西門子S7-300/400 PLC應(yīng)用案例解析

前言

　　可編程序控制器（PLC）具有適用于各種工業(yè)自動(dòng)控制所必需的高可靠性、配置擴(kuò)充的高靈活性等特點(diǎn)，且易于編程，使用維護(hù)方便，在工業(yè)自動(dòng)控制的各個(gè)領(lǐng)域獲得了十分廣泛的應(yīng)用，代表著控制技術(shù)的發(fā)展方向，被業(yè)界稱為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱之一。S7-300/400系列PLC是西門子公司全集成自動(dòng)化系統(tǒng)中的控制核心，是其集成性和開(kāi)放性的重要體現(xiàn)。它將先進(jìn)控制思想、現(xiàn)代通信技術(shù)和IT技術(shù)的最新發(fā)展集于一身，在CPU運(yùn)算速度、程序執(zhí)行效率、故障自診斷、聯(lián)網(wǎng)通信、功能集成以及容錯(cuò)與冗余技術(shù)等方面都取得了公認(rèn)的成就。　　S7-300/400 PLC作為西門子公司可編程序控制器的主流產(chǎn)品，市場(chǎng)占有率很高，它以功能強(qiáng)大、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)而深受國(guó)內(nèi)用戶的歡迎。為了使用戶更易了解并盡快掌握S7-300/400 PLC的性能特點(diǎn)，并更好地應(yīng)用于實(shí)踐，作者結(jié)合近20年應(yīng)用西門子PLC的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論教學(xué)體會(huì)，在廣泛吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)、先進(jìn)設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上編著成此書?！　∪珪晕鏖T子公司S7-300/400 PLC為主線，以STEP7編程系統(tǒng)為平臺(tái)，系統(tǒng)介紹了PLC的硬件組成、編程技巧、通信組網(wǎng)以及應(yīng)用實(shí)例等知識(shí)。新穎、實(shí)用、易讀以及可操作是本書的編寫宗旨。為此作者對(duì)全書的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了精心組織和安排：第1章介紹PLC的基礎(chǔ)知識(shí)；第2章介紹S7-300/400 PLC的硬件組成，包括各模塊的基本結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)及特點(diǎn)、安裝與連接要求等方面的內(nèi)容；第3章詳細(xì)介紹了S7-300/400 PLC編程指令的使用及編程方法，并提供了大量常用的典型程序與編程實(shí)例，這些程序可以直接供設(shè)計(jì)者使用和參考；第4章講述了S7-300/400 PLC的用戶程序結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)化編程方法，重點(diǎn)分析了編程時(shí)需要的組織塊、功能塊與功能、數(shù)據(jù)塊等，通過(guò)實(shí)例詳細(xì)闡述了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法；第5章闡述了PLC的工具軟件——STEP 7編程軟件，包括軟件的安裝與使用方法，程序編輯步驟與要點(diǎn)，PLC程序的檢查、仿真、在線調(diào)試的具體方法與步驟等；通信是自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用的重點(diǎn)和難點(diǎn)，第6章重點(diǎn)講述了S7-300/400 PLC的通信與組網(wǎng)，包括S7的幾種典型網(wǎng)絡(luò)　MPI、PROFIBUS、工業(yè)以太網(wǎng)和AS-I網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、通信原理、主要通信模塊、組態(tài)方法等，并提供了實(shí)例；第7章介紹了S7-300/400 PLC的實(shí)際應(yīng)用案例，使讀者能觸類旁通，舉一反三。

內(nèi)容概要

　　 西門子公司主流的S7-300／400 PLC以其優(yōu)越的性能和較高的性價(jià)比得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)深受國(guó)內(nèi)用戶的歡迎。本書全面講述了西門子該系列PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組態(tài)、指令系統(tǒng)、STEP 7編程軟件的使用、程序結(jié)構(gòu)以及采用結(jié)構(gòu)化編程的實(shí)例和應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)、設(shè)計(jì)方法。全書以新穎、實(shí)用、易讀以及可操作性為宗旨，以實(shí)例形式講解S7-300/400 PLC的編程及調(diào)試，同時(shí)詳細(xì)介紹S7-300/400 PLC的通信網(wǎng)絡(luò)知識(shí)及組網(wǎng)方法。書中各部分內(nèi)容都使用實(shí)例進(jìn)行講解，并輔以大量的圖表，通俗易懂，讀者可以快速入門。 　　本書注重實(shí)際，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用，對(duì)S7-300/400 PLC的用戶有很大的參考價(jià)值，可供廣大工程技術(shù)人員自學(xué)或參考，也可供大中專院校自動(dòng)化、電氣工程和機(jī)電一體化專業(yè)師生參考，同時(shí)還適合作為職業(yè)培訓(xùn)學(xué)校PLC的培訓(xùn)教材。

書籍目錄

第1章  PLC概述	　1.1  PLC發(fā)展概況	　　1.1.1  PLC的產(chǎn)生	　　1.1.2  PLC的發(fā)展歷史	　　1.1.3  PLC的發(fā)展趨勢(shì)	　1.2  PLC的分類及特點(diǎn)	　　1.2.1  PLC的分類	　　1.2.2  PLC的特點(diǎn)	　　1.2.3  PLC的應(yīng)用	　1.3  PLC的結(jié)構(gòu)與工作原理	　　1.3.1  PLC的基本結(jié)構(gòu)	　　1.3.2  PLC的工作原理	　1.4  S7系列PLC簡(jiǎn)介	　1.5  PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)	第2章  S7-300/400 PLC的硬件與安裝	　2.1  S7-300 PLC概述	　　2.1.1  S7-300 PLC的分類	　　2.1.2  S7-300 PLC的結(jié)構(gòu)	　　2.1.3  S7-300 PLC的組成	　　2.1.4  S7-300 CPU模塊的面板	　　2.1.5  S7-300 CPU模塊的外部連接	　2.2  S7-300 PLC的信號(hào)模塊	　　2.2.1  數(shù)字量模塊	　　2.2.2  模擬量模塊	　　2.2.3  模擬量輸入模塊與傳感器的連接	　　2.2.4  傳感器的連接	　　2.2.5  熱電偶的連接	　　2.2.6  模擬量輸出模塊的連接	　　2.2.7  模擬量模塊的診斷與中斷	　2.3  電源模塊	　2.4  通信及功能模塊	　　2.4.1  通信處理器（CP）模塊	　　2.4.2  功能模塊	9　2.5  人機(jī)操作界面（HMI）與分布式I/O	　　2.5.1  人機(jī)操作界面HMI	　　2.5.2  分布式I/O	　2.6  硬件模塊的安裝與編址	　　2.6.1  硬件模塊的安裝	　　2.6.2  S7-300的編址	　2.7  S7-400 PLC簡(jiǎn)介	　　2.7.1  產(chǎn)品分類	　　2.7.2  S7-400 PLC的基本結(jié)構(gòu)	　2.8  S7-400的電源與CPU模塊	　　2.8.1  S7-400的電源模塊	　　2.8.2  S7-400的CPU模塊	　2.9  S7-400 PLC的信號(hào)與功能模塊	　　2.9.1  數(shù)字量I/O模塊	　　2.9.2  模擬量I/O模塊	　　2.9.3  功能模塊	　2.10  S7-400 PLC的通信及接口模塊	　　2.10.1  通信模塊	　　2.10.2  接口模塊	　2.11  S7-400 PLC的擴(kuò)展	　　2.11.1  擴(kuò)展配置要求	　　2.11.2  擴(kuò)展形式	第3章  S7-300/400 PLC的指令系統(tǒng)	　3.1  PLC編程語(yǔ)言與內(nèi)部資源	　　3.1.1  STEP 7編程語(yǔ)言	　　3.1.2  PLC的內(nèi)部資源	　　3.1.3  CPU中的寄存器	　3.2  S7-300/400 PLC的編程基礎(chǔ)	　　3.2.1  數(shù)據(jù)類型和格式標(biāo)記	　　3.2.2  操作數(shù)	　　3.2.3  尋址方式	　3.3  位邏輯指令	　　3.3.1  觸點(diǎn)指令	　　3.3.2  線圈指令	　　3.3.3  RLO操作指令	　　3.3.4  立即讀與立即寫	　3.4  定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令	　　3.4.1  定時(shí)器指令	　　3.4.2  計(jì)數(shù)器指令	　3.5  數(shù)據(jù)處理指令	　　3.5.1  裝入與傳送指令	　　3.5.2  比較指令	　　3.5.3  轉(zhuǎn)換指令	　3.6  數(shù)學(xué)運(yùn)算指令	　　3.6.1  整數(shù)運(yùn)算指令	　　3.6.2  浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算指令	　　3.6.3  字邏輯運(yùn)算指令	　　3.6.4  累加器指令	　　3.6.5  移位和循環(huán)移位指令	　3.7  控制指令	　　3.7.1  邏輯控制指令	　　3.7.2  梯形圖中的狀態(tài)位觸點(diǎn)指令	　　3.7.3  循環(huán)指令	　　3.7.4  程序控制指令	　　3.7.5  主控繼電器指令	　　3.7.6  數(shù)據(jù)塊指令	　3.8  梯形圖編程規(guī)則	　　3.8.1  梯形圖的優(yōu)化	　　3.8.2  典型梯形圖的設(shè)計(jì)	第4章  S7-300/400PLC的用戶程序結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)化編程	　4.1  概述	　　4.1.1  結(jié)構(gòu)化編程	　　4.1.2  用戶程序中的塊	　　4.1.3  用戶程序使用的堆棧	　4.2  功能塊與功能的調(diào)用	　　4.2.1  功能塊的組成	　　4.2.2  功能塊局部變量聲明	　　4.2.3  功能塊的調(diào)用及內(nèi)存分配	　　4.2.4  功能塊與功能的應(yīng)用舉例	　4.3  數(shù)據(jù)塊	　　4.3.1  數(shù)據(jù)塊的分類及使用	　　4.3.2  訪問(wèn)數(shù)據(jù)塊	　　4.3.3  建立數(shù)據(jù)塊	　4.4  結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)	　　4.4.1  邏輯塊的編程	　　4.4.2  FC和FB程序設(shè)計(jì)實(shí)例	　4.5  使用有參功能的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法	　　4.5.1  編輯有參功能	　　4.5.2  在OB1中調(diào)用有參功能　4.6  組織塊與中斷處理	　　4.6.1  中斷的基本概念與組織塊的變量	　　4.6.2  日期時(shí)間中斷組織塊（OB10～OB17）	　　4.6.3  時(shí)間延時(shí)中斷組織塊	　　4.6.4  循環(huán)中斷組織塊	　　4.6.5  硬件中斷組織塊與背景組織塊	　　4.6.6  啟動(dòng)組織塊OB100/OB101/OB102	　　4.6.7  故障處理組織塊	　　4.6.8  同步錯(cuò)誤組織塊	第5章  STEP 7編程軟件的使用	　5.1  概述	　　5.1.1  STEP 7標(biāo)準(zhǔn)軟件包	　　5.1.2  STEP 7的安裝和硬卡接口	　　5.1.3  STEP 7軟件安裝	　5.2  SIMATIC管理器	　5.3  STEP 7快速入門	　　5.3.1  項(xiàng)目的創(chuàng)建與項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)	　　5.3.2  定義符號(hào)	　　5.3.3  創(chuàng)建邏輯塊	　5.4  STEP 7編程技術(shù)	　　5.4.1  創(chuàng)建一個(gè)具有功能塊和數(shù)據(jù)塊的程序	　　5.4.2  對(duì)功能FC的編程	　　5.4.3  對(duì)共享數(shù)據(jù)塊的編程	　　5.4.4  使用多重背景編程	　5.5  S7-PLCSIM仿真軟件	　　5.5.1  S7-PLCSIM的主要功能	　　5.5.2  S7-PLCSIM的使用方法	　　5.5.3  S7-PLCSIM的應(yīng)用舉例	　　5.5.4  仿真PLC與真實(shí)PLC的區(qū)別	第6章  S7-300/400 PLC的通信與網(wǎng)絡(luò)	　6.1  S7-300/400的集成通信網(wǎng)絡(luò)	　　6.1.1  工廠自動(dòng)化系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)	　　6.1.2  S7-300/400 PLC的通信網(wǎng)絡(luò)	　　6.1.3  S7通信的分類	　6.2  MPI網(wǎng)絡(luò)通信	　　6.2.1  MPI網(wǎng)絡(luò)	　　6.2.2  全局?jǐn)?shù)據(jù)包（GD）通信方式	　　6.2.3  無(wú)組態(tài)連接的MPI通信方式	　　6.2.4  需要組態(tài)連接的通信方式	　6.3  工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)	　　6.3.1  工業(yè)以太網(wǎng)概述	　　6.3.2  工業(yè)以太網(wǎng)的連接	　　6.3.3  工業(yè)以太網(wǎng)的交換技術(shù)	　　6.3.4  工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)卡與通信處理器	　　6.3.5  工業(yè)以太網(wǎng)的通信	　6.4  PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)	　　6.4.1  PROFIBUS的主要構(gòu)成	　　6.4.2  PROFIBUS協(xié)議及通信方式	　　6.4.3  PROFIBUS的數(shù)據(jù)傳輸與總線拓?fù)?　　6.4.4  PROFIBUS-DP	　　6.4.5  PROFIBUS-DP的主從通信	　　6.4.6  通過(guò)DP接口連接遠(yuǎn)程I/O站和模擬量模塊	　　6.4.7  DP從站之間的DX方式通信	第7章  S7-300/400 PLC工程應(yīng)用實(shí)例	附錄A	參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　PLC概述　　PLC（Programmable Logic Controller，可編程序控制器）是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用工業(yè)控制裝置。它具有體積小、功能強(qiáng)、編程容易、維護(hù)方便，以及組網(wǎng)靈活等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)環(huán)境的能力，使其在冶金、化工、交通、電力，以及機(jī)械制造等領(lǐng)域獲得了非常廣泛的應(yīng)用，被稱為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的三大支柱（PLC技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、CAD／CAM）之一?！　?.1　PLC發(fā)展概況　　1.1.1　PLC的產(chǎn)生　　傳統(tǒng)的生產(chǎn)機(jī)械多采用繼電器、接觸器控制，這種控制系統(tǒng)通常稱為繼電器控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、容易操作等優(yōu)點(diǎn)，但它同時(shí)又具有體積龐大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、接線復(fù)雜、故障率高、可靠性及靈活性差等缺點(diǎn)，比較適用于工作模式固定、控制邏輯簡(jiǎn)單的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合?！　‰S著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，控制技術(shù)不斷提高，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，迫切需要設(shè)計(jì)一種先進(jìn)的自動(dòng)控制裝置。于是，1968年美國(guó)通用汽車公司（GM）便提出一種設(shè)想：把計(jì)算機(jī)的功能完善、通用、靈活等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，制成一種通用控制裝置。這種通用控制裝置把計(jì)算機(jī)的編程方法和程序輸入方式加以簡(jiǎn)化，采用面向控制過(guò)程、面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言編程。

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