前言
第1章 PLC的硬件與工作原理1
1.1S7-200 SMART繫列PLC1
1.1.1PLC的基本結構1
1.1.2S7-200 SMART的特點2
1.1.3CPU模塊5
1.1.4 數字量擴展模塊與信號板7
1.1.5 模擬量擴展模塊9
1.1.6 I/O地址分配與外部接線10
1.2 邏輯運算與PLC的工作原理11
1.2.1 用觸點和線圈實現邏輯運算11
1.2.2 PLC的工作原理13
1.3 習題16
第2章 STEP 7-Micro/WIN SMART編程軟件使用指南17
2.1 編程軟件概述17
2.1.1 編程軟件的界面17
2.1.2 窗口操作與幫助功能19
2.2 程序的編寫與下載21
2.2.1 創建項目21
2.2.2 生成用戶程序22
2.2.3 以太網基礎知識25
2.2.4 組態以太網地址26
2.2.5 下載與調試用戶程序29
2.3 符號表與符號地址的使用31
2.4 用編程軟件監控與調試程序34
2.4.1 用程序狀態監控與調試程序34
2.4.2 用狀態圖表監控與調試程序37
2.4.3 寫入與強制數據39
2.4.4 調試用戶程序的其他方法41
2.5 使用繫統塊設置PLC的參數42
2.5.1 組態PLC的參數42
2.5.2 組態輸入輸出參數44
2.6 習題47
第3章 S7-200 SMART編程基礎48
3.1 PLC的編程語言與程序結構48
3.2 數據類型與尋址方式50
3.2.1 數制50
3.2.2 數據類型52
3.2.3 CPU的存儲區54
3.2.4 直接尋址與間接尋址56
3.3 位邏輯指令58
3.3.1 觸點指令與邏輯堆棧指令58
3.3.2 輸出類指令與其他指令62
3.4 定時器指令與計數器指令64
3.4.1 定時器指令64
3.4.2 計數器指令68
3.5 習題70
第4章 S7-200 SMART的功能指令73
4.1 功能指令概述73
4.1.1 怎樣學習功能指令73
4.1.2 S7-200 SMART的指令規約74
4.2 數據處理指令75
4.2.1 比較指令與數據傳送指令75
4.2.2 移位指令與循環移位指令77
4.2.3 數據轉換指令79
4.2.4 表格指令81
4.2.5 實時時鐘指令83
4.3 數學運算指令84
4.3.1 四則運算指令與遞增遞減指令84
4.3.2 浮點數函數運算指令86
4.3.3 邏輯運算指令87
4.4 程序控制指令88
4.4.1 跳轉指令88
4.4.2 循環指令90
4.4.3 其他指令91
4.5 局部變量與子程序93
4.5.1 局部變量93
4.5.2 子程序的編寫與調用94
4.6 中斷程序與中斷指令99
4.6.1 中斷的基本概念99
4.6.2 中斷指令100
4.6.3 中斷程序舉例102
4.7 高速計數器與高速脈衝輸出104
4.7.1 高速計數器的工作模式104
4.7.2 高速計數器的程序設計105
4.7.3 高速脈衝輸出與開環位置控制108
4.8 數據塊應用與字符串指令111
4.8.1 數據塊概述111
4.8.2 字符、字符串與數據的轉換指令112
4.8.3 字符串指令116
4.9 習題117
第5章 數字量控制繫統梯形圖程序設計方法119
5.1 梯形圖的經驗設計法119
5.2 順序控制設計法與順序功能圖122
5.2.1 步與動作122
5.2.2 有向連線與轉換條件124
5.2.3 順序功能圖的基本結構125
5.2.4 順序功能圖中轉換實現的基本規則128
5.3 使用置位復位指令的順序控制梯形圖設計方法129
5.3.1 單序列的編程方法129
5.3.2 選擇序列與並行序列的編程方法131
5.3.3 應用舉例132
5.4 使用SCR指令的順序控制梯形圖設計方法135
5.4.1 順序控制繼電器指令135
5.4.2 選擇序列與並行序列的編程方法137
5.4.3 應用舉例138
5.5 具有多種工作方式的繫統的順序控制梯形圖設計方法139
5.5.1 繫統的硬件結構與工作方式139
5.5.2 公用程序與手動程序141
5.5.3 自動程序143
5.6 習題146
第6章 PLC的通信與自動化通信網絡149
6.1 計算機通信概述149
6.1.1 串行通信149
6.1.2 IEEE 802通信標準150
6.2 基於以太網的S7協議通信152
6.2.1 S7-200 SMART之間的S7通信152
6.2.2 S7-200 SMART與其他S7 PLC的S7通信154
6.3 基於以太網的開放式用戶通信157
6.3.1 S7-200 SMART之間的TCP和ISO-on-TCP通信157
6.3.2 S7-200 SMART與其他S7 PLC的TCP通信160
6.3.3 S7-200 SMART之間的UDP通信162
6.4 PROFIBUS-DP通信163
6.5 串行通信的硬件與自由端口模式通信166
6.5.1 串行通信的硬件與PPI協議166
6.5.2 自由端口模式通信的編程167
6.5.3 自由端口模式通信的實驗171
6.6 Modbus RTU協議通信172
6.6.1 Modbus通信協議172
6.6.2 Modbus RTU從站協議通信的編程173
6.6.3 Modbus RTU主站協議通信的編程與調試174
6.7 S7-200 SMART與變頻器的USS協議通信177
6.7.1 硬件接線與變頻器參數設置177
6.7.2 USS協議通信的組態與編程180
6.7.3 USS協議通信的實驗182
6.7.4 用PLC讀/寫變頻器的參數184
6.8 基於PC Access SMART的OPC通信185
6.8.1 OPC通信與PC Access SMART185
6.8.2 組態軟件與S7-200 SMART的OPC通信187
6.9 習題189
第7章 PLC在模擬量閉環控制中的應用191
7.1 閉環控制與PID控制器191
7.1.1 模擬量閉環控制繫統191
7.1.2 PID控制器的數字化193
7.1.3 PID指令向導的應用195
7.2 PID控制器的參數整定方法197
7.2.1 PID參數的物理意義197
7.2.2 PID參數的整定方法201
7.2.3 PID控制器參數整定的實驗202
7.3 PID參數自整定206
7.3.1 自整定的基本方法與自整定過程206
7.3.2 PID參數自整定實驗207
7.4 習題209
第8章 PLC應用中的一些問題210
8.1 PLC控制繫統的硬件可靠性措施210
8.2 觸摸屏的組態與應用213
8.2.1 人機界面與觸摸屏213
8.2.2 生成項目與組態變量214
8.2.3 組態指示燈與按鈕216
8.2.4 組態文本域與IO域218
8.2.5 用控制面板設置觸摸屏的參數219
8.2.6 PLC與觸摸屏通信的實驗221
8.3 數據記錄與存儲卡應用223
8.3.1 數據記錄223
8.3.2 存儲卡應用225
8.4 習題226
附錄227
附錄A 實驗指導書227
A.1 編程軟件使用練習227
A.2 符號表應用實驗228
A.3 用編程軟件調試程序的實驗229
A.4 位邏輯指令應用實驗230
A.5 定時器應用實驗231
A.6 計數器應用實驗232
A.7 比較指令與傳送指令應用實驗233
A.8 移位指令與循環移位指令應用實驗234
A.9 數據轉換指令應用實驗235
A.10 實時時鐘指令應用實驗235
A.11 數學運算指令應用實驗236
A.12 邏輯運算指令應用實驗237
A.13 跳轉指令應用實驗237
A.14 循環指令與看門狗復位指令實驗238
A.15 子程序的編程實驗239
A.16 中斷程序的編程實驗239
A.17 高速計數器與高速輸出應用實驗240
A.18 數據塊與字符串指令應用實驗241
A.19 自動往返的小車控制繫統的編程實驗241
A.20 使用置位復位指令的順序控制程序的編程實驗242
A.21 專用鑽床順序控制程序的調試實驗243
A.22 使用SCR指令的順序控制程序的調試實驗243
A.23 使用SCR指令的順序控制程序的編程實驗244
A.24 具有多種工作方式的繫統的控制程序調試實驗244
A.25 基於以太網的S7通信實驗245
A.26 基於以太網的開放式用戶通信實驗246
A.27使用接收完成中斷的串口通信實驗246
A.28 使用Modbus RTU協議的通信實驗246
A.29 使用信號板CM01的Modbus RTU協議通信實驗247
A.30 變頻器USS協議通信實驗247
A.31 OPC通信實驗247
A.32 PID控制器參數手動整定實驗248
A.33 PID控制器參數自整定實驗248
A.34 觸摸屏通過以太網通信的實驗249
A.35 觸摸屏通過RS-485端口的通信實驗249
附錄B 常用特殊存儲器位250
附錄C S7-200 SMART指令表索引251
附錄D 配套資源說明251
參考文獻253

S7-200 SMART是國內廣泛使用的S7-200的更新換代產品，其指令和程序結構與S7-200基本上相同。CPU模塊分為標準型和緊湊型，集成了多達60個I/O點、以太網端口、RS-485端口、高速計數、高速脈衝輸出和位置控制功能。CPU內可安裝一塊信號板。
本書根據S7-200 SMART V2.3版固件和V2.3版編程軟件改寫，通信部分增加了開放式用戶通信和PROFIBUS-DP通信的實現方法，根據版軟件改寫了OPC通信部分。人機界面的組態軟件改為當前使用的WinCC flexible SMART。精簡和刪除了一些次要的內容。
本書內容安排如下：
第1章介紹了S7-200 SMART的硬件組成和PLC的工作原理。
第2章通過實例詳細介紹了編程軟件的使用方法，包括用戶程序的下載和調試方法。增加了緊湊型CPU通過串口下載程序的方法。
第3章介紹了S7-200 SMART的編程的基礎知識，以及位邏輯指令、定時器指令和計數器指令的應用。
第4章介紹了S7-200 SMART的功能指令，通過大量的例程介紹了功能指令的使用方法，包括子程序和中斷程序的編程方法。
第5章通過大量的編程實例，深入淺出地介紹了設計數字量控制繫統梯形圖的一整套先進完整的方法，這些方法易學易用，可以節約大量的設計時間。
第6章介紹了S7-200 SMART使用S7協議、開放式用戶通信、PROFIBUS-DP、自由端口模式、Modbus RTU協議、USS協議和OPC，與其他PLC、變頻器和組態軟件通信的實現方法。
第7章通過實例詳細地介紹了PID閉環控制繫統的組成、PID參數的手動整定和自整定的方法。使用作者編寫的用於模擬被控對像的子程序和例程，隻需要一塊CPU模塊，就可以做PID閉環實驗。
第8章介紹了控制繫統的硬件可靠性措施、觸摸屏的畫面組態和PLC與觸摸屏通信的實現方法，以及數據記錄與存儲卡應用。
各章配有習題，附錄中有35個實驗的指導書。配套資源有編程軟件、OPC軟件和人機界面組態軟件、有關產品的中文用戶手冊和樣本，還有與正文配套的60多個例程和40多個視頻教程。
本書可以作為大專院校電類與機電類專業的教材，也適合工程技術人員使用。
本書由廖常初主編，廖亮、文家學、孫明渝參加了編寫工作。
因作者水平有限，書中難免有錯漏之處，懇請讀者批評指正。

重慶大學電氣工程學院 廖常初