PLC教程

前言

　　可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）簡稱為可編程控制器，是以微處理器技術(shù)、電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和先進(jìn)可靠的工業(yè)手段為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和自動控制技術(shù)的一種新型通用自動控制裝置。它具有功能強(qiáng)、可靠性高、使用靈活方便、易于編程以及適于在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用等一系列優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)自動化、機(jī)電一體化、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造等方面的應(yīng)用越來越廣泛，已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的四大支柱（可編程控制器技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、CAD／CAM技術(shù)和數(shù)控技術(shù)）之一。目前常用的可編程控制器中，西門子公司的S7-300／400 PLC以其編程軟件STEP 7和通信網(wǎng)絡(luò)的功能強(qiáng)大獲得業(yè)界人士的普遍認(rèn)可。S7-300／400在大中型PLC中實(shí)際應(yīng)用最廣，市場占有率最高。為了滿足將要學(xué)習(xí)使用PLC的在校大學(xué)生以及已經(jīng)使用PLC的在職電氣技術(shù)人員的實(shí)際需要，本書從實(shí)踐教學(xué)的角度出發(fā)，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，從以下4個(gè)方面介紹可編程控制器的知識及應(yīng)用?！　。?）可編程控制器的概況、S7-300／400 PLC的硬件配置、指令系統(tǒng)、程序結(jié)構(gòu)以及通信網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)知識?！　。?）通過大量實(shí)例詳細(xì)介紹S7-300／400 PLC的編程環(huán)境STEP 7以及仿真軟件S7-PLCSIM的功能及應(yīng)用?！　。?）結(jié)合實(shí)例介紹PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試方法、手段，并以S7-300／400在可逆冷軋機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用為例介紹PLC的工程應(yīng)用以及工程設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)技巧?！　。?）通過實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的方式，介紹可編程控制器的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、簡單設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和具體應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等?！　”緯瓤捎米鞲叩仍盒Ｓ?jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、工業(yè)自動化、電氣技術(shù)、機(jī)電一體化、電子信息等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書，也可作為PLC初學(xué)者和工程技術(shù)人員的技術(shù)參考書?！　”緯沙塘⒂ⅰ⒁艾摤?、彭澤波共同編寫，全書由程立英統(tǒng)稿。在本書的編寫過程中，姜雪輝、張春輝、張志美、陳嵐峰、王志強(qiáng)、屈久良和陳佰林參與了大量的資料整理和程序調(diào)試工作。沈陽師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院電子教研室和沈陽理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院自動化教研室的全體老師在本書編寫過程中也給予了指導(dǎo)，我們在此表示感謝?！　∫蜃髡咚接邢?，書中難免有錯(cuò)漏之處，懇請廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　21世紀(jì)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)規(guī)劃教材。以我國目前應(yīng)用最廣和市場占有率最高的SIMATIC S7-300/400為樣機(jī)，從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，結(jié)合工程實(shí)踐，全面介紹了可編程控制器的相關(guān)知識及應(yīng)用?！禤LC教程：原理·應(yīng)用·設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)》首先介紹了可編程控制器的概況、S7-300/400 PLC的硬件配置、指令系統(tǒng)、程序結(jié)構(gòu)以及通信網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)知識；通過實(shí)例詳細(xì)介紹S7-300/400 PLC的編程環(huán)境STEP 7以及仿真軟件S7-PLCSIM的功能及應(yīng)用；然后結(jié)合實(shí)例介紹PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試方法、手段，并以S7-300/400在可逆冷軋機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用為例，介紹PLC的工程應(yīng)用以及工程設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)技巧；《PLC教程：原理·應(yīng)用·設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)》最后通過實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的形式，介紹可編程控制器的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、簡單設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和具體應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等，以提高學(xué)生的實(shí)際動手能力?！　　禤LC教程：原理·應(yīng)用·設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)》既可用作高等院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、工業(yè)自動化、電氣技術(shù)、機(jī)電一體化、電子信息等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書，也可作為PLC初學(xué)者和工程技術(shù)人員的技術(shù)參考書。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 可編程控制器的產(chǎn)生及發(fā)展1.2 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理1.2.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)1.2.2 PLC的工作原理1.3 可編程控制器的功能特點(diǎn)及分類1.3.1 PLC的功能特點(diǎn)1.3.2 PLC的分類1.4 可編程控制器的應(yīng)用小結(jié)習(xí)題第2章 PLC的硬件結(jié)構(gòu)2.1 PLC硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2.1.1 硬件系統(tǒng)的基本組成2.1.2 基本結(jié)構(gòu)2.2 PLC的CPIJ模塊2.2.1 S7-300系列PLC2.2.2 S7-400系列PLC2.3 PLC的I／O模塊2.3.1 S7-300／400的I／O模塊2.3.2 I／O模塊的地址確定2.4 PLC的分布式I／O2.5 內(nèi)部資源模塊小結(jié)習(xí)題第3章 指令系統(tǒng)3.1 指令系統(tǒng)基礎(chǔ)知識3.1.1 數(shù)制3.1.2 數(shù)據(jù)類型和參數(shù)類型3.1.3 數(shù)據(jù)的格式標(biāo)記3.2 S7-300／400PLC的指令系統(tǒng)3.2.1 指令的構(gòu)成3.2.2 尋址方式3.2.3 常用指令小結(jié)習(xí)題第4章 S7-300／400的編程環(huán)境4.1 STEP 7概述4.2 STEP 7的編程流程4.2.1 創(chuàng)建與編輯項(xiàng)目4.2.2 硬件組態(tài)4.2.3 定義符號4.2.4 生成邏輯塊4.2.5 參考數(shù)據(jù)的顯示4.2.6 程序的上傳和下載4.2.7 程序的調(diào)試和故障診斷4.3 STEP7的程序結(jié)構(gòu)4.3.1 CPU程序4.3.2 用戶程序4.3.3 功能塊4.3.4 數(shù)據(jù)塊4.3.5 組織塊4.4 模擬軟件S7-PLCSIM簡介4.4.1 S7-PLCSIM的主要功能4.4.2 S7-PLCSIM仿真軟件調(diào)試程序的步驟小結(jié)習(xí)題第5章 PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及調(diào)試5.1 PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法5.2 PLC系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)5.2.1 PLC選型5.2.2 PLC容量估算5.2.3 I／O模塊的選擇5.2.4 編程功能的選擇5.2.5 分配I／O點(diǎn)5.2.6 設(shè)計(jì)安全回路5.3 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)5.3.1 軟件設(shè)計(jì)內(nèi)容5.3.2 軟件設(shè)計(jì)步驟5.4 PLC系統(tǒng)的調(diào)試5.5 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例小結(jié)習(xí)題第6章 PLC通信網(wǎng)絡(luò)6.1 PLc控制網(wǎng)絡(luò)和通信功能6.2 S7-300／400PLC的通信網(wǎng)絡(luò)6.3 工業(yè)以太網(wǎng)6.3.1 概述6.3.2 工業(yè)以太網(wǎng)的構(gòu)成6.3.3 工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)方案6.3.4 工業(yè)以太網(wǎng)的交換技術(shù)6.3.5 自適應(yīng)與冗余網(wǎng)絡(luò)6.4 MPI網(wǎng)絡(luò)6.4.1 概述6.4.2 全局?jǐn)?shù)據(jù)通信6.4.3 MPI網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)6.4.4 事件驅(qū)動的GD通信6.4.5 不用GD通信組態(tài)的MPI通信6.5 AS-I網(wǎng)絡(luò)6.5.1 概述6.5.2 AS-I網(wǎng)絡(luò)部件6.5.3 AS-I的尋址模式6.5.4 AS-I的通信方式6.5.5 AS-I的工作模式6.6 PROFlIBus通信網(wǎng)絡(luò)6.6.1 概述6.6.2 PROFIBUS的通信協(xié)議6.6.3 PROFIBUS的網(wǎng)絡(luò)部件6.6.4 利用STEP7組態(tài)PROFIBUS-DP通信網(wǎng)絡(luò)6.7 點(diǎn)對點(diǎn)通信6.7.1 點(diǎn)對點(diǎn)通信的硬件6.7.2 點(diǎn)對點(diǎn)通信協(xié)議6.7.3 用于點(diǎn)對點(diǎn)通信的功能塊小結(jié)習(xí)題第7章 PLC系統(tǒng)的工程應(yīng)用7.1 概述7.2 PLC系統(tǒng)的工程應(yīng)用實(shí)例7.2.1 可逆冷軋機(jī)控制系統(tǒng)的功能7.2.2 可逆冷軋機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)7.2.3 可逆冷軋機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)7.3 PLC工程應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)7.3.1 PLC工程應(yīng)用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)7.3.2 PLC工程應(yīng)用的系統(tǒng)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)總結(jié)小結(jié)習(xí)題第8章 PLC實(shí)驗(yàn)8.1 熟悉PLC硬件及STEP7軟件環(huán)境實(shí)驗(yàn)8.2 簡單設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)8.3 交通信號燈控制實(shí)驗(yàn)8.4 三層樓電梯控制實(shí)驗(yàn)8.5 水塔水位自動控制實(shí)驗(yàn)8.6 兩種液體自動混合實(shí)驗(yàn)8.7 舞臺燈光的模擬實(shí)驗(yàn)小結(jié)附錄附錄A 所有語句表指令附錄B 組織塊、系統(tǒng)功能與系統(tǒng)功能塊附錄C 常用縮寫詞附錄D 部分習(xí)題提示及參考答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　本章介紹可編程控制器的基礎(chǔ)知識，主要包括可編程控制器的組成、工作原理、功能特點(diǎn)及其分類和應(yīng)用。通過本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)了解什么是可編程控制器、可編程控制器的構(gòu)成和工作方式、可編程控制器在工業(yè)應(yīng)用中的主要優(yōu)勢等?！　?.1　可編程控制器的產(chǎn)生及發(fā)展　　可編程控制器是基于微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的通用工業(yè)自動控制設(shè)備，在其早期主要應(yīng)用于開關(guān)量的邏輯控制。l987年國際電工技術(shù)委員會（International Electrotechnical Commission，IEC）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案對PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的　　機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！薄　≡诳删幊炭刂破鲉柺酪郧?，工業(yè)控制領(lǐng)域中是以繼電器控制占主導(dǎo)地位的。這種由繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)存在明顯的缺點(diǎn)，尤其是對生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應(yīng)性較差。1968年，美國通用汽車公司（GM）根據(jù)市場形勢與生產(chǎn)發(fā)展的需要，為了完成“多品種、小批量、不斷翻新汽車品牌型號”的戰(zhàn)略，提出了研制新型邏輯順序控制裝置來取代繼電器控制裝置。第2年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）就研制出了第一臺PLC，將其應(yīng)用于美國通用汽車自動裝配生產(chǎn)線上，并取得了極大的成功。此后隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC也迅速發(fā)展起來。　　PLC初創(chuàng)階段的代表產(chǎn)品有MODICON公司的084、AB公司的PDQIl、DEC的PDP．14和日立公司的SCY．022等。該時(shí)期PLC產(chǎn)品的主要功能是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、邏輯運(yùn)算、定時(shí)和計(jì)數(shù)等。它的CPU由中小規(guī)模的數(shù)字集成電路組成，在I／O接口電路上做了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場的要求，它的控制功能比較簡單。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式——梯形圖。

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　　《PLC教程：原理·應(yīng)用·設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)》以西門子SIMATICS7-300/400為樣機(jī)，從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)介紹PLC相關(guān)知識技巧，結(jié)合各類實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動手能力?！　】删幊踢壿嬁刂破鳎≒rogrammable Logic Controller，PLC）簡稱為可編程控制器，是以微處理器技術(shù)、電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和先進(jìn)可靠的工業(yè)手段為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和自動控制技術(shù)的一種新型通用自動控制裝置。它具有功能強(qiáng)、可靠性高、使用靈活方便、易于編程以及適于在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用等一系列優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)自動化、機(jī)電一體化、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造等方面的應(yīng)用越來越廣泛，已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的四大支柱(可編程控制器技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、CAD／CAM技術(shù)和數(shù)控技術(shù))之一?！　∧壳俺Ｓ玫目删幊炭刂破髦?，西門子公司的S7—300／400 PLC以其編程軟件STEP 7和通信網(wǎng)絡(luò)的功能強(qiáng)大獲得業(yè)界人士的普遍認(rèn)可。S7—300／400在大中型PLC中實(shí)際應(yīng)用最廣，市場占有率最高。

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