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上篇 理论教学篇1

第1章 可编程序控制器概述1

1.1 可编程序控制器的由来与定义1

1.1.1 可编程序控制器的由来1

1.1.2 可编程序控制器的定义2

1.1.3 可编程序控制器的主要性能指标和分类2

1.1.4 可编程序控制器的硬件4

1.2 可编程序控制器的特点与功能4

1.2.1 可编程序控制器的特点4

1.2.2 可编程序控制器的主要功能及其应用5

1.2.3 PLC与其他自动控制系统的比较6

1.3 可编程序控制器的发展与应用7

1.3.1 可编程序控制器的发展概况7

1.3.2 可编程序控制器的发展趋势8

1.3.3 可编程序控制器在中国的发展与应用9

1.4 常用可编程序控制器简介10

1.4.1 西门子公司的可编程序控制器10

1.4.2 AB公司的可编程序控制器12

1.4.3 三菱公司的可编程序控制器13

1.4.4 立石公司的可编程序控制器14

1.4.5 和利时公司的可编程序控制器15

练习题17

第2章 可编程序控制器的基本原理18

2.1 可编程序控制器的基本结构18

2.2 可编程序控制器的各组成部分19

2.2.1 中央处理单元19

2.2.2 存储器19

2.2.3 输入／输出模块20

2.2.4 外部设备24

2.2.5 智能模块26

2.2.6 电源27

2.3 可编程序控制器的工作原理27

2.3.1 PLC的扫描工作方式27

2.3.2 PLC的扫描工作过程28

2.3.3 PLC的输入／输出滞后现象29

2.3.4 PLC的脉冲捕捉功能31

2.3.5 PLC的输入滤波功能31

2.4 可编程序控制器的编程语言32

2.4.1 PLC软件的基本概念32

2.4.2 梯形图33

2.4.3 语句表34

2.4.4 功能块图35

2.4.5 基于Windows的编程语言标准IEC 61131-335

2.4.6 变量的数据类型36

练习题37

第3章 S7-200 PLC的硬件系统38

3.1 S7-200 PLC硬件系统的组成38

3.1.1 S7-200 CPU模块38

3.1.2 数据保持40

3.1.3 高级配置41

3.1.4 扩展模块42

3.2 数据存储器及其寻址方式44

3.2.1 S7-200 CPU数据存储器的分配和地址44

3.2.2 数据存储器的功能及其寻址47

3.2.3 S7-200 CPU的有效范围51

3.2.4 CPU存储器区域的间接寻址53

3.3 扩展I/O模块的寻址53

练习题55

第4章 S7-200 PLC的指令系统56

4.1 位逻辑指令56

4.1.1 触点指令56

4.1.2 取非指令58

4.1.3 正跳变和负跳变检测指令58

4.1.4 输出指令59

4.1.5 置位和复位指令60

4.1.6 空操作指令61

4.2 定时器和计数器指令63

4.2.1 定时器指令63

4.2.2 计数器指令68

4.3 时钟指令70

4.4 比较指令72

4.4.1 字节比较指令72

4.4.2 整数比较指令72

4.4.3 双字整数比较指令73

4.4.4 实数比较指令73

4.5 数学运算指令74

4.5.1 加法指令和减法指令74

4.5.2 乘法指令和除法指令76

4.5.3 实数的开方、指数和自然对数指令80

4.5.4 正弦、余弦和正切指令81

4.5.5 字节、字、双字的增和减指令81

4.6 传送、移位及循环移位指令84

4.6.1 字节、字、双字和实数的传送指令84

4.6.2 字节、字和双字的块传送指令85

4.6.3 字节交换指令86

4.6.4 字节传送立即读和字节传送立即写指令86

4.6.5 字节、字、双字的左移位和右移位指令86

4.6.6 字节、字、双字的循环左移和循环右移指令88

4.6.7 位移位寄存器指令91

4.7 表功能指令93

4.7.1 填表指令和查表指令93

4.7.2 后进先出指令和先进先出指令95

4.7.3 存储器填充指令96

4.8 逻辑运算指令97

4.8.1 字节的与、或和异或指令97

4.8.2 字的与、或和异或指令98

4.8.3 双字的与、或和异或指令98

4.8.4 取反指令99

4.9 转换指令100

4.9.1 整数的转换指令100

4.9.2 实数的转换指令102

4.9.3 译码、编码和段码指令103

4.9.4 整数、双整数和实数转换成ASCII码指令105

4.9.5 ASCII码与十六进制的转换指令106

4.10 程序控制指令107

4.10.1 有条件结束、暂停和看门狗复位指令107

4.10.2 跳转指令和标号指令108

4.10.3 循环指令109

4.10.4 顺序控制继电器指令110

4.10.5 AENO指令（STL）115

4.11 逻辑堆栈指令116

4.11.1 栈装载与指令和栈装载或指令116

4.11.2 逻辑推入栈指令和逻辑弹出栈指令116

4.11.3 逻辑读栈指令和装入堆栈指令116

练习题119

第5章 可编程序控制器程序设计基础123

5.1 梯形图的编程规则123

5.1.1 梯形图编程的基本规则123

5.1.2 STEP 7-Micro/WIN32编程规约125

5.2 典型控制功能的梯形图126

5.2.1 具有自锁和互锁功能的程序126

5.2.2 定时器应用程序127

5.2.3 计数器应用程序131

5.3 PLC程序的移植设计法和经验设计法132

5.3.1 PLC程序的移植设计法132

5.3.2 PLC程序的经验设计法135

5.4 PLC程序的顺序控制设计法143

5.4.1 顺序控制设计法的设计步骤143

5.4.2 功能表图的绘制144

5.4.3 梯形图的顺序控制设计法147

5.4.4 复杂顺控系统梯形图的设计方法153

5.5 实用程序两例158

5.5.1 实用的异步电动机正反转控制程序158

5.5.2 实用的异步电动机Y—△起动控制程序160

练习题163

第6章 可编程序控制器的通信及网络168

6.1 网络通信概述168

6.1.1 数据通信的几个基本概念168

6.1.2 网络概述170

6.1.3 网络配置172

6.2 西门子S7系列PLC的网络类型及配置174

6.2.1 S7系列PLC的网络结构174

6.2.2 网络通信协议174

6.2.3 通信设备176

6.2.4 S7-200 PLC的通信方式178

6.3 S7-200 PLC的通信指令与通信实例179

6.3.1 网络读与网络写指令179

6.3.2 单主站通信网络应用实例180

6.3.3 自由端口模式通信指令183

6.3.4 PLC与打印机的通信实例186

6.3.5 PLC与远程PC的通信实例188

6.3.6 获取与设置通信口地址指令189

练习题191

下篇 实验教学篇192

第7章 可编程序控制器编程系统及编程软件192

7.1 可编程序控制器编程系统的建立192

7.2 可编程序控制器编程软件的安装与设置193

7.2.1 硬件连接193

7.2.2 软件安装193

7.2.3 通信参数设置193

7.2.4 建立在线联系195

7.2.5 修改通信参数195

7.3 可编程序控制器编程软件的功能196

7.3.1 编程软件界面196

7.3.2 标题栏和菜单条197

7.3.3 工具条197

7.3.4 引导条、项目和指令树198

7.3.5 数据块199

7.3.6 状态图、输出窗口和状态条199

7.3.7 定制STEP 7-Micro/WIN 32199

7.3.8 使用帮助199

7.4 可编程序控制器编程与调试200

7.4.1 梯形图程序的输入方法210

7.4.2 程序的下载与上装203

7.4.3 程序的调试与监控204

练习题205

第8章 可编程序控制器编程基础实验206

8.1 基本逻辑指令实验206

8.1.1 概述206

8.1.2 多地点控制206

8.1.3 三相异步电动机起动与停止的控制207

8.1.4 抢答器控制系统（用基本指令实现）207

8.2 定时器指令实验209

8.2.1 概述209

8.2.2 利用定时器指令实现对两台电动机顺序起动和停止的控制209

8.2.3 用定时器实现闪光报警控制210

8.2.4 用定时器实现对脉冲宽度的控制210

8.2.5 用定时器实现通电与断电延时控制211

8.3 计数器指令实验211

8.3.1 概述211

8.3.2 用计数器指令实现单按钮单路输出控制212

8.3.3 用计数器指令实现单按钮双路输出控制212

8.3.4 长定时电路的控制212

8.3.5 用计数器实现扩展213

8.3.6 用计数器实现顺序控制213

8.4 比较指令实验213

8.4.1 概述213

8.4.2 用比较指令实现电动机的顺序控制213

8.4.3 用比较指令实现密码锁的控制214

8.5 移位及循环指令实验215

8.5.1 概述215

8.5.2 数码显示的模拟控制215

8.5.3 喷泉的模拟控制218

8.5.4 彩灯的模拟控制218

第9章 可编程序控制器编程综合实验219

9.1 三相异步电动机Y-△起动控制实验219

9.1.1 概述219

9.1.2 实验内容及要求219

9.2 小车往复运动控制实验220

9.2.1 概述220

9.2.2 用两个行程开关控制小车运动221

9.2.3 用四个行程开关控制小车运动222

9.3 位置检测的控制实验224

9.3.1 概述224

9.3.2 货叉取放箱控制实验224

9.3.3 钻床主轴进给控制实验225

9.3.4 布料车控制实验226

9.4 步进电动机控制实验227

9.4.1 概述227

9.4.2 五相步进电动机的模拟控制227

9.4.3 三相步进电动机的模拟控制229

9.5 天塔之光的模拟控制实验233

9.5.1 概述233

9.5.2 实验内容及要求233

9.6 交通信号灯控制实验236

9.6.1 概述236

9.6.2 实验内容及要求236

9.7 多级传送带的模拟控制实验238

9.7.1 概述238

9.7.2 实验内容及要求238

9.8 液体混合的模拟控制实验240

9.8.1 概述240

9.8.2 实验内容及要求240

9.9 装配流水线的模拟控制实验242

9.9.1 概述242

9.9.2 实验内容及要求242

9.10 创新实验244

9.10.1 概述244

9.10.2 机械手的模拟控制244

9.10.3 三层电梯的控制245

9.10.4 四层电梯的控制246

9.10.5 全自动洗衣机的模拟控制248

9.10.6 自动售货机的控制248

附录250

附录A S7-200 PLC指令一览表250

附录B S7-200 PLC错误代码一览表253

表B-1 致命错误代码及信息253

表B-2 运行程序错误代码及信息254

表B-3 编译规则错误代码及信息254

附录C S7-200 PLC STL指令执行时间一览表255

附录D 西门子、三菱及松下公司PLC指令对照一览表262

参考文献265