西门子PLC从入门到精通

第1篇　入门篇

第1章　绪论 2

1.1　S7-200PLC硬件系统 2

1.1.1　CPU模块 2

1.1.2　数字量扩展模块 4

1.1.3　模拟量扩展模块 4

1.1.4　特殊功能模块 4

1.1.5　相关设备和工业软件 4

1.2　S7-200PLC外部结构与接线 5

1.2.1　S7-200PLC的外部结构 5

1.2.2　外部接线图 7

1.3　西门子PLC编程软件安装及使用说明 9

1.3.1　STEP 7-Micro/WIN简介、安装方法 9

1.3.2　STEP 7-Micro/WIN使用 13

1.3.3　S7-200仿真功能举例 18

第2章　S7-200PLC指令及应用 20

2.1　基础知识 20

2.1.1　数据类型 20

2.1.2　存储器数据区划分 20

2.1.3　数据区存储器的地址格式 25

2.1.4　S7-200PLC的寻址方式 26

2.1.5　PLC编程语言 28

2.2　位逻辑指令 34

2.2.1　触点的取用指令与线圈输出指令 35

2.2.2　触点串联指令 36

2.2.3　触点并联指令 36

2.2.4　电路块串联指令 37

2.2.5　电路块并联指令 38

2.2.6　置位与复位指令 38

2.2.7　脉冲生成指令 39

2.2.8　触发器指令 40

2.2.9　取反指令与空操作指令 41

2.2.10　逻辑堆栈指令 41

2.3　定时器指令 43

2.3.1　定时器指令介绍 43

2.3.2　定时器指令的工作原理 44

2.3.3　定时器指令应用举例 46

2.4　计数器指令 49

2.4.1　加计数器 49

2.4.2　减计数器 50

2.4.3　加减计数器 51

2.4.4　计数器指令的应用举例 52

2.5　比较指令与数据传送指令 54

2.5.1　比较指令 54

2.5.2　数据传送指令 55

2.6　移位与循环指令 61

2.6.1　移位指令 62

2.6.2　循环移位指令 64

2.6.3　移位寄存器指令 66

2.7　数学运算类指令 69

2.7.1　四则运算指令 69

2.7.2　数学功能指令 72

2.7.3　递增、递减指令 73

2.7.4　综合应用举例 74

2.8　逻辑操作指令 75

2.8.1　逻辑与指令 75

2.8.2　逻辑或指令 76

2.8.3　逻辑异或指令 77

2.8.4　取反指令 78

2.8.5　综合应用举例 79

2.9　数据转换指令 81

2.9.1　数据类型转换指令 81

2.9.2　译码与编码指令 83

2.10　程序控制类指令 85

2.10.1　跳转/标号指令 85

2.10.2　子程序指令 86

2.10.3　循环指令 89

2.10.4　综合举例——三台电动机顺序控制 90

2.11　中断指令 93

2.11.1　中断事件 93

2.11.2　中断指令及中断程序 95

2.11.3　中断指令应用举例 96

2.12　高速计数器指令 97

2.12.1　高速计数器输入端子及工作模式 97

2.12.2　高速计数器控制字节与状态字节 100

2.12.3　高速计数器指令 101

2.12.4　高速计数器指令编程的一般步骤 101

2.13　表功能指令 102

2.13.1　填表指令 102

2.13.2　查表指令 103

2.13.3　表取数功能指令 104

第3章　基础应用案例及解析 106

3.1　启动优先程序 106

3.1.1　启动优先程序实现方案1 106

3.1.2　启动优先程序实现方案2 107

3.2　停止优先程序 108

3.2.1　停止优先程序实现方案1 108

3.2.2　停止优先程序实现方案2 109

3.3　互锁联锁控制 110

3.4　自保持与解除程序 111

3.4.1　自保持与解除回路实现方案1 112

3.4.2　自保持与解除回路实现方案2 112

3.5　单一开关控制启停 113

3.6　按钮控制圆盘旋转一圈 115

3.7　三地控制一盏灯 116

3.8　停止操作保护和接触器故障处理程序 118

3.9　停电系统保护程序 119

3.10　卷帘门控制 120

3.11　仓库大门控制程序 122

3.12　水塔水位监测与报警 124

3.13　一个按钮控制三组灯 126

3.14　三相异步电动机的点动控制 127

3.15　三相异步电动机的连续控制 128

3.16　三相异步电动机点动、连续混合控制 129

3.16.1　一般编程 130

3.16.2　改进方案1 131

3.16.3　改进方案2 132

3.17　两地控制的三相异步电动机连续控制 133

3.18　两地控制的三相异步电动机点动连续混合控制 134

3.19　三相异步电动机正反转控制 135

3.20　三相异步电动机顺序启动同时停止控制 136

3.21　三相异步电动机顺序启动逆序停止控制 138

3.22　三相异步电动机星-三角降压启动控制 139

3.23　三相异步电动机时间原则控制的单向能耗制动 141

3.24　三相异步电动机时间原则控制的可逆运行能耗制动 142

3.25　三相异步电动机反接制动控制 144

3.26　三相双速异步电动机的控制 145

3.27　并励电动机电枢串电阻启动调速控制 147

3.28　倍数计时 149

3.29　多个定时器实现长计时 150

3.30　转盘旋转90°间歇运动控制 151

3.31　打卡计数 153

3.32　交替输出程序 154

3.32.1　计数器实现交替输出功能 154

3.32.2　用上升沿（正跳变）触发指令实现交替输出功能 155

3.33　一个数据的保持控制 155

3.34　读卡器 （付费计时） 157

3.35　权限不同混合竞赛抢答器 158

3.36　单灯周期交替亮灭 160

3.37　定时与区域置位指令实现多灯交替闪烁 161

3.38　用循环移位指令实现多灯控制 162

3.39　楼宇声控灯系统 164

3.40　高楼自动消防泵控制系统 165

3.41　机床工作台自动往返控制 167

3.42　车床滑台往复运动、主轴双向控制 168

3.43　磨床PLC控制 170

3.44　万能工具铣床PLC控制 172

3.45　滚齿机PLC控制 173

3.46　双头钻床PLC控制 175

3.47　传送带产品检测与次品分离 177

3.48　车间换气系统控制 178

3.49　风机与燃烧机连动控制 180

3.50　混凝土搅拌机的PLC控制 181

3.51　旋转圆盘180°正反转控制 182

3.52　选择开关控制三个阀门顺序开启、逆序关闭 183

3.53　物流检测控制 185

3.54　公交简易报站程序 186

3.55　自动售水机 188

3.56　模具成型 189



第2篇　提高篇

第4章　S7-200PLC开关量程序设计 192

4.1　经验设计法 192

4.1.1　经验设计法简述 192

4.1.2　设计步骤 193

4.1.3　应用举例 193

4.2　翻译设计法 196

4.2.1　翻译设计法简述 196

4.2.2　设计步骤 196

4.2.3　使用翻译法的几点注意 197

4.2.4　应用举例 198

4.3　顺序控制设计法与顺序功能图 203

4.3.1　顺序控制设计法 203

4.3.2　顺序功能图简介 204

4.4　启保停电路编程法 207

4.4.1　单序列编程 207

4.4.2　选择序列编程 211

4.4.3　并列序列编程 214

4.5　置位复位指令编程法 217

4.5.1　单序列编程 217

4.5.2　选择序列编程 219

4.5.3　并行序列编程 221

4.6　顺序控制继电器指令编程法 224

4.6.1　单序列编程 224

4.6.2　选择序列编程 226

4.6.3　并行序列编程 229

4.7　移位寄存器指令编程法 231

4.8　交通信号灯程序设计 232

4.8.1　控制要求 232

4.8.2　程序设计 233

第5章　S7-200PLC模拟量控制程序设计 245

5.1　模拟量控制概述 245

5.1.1　模拟量控制简介 245

5.1.2　模块扩展连接 246

5.2　模拟量输入/输出模块 247

5.2.1　模拟量输入模块 247

5.2.2　模拟量输出模块 253

5.2.3　模拟量输入/输出混合模块 255

5.2.4　内码与实际物理量的转换 255

5.3　空气压缩机改造项目 257

5.3.1　控制要求 257

5.3.2　设计过程 258

5.4　PID控制 262

5.4.1　PID控制简介 262

5.4.2　PID指令 263

5.4.3　PID控制编程思路 264

5.4.4　PID控制工程实例——恒压控制 264

5.5　PID控制在空气压缩机改造项目中的应用 269

5.5.1　控制要求 269

5.5.2　程序设计 270

第6章　常见应用案例及解析 273

6.1　信号分频简易程序 273

6.1.1　控制信号的二分频 273

6.1.2　控制信号的三分频 274

6.2　电动机正反转自动循环程序 275

6.3　双储液罐单水位控制 277

6.4　产品批量包装与产量统计 279

6.5　圆盘间歇旋转四圈控制 281

6.6　污水处理系统 283

6.7　按钮人行道交通灯控制 285

6.8　液体混合计数 287

6.9　用定时器编写的电动机正反转自动循环控制程序 289

6.10　权限相同普通三组抢答器 291

6.11　权限相同普通三组带数码管显示的抢答器 294

6.12　定时器实现跑马灯控制 296

6.13　广告灯控制 298

6.14　火灾报警控制 299

6.15　多故障报警控制 301

6.16　高层建筑排风系统控制 303

6.17　万年历指令控制系统的启停 306

6.18　送料小车的PLC控制 308

6.19　小车五站点呼叫控制 309

6.20　小车五站点自动循环往返控制 311

6.21　三条传送带控制 313

6.22　切割机控制 315

6.23　硫化机PLC控制 317

6.24　原料掺混机 319

6.25　自动加料控制 320

6.26　空气压缩机轮换控制 323

6.27　剪板机的控制 325

6.28　循环程序的应用 328

6.29　冰激凌机 330

6.30　智能灌溉 332

6.31　密码锁 334

6.32　交通灯 336

6.33　花样喷泉的PLC控制 338

6.34　手/自动控制 341

6.35　定时闹钟 344

6.36　啤酒灌装生产线的PLC控制 346

6.37　拔河比赛 348

6.38　饮料自动售货机的PLC控制 349

6.39　天塔之光的PLC控制 352

6.40　PLC在中央空调控制系统中的应用 356



第3篇　精通篇

第7章　PLC控制系统的设计 362

7.1　PLC控制系统设计基本原则与步骤 362

7.1.1　PLC控制系统设计的应用环境 362

7.1.2　PLC控制系统设计的基本原则 363

7.1.3　PLC控制系统设计的一般步骤 363

7.2　组合机床PLC控制系统设计 367

7.2.1　双面单工位液压组合机床的继电器控制 367

7.2.2　双面单工位液压组合机床的PLC控制 369

7.3　机械手PLC控制系统的设计 379

7.3.1　机械手的控制要求及功能简介 380

7.3.2　PLC及相关元件选型 381

7.3.3　硬件设计 383

7.3.4　程序设计 388

7.3.5　机械手自动控制调试 394

7.3.6　编制控制系统使用说明 395

7.4　两种液体混合控制系统的设计 395

7.4.1　两种液体控制系统的控制要求 395

7.4.2　PLC及相关元件选型 396

7.4.3　硬件设计 396

7.4.4　程序设计 401

7.4.5　两种液体混合自动控制调试 407

7.4.6　编制控制系统使用说明 407

第8章　综合应用案例及解析 408

8.1　家用普通洗衣机 408

8.2　全自动洗衣机 410

8.3　恒压供水的PLC控制 414

8.4　住房防盗系统控制 417

8.5　风机的PLC控制 421

8.6　弯管机的PLC控制 423

8.7　加热反应炉 426

8.8　气囊硫化机 430

8.9　大小球分拣系统 433

8.10　电动葫芦升降机 437

8.11　两个滑台顺序控制 441

8.12　四层电梯控制 445



附　录 453

附录1　CPU规范一览表 453

附录2　CPU电源规范一览表 454

附录3　西门子PLC基本指令一览表 455

附录4　CPU221/CPU222/CPU224XP/CPU226外部接线图 462

附录5　S7-200的特殊存储器 464



参考文献 468