目錄
前言
第1章PLC基礎知識1
1.1PLC的產生與發展1
1.1.1PLC的產生1
1.1.2PLC的發展歷史與趨勢2
1.2PLC的功能特點與應用分類4
1.2.1PLC的功能與特點4
1.2.2PLC的主要性能指標5
1.2.3PLC的應用和分類6
1.3PLC的硬件組成和工作原理8
1.3.1PLC的硬件組成8
1.3.2PLC的工作原理14
1.3.3PLC的立即輸入、輸出功能16
1.4西門子PLC簡介16
1.4.1西門子PLC的發展16
1.4.2西門子PLC的產品類型17
第2章S71500 PLC控制繫統的硬件組成20
2.1S71500 PLC的電源模塊20
2.1.1S71500 PLC的繫統電源模塊20
2.1.2S71500 PLC的負載電源模塊21
2.1.3S71500 PLC的繫統電源模塊選擇示例21
2.1.4供電平衡計算24
2.2S71500 PLC的CPU模塊24
2.2.1CPU模塊的分類及主要性能24
2.2.2CPU模塊的外形結構及部件27
2.2.3CPU模塊的工作模式30
2.3S71500 PLC的I/O模塊30
2.3.1模塊特性及其寬度的劃分31
2.3.2數字量I/O模塊31
2.3.3模擬量I/O模塊38
2.4通信與工藝模塊40
2.4.1通信模塊40
2.4.2工藝模塊42
2.5分布式模塊44
2.5.1ET 200MP分布式模塊44
2.5.2ET 200SP分布式模塊45
2.6S71500 PLC的安裝與接線45
2.6.1PLC安裝和接線注意事項45
2.6.2S71500 PLC的硬件安裝47
2.6.3S71500 PLC的接線50
第3章S71500 PLC編程基礎53
3.1PLC編程語言簡介53
3.1.1PLC編程語言的國際標準53
3.1.2LAD梯形圖54
3.1.3STL語句表57
3.1.4SFC順序功能圖57
3.1.5FBD功能塊圖58
3.1.6STEP 7的其他編程語言59
3.2S71500 PLC的數制與數據類型60
3.2.1數據長度與數制60
3.2.2基本數據類型62
3.2.3復雜數據類型67
3.2.4指針與用戶自定義數據類型68
3.2.5參數類型69
3.2.6繫統數據類型70
3.2.7硬件數據類型71
3.3S71500 PLC的存儲區與尋址方式72
3.3.1S71500 PLC的存儲繫統72
3.3.2S71500 PLC存儲器範圍及特性73
3.3.3尋址方式77
3.4TIA Portal（博途）軟件的使用82
3.4.1TIA Portal軟件視圖結構及新建項目的內容與步驟82
3.4.2新建TIA Portal項目84
3.4.3硬件組態與配置85
3.4.4變量表的定義98
3.4.5梯形圖程序的輸入101
3.4.6項目編譯與下載103
3.4.7打印與歸檔106
3.5程序調試與仿真108
3.5.1程序信息108
3.5.2交叉引用108
3.5.3比較項目數據109
3.5.4使用監控表與強制表進行調試110
3.5.5使用S7PLCSIM軟件進行仿真115
3.6安裝支持包和GSD文件118
3.6.1安裝支持包118
3.6.2安裝GSD文件120
第4章S71500 PLC的指令繫統122
4.1S71500 PLC基本指令122
4.1.1位邏輯運算指令122
4.1.2定時器操作指令133
4.1.3計數器操作指令156
4.1.4移動操作指令171
4.1.5比較操作指令178
4.1.6轉換操作指令184
4.1.7數學函數指令191
4.1.8字邏輯運算指令204
4.1.9移位和循環指令215
4.1.10程序控制類指令225
4.2擴展指令231
4.2.1日期和時間指令231
4.2.2字符串和字符指令241
4.2.3過程映像指令262
第5章S71500 PLC的用戶程序結構268
5.1S71500 PLC的程序及塊結構268
5.1.1S71500 PLC的程序分類268
5.1.2TIA Portal軟件中程序的編程方法268
5.1.3S71500 PLC的塊結構269
5.2數據塊270
5.2.1數據塊的分類271
5.2.2數據塊的生成271
5.2.3數據塊的應用274
5.3S71500 PLC組織塊280
5.3.1組織塊的構成、分類與中斷280
5.3.2主程序循環組織塊283
5.3.3時間中斷組織塊284
5.3.4延時中斷組織塊290
5.3.5循環中斷組織塊294
5.3.6硬件中斷組織塊303
5.3.7啟動組織塊306
5.4S71500 PLC函數和函數塊311
5.4.1接口區312
5.4.2生成與調用函數313
5.4.3函數的應用313
5.4.4生成與調用函數塊319
5.4.5函數塊的應用319
第6章S71500 PLC數字量順序控制編程及SCL編程327
6.1梯形圖設計方法327
6.1.1翻譯法設計梯形圖327
6.1.2經驗法設計梯形圖332
6.2順序控制設計法與順序功能圖336
6.2.1步與動作337
6.2.2有向連接與轉換338
6.2.3順序功能圖的基本結構338
6.2.4常見的順序控制編寫梯形圖程序的實例339
6.3順序功能圖語言S7Graph348
6.3.1S7Graph程序結構348
6.3.2S7Graph編輯界面的介紹349
6.3.3S7Graph的顯示模式351
6.3.4S7Graph中的步與動作356
6.3.5S7Graph函數塊的接口參數359
6.3.6S7Graph的應用實例364
6.4SCL編程語言401
6.4.1SCL程序編輯器401
6.4.2SCL編程語言基礎403
6.4.3SCL的尋址410
6.4.4SCL程序控制語句415
第7章S71500 PLC的模擬量功能與PID控制425
7.1模擬量控制概述425
7.1.1模擬量控制簡介425
7.1.2模擬值的表示及精度426
7.1.3模擬量的輸入/輸出方法429
7.2S71500繫列的模擬量功能431
7.2.1S71500繫列PLC模擬量擴展模塊431
7.2.2S71500繫列PLC模擬量模塊的接線432
7.2.3S71500繫列PLC模擬量模塊的參數設置442
7.2.4S71500繫列PLC模擬量模塊的應用448
7.3PID閉環控制452
7.3.1模擬量閉環控制繫統的組成452
7.3.2PID控制器453
7.3.3PID_Compact指令及使用454
7.3.4PID控制的應用460
第8章S71500 PLC的通信功能469
8.1通信基礎知識469
8.1.1通信的基本概念469
8.1.2通信傳輸介質470
8.1.3網絡拓撲結構471
8.1.4網絡通信標準472
8.1.5SIMATIC通信網絡概述478
8.2S71500 PLC的串行通信480
8.2.1串行通信接口類型及連接方式480
8.2.2自由口協議通信482
8.2.3Modbus RTU協議通信496
8.3PROFIBUS通信511
8.3.1PROFIBUS現場總線概述511
8.3.2PROFIBUSDP網絡的主站與從站512
8.3.3PROFIBUS網絡配置方案514
8.3.4PROFIBUSDP接口515
8.3.5PROFIBUS網絡的參數分配515
8.3.6PROFIBUS網絡診斷520
8.3.7PROFIBUS通信應用舉例521
8.4PROFINET通信523
8.4.1PROFINET簡介524
8.4.2構建PROFINET網絡527
8.4.3PROFINET網絡參數分配529
8.4.4PROFINET網絡診斷534
8.4.5PROFINET通信應用舉例539
8.5開放式用戶通信541
8.5.1開放式用戶通信概述541
8.5.2開放式用戶通信的指令542
8.5.3開放式用戶通信應用舉例546
第9章PLC控制繫統設計及實例555
9.1PLC控制繫統的設計555
9.1.1PLC控制繫統的設計原則和內容555
9.1.2PLC控制繫統的設計步驟556
9.1.3PLC硬件繫統設計557
9.1.4PLC軟件繫統設計560
9.2PLC在傳統繼電控制中的應用561
9.2.1PLC在異步電動機降壓啟動控制中的應用561
9.2.2PLC在異步電動機限位往返控制中的應用566
9.2.3PLC在異步電動機制動控制中的應用571
9.2.4PLC在異步電動機多速控制中的應用573
9.3PLC控制的應用設計實例579
9.3.1PLC在三相步進電動機控制中的應用設計579
9.3.2PLC在多臺電動機的順啟逆停控制中的應用設計587
9.3.3PLC在送料小車自動行程控制中的應用設計593
9.3.4PLC在全自動洗衣機模擬控制中的應用設計598
參考文獻607

前言可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術發展起來的一種通用工業自動控制裝置。自20世紀60年代推出第1臺PLC至今，PLC的發展非常迅猛，已成為工控領域中重要、應用廣的控制設備之一。在編寫過程中編者注重題材的取舍，使本書具有以下特點：（1）以PLC的應用技術為重點，淡化原理，注重實用，以項目、案例為線索進行內容的編排；（2）本書定位於面向自動控制的應用層面,從示範工程到應用層，工程實例豐富，著重培養讀者的動手能力，使讀者容易跟上新技術的發展；（3）本書的大部分實例取材於實際工程項目或其中的某個環節，對讀者從事PLC應用和工程設計具有較大的實踐指導意義。全書共分9章，第1章講述了PLC的定義、發展歷程與趨勢、功能、特點與主要性能指標、應用和分類、PLC的硬件組成及工作原理；第2章介紹了S71500 PLC的電源模塊、CPU模塊、I/O模塊、通信與工藝模塊、分布式模塊以及硬件安裝和接線等內容；第3章先簡單介紹了PLC的編程語言種類、數據類型與尋址方式，然後詳細講述了TIA Portal（博途）編程軟件的使用，後又講解了S7PLCSIM仿真軟件的使用；第4章介紹了S71500的基本指令、擴展指令，並通過實例講解了基本指令的使用方法；第5章介紹了S71500 PLC的用戶程序結構及編程方法，數據塊、組織塊、函數和函數塊的使用方法；第6章先介紹梯形圖的翻譯設計方法與經驗設計法、順序控制設計法與順序功能圖，再講解了S71500 PLC順序控制語言S7Graph，並通過多個實例講述了S7Graph在單序列、選擇序列、並行序列中順序控制的應用，後還講解了SCL編程語言；第7章介紹了模擬量的基本概念、S71500繫列的模擬量擴展模塊、模擬量控制的使用、PID控制與應用等內容；第8章介紹了通信基礎知識、S71500 PLC的串行通信、S71500 PLC的PROFIBUS通信、S71500 PLC的PROFINET通信、開放式用戶通信內容；第9章講解了PLC控制繫統的設計方法,通過實例講解了PLC在傳統繼電控制繫統中的應用、PLC控制的應用設計實例。參加本書編寫工作的有湖南工程職業技術學院陳忠平、劉桂林、陳建忠、劉靜，湖南涉外經濟學院高金定和廖亦凡，衡陽技師學院胡彥倫，湖南航天機電設備與特種材料研究所劉瓊等。全書由湖南工程職業技術學院龔亮副教授主審。由於編者知識水平和經驗的局限性，書中難免有錯漏之處，敬請廣大讀者批評指正。編著者