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第一章 可编程序控制器的基础知识1

第一节 PLC概述1

一、PLC的产生与发展1

二、PLC的特点3

第二节 PLC的组成3

第三节 PLC的工作原理7

第四节 PLC的硬件基础9

一、PLC的I/O模块9

二、PLC的配置11

第五节 PLC的软件基础11

一、系统监控程序11

二、用户应用程序12

第六节 PLC的性能指标及分类14

一、按结构形式分类14

二、按功能分类15

三、按I/O点数分类15

第二章 西门子公司常用系统简介16

第一节 SIMATIC PLC控制器16

一、SIMATIC S7-20016

二、SIMATIC S7-30016

三、SIMATIC S7-40017

第二节 工业通信17

一、工业以太网18

二、现场总线PROFIBUS18

三、AS-i电缆连接19

第三节 人机界面19

第四节 SIMATIC工业软件19

一、STEP 719

二、顺序控制编程软件S7-GRAPH21

三、状态控制编程软件S7-HiGRAPH21

四、高级编程语言S7-SCL21

五、SIMATIC WinAC Basis22

六、SIMATIC ProTool/Pro23

七、HMI SIMATIC WinCC23

八、PCS 7过程控制系统24

第五节 驱动技术24

一、低压电动机24

二、SIMOVERT MASTERDRIVES变频器25

三、标准变频器25

四、SIMOREG直流调速器25

第三章 S7-300/400 PLC的硬件配置26

第一节 S7-300的基本组成26

一、S7-300的概况26

二、S7-300的系统结构26

三、S7-300模块诊断与过程诊断28

第二节 S7-300的功能模块29

一、S7-300的CPU29

二、S7-300的数字量模块30

三、S7-300的模拟量模块31

四、S7-300的电源模块32

五、数字量的I/O编址32

六、其他功能模块33

第三节 S7-400系统简介33

一、S7-400的系统结构34

二、S7-400的优点34

三、S7-400的通信功能35

第四节 机架与接口模块35

一、机架35

二、接口模块36

三、错误诊断36

四、冗余设计37

第五节 S7-300/400扩展机架的配置与说明38

一、S7-300系统扩展38

二、S7-400系统扩展42

三、组态51

第六节 多CPU处理及CPU模块52

一、多CPU处理52

二、CPU模块的元件52

第四章 S7-300/400 PLC的常用指令54

第一节 S7-300/400 PLC编程基础54

一、编程语言54

二、数据类型55

三、存储器区域57

四、寻址方式60

五、编程的一般规则65

第二节 S7-300/400 PLC的指令系统65

一、位逻辑指令66

二、比较指令73

三、转换指令75

四、计数器指令83

五、数据块指令87

六、逻辑控制指令89

七、整型数学运算指令98

八、浮点运算指令104

九、装载和传送指令112

十、程序控制指令117

十一、移位和循环移位指令130

十二、状态位（LAD）指令140

十三、定时器指令144

十四、字逻辑指令158

十五、累加器（STL）指令164

第五章 西门子编程软件STEP 7168

第一节 STEP 7编程软件的使用简介168

一、STEP 7概述168

二、STEP 7标准软件包168

三、STEP 7的授权168

四、STEP 7的安装和硬件接口169

五、STEP 7的编程功能170

六、STEP 7的硬件组态与诊断功能170

第二节 硬件组态与参数设置171

一、项目的创建与项目的结构171

二、硬件组态172

三、CPU模块的参数设置175

四、数字量输入模块的参数设置175

五、数字量输出模块的参数设置176

六、模拟量输入模块的参数设置176

七、模拟量输出模块的参数设置176

第三节 定义符号177

第四节 创建逻辑块179

一、块文件179

二、逻辑块的创建180

三、程序编辑器窗口的结构180

四、程序指令输入181

五、程序下载和上传183

第五节 仿真软件使用与说明185

一、与“真正”PLC的区别186

二、起动仿真189

三、S7-PLCSIM的使用193

四、故障排除提示196

第六节 调试200

一、用变量表调试200

二、用编程状态调试203

第七节 故障诊断206

一、故障诊断的基本方法206

二、用快速视图和诊断视图诊断故障207

三、调用模块信息诊断故障209

第八节 显示参考数据210

一、参考数据的生成与显示210

二、交叉参考表210

三、程序结构211

四、赋值表212

五、未使用的符号212

六、不带符号的地址213

第六章 S7-300/400用户程序结构与编程214

第一节 用户程序的基本结构214

一、用户程序中的块214

二、用户程序使用的堆栈216

三、STEP7编程方式217

第二节 功能块与功能的调用218

一、局域变量的类型218

二、功能块与功能的调用218

第三节 数据块222

一、数据块的生成与使用222

二、数据块中的数据类型223

第四节 多重背景224

一、多重背景功能块的生成224

二、多重背景功能块的编程225

三、在OB1中调用多重背景227

第五节 组织块与中断处理228

一、中断的基本概念228

二、组织块的变量声明表229

三、日期时间中断组织块（OB10～OB17）229

四、时间延时中断组织块230

五、循环中断组织块230

六、硬件中断组织块231

七、背景组织块231

八、起动组织块OB100/OB101/OB102232

九、故障处理组织块233

十、同步错误组织块234

十一、常用OB组织块的使用举例235

第六节 常用模拟量的处理258

一、模拟量模块的用途258

二、模拟量寻址260

三、模拟输入量的规范化264

四、模拟量输出的规范化265

第七节 在STEP7中实现PID控制267

一、概述267

二、PID系统控制器的选择271

三、布线272

四、参数赋值工具介绍272

五、在用户程序中实现273

六、功能块介绍274

七、功能块举例290

第七章 S7-300/400的通信及网络291

第一节 通信及网络基础291

一、数据通信方式291

二、信道和信道参数293

三、传送介质294

四、网络传输设备295

第二节 通信网络结构297

一、网络概述297

二、网络体系结构——IEEE802参考模型和ISO标准297

三、数据通信的网络拓扑结构301

四、现场总线303

第三节 S7-300/400的通信网络304

一、工业自动化网络304

二、S7-300/400的通信网络305

三、通信的分类307

四、MPI全局数据通信307

五、MPI网络的组建308

六、MPI网络组态310

第四节 PROFIBUS概述313

一、PROFIBUS的组成313

二、PROFIBUS的物理层313

三、PROFIBUS-DP设备的分类314

四、PROFIBUS的通信协议314

五、基于组态的PROFIBUS通信316

第五节 执行器传感器接口网络319

一、AS-i的寻址模式320

二、AS-i网络接口部件320

三、AS-i主站模块321

四、从站模块321

五、AS-i的主从通信方式323

六、AS-i的工作模式323

第六节 点对点通信324

一、点对点通信处理器与集成的点对点通信接口324

二、ASCII Driver通信协议325

三、3964（R）通信协议325

四、用于CPU 31xC-2PtP点对点通信的系统功能块326

第七节 工业以太网327

一、工业以太网介绍327

二、工业以太网的网络方案328

三、工业以太网的交换技术329

第八章 PLC工程应用开发330

第一节 工程设计原则330

第二节 需求分析331

第三节 硬件设计331

一、PLC机型选择331

二、确定容量参数332

三、系统软、硬件选择333

第四节 软件设计333

一、控制程序的设计333

二、控制系统的设计335

第五节 系统调试336

第六节 可靠性设计338

一、影响现场输入给PLC信号出错的主要原因338

二、影响执行机构出错的主要原因338

三、硬件可靠性设计338

四、软件可靠性设计341

第七节 编程实例与工程应用342

一、简单编程实例343

二、运料小车控制系统380

三、水塔水位控制384

四、四节 传送带控制系统386

五、电梯控制系统390

六、机械手控制系统线性程序设计399

第九章 常见故障现象与原因分析404

第一节 常见故障的检查与处理404

一、常见故障的总体检查与处理404

二、电源故障检查与处理404

三、异常故障检查与处理404

四、通信故障检查与处理405

五、I/O故障检查与处理405

六、定期检修406

七、PLC的故障处理407

第二节 常见问题及解答407

一、如何将二线制测量传感器连接到模拟量模块、紧凑型CPU或C7设备407

二、S7-300模拟量输入模块测量温度时的测量误差408

三、把一个PT 100温度传感器连接到SM331408

四、将HART测量传感器连接到常规的S7-300模拟输入模块是可行的409

五、有关SM 335正确接线的信息409

六、怎样理解S7-400数据的存储及存储容量，如何查找CPU的存储器参数409

七、如何利用OB81判断电源故障410

八、如何能在不重新起动系统的情况下，改变PUT和GET SFBs（SFB14、15）的ID参数411

九、使用系统功能块SFB12和SFB13（BSENDBRCV）时应注意些什么411

十、为什么具有诊断功能的数字输出模块SM422-7BL的外部故障灯（EXTF），在清除输出与地短路的情况下仍常亮412

十一、当测量值为“7FFF”时，如何分辨是断线故障还是测量值溢出412

十二、为什么尽管插入一块新的备用电池还出现电池故障信号412

十三、何时更换S7-300/400控制器的备用电池412

十四、当采用交流电源供电时，应该选择哪种电源进线断路器413

十五、当24v电源过载时S7-400有何反应，电源模块又如何反应413

十六、300系列以太网CP模板有什么不同413

十七、SIMATIC S7-300/400如何使用BSENDBRCV确保数据传输的一致性415

十八、哪些IP地址与哪些子网掩码相互兼容415

十九、如何在TCP/IP网络中分配IP地址和子网掩码416

第十章 西门子PLC远程访问诊断方案418

第一节 基于Modem拨号的TeleService418

第二节 基于互联网的TeleService418

一、有线连接方式418

二、无线方式（CDMA/GPRS）建立VPN425