可编程逻辑控制器(基于S7-200系列)

第1章 PLC基础及系统结构 1 1.1 继电接触控制电路 1 1.1.1 继电接触控制系统的结构 1 1.1.2 继电接触控制基本控制电路 2 1.1.3 继电接触控制电路电气元器件选择原则 4 1.2 PLC概述 5 1.2.1 PLC的产生、发展、特点及分类 5 1.2.2 PLC的应用领域 8 1.2.3 PLC控制与继电接触控制的区别 9 1.2.4 PLC的扫描工作方式 10 1.3 PLC的基本结构 11 1.3.1 PLC的硬件组成 11 1.3.2 PLC的输入/输出单元接口 14 1.3.3 PLC的软件组成 17 1.4 从一个简单示例看PLC应用开发过程 18 实训1 PLC简单应用示例 21 思考与练习1 23 第2章 S7-200系列PLC的硬件及编程资源 24 2.1 S7-200 系列PLC及其升级版 24 2.2 S7-200 PLC的硬件系统配置 24 2.2.1 S7-200 PLC的硬件系统构成和性能特点 25 2.2.2 S7-200 PLC的CPU模块和 技术指标 27 2.2.3 S7-200 PLC的数字量输入/输出(I/O)扩展模块 31 2.2.4 S7-200 PLC的模拟量输入/输出扩展模块 32 2.2.5 S7-200 PLC的热电偶、热电阻输入扩展模块 35 2.2.6 S7-200 PLC的网络通信及其他控制模块 35 2.3 S7-200 PLC的I/O编址及外部端口接线 36 2.3.1 S7-200 PLC的I/O编址 36 2.3.2 S7-200 PLC的外部端口接线 37 2.4 S7-200 PLC的内部编程资源 41 2.4.1 S7-200 PLC的编程软元件 41 2.4.2 软元件的类型和功能 42 2.5 S7-200 SMART PLC的系统配置 46 2.5.1 S7-200 SMART PLC的功能特点 46 2.5.2 S7-200 SMART PLC的CPU模块 47 2.5.3 S7-200 SMART PLC的扩展模块 49 2.5.4 S7-200 SMART PLC的I/O编址及外部端口接线 50 实训2 PLC硬件连接及简单程序 53 思考与练习2 54 第3章 S7-200系列PLC的基本指令及应用 56 3.1 S7-200系列PLC的编程软件及编程规约 56 3.1.1 S7-200系列PLC编程软件简介 56 3.1.2 S7-200系列PLC常用指令的基本格式及编程规约 56 3.2 位逻辑指令 58 3.2.1 触点输入/线圈驱动输出指令 58 3.2.2 位逻辑“与”指令 60 3.2.3 位逻辑“或”指令 61 3.2.4 位逻辑块“与”指令 63 3.2.5 位逻辑块“或”指令 63 3.2.6 置位/复位指令 64 3.2.7 立即指令 64 3.2.8 边沿触发指令 65 3.2.9 堆栈及堆栈操作指令 67 3.2.10 取反指令/空操作指令 68 3.3 定时器 68 3.3.1 基本概念及定时器编号 68 3.3.2 通电延时定时器指令 69 3.3.3 断电延时定时器指令 71 3.3.4 保持型通电延时定时器指令 72 3.3.5 定时器当前值刷新方式 73 3.4 计数器指令 75 3.4.1 基本概念及计数器编号 75 3.4.2 递增计数器指令 75 3.4.3 递减计数器指令 76 3.4.4 增减计数器指令 77 3.5 比较指令 79 3.5.1 比较指令运算符及格式 79 3.5.2 不同比较指令的数据类型及范围 80 3.5.3 比较指令应用示例 81 3.6 程序控制指令 82 3.6.1 跳转指令 82 3.6.2 循环指令 83 3.6.3 停止、结束及看门狗复位指令 85 3.6.4 子程序 87 3.6.5 “与”ENO指令 90 3.7 位逻辑指令应用实例 90 3.7.1 简易3人抢答器控制程序 91 3.7.2 时钟控制程序 91 3.7.3 密码锁控制程序 92 实训3 常用基本逻辑指令编程 93 思考与练习3 97 第4章 PLC开关量及顺序控制梯形图程序 设计方法 100 4.1 PLC开关量梯形图程序设计方法 100 4.1.1 继电器电路结构设计法 100 4.1.2 经验设计法 103 4.1.3 逻辑代数设计法 104 4.2 PLC功能图 105 4.2.1 PLC功能图的基本概念 105 4.2.2 PLC功能图的结构 106 4.3 顺序控制梯形图程序设计 109 4.3.1 基于启、保、停电路的顺序控制梯形图程序设计 109 4.3.2 基于置位、复位指令的顺序控制梯形图程序设计 112 4.4 顺序控制指令及应用 113 4.4.1 顺序控制指令 113 4.4.2 顺序控制指令的应用 114 4.4.3 顺序控制指令的使用说明 117 实训4 电动机顺序延时启动控制系统 117 思考与练习4 120 第5章 S7-200系列PLC的功能指令及应用 121 5.1 功能指令及数据类型 121 5.1.1 功能指令格式 121 5.1.2 功能指令数据及寻址 122 5.2 数据传送指令 123 5.2.1 单个数据传送指令 123 5.2.2 块传送指令 125 5.2.3 字节交换与填充指令 126 5.3 运算指令 127 5.3.1 算术运算指令 127 5.3.2 增减指令 131 5.3.3 数学函数指令 131 5.3.4 逻辑运算指令 133 5.3.5 移位指令 134 5.4 中断指令 138 5.5 表功能、数据转换及时钟指令 143 5.5.1 表功能指令 143 5.5.2 数据转换指令 147 5.5.3 时钟指令 152 5.6 高速处理指令 153 5.6.1 高速计数指令 153 5.6.2 高速脉冲输出 158 实训5 PLC延时继电器 161 思考与练习5 163 第6章 PLC模拟量采集及PID控制回路 165 6.1 模拟量及闭环控制系统 165 6.1.1 模拟信号获取及变换 165 6.1.2 计算机闭环控制系统 166 6.1.3 PID控制算法及应用特点 168 6.2 S7-200 系列PLC对模拟信号的处理 171 6.2.1 模拟量输入/输出模块 171 6.2.2 模拟量/数字量与物理量的标度变换 173 6.3 PID控制指令及应用 175 6.3.1 PID回路输入转换及标准化数据 175 6.3.2 PID回路输出值转换成标定数据 176 6.3.3 正作用和反作用回路 176 6.3.4 回路输出变量范围、控制方式及特殊操作 177 6.3.5 PID回路表 178 6.3.6 PID回路指令 179 6.3.7 PID参数工程整定 180 6.3.8 PID编程步骤及应用 182 6.4 PID指令向导 184 实训6 PID模拟信号采集及闭环控制系统 188 思考与练习6 192 第7章 S7-200 PLC网络通信及应用 193 7.1 S7-200 PLC网络通信实现 193 7.1.1 S7-200 PLC网络通信概述 193 7.1.2 S7-200 PLC网络通信协议 198 7.1.3 网络通信配置实例 200 7.2 S7-200 PLC通信指令和应用 203 7.2.1 网络读与写指令 203 7.2.2 发送与接收指令 208 7.2.3 获取与设置通信口地址指令 214 实训7 S7-200 PLC网络通信 214 思考与练习7 217 第8章 PLC控制系统设计实例 219 8.1 三相异步电动机带延时的正反转控制系统 219 8.2 带有数显及倒计时功能的4人抢答器系统 223 8.3 自动搬运车控制系统 225 8.4 双闭环比值PID控制系统 228 实训8 PLC控制系统设计 231 思考与练习8 235 第9章 S7-200系列PLC编程软件及应用 237 9.1 STEP 7-Micro/WIN V4.0编程软件 237 9.1.1 STEP 7-Micro/WIN V4.0的软件环境 237 9.1.2 STEP 7-Micro/WIN V4.0的功能 242 9.1.3 程序编辑 245 9.1.4 编译与下载 251 9.1.5 调试与监控 253 9.2 STEP 7-Micro/WIN SMART编程软件 256 9.2.1 STEP 7-Micro/WIN SMART编程软件的窗口 257 9.2.2 STEP 7-Micro/WIN SMART的主要特点 258 9.2.3 STEP 7-Micro/WIN SMART的使用帮助 259 9.3 编程软件应用示例 259 9.3.1 STEP 7-Micro/WIN V4.0应用示例 259 9.3.2 STEP 7-Micro/WIN SMART应用示例 261 思考与练习9 263 第10章 S7-1200 PLC的结构及应用 264 10.1 S7-1200 PLC结构特征 264 10.1.1 S7-1200硬件结构 264 10.1.2 CPU模块 265 10.2 TIA Portal软件及程序结构 267 10.2.1 TIA Portal软件 267 10.2.2 S7-1200 PLC的程序结构 268 10.3 S7-1200 PLC应用示例 269 附录 S7-200系列PLC基本指令集 275 参考文献 280