西门子S7-300/400PLC从入门到精通

入 门 篇

第　1章 可编程控制器概述　2

1.1　PLC的产生与发展　2

1.1.1　PLC技术的产生　2

1.1.2　PLC的发展历史　3

1.2　PLC的技术特点　4

1.3　可编程控制器的功能　6

1.4　可编程控制器的分类　7

1.4.1　按照PLC的控制规模分类　7

1.4.2　按照PLC的控制性能分类　7

1.4.3　按照PLC的结构分类　8

1.5　可编程控制器的编程语言和发展趋势　8

1.5.1　PLC的编程语言　8

1.5.2　PLC的发展趋势　10

1.6　可编程控制器的组成及工作原理　11

1.6.1　PLC的组成　11

1.6.2　PLC的软件系统　18

1.6.3　PLC的工作原理　19

1.7　西门子S7系列PLC概述　22

1.7.1　西门子S7-200系列PLC　22

1.7.2　西门子S7-1200系列PLC　23

1.8　本章小结　24

第　2章 S7-300/400系列PLC的硬件系统及内部资源　25

2.1　硬件系统基本构成　25

2.1.1　概述　25

2.1.2　S7-300/400系列PLC的组成　25

2.1.3　S7-300/400系列PLC的结构　30

2.2　CPU模块及性能特点　33

2.2.1　S7-300系列PLC的CPU模块　33

2.2.2　S7-400系列PLC的CPU模块　37

2.3　输入/输出模块及模块地址的确定　41

2.3.1　S7-300系列PLC的信号模块　41

2.3.2　S7-400系列PLC的信号模块　58

2.3.3　模块诊断与过程中断　60

2.3.4　信号模块地址的确定　61

2.4　S7-300/400系列PLC的内部资源　63

2.4.1　装载存储区　64

2.4.2　工作存储区　64

2.4.3　系统存储区　64

2.4.4　外设I/O存储区与累加器　65

2.4.5　状态寄存器　66

2.4.6　系统存储器区域的划分及功能　67

2.5　分布式I/O　68

2.5.1　ET200集成的功能　69

2.5.2　ET200的分类　69

2.6　本章小结　70

第3章　S7-300/400系列PLC的指令系统　71

3.1　指令系统的基本知识　71

3.1.1　数制　71

3.1.2　数据类型　72

3.2　S7-300/400系列PLC的基本指令　80

3.2.1　位逻辑指令　80

3.2.2　比较指令　86

3.2.3　转换指令　89

3.2.4　计数器指令　91

3.2.5　数据块操作指令　93

3.2.6　逻辑控制指令　94

3.2.7　整数运算指令　99

3.2.8　浮点运算指令　101

3.2.9　赋值指令　102

3.2.10　程序控制指令　105

3.2.11　移位和循环指令　109

3.2.12　状态位指令　112

3.2.13　定时器指令　116

3.2.14　字逻辑指令　123

3.2.15　累计器指令　125

3.3　本章小结　128

提　高 篇

第4章　STEP 7编程软件的使用方法　130

4.1　STEP 7编程软件概述　130

4.1.1　STEP 7编程软件的标准软件包　130

4.1.2　人机接口　133

4.1.3　STEP 7编程软件的启动　133

4.2　创建和编辑项目　135

4.2.1　利用STEP 7编程软件创建项目的步骤　135

4.2.2　项目结构　136

4.2.3　创建项目　137

4.2.4　编辑项目　138

4.3　硬件组态　140

4.3.1　硬件组态的任务与步骤　140

4.3.2　CPU的参数设置　142

4.3.3　I/O模块的参数设置　149

4.4　定义符号　153

4.4.1　共享符号与局域符号　153

4.4.2　符号表　155

4.5　逻辑块的生成　157

4.5.1　建立逻辑软件块　157

4.5.2　编辑变量声明表　158

4.5.3　编辑语句和文字注释时的注意事项　159

4.6　刷新块调用与逻辑块存盘　160

4.6.1　刷新块调用　160

4.6.2　逻辑块存盘　160

4.7　程序的下载和调试　161

4.7.1　下载程序及模块信息　161

4.7.2　用S7-PLCSIM调试程序　162

4.8　本章小结　164

第5章　S7-300/400系列PLC的用户程序结构　165

5.1　用户程序的基本结构　165

5.1.1　用户程序中的块　165

5.1.2　用户程序使用的堆栈　166

5.1.3　STEP 7的编程方法　167

5.2　功能块与功能的生成与调用　168

5.2.1　局域变量的类型　168

5.2.2　功能块与功能的调用　169

5.3　数据块　176

5.3.1　数据块中的数据类型　176

5.3.2　数据块的生成与使用　178

5.4　多重背景　180

5.4.1　多重背景功能块　180

5.4.2　多重背景数据块　182

5.5　组织块与中断处理　182

5.5.1　中断的基本概念　182

5.5.2　组织块的变量声明表　183

5.5.3　日期时间中断组织块　184

5.5.4　延时中断组织块　187

5.5.5　循环中断组织块　189

5.5.6　硬件中断组织块　191

5.5.7　背景数据块　193

5.5.8　启动时使用的组织块　194

5.5.9　错误处理组织块　196

5.6　本章小结　197

第6章　S7-300/400系列PLC的通信与网络　198

6.1　计算机通信方式与串行通信接口　198

6.1.1　计算机的通信方式　198

6.1.2　串行通信接口类型　200

6.2　计算机通信的国际标准　200

6.2.1　开放系统互连模型（OSI）　201

6.2.2　现场总线及其国际标准　201

6.3　S7-300/400的通信网络　202

6.3.1　工业自动化网络　202

6.3.2　S7-300/400的通信网络　203

6.3.3　S7通信的分类　204

6.4　MPI网络与全局数据通信　205

6.4.1　MPI网络　205

6.4.2　MPI网络的组态　205

6.4.3　全局数据表　207

6.4.4　事件驱动的全局数据通信　209

6.4.5　不用连接组态的MPI通信　210

6.5　执行器传感器接口AS-i网络　211

6.5.1　AS-i的网络结构　211

6.5.2　AS-i的寻址模式　212

6.5.3　AS-i的主从通信方式　212

6.5.4　AS-i从站的通信接口　213

6.5.5　AS-i的工作阶段　213

6.6　工业以太网　214

6.6.1　三同轴电缆网络　215

6.6.2　双绞线和光纤网络　215

6.6.3　高速工业以太网　216

6.7　PROFIBUS介绍　216

6.7.1　PROFIBUS的组成　216

6.7.2　PROFIBUS介质存取协议　217

6.7.3　PROFIBUS-DP设备的分类　219

6.7.4　PROFIBUS的通信协议　219

6.7.5　基于组态的PROFIBUS通信　221

6.8　点对点通信　225

6.8.1　点对点通信的硬件与通信协议　225

6.8.2　ASCII Driver通信协议　225

6.8.3　3964（R）通信协议　228

6.8.4　RK512通信协议　230

6.9　本章小结　235

第7章　PLC控制系统的设计方法　236

7.1　PLC控制系统的设计流程　236

7.1.1　PLC控制系统的基本原则　236

7.1.2　PLC控制系统的设计内容　237

7.1.3　PLC控制系统的设计步骤　238

7.2　PLC的硬件系统设计选型方法　240

7.2.1　PLC硬件系统设计基本流程　241

7.2.2　估算I/O点数　241

7.2.3　估算存储器容量　241

7.2.4　功能选择　241

7.2.5　机型选择　243

7.2.6　外部设备及专用模块　244

7.3　PLC的控制程序设计方法　244

7.3.1　PLC控制程序设计步骤　244

7.3.2　PLC控制程序设计方法　246

7.4　设计经验与注意事项　247

7.4.1　干扰和抗干扰措施　247

7.4.2　节省I/O点数的方法　248

7.4.3　PLC的安装与维护　249

7.5　本章小结　252

实　践 篇

第8章　S7-300/400系列PLC在小功率金卤石英吹泡机控制系统中的应用　254

8.1　系统总统设计　254

8.1.1　系统功能分析　254

8.1.2　系统原理分析　255

8.2　系统PLC选型和资源配置　257

8.2.1　模块构成图　257

8.2.2　特殊模块功能概述　257

8.2.3　各个模块的具体功能及特性分析　258

8.3　系统程序设计与调试　259

8.3.1　编程语言STEP 7的语言特点　259

8.3.2　系统工艺表图　260

8.3.3　系统主程序流程图、规格选择及相关设置　262

8.4　系统PLC程序　265

8.4.1　程序的构成　265

8.4.2　系统所用到的符号　266

8.4.3　主程序　271

8.4.4　子程序　286

8.5　本章小结　294

第9章　S7-300/400系列PLC在啤酒发酵自动控制系统中的应用　295

9.1　系统总体设计　295

9.1.1　系统功能分析　295

9.1.2　控制原理分析　296

9.2　系统PLC选型和资源配置　297

9.2.1　PLC选型　297

9.2.2　PLC的I/O资源配置　297

9.2.3　PLC其他资源配置　297

9.2.4　PLC硬件资源设计　298

9.3　系统PLC程序设计　298

9.3.1　程序流程图设计　298

9.3.2　PLC功能模块程序设计　299

9.4　系统程序模块　299

9.4.1　I/O采样及输出程序　302

9.4.2　发酵罐的温度信号转换程序　307

9.4.3　发酵温度控制程序　308

9.4.4　发酵罐单罐计时程序　314

9.4.5　分计时控制程序　316

9.4.6　流量累积子程序　319

9.4.7　单罐储酒控制程序　320

9.4.8　出酒控制程序　321

9.5　本章小结　323

附录　324

附录1　S7-300/400系列PLC的指令一览表　324

附录2　组织块一览表　328

附录3　系统功能（SFC）一览表　329

附录4　系统功能块（SFB）一览表　332

附录5　IEC功能一览表　334

附录6　常用缩写词　335