西门子S7-200 SMART PLC编程及应用教程

前言

第1章基本指令的编程及应用1

1.1PLC简介1

1.1.1PLC的产生及定义1

1.1.2PLC的特点及发展2

1.1.3PLC的分类及应用3

1.1.4PLC的结构与工作过程4

1.1.5PLC的编程语言5

1.1.6S7-200 SMART硬件7

1.1.7编程及仿真软件13

1.2实训1软件安装及使用16

1.2.1实训目的16

1.2.2实训任务16

1.2.3实训步骤16

1.2.4实训交流20

1.2.5实训拓展20

1.3位逻辑指令20

1.3.1触点指令20

1.3.2输出指令21

1.3.3逻辑堆栈指令22

1.3.4取反指令24

1.3.5置复位和触发器指令25

1.3.6跳变指令27

1.3.7立即指令28

1.4实训2电动机点动运行的PLC控制29

1.4.1实训目的29

1.4.2实训任务29

1.4.3实训步骤29

1.4.4实训交流37

1.4.5实训拓展38

1.5实训3电动机连续运行的PLC控制38

1.5.1实训目的38

1.5.2实训任务38

1.5.3实训步骤38

1.5.4实训交流44

1.5.5实训拓展45

1.6定时器及计数器指令45

1.6.1定时器指令45

1.6.2计数器指令48

1.7实训4电动机星三角起动的PLC控制51

1.7.1实训目的51

1.7.2实训任务51

1.7.3实训步骤52

1.7.4实训交流59

1.7.5实训拓展61

1.8实训5电动机循环起停的PLC控制61

1.8.1实训目的61

1.8.2实训任务62

1.8.3实训步骤62

1.8.4实训交流66

1.8.5实训拓展68

1.9习题与思考68

第2章功能指令的编程及应用70

2.1数据类型及寻址方式70

2.2数据处理指令72

2.2.1传送指令72

2.2.2比较指令75

2.2.3移位指令78

2.2.4转换指令82

2.2.5表格指令87

2.2.6时钟指令89

2.3实训6抢答器的PLC控制91

2.3.1实训目的91

2.3.2实训任务91

2.3.3实训步骤91

2.3.4实训交流95

2.3.5实训拓展95

2.4实训7交通灯的PLC控制96

2.4.1实训目的96

2.4.2实训任务96

2.4.3实训步骤96

2.4.4实训交流98

2.4.5实训拓展100

2.5数学运算指令100

2.5.1算术运算指令100

2.5.2逻辑运算指令104

2.5.3函数运算指令106

2.6实训89s倒计时的PLC控制108

2.6.1实训目的108

2.6.2实训任务108

2.6.3实训步骤109

2.6.4实训交流110

2.6.5实训拓展111

2.7控制指令111

2.7.1跳转指令111

2.7.2子程序指令112

2.7.3中断指令115

2.7.4其他控制指令119

2.8实训9闪光频率的PLC控制121

2.8.1实训目的121

2.8.2实训任务121

2.8.3实训步骤122

2.8.4实训交流125

2.8.5实训拓展125

2.9实训10电动机轮休的PLC控制125

2.9.1实训目的125

2.9.2实训任务126

2.9.3实训步骤126

2.9.4实训交流128

2.9.5实训拓展128

2.10习题与思考129

第3章模拟量及脉冲量的编程及应用131

3.1模拟量131

3.1.1模拟量模块131

3.1.2模拟量模块的接线131

3.1.3模拟量的地址分配132

3.1.4模拟值的表示133

3.1.5模拟量的读写133

3.1.6模拟量的组态133

3.1.7PID指令134

3.2实训11炉温系统的PLC控制138

3.2.1实训目的138

3.2.2实训任务138

3.2.3实训步骤139

3.2.4实训交流140

3.2.5实训拓展143

3.3实训12液位系统的PLC控制143

3.3.1实训目的143

3.3.2实训任务143

3.3.3实训步骤143

3.3.4实训交流147

3.3.5实训拓展152

3.4高速脉冲152

3.4.1编码器152

3.4.2高速计数器153

3.4.3PLS指令应用160

3.5实训13钢包车行走的PLC控制163

3.5.1实训目的163

3.5.2实训任务163

3.5.3实训步骤163

3.5.4实训交流167

3.5.5实训拓展171

3.6实训14步进电动机的PLC控制171

3.6.1实训目的171

3.6.2实训任务171

3.6.3实训步骤171

3.6.4实训交流179

3.6.5实训拓展182

3.7习题与思考182

第4章网络通信的编程及应用183

4.1通信简介183

4.1.1通信基础知识183

4.1.2RS-485标准串行接口184

4.2自由口通信185

4.3以太网通信190

4.4USS通信193

4.5实训15电动机异地起停的PLC控制199

4.5.1实训目的199

4.5.2实训任务199

4.5.3实训步骤199

4.5.4实训交流202

4.5.5实训拓展202

4.6实训16电动机同向运行的PLC控制202

4.6.1实训目的202

4.6.2实训任务202

4.6.3实训步骤202

4.6.4实训交流204

4.6.5实训拓展208

4.7实训17电动机速度的PLC控制208

4.7.1实训目的208

4.7.2实训任务208

4.7.3实训步骤209

4.7.4实训交流212

4.7.5实训拓展213

4.8习题与思考213

第5章顺序控制系统的编程及应用214

5.1顺序控制系统214

5.1.1顺序控制214

5.1.2顺序控制系统的结构214

5.2顺序功能图215

5.2.1顺序控制设计法215

5.2.2顺序功能图的结构215

5.2.3顺序功能图的类型217

5.3顺序功能图的编程方法218

5.3.1起保停设计法218

5.3.2置位复位指令设计法219

5.4顺序控制指令SCR222

5.5实训18液压机系统的PLC控制226

5.5.1实训目的226

5.5.2实训任务226

5.5.3实训步骤227

5.5.4实训交流229

5.5.5实训拓展230

5.6实训19剪板机系统的PLC控制230

5.6.1实训目的230

5.6.2实训任务230

5.6.3实训步骤231

5.6.4实训交流234

5.6.5实训拓展234

5.7实训20硫化机系统的PLC控制234

5.7.1实训目的234

5.7.2实训任务234

5.7.3实训步骤235

5.7.4实训交流236

5.7.5实训拓展237

5.8习题与思考237

参考文献239 2100433B

全面介绍了S7-200Smart的工作原理、硬件结构、编程元件与指令系统，通过大量的例程详细介绍了100多条功能指令。介绍了梯形图的经验设计法和顺序控制设计法，这些编程方法易学易用，可以节约大量的设计时间。介绍了编程向导的使用方法，只需要设置一些参数，就可以自动生成用户程序。详细介绍了编程软件和以太网接口的使用方法，介绍了PLC的通信和工业自动化通信网络，西门子PLC之间通过以太网通信的方法。介绍了模拟量模块的使用方法和PID指令在闭环控制中的应用，以及PID参数的整定方法。

出版信息

• ISBN：9787302568728

• 版次：1

• 商品编码：13146140

• 品牌：清华大学

• 包装：平装

• 开本：16开

• 出版时间：2021-03-01

• 用纸：胶版纸

• 页数：380

• 字数：576000

• 正文语种：中文

内容简介

《西门子S7-200 SMART PLC编程及应用（视频微课版）》系统地讲解了西门子S7-200SMART系列PLC外部器件和模块接线方法、变频器的应用，以及PLC编程的8种模式，并以实际项目为案例深入讲解了PLC程序编写的过程。

《西门子S7-200 SMART PLC编程及应用（视频微课版）》分为6篇，共33章。基础入门篇（第1～5章）介绍PLC的工作原理和应用，S7-200SMARTPLC编程软件等。常用接线篇（第6～11章）详细讲解S7-200SMARTPLC外部器件和模块接线（含数字量和模拟量）。变频器应用篇（第12～14章）介绍几种不同品牌变频器的接线和应用，通过PLC采用端子控制变频器和通信控制变频器。难点解析和重点应用篇（第15～22章）深入讲解数据区和数据类型。案例应用实战篇（第23～31章）共涉及9个案例，重点在提升读者数字量逻辑编程和模拟量编程的应用。番外提升篇（第32、33章）介绍可调用子程序的编写，以及自由口通信。

《西门子S7-200 SMART PLC编程及应用（视频微课版）》适合学习PLC编程和提升PLC编程能力的工程技术人员及从业的电工人员阅读，也可作为高等院校自动化、电气工程等专业的教材。

《西门子S7-200 SMART PLC编程及应用（视频微课版）》特色：

从接线到应用，从应用到编程逐步深入

将PLC编程模块化分类，项目实例化讲解

从实战的角度出发，从设计的思路规划

全面系统地讲解，深入浅出地剖析

配书资源：

视频教程：为《西门子S7-200 SMART PLC编程及应用（视频微课版）》量身打造的教学视频，共计1200分钟

教学课件：提供12章教学课件，便于广大教师备课与教学

程序代码：提供案例程序代码，助力读者快速动手实践

目录

第一篇基础入门篇

第1章PLC的硬件组成和工作原理(35min)

1.1PLC概述

1.2PLC的硬件组成

1.2.1PLC的控制系统构成

1.2.2模块组成和连接

1.3PLC的工作原理

1.3.1PLC的基本原理和执行过程

1.3.2PLC各部分的主要作用

1.4PLC编程的学习路线

1.4.1学习电气控制的主导思想

1.4.2学习PLC编程的主导思想

1.4.3学习电气控制和PLC需要具备的能力

1.4.4学习电气控制和PLC的工具

1.5学习的心态

1.5.1以认知的态度来学习

1.5.2以教授其他人的态度来学习

1.5.3营造学习氛围

1.6PLC编程的学习路线

1.6.1制订学习计划表

1.6.2适当地改变自己

本章小结

第2章西门子PLC常用编程软件(48min)

2.1西门子PLC常用编程软件

2.2S7200 SMART PLC编程软件介绍

2.2.1软件安装

2.2.2软件常用操作

2.2.3软件常用设置

2.2.4添加库文件

2.2.5符号表的建立

2.2.6程序数据监控

2.2.7子程序调用

2.3与计算机联机操作

本章小结

第3章S7200 SMART PLC基本指令

(147min)

3.1位逻辑指令

3.1.1常开和常闭触点

3.1.2取反

3.1.3线圈的使用

3.1.4置位和复位

3.1.5上升沿和下降沿

3.2系统时钟

3.2.1读取时钟

3.2.2设置时钟

3.2.3实例应用

3.3比较指令

3.3.1比较指令

3.3.2比较指令的应用

3.4定时器

3.4.1定时器的编号

3.4.2定时器的类型

3.4.3定时器的应用

3.5计数器

3.6转换指令

3.7传送指令

3.8整数运算

本章小结

第4章学习PLC编程

(25min)

4.1编程计算机配置

4.2PLC的配置

4.3触摸屏配置

本章小结

第5章PLC编程的一般步骤

5.1编程思路的确定

5.2PLC程序编写的基本原则

本章小结

第二篇常用接线篇

第6章数字量输入接线(18min)

6.1数字量输入分类

6.1.1按钮类

6.1.2旋钮类

6.1.3行程开关

6.1.4接近开关

6.1.5光电开关

6.2数字量输入对比汇总

6.3接线原理分析

6.4图纸分析

本章小结

第7章数字量输出接线(6min)

7.1数字量输出分类

7.2数字量输出对比汇总

7.3接线原理分析

7.4数字量输出接线的应用

本章小结

第8章模拟量输入接线(14min)

8.1模拟量输入的分类

8.2模拟量输入分类汇总

8.3模拟量输入原理

8.4模拟量输入接线的应用

8.4.1无源传感器接线

8.4.2模拟量有源接线

8.5模拟量图纸接线应用

本章小结

第9章模拟量输出接线(9min)

9.1模拟量输出的分类

9.2模拟量分类汇总

9.3模拟量输出原理分析

9.4模拟量输出接线应用

本章小结

第10章温控器接线和应用(8min)

10.1温控器

10.2温控器的应用

本章小结

第11章液位控制器接线和应用(17min)

11.1液位控制器的分类

11.1.1浮球开关

11.1.2液位继电器

11.1.3电极式液位控制器

本章小结

第三篇变频器应用篇

第12章变频器接线和快速应用(28min)

12.1变频器的原理

12.2变频器的接线

12.2.1台达变频器接线

12.2.2三菱变频器接线

12.2.3ABB变频器接线

12.3变频器总结和应用

本章小结

第13章变频器的恒压供水使用(25min)

13.1变频恒压供水的原理

13.2变频器恒压供水的参数设置

13.2.1变频器恒压供水案例应用

13.2.2变频器恒压供水步骤

13.3恒压供水的应用

本章小结

第14章PLC控制变频器的应用(20min)

14.1PLC通过端子控制变频器

14.2PLC通信控制变频器

14.2.1变频器通信模式

14.2.2变频器参数设置和接线

14.2.3变频器通信控制字的确定

14.2.4变频器通信频率的给定

本章小结

第四篇难点解析和重点应用篇

第15章难点重点解析

15.1数据类型的讲解

15.1.1数据类型

15.1.2数据进制

15.2PLC中数据区的理解和划分

15.2.1常用数据区

15.2.2存储数据区

本章小结

第16章数字量逻辑控制编程(46min)

16.1启停保程序控制

16.2互锁程序控制

16.3编程中的动作时效性

16.3.1编程中的瞬动

16.3.2状态保持

16.4位置互锁

本章小结

第17章模拟量编程(53min)

17.1模拟量输入原理

17.2模拟量输入

17.3模拟量输出

17.4模拟量编程的应用

17.4.1通道类型设置

17.4.2模拟量库添加

17.4.3程序编写

本章小结

第18章高速计数器(49min)

18.1高速计数器概述

18.2高速计数器模式和控制

18.2.1高速计数器的模式和种类

18.2.2高速计数器的控制

18.3使用流程和步骤

18.4高速计数器的应用

18.4.1编码器介绍

18.4.2程序编写

本章小结

第19章PID调节(55min)

19.1PID调节的原理

19.1.1PID控制原理

19.1.2PID调节各个环节的作用

19.1.3PID回路类型的选择

19.1.4PID参数调节口诀

19.2PID向导设置

19.3案例应用

19.3.1案例控制要求

19.3.2变频器接线和控制

19.3.3PLC接线和控制

本章小结

第20章运动控制(82min)

20.1步进电机控制案例

20.1.1元器件介绍

20.1.2驱动器接线和设置

20.1.3规划I/O，编制符号表

20.2程序编写

20.2.1运动控制向导建立

20.2.2运动控制程序编写

本章小结

第21章Modbus_RTU通信(108min)

21.1Modbus通信讲解

21.2PLC与仪表的Modbus通信

21.2.1S7200系列Modbus库添加

21.2.2Modbus主站指令解析

21.2.3Modbus程序编写

21.3触摸屏与仪表的Modbus通信

21.3.1确定接线方式

21.3.2触摸屏设置和操作

21.3.3从站设置和操作

本章小结

第22章PLC之间的S7通信(37min)

22.1S7通信的接线与原理

22.1.1S7通信的接线

22.1.2S7通信的原理

22.2S7通信的实例和应用

22.2.1S7200 SMART S7通信程序讲解

22.2.2S7200 SMART之间的通信

22.2.3S7200 SMART和S71200之间的S7通信

22.2.4S7200 SMART利用向导进行S7通信

22.2.5S71200之间的S7通信

本章小结

第五篇案例应用实战篇

第23章启停保案例(18min)

23.1案例说明

23.2项目制作

23.2.1初步工艺确定

23.2.2流程细化分解

23.2.3程序编写

本章小结

第24章正反转案例(21min)

24.1案例说明

24.1.1正反转案例控制工艺要求

24.1.2绘制电气图纸

24.1.3I/O配置

24.1.4接线调试

24.2程序编写

24.2.1规划I/O，编制符号表

24.2.2程序编写

本章小结

第25章红绿灯案例(32min)

25.1案例说明

25.2程序编写

25.2.1规划I/O，编制符号表

25.2.2程序编写

本章小结

第26章抢答器案例(20min)

26.1案例说明

26.2程序编写

26.2.1规划I/O，编制符号表

26.2.2程序编写

本章小结

第27章恒压供水案例(46min)

27.1案例说明

27.2程序编写

27.2.1规划I/O，编制符号表

27.2.2程序编写

本章小结

第28章恒温控制室案例(80min)

28.1案例说明

28.2程序编写

28.2.1规划I/O点，编制符号表

28.2.2程序编写

本章小结

第29章车库自动门案例(37min)

29.1案例说明

29.2程序编写

29.2.1规划I/O点，编制符号表

29.2.2程序编写

本章小结

第30章升降移行机案例(50min)

30.1案例说明

30.2程序编写

30.2.1规划I/O点，编制符号表

30.2.2程序编写

本章小结

第31章锅炉控制案例(58min)

31.1案例说明

31.2程序编写

31.2.1规划I/O点，编制符号表

31.2.2程序编写

本章小结

第六篇番外提升篇

第32章可调用子程序的编写

32.1子程序的划分

32.2子程序编写的流程

32.3子程序内容编写

本章小结

第33章自由口通信(43min)

33.1自由口通信介绍

33.1.1自由口通信原理

33.1.2在自由端口模式下控制串行通信端口

33.2采用Modbus协议测试自由口通信

33.2.1Modbus协议测试和确定

33.2.2Modbus协议测试自由口通信

本章小结

结束语

附表

随书笔记

方法思路记录

思想感悟记录

参考文献

2100433B

为适应中国小型自动化需求，西门子公司特定制了一款高性价比的小型PLC产品——S7-200 SMART，由于其具有诸多优点，逐年应用越来越广。目前市面上讲解该系列的书籍较少，为了满足初学者的需求，本书特选择S7-200 SMART进行讲解。全书共分11章，根据学习进度由浅入深编排内容。第1、2章主要讲解S7-200 SMART硬件选型、输入/输出接线及编程软件的应用。第3章开始讲解编程基础，包括PLC常用数据类型、数制之间的转换、S7-200 SMART提供了哪些存储区及各存储区的寻址方法、基本的位逻辑指令应用、定时器和计数器的应用。第4章讲解了顺序控制指令、跳转指令、循环指令、移位指令、传送指令、比较指令、转换指令、实时时钟指令、整数四则运算指令及子程序的应用等。第5～9章讲解了S7-200 SMART高级功能的应用，包括中断的应用、高速计数的应用、高速脉冲输出运动控制的应用、模拟量及PID应用、通信功能的应用。第10章讲解了S7-200 SMART控制系统的整体设计思路及注意事项。第11章作为选修内容，主要针对的是没有电气控制基础的人员，讲解了常用电气设备和传感器的原理及选型应用。

第1章 S7-200 SMART硬件概述 1

1.1 S7-200 SMART系列PLC简介 1

1.2 S7-200 SMART的基本结构 2

1.3 S7-200 SMART I/O点的分类及选型 3

1.3.1 输入/输出（I/O）点数的估算 4

1.3.2 存储器容量的估算 4

1.3.3 功能的选择 4

1.3.4 机型的选择 6

1.4 S7-200 SMART扩展模块及信号板简介 7

1.5 S7-200 SMART外部接线 9

1.6 练习 11

第2章 STEP7-Micro/WIN SMART编程软件介绍 12

2.1 编程软件的介绍及安装 12

2.2 项目创建 13

2.3 系统块的设置 14

2.4 符号表及符号地址的使用 16

2.5 状态图表及程序状态监控的使用 17

2.6 数据块的使用 18

2.7 交叉引用的使用 18

2.8 程序的编写与上/下载 19

2.9 软件的其他常用功能 20

2.10 练习 24

第3章 S7-200 SMART编程基础 25

3.1 S7-200 SMART编程语言与程序结构 25

3.2 S7-200 SMART常用的数据类型 27

3.2.1 数制 27

3.2.2 数据类型 27

3.3 数制之间的转换 29

3.4 S7-200 SMART存储区 30

3.5 直接寻址与间接寻址 31

3.6 位逻辑指令概述及应用 34

3.7 定时器与计数器的应用 39

3.7.1 定时器 39

3.7.2 计数器 41

3.8 练习 42

第4章 S7-200 SMART的应用指令 46

4.1 顺序控制指令的应用 46

4.2 跳转指令 50

4.3 循环指令 51

4.4 移位及循环移位指令的应用 53

4.5 传送指令的应用 57

4.6 比较指令的应用 60

4.7 转换指令的应用 60

4.7.1 字节与整数之间的转换 60

4.7.2 整数与双整数之间的转换 61

4.7.3 双整数与实数（浮点数）之间的转换 61

4.7.4 七段数字显示译码（SEG） 62

4.7.5 BCD码与整数之间的转换 63

4.8 实时时钟指令及定时锁机应用 63

4.9 整数四则运算及递增递减指令应用 66

4.10 浮点数运算指令应用 68

4.11 子程序调用与局部变量的使用 71

4.12 练习 77

第5章 中断及中断程序的编写 80

5.1 中断的基本概念 80

5.2 中断的分类 80

5.3 中断事件类型和优先级 81

5.4 中断程序的编写 82

5.5 练习 86

第6章 高速计数的应用 88

6.1 高速计数的概念与外部接线 88

6.2 高速计数器的计数模式及控制字节 90

6.2.1 高速计数器的计数模式 90

6.2.2 高速计数器的控制字节 92

6.3 高速计数程序的编写 92

6.3.1 高速计数器指令 92

6.3.2 高速计数程序的编写步骤 93

6.4 高速计数向导的应用 96

6.5 练习 100

第7章 高速脉冲输出运动控制 102

7.1 伺服与步进系统简介 102

7.1.1 伺服系统 102

7.1.2 步进系统 105

7.2 脉宽调制输出（PWM） 112

7.3 运动控制向导的组态 116

7.4 常用运动控制子程序的应用 125

7.5 练习 129

第8章 模拟量及PID应用 131

8.1 S7-200 SMART模拟量转换关系 131

8.2 PID控制简介 134

8.3 PID向导组态 139

8.4 PID面板的使用与自整定 142

8.5 练习 144

第9章 S7-200 SMART的通信功能 145

9.1 通信功能概述 145

9.1.1 串行通信 145

9.1.2 串行通信的端口标准 146

9.2 S7-200 SMART通信端口及连接资源 147

9.3 Modbus RTU通信 150

9.3.1 Modbus协议简介 150

9.3.2 RTU通信帧结构 151

9.3.3 RTU通信帧错误校验方式 152

9.3.4 Modbus库的使用及编程 153

9.4 USS协议 164

9.5 GET/PUT以太网通信 167

9.5.1 S7-200 SMART之间的以太网通信 167

9.5.2 S7-200 SMART与其他S7 PLC的以太网通信 169

9.6 练习 169

第10章 PLC控制系统的应用设计 171

10.1 PLC控制系统的总体设计 171

10.1.1 PLC控制系统的类型 171

10.1.2 PLC控制系统设计的基本原则 173

10.1.3 PLC控制系统的设计步骤 173

10.1.4 减少PLC输入和输出点数的方法 175

10.2 提高PLC控制系统可靠性的措施 178

10.2.1 供电系统设计 178

10.2.2 接地设计 181

10.2.3 PLC输入/输出电路设计 182

10.2.4 电气柜结构设计 184

10.2.5 现场布线图设计 185

10.2.6 冗余设计 185

10.2.7 软件抗干扰方法 185

10.2.8 工作环境处理 186

10.3 PLC控制系统的设计 187

10.3.1 实例：三级皮带运输机 187

10.3.2 实例：利用SMART两轴运动控制走异形轨迹 191

10.3.3 实例：利用PLC控制实现PID变频恒压供水 202

10.4 实践知识拓展 207

10.5 练习 212

第11章 电气控制基础及传感器应用（选修） 215

11.1 电工基础知识 215

11.2 常用电气设备原理及应用 215

11.3 常见电气控制电路 225

11.4 光电开关、接近开关的应用及选型 227

11.5 现场一次仪表、二次仪表应用及选型 229

11.5.1 温度传感器 229

11.5.2 压力传感器 230

11.5.3 流量检测仪表 231

11.5.4 物位检测仪表 233

11.5.5 称重仪表简介 237

11.6 练习 239