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第1章 PLC概述1

1.1 PLC的产生与发展1

1.2 PLC的特点与应用领域2

1.2.1 PLC的特点2

1.2.2 PLC的应用领域2

1.3 PLC的分类与主要产品3

1.3.1 PLC的分类3

1.3.2 PLC的主要产品3

1.4 PLC的基本结构及工作原理5

1.4.1 PLC的基本结构5

1.4.2 PLC的基本工作原理6

1.5 PLC控制系统与继电器控制系统的比较7

1.6 PLC的编程语言9

第一篇 S7-200 PLC基础12

第2章 S7-200 PLC的硬件与编程资源12

2.1 S7-200 PLC的硬件12

2.1.1 S7-200 PLC的硬件结构12

2.1.2 S7-200 PLC的外部接线16

2.2 S7-200 PLC的编程元件18

2.2.1 S7-200 PLC的数据类型及寻址方式18

2.2.2 S7-200 PLC的编程资源20

2.3 编程软件和程序结构22

2.4 STEP 7-Micro/WIN编程软件的使用23

2.4.1 主界面的认识23

2.4.2 程序编辑24

2.4.3 程序的调试及监控27

第3章 S7-200 PLC的指令系统29

3.1 位逻辑指令29

3.1.1 标准触点指令29

3.1.2 取反指令29

3.1.3 边沿脉冲指令30

3.1.4 置位／复位指令30

3.1.5 立即指令31

3.1.6 逻辑电路块的连接指令31

3.1.7 堆栈操作指令32

3.2 定时器指令33

3.3 计数器指令34

3.4 程序控制指令35

3.5 数据处理指令38

3.6 梯形图编程规则44

3.7 S7-200 PLC的基本编程环节46

3.7.1 用标准触点指令实现一个脉冲输出电路46

3.7.2 用一个按钮产生启动和停止信号电路46

3.7.3 分频电路46

3.7.4 单稳态电路47

3.7.5 定时范围的扩展电路47

3.7.6 闪烁电路49

3.7.7 时序控制电路49

第4章 S7-200 PLC程序设计及其应用51

4.1 程序设计方法51

4.2 继电器控制电路移植法51

4.2.1 两台电动机顺序控制的实现52

4.2.2 星形-三角形降压起动控制的实现54

4.3 经验设计法57

4.3.1 电动机正反转控制的实现57

4.3.2 花样喷泉控制功能的实现61

4.4 顺序控制设计法64

4.4.1 液压动力滑台运动过程的实现64

4.4.2 三台电动机顺序起停控制功能的实现68

4.5 综合实例73

4.5.1 闪烁电路在监控系统中的应用73

4.5.2 自动打铃程序设计与实现74

4.5.3 台车的呼车控制系统设计与实现77

第5章 S7-200 PLC的通信81

5.1 S7-200 PLC通信概述81

5.2 PPI通信协议及其应用81

5.2.1 PPI通信协议81

5.2.2 S7-200 PLC之间的PPI通信实现83

5.3 Modbus通信协议及其应用87

5.3.1 Modbus通信协议介绍87

5.3.2 Modbus RTU通信88

5.3.3 Modbus协议的安装90

5.3.4 Modbus地址90

5.3.5 S7-200 PLC之间的Modbus通信实现92

5.4 USS通信协议及其应用97

5.4.1 USS通信协议及其相关指令97

5.4.2 基于HMI的S7-200 PLC USS通信功能实现100

第二篇 S7-300 PLC基础107

第6章 S7-300 PLC的硬件与编程资源107

6.1 S7-300 PLC系统简介107

6.2 S7-300 PLC系统组成107

6.2.1 主要模块介绍108

6.2.2 CPU的操作模式112

6.3 STEP 7编程软件114

6.3.1 STEP 7的安装114

6.3.2 STEP 7的硬件接口117

6.3.3 STEP 7的授权119

6.3.4 创建一个工程119

6.3.5 STEP 7的程序块122

6.4 简单项目的建立及运行123

6.4.1 控制要求123

6.4.2 硬件组态123

6.4.3 程序编写125

6.4.4 系统联调126

第7章 S7-300 PLC指令系统128

7.1 数据及寻址地址128

7.1.1 数据块（DB）128

7.1.2 数据类型129

7.1.3 地址区域135

7.1.4 指令操作数136

7.1.5 CPU中的寄存器137

7.1.6 寻址方式137

7.2 位逻辑指令141

7.2.1 触点指令141

7.2.2 置位和复位指令142

7.2.3 RS和SR触发器142

7.2.4 跳变沿检测指令143

7.2.5 SET/CLR指令144

7.3 定时器指令144

7.3.1 脉冲定时器（SP）144

7.3.2 扩展脉冲定时器（SE）145

7.3.3 接通延时定时器（SD）146

7.3.4 保持型接通延时定时器（SS）146

7.3.5 断开延时定时器（SF）146

7.4 计数器指令147

7.4.1 加计数器（S_CU）147

7.4.2 减计数器（S_CD）148

7.4.3 加减计数器（S_CUD）149

7.4.4 计数器的线圈指令150

7.5 CPU时钟存储器150

7.6 数据处理指令152

7.6.1 传送指令152

7.6.2 比较指令152

7.6.3 数据转换指令153

7.7 数学运算指令155

7.8 控制指令159

7.8.1 逻辑控制指令159

7.8.2 程序控制指令160

7.9 逻辑块160

7.9.1 组织块及其应用160

7.9.2 FC及其应用169

7.9.3 FB及其应用176

第8章 S7-300 PLC程序设计及应用181

8.1 程序结构181

8.2 具有多种工作方式的机械手PLC控制系统的设计182

8.3 多台设备报警控制系统的设计与实现192

8.3.1 控制要求192

8.3.2 硬件配置及系统资源的分配192

8.3.3 程序实现194

8.3.4 系统联调195

8.4 基于模拟量的液位控制系统设计与实现196

8.4.1 控制要求及硬件配置196

8.4.2 硬件电路设计196

8.4.3 电气原理接线图197

8.4.4 程序结构198

8.4.5 功能实现199

8.5 基于PID的位置控制系统设计与实现202

8.5.1 项目背景202

8.5.2 硬件选型202

8.5.3 电气原理接线图203

8.5.4 项目结构及硬件组态要点203

8.5.5 PID功能206

8.5.6 触摸屏界面设计208

8.5.7 系统功能的实现218

第9章 S7-300 PLC的通信220

9.1 MPI通信协议及其应用220

9.1.1 MPI通信协议220

9.1.2 全局数据包通信220

9.1.3 调用通信功能块通信224

9.2 PROFIBUS通信协议及其应用227

9.2.1 PROFIBUS通信协议227

9.2.2 PROFIBUS的传输技术232

9.2.3 PROFIBUS控制系统的配置235

9.2.4 GSD文件237

9.2.5 S7-300 PLC之间的PROFIBUS-DP通信239

9.2.6 S7-300 PLC与MM420变频器的PROFIBUS-DP通信245

9.3 工业以太网协议及其应用250

9.3.1 工业以太网基础知识250

9.3.2 工业以太网的现状与发展前景253

9.3.3 S7-300 PLC与ET200S的PROFINET通信255

第三篇 自动控制系统集成264

第10章 控制系统集成及其方法264

10.1 系统集成的概念264

10.2 控制网络265

10.2.1 网络节点266

10.2.2 现场总线控制网络的任务266

10.3 总线控制系统集成267

10.3.1 现场总线控制系统集成框架267

10.3.2 现场总线控制系统集成的原则268

10.4 现场总线控制系统和网络的集成方法269

10.4.1 FCS和DCS的集成方法269

10.4.2 FCS和网络的集成方法271

10.4.3 FCS和其他现场总线的集成方法273

第11章 S7-300 PLC与S7-200 PLC的系统集成275

11.1 基于PROFIBUS-DP的系统构建与运行275

11.1.1 控制要求及硬件配置275

11.1.2 从站的设置275

11.1.3 主站的硬件组态276

11.1.4 程序编写280

11.1.5 系统联调280

11.2 基于PROFINET的系统构建与运行280

11.2.1 控制要求及硬件配置280

11.2.2 S7-200 PLC的通信配置281

11.2.3 系统功能的实现286

第12章 基于WinCC的异构网络系统集成288

12.1 WinCC软件介绍288

12.2 WinCC通信处理289

12.3 S7-200 PLC与S7-300 PLC的系统集成289

12.3.1 控制要求及硬件配置289

12.3.2 S7-200 PLC与WinCC通信的建立290

12.3.3 S7-300 PLC与WinCC通信的建立292

12.3.4 系统功能的实现292

12.3.5 系统联调294

12.4 三菱Q系列PLC与S7-300 PLC的系统集成295

12.4.1 控制要求及硬件配置295

12.4.2 GX Developer软件介绍296

12.4.3 Q PLC以太网通信298

12.4.4 PLC与WinCC通信的建立300

12.4.5 程序编写301

12.4.6 系统联调302

第13章 基于OPC技术的异构网络系统集成303

13.1 KEPServer软件介绍303

13.2 SIMATIC NET软件介绍304

13.3 基于KEPServer的FX2N PLC与S7-300 PLC的通信系统305

13.3.1 控制要求及硬件配置305

13.3.2 S7-300 PLC与服务器的通信建立305

13.3.3 通信变量设置307

13.3.4 PLC与KEPServer系统联调308

13.3.5 WinCC与KEPServer通信建立309

13.3.6 PLC之间的数据交换310

13.4 基于SIMATIC NET的OPC服务器与S7-300 PLC的通信系统311

13.4.1 控制要求及硬件配置311

13.4.2 PC站的配置与组态311

13.4.3 S7-300 PLC项目设计317

13.4.4 数据通信测试318

13.4.5 WinCC与OPC服务器的连接320

13.4.6 系统功能的实现321

第14章 机加工自动生产线控制系统集成322

14.1 系统方案设计322

14.2 系统硬件配置及组态323

14.3 RFID信息识别功能的实现325

14.4 打标系统的集成327

14.5 MES系统与PCS系统的集成330

14.6 车间级物料小车控制系统集成331

14.7 项目总结334

参考文献335