件

4.2.4 顺序功能图的基本结构

4.2.5 顺序功能图中转换实现的基本规则

4.3 实训

4.3.1 运输带控制

4.3.2 小车控制

4.3.3 异步电动机自耦减压起动控制

4.4 习题

第5章 顺序控制梯形图的设计方法

5.1 使用起保停电路的顺序控制梯形图设计方法

5.1.1 单序列的编程方法

5.1.2 选择序列与并行序列的编程方法

5.2 以转换为中心的顺序控制梯形图设计方法

5.2.1 单序列的编程方法

5.2.2 选择序列与并行序列的编程方法

5.3 使用SCR指令的顺序控制梯形图设计方法

5.3.1 顺序控制继电器指令

5.3.2 单序列的编程方法

5.3.3 选择序列与并行序列的编程方法

5.4 具有多种工作方式的系统的顺序控制梯形图设计方法

5.4.1 系统的硬件结构与工作方式

5.4.2 公用程序与手动程序

5.4.3 自动程序

5.4.4 自动回原点程序

5.5 实训

5.5.1 使用起保停电路的小车控制

5.5.2 人行横道交通信号灯控制

5.5.3 使用置位复位指令的运输带控制

5.5.4 液体混合控制

5.5.5 使用顺序控制继电器指令的运输带控制

5.5.6 剪板机控制

5.5.7 具有多种工作方式的机械手控制

5.6 习题

第6章 PLC的功能指令

6.1 功能指令概述

6.1.1 功能指令的学习方法

6.1.2 使能输入与使能输出

6.1.3 梯形图中的网络与指令

6.2 程序控制指令

6.3 局部变量表与子程序

6.3.1 局部变量表

6.3.2 子程序的编写与调用

6.4 数据处理指令

6.4.1 比较指令

6.4.2 数据传送指令

6.4.3 移位与循环指令

6.4.4 数据转换指令

6.4.5 表功能指令

6.4.6 读写实时时钟指令

6.4.7 字符串指令

6.5 数学运算指令与逻辑运算指令

6.5.1 数学运算指令

6.5.2 浮点数函数运算指令

6.5.3 逻辑运算指令

6.6 中断程序与中断指令

6.6.1 中断程序

6.6.2 中断事件与中断指令

6.6.3 中断优先级与中断队列溢出

6.7 高速计数器与高速脉冲输出指令

6.7.1 编码器

6.7.2 高速计数器的工作模式与外部输入信号

6.7.3 高速计数器指令与应用

6.7.4 高速脉冲输出与开环位置控制

6.8 实训

6.8.1 跳转指令的应用

6.8.2 比较指令与循环指令的应用

6.8.3 子程序的编程实验

6.8.4 移位循环指令的应用

6.8.5 数据转换指令的应用

6.8.6 实时时钟指令的应用

6.8.7 数学运算指令的应用

6.8.8 修改定时器的设定值

6.8.9 逻辑运算指令的应用

6.8.10 中断程序的编程实验

6.8.11 高速计数器与高速输出的编程实验

6.9 习题

第7章 PLC的通信与自动化通信网络

7.1 计算机通信概述

7.1.1 串行通信的基本概念

7.1.2 串行通信的接口标准

7.2 计算机通信的国际标准

7.2.1 开放系统互连模型

7.2.2 IEEE802通信标准

7.2.3 现场总线及其标准

7.3 西门子的工业自动化通信网络

7.3.1 全集成自动化

7.3.2 工业以太网

7.3.3 现场总线PROFIBUS

7.3.4 现场总线ASI

7.4 S7-200的通信协议与通信功能

7.4.1 S7-200的网络通信协议

7.4.2 S7-200的通信功能

7.4.3 PPI网络的硬件接口与网络配置

7.4.4 在编程软件中设置通信接口的参数

7.5 S7-200的其他通信功能

7.5.1 网络读写指令与S7-200CPU之间的通信

7.5.2 使用Modbus协议的通信

7.5.3 使用自由端口模式的计算机与S7-200的通信

7.5.4 使用IJSS协议库的S7-200与变频器的通信

7.5.5 调制解调器模块EM241简介

7.6 实训——两台PLC之间的通信实验

7.7 习题

第8章 PLC应用中的一些问题

8.1 PLC控制系统的设计与调试步骤

8.1.1 系统设计

8.1.2 PLC硬件的选型

8.1.3 硬件软件设计与调试

8.2 PLC控制系统的可靠性措施

8.2.1 电源的抗干扰措施

8.2.2 输入/输出的抗干扰措施

8.2.3 故障检测与诊断

8.3 PLC在模拟量闭环控制中的应用

8.3.1 模拟量闭环控制系统

8.3.2 PID控制器

8.3.3 PID指令向导的应用

8.3.4 PID参数的整定方法

8.3.5 PID参数自整定简介

8.4 PLC在变频器控制中的应用

8.4.1 变频器的输出频率控制

8.4.2 用顺序控制设计法设计变频器控制程序

8.4.3 用PLC切换电动机的变频电源和工频电源

8.5 触摸屏的组态与应用简介

8.5.1 人机界面与触摸屏

8.5.2 触摸屏的画面组态

8.5.3 触摸屏的模拟运行

8.5.4 触摸屏的运行

8.6 实训——PID闭环控制实验

8.7 习题

附录

附录A S7-200的特殊存储器(SM)标志位

附录B S7-200的SIMATIC指令集简表

参考文献2100433B

廖常初，重庆大学教授，本科毕业于清华大学，曾在企业从事机械、电气技术工作，长期从事工业控制和PLC应用的教学、科研和工程应用工作。主编教材和著作有：《PLC编程及应用》第3版，获中国书刊发行业协会“2006年度全行业优秀畅销品种（科技类）”称号；《S7-300/400 PLC应用技术》第2版，获2006年度机械工业出版社科技进步奖；《S7-300/400 PLC应用教程》；《FX系列PLC编程及应用》，获机械工业出版社2007年度科技进步奖； 《S7-200 PLC编程及应用》第2版， 教育部 “十一五”国家级规划教材；《S7-200 PLC基础教程》第2版；《PLC基础及应用》第2版，教育部 “十一五”国家级规划教材；《西门子人机界面（触摸屏）组态与应用技术》第2版；《西门子工业通信网络组态编程与故障诊断》；《S7-1200 PLC编程及应用》。

本书全面介绍了PLC的工作原理、S7-200的硬件结构、指令系统、编程软件和仿真软件的使用方法；通过大量的例程，介绍了功能指令的使用方法；介绍了一整套先进完整的数字量控制梯形图的设计方法，这些方法易学易用，可以节约大量的设计时间；介绍了计算机通信的国际标准、工业控制网络和S7-200的通信功能；还介绍了PID控制和PID参数的整定方法、提高系统可靠性的措施、PLC控制变频器、触摸屏的组态和应用，以及常用的编程向导的使用方法。各章均配有习题，有30多个实训的实验指导书。本书的40多个例程可以在网上下载。本书可以作为大专院校的电类和机电一体化专业的教材，也可以供工程技术人员自学。

目 录

前言

第1章 PLC的硬件及其工作原理

1.1　概述

1.1.1　PLC的基本结构

1.1.2 S7-200 的特点

1.2　PLC的硬件

1.2.1　CPU模块

1.2.2 数字量输入/输出电路

1.2.3　扩展模块

1.3 逻辑运算与PLC的工作原理

1.3.1 用触点和线圈实现逻辑运算

1.3.2 PLC的工作原理

1.4 I/O点的地址分配与接线

1.5 习题

第2章 STEP 7-Micro/WIN编程软件与S7-200仿真软件的使用

2.1 STEP 7-Micro/WIN编程软件概述

2.1.1 编程软件的安装与项目的组成

2.1.2 帮助功能的使用与出错处理

2.2 程序的编写与下载

2.2.1 生成用户程序

2.2.2 下载与调试用户程序

2.2.3 符号表与符号地址的使用

2.3 用编程软件监控与调试程序

2.3.1 用程序状态监控与调试程序

2.3.2 用状态表监控与调试程序

2.3.3 写入与强制数值

2.3.4 调试用户程序的其他方法

2.4 使用系统块设置PLC的参数

2.4.1 断电数据保持的设置与编程

2.4.2 创建与使用密码

2.4.3 组态输入/输出参数

2.5 S7-200仿真软件的使用

2.6 习题

第3章 PLC程序设计基础

3.1 PLC的编程语言与S7-200的程序结构

3.1.1 PLC编程语言的国际标准

3.1.2 S7-200的程序结构

3.2 数据类型与寻址方式

3.2.1 数制

3.2.2 数据类型

3.2.3 CPU的存储区

3.2.4 直接寻址与间接寻址

3.3 位逻辑指令

3.3.1 触点指令与堆栈指令

3.3.2 输出类指令与其他指令

3.4 定时器与计数器指令

3.4.1 定时器指令

3.4.2 计数器指令

3.5 习题

第4章 数字量控制系统梯形图程序设计方法

4.1 梯形图的经验设计法与根据继电器电路图设计梯形图的方法

4.1.1 梯形图中的基本电路

4.1.2 经验设计法

4.1.3 根据继电器电路图设计梯形图的方法

4.1.4 设计中应注意的问题

4.2 顺序控制设计法与顺序功能图

4.2.1 顺序控制设计法

4.2.2 步与动作

4.2.3 有向连线与转换条件

4.2.4 顺序功能图的基本结构

4.2.5 顺序功能图中转换实现的基本规则

4.3 习题

第5章 顺序控制梯形图的设计方法

5.1 使用置位/复位指令的顺序控制梯形图设计方法

5.1.1 单序列的编程方法及其实例

5.1.2 选择序列和并行序列的编程方法及其实例

5.2 使用SCR指令的顺序控制梯形图的设计方法

5.2.1 顺序控制继电器指令

5.2.2 单序列的编程方法

5.2.3 选择序列与并行序列的编程方法及其实例

5.3 具有多种工作方式的系统的顺序控制梯形图的设计方法

5.3.1 系统的硬件结构、工作方式和程序的总体结构

5.3.2 公用程序与手动程序

5.3.3 自动程序

5.4 习题

第6章 S7-200的功能指令

6.1 功能指令概述

6.1.1 功能指令的类型及其学习方法

6.1.2 S7-200的指令规约

6.2 数据处理指令

6.2.1 比较指令与数据传送指令

6.2.2 移位与循环移位指令

6.2.3 数据转换指令

6.2.4 表格指令

6.2.5 实时时钟指令

6.3 数学运算指令

6.3.1 整数运算指令

6.3.2 浮点数函数运算指令

6.3.3 逻辑运算指令

6.4 程序控制指令

6.4.1 跳转与标号指令

6.4.2 循环指令

6.4.3 其他指令

6.5 局部变量与子程序

6.5.1 局部变量

6.5.2 子程序的编写与调用

6.6 中断程序与中断指令

6.6.1 中断的基本概念与中断事件

6.6.2 中断指令

6.6.3 中断程序举例

6.7 高速计数器与高速脉冲输出指令

6.7.1 高速计数器的工作模式与外部输入信号

6.7.2 高速计数器的程序设计

6.7.3 高速脉冲输出

6.8 数据块应用与字符串指令

6.8.1 数据块概述

6.8.2 字符串指令

6.9 习题

第7章 PLC的通信与自动化通信网络

7.1 计算机通信概述

7.1.1 串行通信的基本概念

7.1.2 串行通信的端口标准

7.2 计算机通信的国际标准

7.2.1 开放系统互连模型

7.2.2 IEEE 802通信标准

7.2.3　现场总线及其国际标准

7.3 西门子的工业自动化通信网络

7.4 S7-200的通信概述

7.4.1 S7-200的网络通信协议

7.4.2 S7-200的通信功能简介

7.4.3 S7-200的串行通信网络

7.5 S7-200的通信功能

7.5.1 网络读/写指令与S7-200 CPU之间的通信

7.5.2 使用Modbus RTU协议的通信

7.5.3 使用自由端口模式的通信

7.5.4 使用USS协议与变频器通信

7.6 习题

第8章 PLC应用中的一些问题

8.1 PLC控制系统的可靠性措施

8.1.1 输入/输出的抗干扰措施

8.1.2 故障检测与诊断

8.2 PLC在模拟量闭环控制中的应用

8.2.1 模拟量闭环控制系统

8.2.2 PID控制器

8.2.3 PID参数的物理意义

8.2.4 PID参数整定的规则

8.2.5 PID参数整定的实验

8.3 PLC在变频器控制中的应用

8.3.1 变频器的输出频率控制

8.3.2 用PLC切换电动机的变频电源和工频电源

8.4 触摸屏的组态与应用

8.4.1 人机界面与触摸屏

8.4.2 生成项目与组态变量

8.4.3 组态指示灯与按钮

8.4.4 组态文本域和IO域

8.4.5 用控制面板设置触摸屏的参数

8.4.6 PLC与触摸屏通信的实验

8.5 习题

附录

附录A 实验指导书

附录B 常用特殊存储器位

附录C S7-200 指令表索引

附录D 例程清单

参考文献

内容介绍

《轻松学会西门子S7-200PLC》系统地介绍了西门子S7—200PLC的基础知识、硬件结构、软件资源和PLC的选型安装、运行调试及维护。《轻松学会西门子S7-200PLC》从实际应用出发，以S7—200为样机，探讨了其软、硬件配置和应用中的一些技术问题。以西门子推出的STEP7—Micro/WIN32为例，重点探讨了编程技术、编程技巧，为解决编写PLC应用程序提出“结合继电器工作原理展开图编制梯形图”这一有待深入讨论的课题，供读者参考。

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