工业自动化技术

目 录
前言
第1章 工业自动化系统概述 1
第2章 可编程序控制器基础 2
2.1 可编程序控制器的产生和定义 2
2.2 可编程序控制器的特点 3
2.3 可编程序控制器的应用 3
2.4 可编程序控制器的分类 4
2.4.1 按照I/O点数容量分类 4
2.4.2 按照结构形式分类 4
2.4.3 按照使用情况分类 5
2.5 可编程序控制器的组成 5
2.5.1 中央处理单元 6
2.5.2 存储器 6
2.5.3 输入/输出单元 6
2.5.4 电源 9
2.5.5 I/O扩展接口 9
2.5.6 通信接口 9
2.5.7 智能单元 9
2.5.8 外部设备 9
2.6 可编程序控制器的工作特点 9
2.6.1 PLC循环扫描工作过程 9
2.6.2 PLC的扫描周期 11
2.6.3 输入/输出映像寄存器 11
2.6.4 PLC的输入/输出滞后 11
第3章 自动化工程项目设计 13
3.1 物料灌装自动生产线 13
3.2 自动化控制系统设计流程 13
3.2.1 确定系统控制任务与设计要求 14
3.2.2 制定电气控制方案 14
3.2.3 确定控制系统的输入/输出信号 15
3.2.4 硬件选型与配置 15
3.2.5 I/O分配 15
3.2.6 控制程序设计 15
3.2.7 现场运行调试 16
3.2.8 项目归档 16
3.3 自动生产线控制要求 16
3.4 自动生产线信号分析 17
3.5 工程项目设计报告 18
3.6 自动化项目设计软件STEP7 19
3.6.1 SIMATIC 管理器 19
3.6.2 创建用户项目 21
3.6.3 STEP7 帮助系统 23
任务1 新建物料灌装自动生产线项目 24
第4章 PLC的硬件设计 25
4.1 S7-300/400硬件模块 25
4.1.1 机架 25
4.1.2 电源模块 26
4.1.3 CPU模块 26
4.1.4 接口模块 29
4.1.5 信号模块 30
4.1.6 通信模块 31
4.1.7 功能模块 31
4.1.8 占位模块 32
4.1.9 仿真器模块 32
4.2 硬件安装 33
4.2.1 S7-300系列模块的安装规范 33
4.2.2 S7-400系列模块的安装规范 34
4.3 更换模块 34
4.3.1 更换S7-300的SM模块 34
4.3.2 更换S7-400的SM模块 34
4.4 硬件组态 34
4.4.1 组态硬件模块 35
4.4.2 配置模块参数 36
4.4.3 保存、下载和上传组态参数 42
4.4.4 更新硬件目录 44
4.4.5 复位CPU和暖启动 46
4.5 自动生产线硬件设计 46
4.5.1 硬件模块选择与配置 46
4.5.2 I/O分配表 47
4.5.3 I/O接线图 48
任务2 物料灌装自动生产线项目硬件设计 50
第5章 PLC的软件设计 51
5.1 STEP7编程基础 51
5.1.1 数制和编码 51
5.1.2 数据类型及表示格式 52
5.1.3 S7-300/400的内部资源 54
5.1.4 存储区的寻址方式 56
5.1.5 STEP7编程语言 58
5.2 程序结构设计 61
5.2.1 程序块类型 61
5.2.2 程序结构形式 62
5.2.3 工程项目程序结构 63
5.3 程序块的编辑 64
5.3.1 新建用户程序块 64
5.3.2 LAD/STL/FBD编辑器 65
5.3.3 程序块的调用 66
5.3.4 下载块到CPU 66
5.3.5 监视程序运行 67
任务3 设计手动运行程序 68
5.4 符号表 68
5.4.1 定义全局符号 68
5.4.2 使用全局符号 69
任务4 编辑项目的符号表 71
5.5 开关量的控制 72
5.5.1 逻辑与、或、异或指令 72
5.5.2 置位、复位指令 73
5.5.3 触发器的置位/复位指令 74
5.5.4 影响RLO的指令 74
5.5.5 边沿检测指令 74
任务5 设计启动物料灌装生产线运行的程序 76
5.6 数据传送指令 77
5.7 计数器的使用--计数统计 77
5.7.1 计数器各端口的功能 77
5.7.2 加减计数器的功能图 78
5.8 定时器的使用--时间控制 79
5.8.1 接通延时定时器ODT 79
5.8.2 带保持的接通延时定时器ODTS 81
5.8.3 关断延时定时器OFFDT 81
5.8.4 脉冲定时器PULSE 82
5.8.5 扩展脉冲定时器PEXT 83
任务6 设计物料灌装生产线自动运行的程序 84
5.9 数据的运算操作 85
5.9.1 基本数学运算指令 85
5.9.2 比较指令 86
5.9.3 转换指令 86
任务7 生产线数据处理 88
5.10 程序调试方法 88
5.10.1 S7-PLCSIM仿真软件 88
5.10.2 使用程序编辑器调试程序 89
5.10.3 使用变量表调试程序 90
5.11 数据块的使用 92
5.11.1 数据的类型 92
5.11.2 定义全局数据块 93
5.11.3 完全表示方法访问数据块 94
5.11.4 数据块的应用 95
5.11.5 恢复数据块的初值 98
任务8 应用数据块进行计数统计 98
5.12 编写带形参的函数 99
5.12.1 任务要求--故障报警 99
5.12.2 编写带形参的FC 99
5.12.3 编写带形参的FB 101
5.12.4 调用修改了参数的函数FC或FB 104
任务9 生产线故障报警 105
5.13 故障诊断 105
5.13.1 模块信息 106
5.13.2 硬件诊断 107
5.13.3 参考数据 109
5.13.4 重新接线 114
任务10 重新接线点动传送带电动机 118
5.14 组织块与中断系统 119
5.14.1 组织块的类型与优先级 119
5.14.2 启动组织块 119
5.14.3 中断组织块 120
5.14.4 组织块的启动信息 124
任务11 日期时间中断组织块的应用 125
5.15 模拟量的处理方法 126
5.15.1 模拟量模板的用途 126
5.15.2 量程卡的设置 126
5.15.3 AI/AO地址分配 126
5.15.4 模拟量输入模块的组态 127
5.15.5 模拟量输出模块的组态 129
5.15.6 模拟量转换的数值表达方式