西门子S7-200 SMART PLC 应用技术——编程、通信、装调、案例图书目录

第1章 概述　/ 1

1.1　S7-200 SMART的家族地位　/ 1

1.2　S7-200 SMART的产品特点　/ 2

第2章 PLC硬件　/ 4

2.1　电源模块　/ 4

2.1.1　供电功率计算　/ 4

2.1.2　PM207电源模块　/ 5

2.2　CPU模块　/ 6

2.2.1　CPU模块概述　/ 6

2.2.2　标准型CPU模块的特点　/ 7

2.2.3　经济型CPU模块的特点　/ 10

2.3　数字量输入模块　/ 14

2.3.1　数字量输入模块概述　/ 14

2.3.2　数字量输入模块——EM DE08　/ 16

2.3.3　数字量输入模块——EM DE16　/ 17

2.4　数字量输出模块　/ 18

2.4.1　数字量输出模块概述　/ 18

2.4.2　数字量输出模块——EM DT08　/ 18

2.4.3　数字量输出模块——EM DR08　/ 19

2.4.4　数字量输出模块——EM QT16　/ 20

2.4.5　数字量输出模块——EM QR16　/ 20

2.5　数字量输入及输出模块　/ 21

2.5.1　数字量输入及输出模块概述　/ 21

2.5.2　数字量输入及输出模块——EM DT16　/ 21

2.5.3　数字量输入及输出模块——EM DR16　/ 21

2.5.4　数字量输入及输出模块——EM DT32　/ 22

2.5.5　数字量输入及输出模块——EM DR32　/ 23

2.6　模拟量输入模块　/ 24

2.6.1　模拟量输入模块概述　/ 24

2.6.2　模拟量输入模块——EM AE04　/ 25

2.6.3　模拟量输入模块——EM AE08　/ 27

2.7　模拟量输出模块　/ 28

2.7.1　模拟量输出模块概述　/ 28

2.7.2　模拟量输出模块——EM AQ02　/ 29

2.7.3　模拟量输出模块——EM AQ04　/ 30

2.8　模拟量输入及输出模块　/ 31

2.8.1　模拟量输入及输出模块概述　/ 31

2.8.2　模拟量输入及输出模块——EM AM03　/ 31

2.8.3　模拟量输入及输出模块——EM AM06　/ 32

2.9　信号板　/ 33

2.9.1　信号板概述　/ 33

2.9.2　数字量输入及输出信号板——SB DT04　/ 33

2.9.3　模拟量输入信号板——SB AE01　/ 34

2.9.4　模拟量输出信号板——SB AQ01　/ 35

2.9.5　串行通信信号板——SB CM01　/ 35

2.9.6　电池板——SB BA01　/ 37

2.10　热电偶/热电阻扩展模块　/ 38

2.10.1　热电偶模块——EM AT04　/ 38

2.10.2　热电阻模块——EM RTD　/ 39

2.11　PROFIBUS-DP通信模块　/ 41

2.12　I/O扩展电缆　/ 43

2.13　人机界面（HMI）设备　/ 44

2.13.1　TD400C文本显示器　/ 44

2.13.2　实例：使用文本显示向导配置TD400C　/ 44

2.13.3　SMART LINE触摸屏　/ 51

2.13.4　实例：使用以太网连接SMART LINE　/ 52

2.14　存储卡　/ 55

2.14.1　存储卡的特性及功能　/ 55

2.14.2　使用存储卡恢复出厂设置　/ 55

2.14.3　使用存储卡进行固件升级　/ 55

2.14.4　使用存储卡进行程序传输　/ 56

第3章 PLC软件　/ 58

3.1　编程开发环境　/ 58

3.1.1　STEP 7-Micro/WIN SMART简介　/ 58

3.1.2　使用STEP 7-Micro/WIN SMART进行固件升级　/ 59

3.1.3　S7-200 SMART的编程语言　/ 63

3.2　编程的基本概念　/ 64

3.2.1　数据类型　/ 64

3.2.2　数据的存储方式　/ 66

3.2.3　数据存储区　/ 68

3.2.4　程序结构　/ 70

3.3　常用指令　/ 71

3.3.1　逻辑指令　/ 71

3.3.2　比较指令　/ 79

3.3.3　计数器指令　/ 84

3.3.4　定时器指令　/ 90

3.3.5　数学运算指令　/ 95

3.3.6　字符串运算指令　/ 102

3.3.7　转换指令　/ 104

3.3.8　移动指令　/ 108

3.3.9　时钟指令　/ 110

3.3.10　程序控制指令　/ 112

3.3.11　中断指令　/ 118

3.3.12　PROFINET指令　/ 119

3.4　用户指令库　/ 123

3.4.1　用户指令库概述　/ 123

3.4.2　实例：创建用户指令库　/ 124

3.5　符号表　/ 127

3.6　变量表　/ 129

3.7　组态　/ 131

3.7.1　系统块的组态　/ 131

3.7.2　数字量输入模块的组态　/ 135

3.7.3　数字量输出模块的组态　/ 135

3.7.4　模拟量输入模块的组态　/ 136

3.7.5　模拟量输出模块的组态　/ 136

3.7.6　通信模块的组态　/ 137

3.7.7　数字量信号板的组态　/ 137

3.7.8　模拟量输入信号板的组态　/ 138

3.7.9　模拟量输出信号板的组态　/ 139

3.7.10　串行通信信号板的组态　/ 140

3.7.11　电池板的组态　/ 140

3.8　工程实例　/ 141

3.8.1　灌装生产线上饮料瓶的计数　/ 141

3.8.2　空压机的延时关闭控制　/ 144

3.8.3　获取反应罐的温度（RTD热敏电阻）　/ 148

第4章 PLC通信　/ 152

4.1　串行通信　/ 152

4.1.1　自由口通信　/ 152

4.1.2　Modbus通信　/ 160

4.1.3　USS通信　/ 175

4.2　PROFIBUS-DP通信　/ 189

4.2.1　PROFIBUS-DP协议简介　/ 189

4.2.2　PROFIBUS-DP通信模块　/ 190

4.2.3　实例：使用EM DP01连接到S7-300的PROFIBUS-DP网络　/ 190

4.3　以太网通信　/ 196

4.3.1　S7通信　/ 196

4.3.2　TCP通信　/ 202

4.3.3　ISO-ON-TCP通信　/ 214

4.3.4　UDP通信　/ 222

4.3.5　OPC通信　/ 231

4.3.6　PROFINET 通信　/ 238

第5章 PLC现场装调及诊断　/ 248

5.1　安装与拆卸　/ 248

5.1.1　CPU模块的安装与拆卸　/ 248

5.1.2　扩展模块的安装与拆卸　/ 248

5.1.3　信号板/电池板的安装与拆卸　/ 249

5.2　调试　/ 250

5.2.1　组态硬件　/ 250

5.2.2　与CPU建立连接　/ 250

5.2.3　创建示例程序　/ 252

5.2.4　保存并下载示例程序　/ 252

5.2.5　在线监控示例程序　/ 254

5.2.6　在线程序比较　/ 257

5.2.7　CPU的运行与停机　/ 258

5.2.8　设置CPU的时钟　/ 259

5.3　诊断　/ 260

5.3.1　硬件信号灯的诊断　/ 260

5.3.2　CPU诊断信息　/ 262

第6章 PLC应用进阶　/ 263

6.1　高速计数器　/ 263

6.1.1　高速计数器资源　/ 263

6.1.2　高速计数器的滤波设置　/ 266

6.1.3　高速计数器指令　/ 267

6.1.4　高速计数器指令向导　/ 269

6.1.5　实例：S7-200 SMART获取流量计的数值　/ 272

6.2　PID控制　/ 277

6.2.1　开环系统与闭环系统　/ 277

6.2.2　PID控制器　/ 278

6.2.3　PID回路向导　/ 278

6.2.4　实例：S7-200 SMART对反应罐的恒温控制　/ 283

6.3　脉宽调制(PWM)技术　/ 290

6.3.1　PWM技术简介　/ 290

6.3.2　PWM向导　/ 291

6.3.3　实例：使用PWM技术控制直流电机的转速　/ 293

6.4　运动控制　/ 297

6.4.1　运动控制概述　/ 297

6.4.2　PTO及其输出方式　/ 298

6.4.3　运动控制I/O映射　/ 299

6.4.4　运动控制向导　/ 300

6.4.5　运动控制子程序　/ 312

6.4.6　认识SINAMICS V90伺服系统　/ 321

6.4.7　实例：数控机床工作台的位置控制　/ 325

第7章 综合案例：基于S7-200 SMART的整车燃油系统密封性与通气性检测　/ 338

7.1　整车燃油系统组成　/ 338

7.2　燃油系统气密性检测工艺　/ 339

7.3　硬件需求分析　/ 339

7.4　工艺步骤分析　/ 342

7.5　PLC的组态与编程　/ 343

7.6　例程应用知识点分析　/ 358

附录　/ 360

附录1　CPU接线原理图　/ 360

附录2　数字量输入模块接线图　/ 364

附录3　数字量输出模块接线图　/ 365

附录4　数字量输入及输出模块接线图　/ 369

附录5　模拟量输出模块接线图　/ 373

附录6　常用特殊存储器　/ 378

附录7　字节序　/ 379

附录8　常用Modbus功能码　/ 380

参考文献　/ 3862100433B

本书对西门子S7-200 SMART PLC做了详细介绍，主要内容包括PLC硬件、PLC软件、PLC通信、PLC现场装调及诊断、PLC应用进阶，最后通过一个综合案例，帮助读者从项目全局的角度对PLC的应用进行综合理解。

本书完整地包括了西门子S7-200 SMART PLC从认识到编程、通信再到应用的整个流程，能够帮助技术人员快速掌握和使用PLC。

本书以西门子S7-200 SMART PLC硬件系统组成、指令系统及应用为基础，以开关量、模拟量、通信控制的编程方法与案例为重点，以PLC控制系统的设计为最终目的，详细讲述了西门子S7-200 SMART PLC的编程技巧与系统设计方法。主要内容包括S7-200 SMART PLC硬件系统组成与编程基础、指令系统及案例、开关量控制程序设计、模拟量控制程序设计、通信及应用、PLC控制系统的设计及附录。

本书实用性强，图文并茂，不仅为初学者提供了一套有效的编程方法，还为工程技术人员提供了大量的编程技巧和实践经验，可作为广大电气工程技术人员的参考用书，也可作为高等工科院校、职业院校工业自动化、电气工程及自动化、机电一体化等相关专业的PLC教材。

第1章S7-200 SMART PLC硬件组成与编程基础001

1.1S7-200 SMART PLC概述与控制系统硬件组成001

1.1.1S7-200 SMART PLC概述001

1.1.2S7-200 SMART PLC硬件系统组成002

1.2S7-200 SMART PLC外部结构及外部接线004

1.2.1S7-200 SMART PLC的外部结构004

1.2.2S7-200 SMART PLC外部接线图005

1.2.3S7-200 SMART PLC电源需求与计算009

1.3S7-200 SMART PLC的数据类型、数据区划分与地址格式011

1.3.1数据类型011

1.3.2存储器数据区划分011

1.3.3数据区存储器的地址格式 018

1.4S7-200 SMART PLC的寻址方式019

1.4.1立即寻址019

1.4.2直接寻址020

1.4.3间接寻址020

第2章STEP 7-Micro/WIN SMART编程软件快速应用022

2.1STEP 7- Micro/WIN SMART 编程软件的界面022

2.2项目创建与硬件组态026

2.2.1创建与打开项目026

2.2.2硬件组态027

2.3程序编辑、传送与调试033

2.3.1程序编辑033

2.3.2程序下载037

2.3.3程序监控与调试040

第3章S7-200 SMART PLC指令系统及案例042

3.1位逻辑指令及案例042

3.1.1触点取用指令与线圈输出指令043

3.1.2触点串联指令(与指令)044

3.1.3触点并联指令045

3.1.4电路块串联指令046

3.1.5电路块并联指令047

3.1.6置位与复位指令048

3.1.7脉冲生成指令049

3.1.8触发器指令049

3.1.9逻辑堆栈指令050

3.1.10位逻辑指令应用案例051

3.2定时器指令及案例056

3.2.1定时器指令介绍056

3.2.2定时器指令的工作原理058

3.2.3定时器指令应用举例060

3.3计数器指令及案例062

3.3.1加计数器(CTU)062

3.3.2减计数器(CTD)063

3.3.3加减计数器(CTUD)065

3.3.4计数器指令应用举例066

3.4基本指令应用案例067

3.4.1电动机星三角减压启动067

3.4.2电视塔彩灯控制069

3.4.3两种液体混合控制072

3.5程序控制类指令及案例075

3.5.1跳转/标号指令075

3.5.2子程序指令076

3.5.3综合举例——3台电动机顺序控制078

3.6比较指令及案例079

3.6.1指令格式079

3.6.2指令用法082

3.6.3应用举例082

3.7数据传送指令及案例084

3.7.1单一传送指令084

3.7.2数据块传送指令086

3.7.3字节交换指令087

3.7.4数据传送指令综合举例088

3.8移位与循环指令及案例091

3.8.1移位指令091

3.8.2移位循环指令094

3.8.3移位寄存器指令095

3.9数据转换指令及案例099

3.9.1数据类型转换指令099

3.9.2译码与编码指令102

3.10数学运算类指令及案例104

3.10.1四则运算指令104

3.10.2数学功能指令107

3.10.3递增、递减指令109

3.10.4综合应用举例110

3.11逻辑操作指令及案例111

3.11.1逻辑与指令111

3.11.2逻辑或指令112

3.11.3逻辑异或指令114

3.11.4取反指令115

3.11.5综合应用举例——抢答器控制115

3.12实时时钟指令及案例118

3.12.1指令格式118

3.12.2应用举例119

3.13中断指令及案例120

3.13.1中断事件120

3.13.2中断指令及中断程序121

3.13.3中断指令应用举例123

第4章S7-200 SMART PLC开关量控制程序设计124

4.1经验设计法及案例124

4.1.1经验设计法简述124

4.1.2设计步骤124

4.1.3应用举例125

4.2翻译设计法及案例128

4.2.1翻译设计法简述128

4.2.2设计步骤129

4.2.3使用翻译法的几点注意129

4.2.4应用举例131

4.3顺序控制设计法与顺序功能图138

4.3.1顺序控制设计法138

4.3.2顺序功能图简介139

4.4启保停电路编程法143

4.4.1单序列编程143

4.4.2选择序列编程146

4.4.3并列序列编程151

4.5置位复位指令编程法155

4.5.1单序列编程155

4.5.2选择序列编程157

4.5.3并列序列编程160

4.6顺序控制继电器指令编程法162

4.6.1单序列编程162

4.6.2选择序列编程164

4.6.3并列序列编程167

4.7移位寄存器指令编程法170

4.8交通信号灯程序设计172

4.8.1控制要求172

4.8.2程序设计172

第5章S7-200 SMART PLC模拟量控制程序设计186

5.1模拟量控制概述186

5.1.1模拟量控制简介186

5.1.2模块扩展连接187

5.2模拟量模块及内码与实际物理量转换案例187

5.2.1模拟量输入模块EM AE04187

5.2.2模拟量输出模块EM AQ02189

5.2.3模拟量输入输出混合模块EM AM06191

5.2.4热电偶模块EM AT04192

5.2.5热电阻模块EM AR02195

5.2.6内码与实际物理量的转换及案例197

5.3空气压缩机改造项目201

5.3.1控制要求201

5.3.2设计过程202

5.4PID控制及应用案例208

5.4.1PID控制简介208

5.4.2PID指令210

5.4.3PID控制编程思路211

5.4.4PID控制工程实例——恒压控制211

5.5PID向导及应用案例217

5.5.1PID向导编程步骤217

5.5.2PID向导应用案例——恒压控制224

5.6模拟量信号发生与接收应用案例225

5.6.1控制要求225

5.6.2硬件设计225

5.6.3硬件组态228

5.6.4模拟量信号发生PLC程序设计228

5.6.5模拟量信号发生触摸屏程序设计229

5.6.6模拟量信号接收PLC程序设计238

第6章S7-200 SMART PLC通信及应用案例240

6.1通信基础知识240

6.1.1通信方式240

6.1.2通信传输介质241

6.1.3串行通信接口标准242

6.2S7-200 SMART PLC Modbus通信及案例243

6.2.1Modbus寻址243

6.2.2主站指令与从站指令244

6.2.3应用案例245

6.3S7-200 SMART PLC自由口通信及案例250

6.3.1自由口模式的参数设置250

6.3.2发送与接收指令251

6.3.3应用案例252

6.4S7-200 SMART PLC与SMART LINE触摸屏的以太网通信255

6.4.1简介255

6.4.2应用案例255

第7章PLC控制系统的设计261

7.1PLC控制系统设计基本原则与步骤261

7.1.1PLC控制系统设计的应用环境261

7.1.2PLC控制系统设计的基本原则262

7.1.3PLC控制系统设计的一般步骤262

7.2组合机床PLC控制系统设计265

7.2.1双面单工位液压组合机床的继电器控制265

7.2.2双面单工位液压组合机床的PLC控制270

7.3机械手PLC控制系统的设计283

7.3.1机械手的控制要求及功能简介283

7.3.2PLC及相关元件选型285

7.3.3硬件设计286

7.3.4程序设计286

7.3.5机械手自动控制调试299

7.3.6编制控制系统使用说明300

7.4两种液体混合PLC控制系统的设计300

7.4.1两种液体控制系统的控制要求300

7.4.2PLC及相关元件选型301

7.4.3硬件设计301

7.4.4硬件组态309

7.4.5程序设计309

7.4.6两种液体混合自动控制调试316

7.4.7编制控制系统使用说明317

7.5含有触摸屏交通灯PLC控制系统的设计317

7.5.1交通灯的控制要求317

7.5.2硬件设计318

7.5.3硬件组态318

7.5.4PLC程序设计318

7.5.5触摸屏程序设计318

7.6清扫设备PLC控制系统的设计330

7.6.1清扫设备控制要求330

7.6.2硬件设计331

7.6.3硬件组态331

7.6.4程序设计与解析331

附录337

附录AS7-200 SMART PLC外部接线图337

附录B捷尼查多功能仪表接线图及参数设置345

附录C特殊辅助继电器的含义346

附录D磁滞位移传感器352

参考文献354

为适应中国小型自动化需求，西门子公司特定制了一款高性价比的小型PLC产品——S7-200 SMART，由于其具有诸多优点，逐年应用越来越广。目前市面上讲解该系列的书籍较少，为了满足初学者的需求，本书特选择S7-200 SMART进行讲解。全书共分11章，根据学习进度由浅入深编排内容。第1、2章主要讲解S7-200 SMART硬件选型、输入/输出接线及编程软件的应用。第3章开始讲解编程基础，包括PLC常用数据类型、数制之间的转换、S7-200 SMART提供了哪些存储区及各存储区的寻址方法、基本的位逻辑指令应用、定时器和计数器的应用。第4章讲解了顺序控制指令、跳转指令、循环指令、移位指令、传送指令、比较指令、转换指令、实时时钟指令、整数四则运算指令及子程序的应用等。第5～9章讲解了S7-200 SMART高级功能的应用，包括中断的应用、高速计数的应用、高速脉冲输出运动控制的应用、模拟量及PID应用、通信功能的应用。第10章讲解了S7-200 SMART控制系统的整体设计思路及注意事项。第11章作为选修内容，主要针对的是没有电气控制基础的人员，讲解了常用电气设备和传感器的原理及选型应用。