SIMATIC S7-200可編程控制器原理與應(yīng)用

前言

　　可編程控制器（PLC）是一種以微處理器為核心的用作數(shù)字控制的新型控制器，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。PLC技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱之一。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器以其簡單易懂、操作方便、可靠性高、通用靈活、體積小、使用壽命長等一系列優(yōu)點(diǎn)，在汽車、鋼鐵、航空航天、船舶、化工、紡織、食品、造紙、軍工等工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。　　可編程控制器的種類和包括的內(nèi)容很多，如何讓讀者能掌握其關(guān)鍵技術(shù)和內(nèi)容，是本書在內(nèi)容取舍和編寫綱目擬定上的突破點(diǎn)。本書以西門子公司S7200 PLC作為主要對(duì)象，詳細(xì)介紹了PLC的工作原理、軟硬件構(gòu)成、指令系統(tǒng)、安裝維修和通信應(yīng)用等相關(guān)知識(shí)。在選材上，特別注意從應(yīng)用角度出發(fā)，以大量的編程方法和PLC的工程應(yīng)用實(shí)例貫穿全書，以幫助讀者更快地理解和掌握PLC技術(shù)及使用方法?！　∪珪卜?章。第1章介紹了可編程控制器的結(jié)構(gòu)、工作原理、分類、發(fā)展、特點(diǎn)及編程語言。第2章介紹了S7200 PLC的系統(tǒng)構(gòu)成、規(guī)格及性能特點(diǎn)。第3章介紹了S7200 PLC的存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)區(qū)分配、尋址方式和指令系統(tǒng)。第4章介紹了PLC的基本電路編程、順序功能圖、典型控制環(huán)節(jié)與系統(tǒng)編程，編程軟件的安裝、設(shè)置與使用等知識(shí)。第5章介紹了網(wǎng)絡(luò)通信的一些基本概念、數(shù)據(jù)傳送方式及S7200 PLC的通信功能與協(xié)議。第6章介紹了PLC安裝接線與維修知識(shí)。第7章介紹了PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與步驟，硬件和軟件設(shè)計(jì)，最后通過舉例說明PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。各章內(nèi)容既有聯(lián)系，又有一定的獨(dú)立性，并且每章均附有思考題。在編寫風(fēng)格上注意遵循由淺入深、循序漸進(jìn)的認(rèn)識(shí)規(guī)律，便于讀者自學(xué)?！　”緯蓷詈蟠ㄈ沃骶帲瑥垖W(xué)民、陳勇任副主編，參加編寫的人員還有汪定江、王東峰、潘慶軍和高昆等。其中，第1章、第7章和附錄B、C、D由楊后川編寫，第3章和附錄A由張學(xué)民編寫，第4、5章由陳勇編寫，汪定江教授編寫了第2章，王東峰編寫了第6章，潘慶軍博士編寫了第4.1節(jié)，高昆編寫了第7.2節(jié)。全書由楊后川副教授統(tǒng)稿并定稿?！　〉聡侥岷诼?lián)邦國防軍大學(xué)訪問學(xué)者涂明武教授擔(dān)任本書主審。他仔細(xì)審閱了全部書稿，提出了許多寶貴的意見和建議，在此表示誠摯的謝意！　　在編寫過程中，作者參閱和引用了西門子公司最新技術(shù)資料和有關(guān)院校、工廠、科研院所的一些教材、文獻(xiàn)，有些正式出版的文獻(xiàn)已在書的參考文獻(xiàn)中列出，有些難免遺漏，對(duì)未能列出的文獻(xiàn)和資料，編者向其作者表示誠摯的感謝。本書的編寫得到了空軍第一航空學(xué)院航空修理工程系機(jī)械制造教研室、訓(xùn)練部教?？撇糠滞镜闹С趾蛶椭?，在繪圖、制表和校對(duì)等方面給予了大力協(xié)助，在此一并向他們表示謝意?！　∫蚓幷咚郊皶r(shí)間有限，書中難免有疏漏之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　本書從工程應(yīng)用出發(fā)，系統(tǒng)闡述了可編程控制器(PLC)的結(jié)構(gòu)、工作原理、硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)以及PLC 控制系統(tǒng)從設(shè)計(jì)、安裝到維護(hù)的過程，并對(duì)PLC的組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。內(nèi)容既注重系統(tǒng)、全面、新穎，又力求敘述簡潔、層次分明、結(jié)構(gòu)合理、通俗易懂。在編寫形式上，注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，不但在各章節(jié)適時(shí)插入實(shí)例，使讀者加深理解和掌握具體內(nèi)容，而且以PLC綜合應(yīng)用舉例作為第7章的內(nèi)容，以便于讀者參考和提高綜合應(yīng)用可編程控制器的能力。 本書可作為高等院校機(jī)電類專業(yè)及其他相關(guān)專業(yè)的教材，亦可作為從事可編程控制器技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用的工程技術(shù)人員的參考用書。

書籍目錄

第1章　可編程控制器的結(jié)構(gòu)及工作原理1.1　可編程控制器的定義及特點(diǎn)1.1.1　PLC的產(chǎn)生及定義1.1.2　PLC的特點(diǎn)1.2　PLC的結(jié)構(gòu)組成與工作原理1.2.1　PLC的基本結(jié)構(gòu)1.2.2　PLC的軟件組成1.2.3　PLC的工作原理1.3　PLC的技術(shù)性能指標(biāo)1.3.1 常見技術(shù)性能指標(biāo)1.3.2　S7-200 PLC的主要功能1.4　PLC的分類、應(yīng)用與發(fā)展1.4.1　PLC的產(chǎn)品分類1.4.2　PLC的主要應(yīng)用類型1.4.3　PLC的國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1.5　PLC的編程語言1.5.1　梯形圖1.5.2　語句表1.5.3　順序功能圖1.5.4　功能塊圖1.5.5　結(jié)構(gòu)文本思考題第2章　S7-200 PLC的系統(tǒng)構(gòu)成及規(guī)格2.1　概述2.2　S7-200CN PLC的構(gòu)成及規(guī)格特性2.2.1　中央處理單元(CPU)2.2.2　數(shù)字量擴(kuò)展模塊2.2.3　模擬量擴(kuò)展模塊2.2.4　熱電偶或熱電阻擴(kuò)展模塊2.2.5　通信模塊2.2.6　位置控制模塊2.2.7　附加硬件2.2.8　編程工具思考題第3章　S7-200 PLC的指令系統(tǒng)3.1　存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)區(qū)分配與尋址方式3.1.1　數(shù)據(jù)類型3.1.2　存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)區(qū)分配3.1.3　尋址方式3.2　S7-200 PLC的基本指令3.2.1　位操作類指令3.2.2　邏輯堆棧指令3.2.3　定時(shí)器和計(jì)數(shù)器指令3.2.4　比較操作指令3.2.5　移位操作指令3.2.6　程序控制指令3.3　S7-200 PLC的功能指令3.3.1　數(shù)據(jù)傳送指令3.3.2　數(shù)學(xué)運(yùn)算指令3.3.3　邏輯運(yùn)算指令3.3.4　表功能指令3.3.5　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令3.3.6　中斷指令3.3.7　高速處理類指令3.3.8　時(shí)鐘指令3.3.9　通信指令3.3.10　PID回路指令思考題第4章　PLC的基本編程與編程軟件第5章　網(wǎng)絡(luò)通信功能第6章　S7-200安裝接線與維修第7章　S7-200 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)附錄A　實(shí)驗(yàn)附錄B　特殊寄存器(SM)標(biāo)志位附錄C　錯(cuò)誤代碼信息附錄D　S7-200可編程控制器指令集參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　而且對(duì)于PLC內(nèi)部的軟觸點(diǎn)，該存儲(chǔ)單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈通電，其常開觸點(diǎn)(-II-)接通，常閉觸點(diǎn)(-|／|-)斷開。在繼電器控制系統(tǒng)的接線中，觸點(diǎn)的數(shù)目是有限的，而PLC內(nèi)部的軟觸點(diǎn)的數(shù)目和使用次數(shù)是沒有限制的，用戶可以根據(jù)控制現(xiàn)場(chǎng)的具體要求在梯形圖程序中多次使用同一軟觸點(diǎn)。　　2．梯形圖的特點(diǎn)　　PLC的梯形圖源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述，并與電氣控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號(hào)和表達(dá)方式上有一定區(qū)別。它采用梯形圖的圖形符號(hào)來描述程序設(shè)計(jì)，是PLC程序設(shè)計(jì)中最常用的一種程序設(shè)計(jì)語言?！　∵@種程序設(shè)計(jì)語言采用因果的關(guān)系來描述系統(tǒng)發(fā)生的條件和結(jié)果。其中每個(gè)梯級(jí)是一個(gè)因果關(guān)系。在梯級(jí)中，描述系統(tǒng)發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在右面。PLC的梯形圖使用的是內(nèi)部輔助繼電器、定時(shí)／計(jì)數(shù)器等，都是由軟件實(shí)現(xiàn)的。它的最大優(yōu)點(diǎn)是使用方便，修改靈活，形象、直觀和實(shí)用。這是傳統(tǒng)電氣控制的繼電器硬件接線所無法比擬的。　　關(guān)于梯形圖的格式有一些要求：每個(gè)梯形圖網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)梯級(jí)組成；每個(gè)輸出元素可構(gòu)成一個(gè)梯級(jí)，每個(gè)梯級(jí)可有多個(gè)支路；通常每個(gè)支路可容納11個(gè)編程元素，最右邊的元素必須是輸出元素；一個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多允許16條支路?！　￡P(guān)于梯形圖有以下幾個(gè)基本特點(diǎn)：　?、貾LC梯形圖與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性，并與傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制技術(shù)相一致?！　、谔菪螆D中的“能流”不是實(shí)際意義的電流，而是“概念”電流，是用戶程序解算中滿足輸出執(zhí)行條件的形象表示方式?！澳芰鳌敝荒軓淖笙蛴伊鲃?dòng)?！　、厶菪螆D中各編程元件所描述的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)可在編制用戶程序時(shí)無限引用，不受次數(shù)的限制，既可常開又可常閉?！　、芴菪螆D格式中的繼電器與物理繼電器是不同概念。PLC的編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等。對(duì)于PLC來說，其內(nèi)部的繼電器并不是實(shí)際存在的具有物理結(jié)構(gòu)的繼電器，而是指軟件中的編程元件(軟繼電器)。編程元件中的每個(gè)軟繼電器觸點(diǎn)都與PLC存儲(chǔ)器中的一個(gè)存儲(chǔ)單元相對(duì)應(yīng)。因此，在應(yīng)用時(shí)，須與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對(duì)待?！　、萏菪螆D中輸入繼電器的狀態(tài)只取決于對(duì)應(yīng)的外部輸入電路的通斷狀態(tài)，因此在梯形圖中沒有輸入繼電器的線圈。輸出線圈只對(duì)應(yīng)輸出映像區(qū)的相應(yīng)位，不能用該編程元件直接驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)構(gòu)，位的狀態(tài)必須通過I／O模板上對(duì)應(yīng)的輸出單元。

編輯推薦

　　《SIMATIC S7-200可編程控制器原理與應(yīng)用》可作為高等院校機(jī)電類專業(yè)及其他相關(guān)專業(yè)的教材，亦可作為從事可編程控制器技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用的工程技術(shù)人員的參考用書。

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