西门子S7系列PLC的应用与维护

前言

第1章　概述

1.1　PLC性能简介

1.1.1　PLC的定义及特点

1.1.2　PLC的主要功能

1.1.3　PLC的应用领域

1.2　PLC的结构与工作原理

1.2.1　PLC的基本结构

1.2.2　PLC的工作原理

1.3　PLC的分类

1.3.1　按结构分类

1.3.2　按控制规模分类

1.3.3　按控制性能分类

1.4　SIMATIC S7系列PLC的发展

第2章　S7-200 PLC

2.1　S7.200 PLC硬件构成

2.1.1　S7.200 PLC的基本结构

2.1.2　CPU模块

2.1.3　数字量输入/输出模块

2.1.4　模拟量输入/输出模块

2.1.5　通信模块

2.2　S7—200 PLC的系统配置

2.2.1　扩展模块的数量与编址

2.2.2　内部电源的负载能力

2.2.3　扩展实例

第3章　S7-300 PLC

3.1　S7—300 PLC概述

3.2　系统结构及特点

3.3　电源及CPU模块

3.3.1　电源模块

3.3.2 CPU模块

3.4　输入/输出模块

3.4.1　数字量输入/输出模块

3.4.2　模拟量输入/输出模块

3.4.3　模拟值的表示

3.4.4　模拟量输入模块与传感器的连接

3.4.5　传感器的连接

3.4.6　热电偶的连接

3.4.7　模拟量输出模块的连接

3.4.8　模拟量模块的诊断与中断

3.5　其他模块

3.5.1　计数器模块

3.5.2　位置控制与检测模块

3.5.3　称重模块

3.5.4　通信处理器模块

3.5.5　接口模块及连接器

3.5.6　测试模块

3.5.7　人机操作界面(HMI)

3.6　S7—300的系统配置

3.7　S7.300的I/0编址

第4章　S7-400 PLC

4.1　S7-400 PLC概述

4.2　S7-400 PLC的基本结构

4.3　电源模块及CPU模块

4.3.1　电源模块的特性

4.3.2　CPU模块

4.4　输入/输出及功能模块

4.4.1　数字量输入/输出模块

4.4.2　模拟量输入/输出模块

4.4.3　功能模块

4.5　通信及接口模块

4.5.1　通信模块

4.5.2　接口模块

4.6　S7-400H容错系统概述

4.7　S7-400 PLC的扩展

4.7.1　扩展配置要求

4.7.2　扩展形式

第5章　S7.200、300/400 PLC的指令系统及编程

5.1　S7—200 PLC的编程基础

5.1.1　编程语言

……

第6章　S7-200、300/400 PLC的编程软件

第7章　WinCC组态软件

第8章　S7-300/400 PLC的通信与组网

第9章　PLC控制系统的设计与维护

第10章　PLC的工程应用实践

附录

参考文献2100433B

本书全面介绍了S7-200、S7-300/400 PLC的硬件模块、编程指令，STEP 7-Micro/WIN、STEP 7编程软件的使用，西门子WinCC组态软件的性能特点、使用方法，S7-300/400 PLC的通信与组网，以及PLC控制系统的设计方法与安装维护。

本书注重工程应用，内容较多取自生产第一线，通过实例引导读者，注意选择有价值的典型实例来介绍PLC的应用技术。全书内容兼有普遍性和具体性，言简意赅，便于读者理解和自学。

本书既可供从事工业自动化相关工作的技术人员阅读和培训，也可作为本专科院校自动化、电气工程和机电一体化等专业的教学参考用书。

《S7系列PLC与变频器综合应用技术》与其他同类书籍相比，更注重于现场的实际应用，针对广大在现场服务的技术人员，针对性强。《S7系列PLC与变频器综合应用技术》是作者总结自己在现场实际工作中的经验编写而成的，偏重于现场设备的维护，是广大技术人员进行自学和设备维护比较有价值的参考书。《S7系列PLC与变频器综合应用技术》分为三篇，第一篇介绍了西门子s7系列可编程控制器的知识；第二篇介绍了变频器的基础和应用；第三篇介绍了PLC与变频器在现场的综合应用。

2012年12月简称与全称

STEP7适用S7300/400PLC的编程软件

STEP7Micro/WIN适用S7200PLC的编程软件

PG西门子专用电脑编程器（可以用PC代替）

I/O输入/输出

DI数字量输入

DO数字量输出

AI模拟量输入

AO模拟量输出

PROFIBUS一种IEC标准的现场总线，由西门子公司率先提出

PLCSIM一种适用S7300/400PLC的仿真软件

CPU224等西门子S7200PLC的主机模块

EM231等西门子S7200PLC的扩展模块

CPU313C等西门子S7300PLC的CPU模块型号

PS307等西门子电源模块（适用S7300/400PLC）

SM321等西门子信号模块（适用S7300/400PLC）

DM370等西门子占位模块（适用S7300/400PLC）

IM360等西门子接口模块（适用S7300/400PLC）

CP340等西门子通信模块（适用S7300/400PLC）

6SE7****西门子产品订货号

OB/FB/FC西门子STEP7的软件结构中的组织块/功能块/功能

SFB/SFC西门子STEP7的软件结构中的系统功能块/系统功能

PID闭环控制（包括比例P、积分I和微分D）

GSD具有PROFIBUS通信协议接口的产品的设备数据库文件

LAD/STL/FBDPLC的编程方法（梯形图/语句表/功能块）

西门子S7PLC应用简明教程目录目录

序

前言

简称与全称

第1讲PLC概念与IEC611313

标准1

1.1PLC基本知识2

1.1.1PLC的进化与定义2

1.1.2PLC的组成部分3

1.1.3PLC实现控制的过程6

1.1.4用户程序8

1.1.5PLC的基本特点8

1.2PLC的基本应用与分类10

1.2.1PLC的基本应用10

1.2.2PLC的基本类型13

1.2.3PLC的品牌及市场占有率15

1.3PLC编程语言标准IEC61131315

1.3.1IEC61131的基本情况15

1.3.2IEC611313的软件模型17

1.3.3IEC611313的编程模型22

1.3.4IEC611313的公共元素23

1.3.5IEC611313的数据类型与表示24

1.3.6IEC611313的变量26

1.3.7IEC611313的程序组织单元27

1.3.8IEC611313标准的优势28

思考与练习30

第2讲S7200PLC控制基础31

2.1S7200PLC基础知识32

2.1.1西门子S7200PLC硬件基础32

2.1.2编程软件的安装33

2.1.3编程环境的项目组成33

2.1.4S7200PLC的数据类型38

2.1.5直接和间接编址39

2.1.6S7200PLC内存地址范围40

2.2梯形图的设计方法与LAD编辑、

编译41

2.2.1根据继电器电路设计梯形图的

方法41

2.2.2LAD编辑与编译42

2.3位逻辑、定时器与计数器46

2.3.1位逻辑指令46

2.3.2定时器46

2.3.3计数器52

2.3.4特殊存储器标志位SMB054

2.4简单电气控制电路的编程与运行55

2.4.1灯控电路的应用55

2.4.2增氧泵控制应用58

2.4.3电动机正反转控制应用59

思考与练习62

第3讲S7200PLC仿真软件及

应用65

3.1S7200PLC仿真软件的使用66

3.1.1PLC仿真程序使用介绍66

3.1.2菜单命令介绍66

3.2自动开关门控制LAD设计与仿真71

3.2.1自动开关门控制概述71

3.2.2自动门控制的硬件设计73

3.2.3自动门控制的软件设计73

3.2.4自动门控制的软件仿真75

3.3扩展模块寻址与仿真76

3.3.1扩展模块的寻址76

3.3.2利用仿真软件进行扩展模块的

增加与删除76

3.4模拟量扩展模块及仿真78

3.4.1模拟量输入78

3.4.2模拟量与数字量的关系79

3.4.3西门子模拟量输入/输出模块80

3.4.4西门子模拟量输入/输出模块的

仿真81

3.5TD200文本显示与仿真84

3.5.1TD200简介84

3.5.2TD200与S7200CPU的连接85

3.5.3利用仿真软件来模拟TD200

与S7200PLC的连接86

思考与练习89

第4讲S7200PLC高级编程与应用92

4.1SCR指令与顺序控制93

4.1.1顺序控制设计法基本概念93

4.1.2SCR、SCRT和SCRE指令94

4.1.3西门子SCR指令应用举例94

4.2子程序与CALL指令96

4.2.1子程序96

4.2.2CALL指令97

4.3中断子程序的使用98

4.3.1中断子程序的类型98

4.3.2中断子程序的相关指令99

4.3.3中断子程序应用一：处理I/O

中断101

4.3.4中断子程序应用二：T32中断

控制LED灯102

4.4PID指令与向导103

4.4.1PID标准指令103

4.4.2PID语句的使用105

4.4.3PID向导的使用步骤107

4.4.4PID向导的使用107

4.5配方使用114

4.5.1配方的概念114

4.5.2饼干配方的PLC编程117

4.6运动控制应用122

4.6.1运动控制的基本架构122

4.6.2脉冲量输入和高速计数器123

4.6.3西门子S7200PLC的高速

计数器126

4.6.4脉冲量输出128

思考与练习129

第5讲S7300/400PLC控制基础131

5.1大中型PLC模块化控制系统132

5.1.1大中型PLC的模块化结构132

5.1.2大中型PLC系统的配置流程133

5.1.3西门子S7300PLC134

5.1.4西门子S7400PLC136

5.1.5西门子S7400PLC的电气安装

举例138

5.2STEP7编程软件介绍140

5.2.1STEP7概述140

5.2.2STEP7用户权限144

5.2.3安装STEP7147

5.2.4STEP7的其他编程语言151

5.3硬件配置与组态151

5.3.1STEP7硬件配置介绍151

5.3.2模块的寻址157

5.4STEP7程序结构158

5.4.1STEP7程序结构的基本原理158

5.4.2组织块159

5.4.3功能块、功能和数据块164

5.4.4用户程序中的调用体系164

思考与练习165

第6讲S7300/400PLC指令166

6.1LAD/FBD/STL基本指令167

6.1.1STEP7位逻辑指令167

6.1.2STEP7数据指令169

6.2STL编程常见指令173

6.2.1装入指令、传送指令在寻址中的

编程173

6.2.2比较指令175

6.2.3数据转换指令176

6.2.4取反与求补指令177

6.2.5数学运算指令177

6.2.6移位与循环移位指令178

6.2.7字逻辑运算指令179

6.2.8累加器指令180

6.2.9逻辑控制指令181

6.2.10程序控制指令182

6.2.11数据块指令182

6.3LAD/STL编程举例182

6.3.1传送带控制182

6.3.2检测传送带的运动方向184

6.3.3仓库区库存显示186

6.3.4解决算术问题MW4=（（IW0 DBW3）×15）/MW0187

6.3.5加热炉控制188

6.4送料机的PLC控制案例190

6.4.1控制要求190

6.4.2硬件设计190

6.4.3硬件配置191

6.4.4软件编程195

思考与练习197

第7讲S7300/400PLC的调试与

仿真199

7.1S7300/400PLC的复位与在线诊断200

7.1.1S7300CPU复位的基本方法200

7.1.2S7300PLC的故障在线诊断200

7.2S7300/400PLC远程维护与诊断204

7.2.1概述204

7.2.2组态205

7.3仿真软件S7PLCSIM的使用211

7.3.1S7PLCSIM仿真软件概述211

7.3.2S7PLCSIM的安装212

7.3.3S7PLCSIM的菜单介绍215

7.3.4S7PLCSIM使用举例218

7.3.5S7PLCSIM使用中的问题解答222

7.4S7400PLC的S7通信仿真224

7.4.1S7400PLC的S7通信仿真

概述224

7.4.2硬件组态224

7.4.3网络组态226

7.4.4编程227

7.4.5PLCSIM仿真调试228

思考与练习231

第8讲S7300/400PLC模拟量与PID

控制232

8.1模拟量输入与输出基础233

8.1.1概况233

8.1.2S7300PLC模拟量输入/输出234

8.1.3西门子S7300PLC温度模块236

8.1.4西门子S7300PLC闭环控制

模块FM355237

8.1.5FM3552闭环温度控制模块238

8.2模拟量输入/输出及规范化240

8.2.1液位传感器的接线及其硬件

组态240

8.2.2实际液位值的工程转换与FC105

功能2428.2.3模拟量输出转换的数字表达

方式246

8.2.4FC106程序块功能250

8.2.5模拟量控制中常用的浮点数运算

指令介绍253

8.3恒液位PID控制254

8.3.1控制要求254

8.3.2PID控制254

8.3.3软件编程257

思考与练习261

第9讲S7系列PLC的PROFIBUS

通信控制263

9.1PROFIBUS通信控制基础264

9.1.1工厂自动化网络结构264

9.1.2PROFIBUS通信概述264

9.1.3PROFIBUS硬件266

9.1.4应用PROFIBUS的优点268

9.1.5设备数据库文件GSD268

9.2EM277的通信控制272

9.2.1EM277模块概述272

9.2.2EM277作为从站的硬件组态与

软件编程274

9.2.3EM277模块的软件编程279

9.3PROFIBUSPA/DP通信控制在化

工厂的应用280

9.3.1化工厂现场仪表概况280

9.3.2某化工厂现场仪表工程281

9.4ET200的PROFIBUS通信292

9.4.1概述292

9.4.2ET200的应用295

9.4.3ET200M的组成与安装297

思考与练习301

参考文献302