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)自動控制所必需的高可靠性、配置擴充的高靈活性等特點，且易于編程，使用維護方便，在工業(yè)自動控制的各個領(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化系統(tǒng)中的控制核心，是其集成性和開放性的重要體現(xiàn)。它將先進控制思想、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、功能集成以及容錯與冗余技術(shù)等方面都取得了公認的成就。　　S7-300/400 PLC作為西門子公司可編程序控制器的主流產(chǎn)品，市場占有率很高，它以功能強大、性價比高等優(yōu)點而深受國內(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，并更好地應(yīng)用于實踐，作者結(jié)合近20年應(yīng)用西門子PLC的實踐經(jīng)驗和理論教學體會，在廣泛吸收國內(nèi)外先進標準、先進設(shè)計思想的基礎(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，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)用實例等知識。新穎、實用、易讀以及可操作是本書的編寫宗旨。為此作者對全書的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)進行了精心組織和安排：第1章介紹PLC的基礎(chǔ)知識；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、安裝與連接要求等方面的內(nèi)容；第3章詳細介紹了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例，這些程序可以直接供設(shè)計者使用和參考；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，重點分析了編程時需要的組織塊、功能塊與功能、數(shù)據(jù)塊等，通過實例詳細闡述了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法；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，PLC程序的檢查、仿真、在線調(diào)試的具體方法與步驟等；通信是自動控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用的重點和難點，第6章重點講述了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，并提供了實例；第7章介紹了S7-300/400 PLC的實際應(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比得到廣泛應(yīng)用，同時深受國內(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)化編程的實例和應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)、設(shè)計方法。全書以新穎、實用、易讀以及可操作性為宗旨，以實例形式講解S7-300/400 PLC的編程及調(diào)試，同時詳細介紹S7-300/400 PLC的通信網(wǎng)絡(luò)知識及組網(wǎng)方法。書中各部分內(nèi)容都使用實例進行講解，并輔以大量的圖表，通俗易懂，讀者可以快速入門。 　　本書注重實際，強調(diào)應(yīng)用，對S7-300/400 PLC的用戶有很大的參考價值，可供廣大工程技術(shù)人員自學或參考，也可供大中專院校自動化、電氣工程和機電一體化專業(yè)師生參考，同時還適合作為職業(yè)培訓學校PLC的培訓教材。

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	　1.2  PLC的分類及特點	　　1.2.1  PLC的分類	　　1.2.2  PLC的特點	　　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簡介	　1.5  PLC控制系統(tǒng)設(shè)計	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  人機操作界面（HMI）與分布式I/O	　　2.5.1  人機操作界面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的擴展	　　2.11.1  擴展配置要求	　　2.11.2  擴展形式	第3章  S7-300/400 PLC的指令系統(tǒng)	　3.1  PLC編程語言與內(nèi)部資源	　　3.1.1  STEP 7編程語言	　　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  定時器與計數(shù)器指令	　　3.4.1  定時器指令	　　3.4.2  計數(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)學運算指令	　　3.6.1  整數(shù)運算指令	　　3.6.2  浮點數(shù)運算指令	　　3.6.3  字邏輯運算指令	　　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	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	　　4.4.1  邏輯塊的編程	　　4.4.2  FC和FB程序設(shè)計實例	　4.5  使用有參功能的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法	　　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  日期時間中斷組織塊（OB10～OB17）	　　4.6.3  時間延時中斷組織塊	　　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  啟動組織塊OB100/OB101/OB102	　　4.6.7  故障處理組織塊	　　4.6.8  同步錯誤組織塊	第5章  STEP 7編程軟件的使用	　5.1  概述	　　5.1.1  STEP 7標準軟件包	　　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  項目的創(chuàng)建與項目的結(jié)構(gòu)	　　5.3.2  定義符號	　　5.3.3  創(chuàng)建邏輯塊	　5.4  STEP 7編程技術(shù)	　　5.4.1  創(chuàng)建一個具有功能塊和數(shù)據(jù)塊的程序	　　5.4.2  對功能FC的編程	　　5.4.3  對共享數(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  全局數(shù)據(jù)包（GD）通信方式	　　6.2.3  無組態(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)傳輸與總線拓撲	　　6.4.4  PROFIBUS-DP	　　6.4.5  PROFIBUS-DP的主從通信	　　6.4.6  通過DP接口連接遠程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)用實例	附錄A	參考文獻

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，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)控制裝置。它具有體積小、功能強、編程容易、維護方便，以及組網(wǎng)靈活等一系列優(yōu)點，特別是它的高可靠性和較強的適應(yīng)環(huán)境的能力，使其在冶金、化工、交通、電力，以及機械制造等領(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)簡單、價格低廉、容易操作等優(yōu)點，但它同時又具有體積龐大、生產(chǎn)周期長、接線復雜、故障率高、可靠性及靈活性差等缺點，比較適用于工作模式固定、控制邏輯簡單的工業(yè)應(yīng)用場合。　　隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，控制技術(shù)不斷提高，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)越來越不適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，迫切需要設(shè)計一種先進的自動控制裝置。于是，1968年美國通用汽車公司（GM）便提出一種設(shè)想：把計算機的功能完善、通用、靈活等優(yōu)點和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，制成一種通用控制裝置。這種通用控制裝置把計算機的編程方法和程序輸入方式加以簡化，采用面向控制過程、面向?qū)ο蟮恼Z言編程。

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