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第1章 概述1

1.1 可编程序控制器的由来1

1.2 可编程序控制器的特点2

1.3 可编程序控制器的应用领域3

1.4 可编程序控制器的发展趋势4

1.4.1 向高性能、高速度、大容量发展4

1.4.2 大力发展微型可编程序控制器4

1.4.3 大力开发智能型I/O模块和分布式I/O子系统5

1.4.4 基本个人计算机的编程软件取代手持式编程器6

1.4.5 可编程序控制器编程语言的标准化7

1.4.6 可编程序控制器通信的易用化和“傻瓜化”7

1.4.9 可编程序控制器与现场总线相结合8

1.4.8 组态软件引发的上位计算机编程革命8

1.4.7 可编程序控制器的软件化与PC化8

1.5 习题10

第2章 可编程序控制器的硬件结构与工作原理11

2.1 可编程序控制器的基本结构11

2.1.1 基本结构11

2.1.2 可编程序控制器的物理结构12

2.1.3 CPU模块13

2.1.4 I/O模块14

2.1.5 可编程序控制器的外部接线16

2.2 可编程序控制器的工作原理16

2.2.1 用触点和线圈实现逻辑运算16

2.2.2 可编程序控制器的工作方式17

2.2.3 可编程序控制器的工作原理18

2.3 S7-200系列可编程序控制器性能简介21

2.2.4 输入/输出滞后时间21

2.3.1 CPU模块22

2.3.2 数字量扩展模块25

2.3.3 模拟量输入输出扩展模块26

2.3.4 热电偶、热电阻扩展模块27

2.3.5 PROFIBUS-DP通信模块27

2.3.6 SIMATIC NET CP243-2通信处理器27

2.3.7 STEP 7-Micro/WIN编程软件简介27

2.4 可编程序控制器的安装28

2.4.1 模块的安装与拆卸28

2.4.2 本机I/O与扩展I/O29

2.4.3 控制系统的接线29

2.4.4 对感性负载的处理30

2.5 习题31

2.4.5 电源的选择31

第3章 可编程序控制器程序设计基础32

3.1 可编程序控制器的编程语言与程序结构32

3.1.1 可编程序控制器编程语言的国际标准32

3.1.2 SIMATIC指令集与IEC1131-3指令集34

3.1.3 可编程序控制器的程序结构34

3.2 存储器的数据类型与寻址方式35

3.2.1 数据在存储器中存取的方式35

3.2.2 不同存储区的寻址36

3.2.3 直接寻址与间接寻址38

3.2.4 绝对地址与符号地址39

3.3 位逻辑指令40

3.3.1 触点指令40

3.3.2 输出指令42

3.3.3 其他指令43

3.4.1 通电延时定时器指令44

3.4 定时器与计数器指令44

3.4.2 断电延时定时器指令45

3.4.3 保持型通电延时定时器45

3.4.4 定时器当前值刷新的方法45

3.4.5 计数器指令46

3.5 习题47

第4章 数字量控制系统梯形图程序设计方法50

4.1 梯形图的经验设计方法50

4.1.1 起动保持和停止电路50

4.1.2 延时接通/断开电路50

4.1.3 定时范围的扩展51

4.1.4 闪烁电路51

4.1.5 小车自动往返运动的梯形图设计51

4.1.6 常闭触点输入信号的处理53

4.2 根据继电器电路图设计梯形图的方法54

4.3 顺序控制设计方法与顺序功能图56

4.3.1 顺序控制设计法56

4.3.2 顺序功能图的由来57

4.3.3 步57

4.3.4 有向连线与转换条件59

4.3.5 顺序功能图的基本结构59

4.3.6 顺序功能图中转换实现的基本规则61

4.3.7 绘制顺序功能图时的注意事项62

4.3.8 顺序控制设计法的本质62

4.4 习题63

第5章 顺序控制梯形图的设计方法65

5.1 使用起保停电路设计顺序控制梯形图的方法65

5.1.1 单序列的编程方法65

5.1.2 选择序列的编程方法67

5.1.3 并列序列的编程方法68

5.1.4 仅有两步的闭环的处理69

5.1.5 选择序列应用举例69

5.1.6 并行序列应用举例69

5.2 以转换为中心的顺序控制梯形图设计方法72

5.2.1 以转换为中心的单序列的编程方法72

5.2.2 选择序列的编程方法73

5.2.3 并行序列的编程方法74

5.2.4 应用举例74

5.3 使用SCR指令的顺序控制梯形图的设计方法75

5.3.1 顺序控制继电器指令75

5.3.2 单序列顺序功能图的编程方法75

5.3.3 选择序列的编程方法76

5.3.4 并行序列的编程方法77

5.3.5 应用举例78

5.4 具有多种工作方式的系统顺序控制梯形图的设计方法79

5.4.1 使用起保停电路的编程方法80

5.4.2 以转换为中心的编程方法83

5.5 习题84

第6章 可编程序控制器的功能指令86

6.1 S7-200的指令规约与数据类型检查86

6.1.1 STEP 7-Micro/WIN 32编程的概念和规约86

6.1.2 SIMATIC与IEC1131-3变量的数据类型检查89

6.2 程序控制指令93

6.2.1 循环指令93

6.2.2 跳转与标号指令93

6.2.3 停止指令94

6.2.4 监控定时器复位指令94

6.3.1 局部变量表95

6.3 局部变量表与子程序95

6.3.2 子程序的编写与调用96

6.4 数据处理指令99

6.4.1 SIMATIC比较指令99

6.4.2 SIMATIC数据传送指令100

6.4.3 移位与循环移位指令101

6.4.4 数据转换指令103

6.4.5 表功能指令108

6.4.6 读写实时时钟指令110

6.5 数学运算指令111

6.5.1 SIMATIC整数数学运算指令111

6.5.2 SIMATIC浮点数数学运算指令113

6.5.3 SIMATIC逻辑运算指令115

6.6.1 中断程序117

6.6 中断程序与中断指令117

6.6.2 中断指令118

6.6.3 中断优先级与中断队列溢出119

6.7 高速计数器与高速脉冲输出指令121

6.7.1 高速计数器的工作模式121

6.7.2 高速计数器的外部输入信号122

6.7.3 高速计数器指令123

6.7.4 与高速计数器有关的特殊存储器124

6.7.5 高速计数器编程举例125

6.7.6 高速脉冲输出126

6.7.7 PWM操作126

6.7.8 PTO操作127

6.7.9 PTO/PWM的编程129

6.8 习题132

第7章 可编程序控制器的通信与自动化通信网络133

7.1 计算机通信简介133

7.1.1 概述133

7.1.2 串行通信接口标准134

7.1.3 工厂自动化通信网络135

7.2 计算机通信的国际标准137

7.2.1 开放系统互连模型137

7.2.2 IEEE802通信标准138

7.2.3 现场总线的国际标准139

7.3 S7-200的通信方式与通信参数的设置140

7.3.1 S7-200的通信方式140

7.3.2 S7-200通信的硬件选择141

7.3.3 网络部件142

7.3.4 使用自由端口通信功能和PC/PPI电缆的通信143

7.3.5 在编程软件中安装与删除通信接口145

7.3.6 计算机使用的通信接口参数的设置146

7.3.7 网络性能与优化147

7.4 可编程序控制器的通信指令149

7.4.1 S7-200的网络通信协议149

7.4.2 网络读写指令150

7.4.3 发送指令与接收指令153

7.5 计算机与可编程序控制器的通信156

7.5.1 用MicroComputing软件实现可编程序控制器与计算机的通信156

7.5.2 自由端口模式下PLC的串行通信程序设计157

7.5.3 Windows环境下的计算通信编程162

7.6 习题164

8.1.1 深入了解被控制系统166

8.1.2 与硬件有关的设计166

8.1 可编程序控制器控制系统的设计与调试步骤166

第8章 可编程序控制器在工业应用中的一些问题166

8.1.3 设计梯形图程序167

8.1.4 梯形图程序的模拟调试167

8.1.5 现场调试167

8.1.6 编写技术文件167

8.2 CPU与输入输出的参数的设置168

8.2.1 设置与编程序控制器断电后的数据保存方式168

8.2.2 创建CPU密码170

8.2.3 输出表的设置171

8.2.4 输入滤波器的设置171

8.2.5 模拟量输入滤波器的设置171

8.3 节省可编程序控制器输入输出点数的方法172

8.2.7 后台通信时间的设置172

8.2.6 脉冲捕捉功能的设置172

8.3.1 减少所需输入点数的方法173

8.3.2 减少所需输出点数的方法174

8.4 可编程序控制器控制系统的可靠性措施174

8.4.1 外部干扰的来源175

8.4.2 对电源的处理175

8.4.3 安装与布线的注意事项176

8.4.4 可编程序控制器的接地176

8.4.5 强烈干扰环境中的隔离措施177

8.4.6 可编程序控制器输出的可靠性措施177

8.4.7 故障的检测与诊断178

8.5 可编程序控制器在模拟量闭环控制中的应用178

8.5.1 PID控制器的数字化179

8.5.2 回路输入输出变量的转换与标准化181

8.5.3 变量的范围182

8.5.4 控制方式与出错处理183

8.5.5 PID指令编程举例183

8.5.6 PID参数的整定方法184

8.6 习题186

附录187

附录A STEP 7-Micro/WIN 32编程软件使用指南187

A.1 概述187

A.2 程序的编写与传送191

A.3 用编程软件监视与调试程序194

附录B 实验指导书197

B.1 位逻辑指令与定时器计数器指令的编程实验197

B.2 自动往返的小车控制系统的编程实验199

B.3 彩灯控制程序的编程实验200

B.5 复杂的顺序控制程序的编程实验201

B.4 顺序控制程序的编程实验201

B.6 具有多种工作方式的系统的编程实验202

B.7 中断程序的编程实验203

B.8 可编程序控制器与计算机的通信实验204

B.9 两台可编程序控制器的通信实验205

B.10 高速输入与高速控制器的通信实验206

附录C 部分习题参考答案208

C.1 第3章习题答案208

C.2 第4章习题答案209

C.3 第5章习题答案211

C.4 第6章习题答案212

附录D S7-200的错误代码214

附录E S7-200的特殊存储器（SM）标志位217

附录F S7-200的SIMATIC指令集简表222

参考文献228