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目次
商品簡介
本書主要介紹西門子公司S7-300/400系列PLC的硬件資源、指令系統等基礎知識，並詳細講解了編程軟件的安裝和使用方法、PLC 控制系統的設計方法與步驟，最後通過兩個綜合實例介紹了 S7-300/400系列PLC在控制領域的應用與開發方法。本書採用圖、表、文相結合的方法，使書中的內容通俗易懂又不失專業性。
本書內容全面、條理清晰、實例豐富，可供PLC自學者閱讀，也可作為大專院校相關專業的參考用書。本書有助於讀者快速掌握PLC和變頻器控制原理，完成高質量的控制系統設計。
本書內容全面、條理清晰、實例豐富，可供PLC自學者閱讀，也可作為大專院校相關專業的參考用書。本書有助於讀者快速掌握PLC和變頻器控制原理，完成高質量的控制系統設計。
作者簡介
豈興明，男, 清華大學工程熱物理博士學位，現任中國艦船研究設計中心工程師，具有二十餘年自動化控制系統設計經驗。擔任1500噸級科考船、6500噸級救助船等多型號的動力系統主任設計師。承擔《動力總體技術》等3項十二五預研課題。 累計發表科技論文23篇(其中EI檢索14篇，ISTP檢索3篇)，出版專著20本，發明專利8項。
名人/編輯推薦
PLC編程 PLC控制系統 PLC S7-300 PLC必讀開悟書
學習西門子PLC的閱讀開悟書 S7-300/400系列PLC硬件結構和指令系統詳解STEP 7編程軟件和PLC控制系統的設計方法全面介紹在小功率金鹵石英吹泡機、啤酒發酵控制系統中的應用與開發實例詳解
學習西門子PLC的閱讀開悟書 S7-300/400系列PLC硬件結構和指令系統詳解STEP 7編程軟件和PLC控制系統的設計方法全面介紹在小功率金鹵石英吹泡機、啤酒發酵控制系統中的應用與開發實例詳解
目次
入 門 篇
第 1章 可編程控制器概述 2
1.1 PLC的產生與發展 2
1.1.1 PLC技術的產生 2
1.1.2 PLC的發展歷史 3
1.2 PLC的技術特點 4
1.3 可編程控制器的功能 6
1.4 可編程控制器的分類 7
1.4.1 按照PLC的控制規模分類 7
1.4.2 按照PLC的控制性能分類 7
1.4.3 按照PLC的結構分類 8
1.5 可編程控制器的編程語言和發展趨勢 8
1.5.1 PLC的編程語言 8
1.5.2 PLC的發展趨勢 10
1.6 可編程控制器的組成及工作原理 11
1.6.1 PLC的組成 11
1.6.2 PLC的軟件系統 18
1.6.3 PLC的工作原理 19
1.7 西門子S7系列PLC概述 22
1.7.1 西門子S7-200系列PLC 22
1.7.2 西門子S7-1200系列PLC 23
1.8 本章小結 24
第 2章 S7-300/400系列PLC的硬件系統及內部資源 25
2.1 硬件系統基本構成 25
2.1.1 概述 25
2.1.2 S7-300/400系列PLC的組成 25
2.1.3 S7-300/400系列PLC的結構 30
2.2 CPU模塊及性能特點 33
2.2.1 S7-300系列PLC的CPU模塊 33
2.2.2 S7-400系列PLC的CPU模塊 37
2.3 輸入/輸出模塊及模塊地址的確定 41
2.3.1 S7-300系列PLC的信號模塊 41
2.3.2 S7-400系列PLC的信號模塊 58
2.3.3 模塊診斷與過程中斷 60
2.3.4 信號模塊地址的確定 61
2.4 S7-300/400系列PLC的內部資源 63
2.4.1 裝載存儲區 64
2.4.2 工作存儲區 64
2.4.3 系統存儲區 64
2.4.4 外設I/O存儲區與累加器 65
2.4.5 狀態寄存器 66
2.4.6 系統存儲器區域的劃分及功能 67
2.5 分布式I/O 68
2.5.1 ET200集成的功能 69
2.5.2 ET200的分類 69
2.6 本章小結 70
第3章 S7-300/400系列PLC的指令系統 71
3.1 指令系統的基本知識 71
3.1.1 數制 71
3.1.2 數據類型 72
3.2 S7-300/400系列PLC的基本指令 80
3.2.1 位邏輯指令 80
3.2.2 比較指令 86
3.2.3 轉換指令 89
3.2.4 計數器指令 91
3.2.5 數據塊操作指令 93
3.2.6 邏輯控制指令 94
3.2.7 整數運算指令 99
3.2.8 浮點運算指令 101
3.2.9 賦值指令 102
3.2.10 程序控制指令 105
3.2.11 移位和循環指令 109
3.2.12 狀態位指令 112
3.2.13 定時器指令 116
3.2.14 字邏輯指令 123
3.2.15 累計器指令 125
3.3 本章小結 128
提 高 篇
第4章 STEP 7編程軟件的使用方法 130
4.1 STEP 7編程軟件概述 130
4.1.1 STEP 7編程軟件的標準軟件包 130
4.1.2 人機接口 133
4.1.3 STEP 7編程軟件的啟動 133
4.2 創建和編輯項目 135
4.2.1 利用STEP 7編程軟件創建項目的步驟 135
4.2.2 項目結構 136
4.2.3 創建項目 137
4.2.4 編輯項目 138
4.3 硬件組態 140
4.3.1 硬件組態的任務與步驟 140
4.3.2 CPU的參數設置 142
4.3.3 I/O模塊的參數設置 149
4.4 定義符號 153
4.4.1 共享符號與局域符號 153
4.4.2 符號表 155
4.5 邏輯塊的生成 157
4.5.1 建立邏輯軟件塊 157
4.5.2 編輯變量聲明表 158
4.5.3 編輯語句和文字注釋時的注意事項 159
4.6 刷新塊調用與邏輯塊存盤 160
4.6.1 刷新塊調用 160
4.6.2 邏輯塊存盤 160
4.7 程序的下載和調試 161
4.7.1 下載程序及模塊信息 161
4.7.2 用S7-PLCSIM調試程序 162
4.8 本章小結 164
第5章 S7-300/400系列PLC的用戶程序結構 165
5.1 用戶程序的基本結構 165
5.1.1 用戶程序中的塊 165
5.1.2 用戶程序使用的堆棧 166
5.1.3 STEP 7的編程方法 167
5.2 功能塊與功能的生成與調用 168
5.2.1 局域變量的類型 168
5.2.2 功能塊與功能的調用 169
5.3 數據塊 176
5.3.1 數據塊中的數據類型 176
5.3.2 數據塊的生成與使用 178
5.4 多重背景 180
5.4.1 多重背景功能塊 180
5.4.2 多重背景數據塊 182
5.5 組織塊與中斷處理 182
5.5.1 中斷的基本概念 182
5.5.2 組織塊的變量聲明表 183
5.5.3 日期時間中斷組織塊 184
5.5.4 延時中斷組織塊 187
5.5.5 循環中斷組織塊 189
5.5.6 硬件中斷組織塊 191
5.5.7 背景數據塊 193
5.5.8 啟動時使用的組織塊 194
5.5.9 錯誤處理組織塊 196
5.6 本章小結 197
第6章 S7-300/400系列PLC的通信與網絡 198
6.1 計算機通信方式與串行通信接口 198
6.1.1 計算機的通信方式 198
6.1.2 串行通信接口類型 200
6.2 計算機通信的國際標準 200
6.2.1 開放系統互連模型(OSI) 201
6.2.2 現場總線及其國際標準 201
6.3 S7-300/400的通信網絡 202
6.3.1 工業自動化網絡 202
6.3.2 S7-300/400的通信網絡 203
6.3.3 S7通信的分類 204
6.4 MPI網絡與全域數據通信 205
6.4.1 MPI網絡 205
6.4.2 MPI網絡的組態 205
6.4.3 全域數據表 207
6.4.4 事件驅動的全域數據通信 209
6.4.5 不用連接組態的MPI通信 210
6.5 執行器傳感器接口AS-i網絡 211
6.5.1 AS-i的網絡結構 211
6.5.2 AS-i的尋址模式 212
6.5.3 AS-i的主從通信方式 212
6.5.4 AS-i從站的通信接口 213
6.5.5 AS-i的工作階段 213
6.6 工業以太網 214
6.6.1 三同軸電纜網絡 215
6.6.2 雙絞線和光纖網絡 215
6.6.3 高速工業以太網 216
6.7 PROFIBUS介紹 216
6.7.1 PROFIBUS的組成 216
6.7.2 PROFIBUS介質存取協議 217
6.7.3 PROFIBUS-DP設備的分類 219
6.7.4 PROFIBUS的通信協議 219
6.7.5 基於組態的PROFIBUS通信 221
6.8 點對點通信 225
6.8.1 點對點通信的硬件與通信協議 225
6.8.2 ASCII Driver通信協議 225
6.8.3 3964(R)通信協議 228
6.8.4 RK512通信協議 230
6.9 本章小結 235
第7章 PLC控制系統的設計方法 236
7.1 PLC控制系統的設計流程 236
7.1.1 PLC控制系統的基本原則 236
7.1.2 PLC控制系統的設計內容 237
7.1.3 PLC控制系統的設計步驟 238
7.2 PLC的硬件系統設計選型方法 240
7.2.1 PLC硬件系統設計基本流程 241
7.2.2 估算I/O點數 241
7.2.3 估算存儲器容量 241
7.2.4 功能選擇 241
7.2.5 機型選擇 243
7.2.6 外部設備及專用模塊 244
7.3 PLC的控制程序設計方法 244
7.3.1 PLC控制程序設計步驟 244
7.3.2 PLC控制程序設計方法 246
7.4 設計經驗與注意事項 247
7.4.1 干擾和抗干擾措施 247
7.4.2 節省I/O點數的方法 248
7.4.3 PLC的安裝與維護 249
7.5 本章小結 252
實 踐 篇
第8章 S7-300/400系列PLC在小功率金鹵石英吹泡機控制系統中的應用 254
8.1 系統總統設計 254
8.1.1 系統功能分析 254
8.1.2 系統原理分析 255
8.2 系統PLC選型和資源配置 257
8.2.1 模塊構成圖 257
8.2.2 特殊模塊功能概述 257
8.2.3 各個模塊的具體功能及特性分析 258
8.3 系統程序設計與調試 259
8.3.1 編程語言STEP 7的語言特點 259
8.3.2 系統工藝表圖 260
8.3.3 系統主程序流程圖、規格選擇及相關設置 262
8.4 系統PLC程序 265
8.4.1 程序的構成 265
8.4.2 系統所用到的符號 266
8.4.3 主程序 271
8.4.4 子程序 286
8.5 本章小結 294
第9章 S7-300/400系列PLC在啤酒發酵自動控制系統中的應用 295
9.1 系統總體設計 295
9.1.1 系統功能分析 295
9.1.2 控制原理分析 296
9.2 系統PLC選型和資源配置 297
9.2.1 PLC選型 297
9.2.2 PLC的I/O資源配置 297
9.2.3 PLC其他資源配置 297
9.2.4 PLC硬件資源設計 298
9.3 系統PLC程序設計 298
9.3.1 程序流程圖設計 298
9.3.2 PLC功能模塊程序設計 299
9.4 系統程序模塊 299
9.4.1 I/O採樣及輸出程序 302
9.4.2 發酵罐的溫度信號轉換程序 307
9.4.3 發酵溫度控制程序 308
9.4.4 發酵罐單罐計時程序 314
9.4.5 分計時控制程序 316
9.4.6 流量累積子程序 319
9.4.7 單罐儲酒控制程序 320
9.4.8 出酒控制程序 321
9.5 本章小結 323
附錄 324
附錄1 S7-300/400系列PLC的指令一覽表 324
附錄2 組織塊一覽表 328
附錄3 系統功能(SFC)一覽表 329
附錄4 系統功能塊(SFB)一覽表 332
附錄5 IEC功能一覽表 334
附錄6 常用縮寫詞 335
第 1章 可編程控制器概述 2
1.1 PLC的產生與發展 2
1.1.1 PLC技術的產生 2
1.1.2 PLC的發展歷史 3
1.2 PLC的技術特點 4
1.3 可編程控制器的功能 6
1.4 可編程控制器的分類 7
1.4.1 按照PLC的控制規模分類 7
1.4.2 按照PLC的控制性能分類 7
1.4.3 按照PLC的結構分類 8
1.5 可編程控制器的編程語言和發展趨勢 8
1.5.1 PLC的編程語言 8
1.5.2 PLC的發展趨勢 10
1.6 可編程控制器的組成及工作原理 11
1.6.1 PLC的組成 11
1.6.2 PLC的軟件系統 18
1.6.3 PLC的工作原理 19
1.7 西門子S7系列PLC概述 22
1.7.1 西門子S7-200系列PLC 22
1.7.2 西門子S7-1200系列PLC 23
1.8 本章小結 24
第 2章 S7-300/400系列PLC的硬件系統及內部資源 25
2.1 硬件系統基本構成 25
2.1.1 概述 25
2.1.2 S7-300/400系列PLC的組成 25
2.1.3 S7-300/400系列PLC的結構 30
2.2 CPU模塊及性能特點 33
2.2.1 S7-300系列PLC的CPU模塊 33
2.2.2 S7-400系列PLC的CPU模塊 37
2.3 輸入/輸出模塊及模塊地址的確定 41
2.3.1 S7-300系列PLC的信號模塊 41
2.3.2 S7-400系列PLC的信號模塊 58
2.3.3 模塊診斷與過程中斷 60
2.3.4 信號模塊地址的確定 61
2.4 S7-300/400系列PLC的內部資源 63
2.4.1 裝載存儲區 64
2.4.2 工作存儲區 64
2.4.3 系統存儲區 64
2.4.4 外設I/O存儲區與累加器 65
2.4.5 狀態寄存器 66
2.4.6 系統存儲器區域的劃分及功能 67
2.5 分布式I/O 68
2.5.1 ET200集成的功能 69
2.5.2 ET200的分類 69
2.6 本章小結 70
第3章 S7-300/400系列PLC的指令系統 71
3.1 指令系統的基本知識 71
3.1.1 數制 71
3.1.2 數據類型 72
3.2 S7-300/400系列PLC的基本指令 80
3.2.1 位邏輯指令 80
3.2.2 比較指令 86
3.2.3 轉換指令 89
3.2.4 計數器指令 91
3.2.5 數據塊操作指令 93
3.2.6 邏輯控制指令 94
3.2.7 整數運算指令 99
3.2.8 浮點運算指令 101
3.2.9 賦值指令 102
3.2.10 程序控制指令 105
3.2.11 移位和循環指令 109
3.2.12 狀態位指令 112
3.2.13 定時器指令 116
3.2.14 字邏輯指令 123
3.2.15 累計器指令 125
3.3 本章小結 128
提 高 篇
第4章 STEP 7編程軟件的使用方法 130
4.1 STEP 7編程軟件概述 130
4.1.1 STEP 7編程軟件的標準軟件包 130
4.1.2 人機接口 133
4.1.3 STEP 7編程軟件的啟動 133
4.2 創建和編輯項目 135
4.2.1 利用STEP 7編程軟件創建項目的步驟 135
4.2.2 項目結構 136
4.2.3 創建項目 137
4.2.4 編輯項目 138
4.3 硬件組態 140
4.3.1 硬件組態的任務與步驟 140
4.3.2 CPU的參數設置 142
4.3.3 I/O模塊的參數設置 149
4.4 定義符號 153
4.4.1 共享符號與局域符號 153
4.4.2 符號表 155
4.5 邏輯塊的生成 157
4.5.1 建立邏輯軟件塊 157
4.5.2 編輯變量聲明表 158
4.5.3 編輯語句和文字注釋時的注意事項 159
4.6 刷新塊調用與邏輯塊存盤 160
4.6.1 刷新塊調用 160
4.6.2 邏輯塊存盤 160
4.7 程序的下載和調試 161
4.7.1 下載程序及模塊信息 161
4.7.2 用S7-PLCSIM調試程序 162
4.8 本章小結 164
第5章 S7-300/400系列PLC的用戶程序結構 165
5.1 用戶程序的基本結構 165
5.1.1 用戶程序中的塊 165
5.1.2 用戶程序使用的堆棧 166
5.1.3 STEP 7的編程方法 167
5.2 功能塊與功能的生成與調用 168
5.2.1 局域變量的類型 168
5.2.2 功能塊與功能的調用 169
5.3 數據塊 176
5.3.1 數據塊中的數據類型 176
5.3.2 數據塊的生成與使用 178
5.4 多重背景 180
5.4.1 多重背景功能塊 180
5.4.2 多重背景數據塊 182
5.5 組織塊與中斷處理 182
5.5.1 中斷的基本概念 182
5.5.2 組織塊的變量聲明表 183
5.5.3 日期時間中斷組織塊 184
5.5.4 延時中斷組織塊 187
5.5.5 循環中斷組織塊 189
5.5.6 硬件中斷組織塊 191
5.5.7 背景數據塊 193
5.5.8 啟動時使用的組織塊 194
5.5.9 錯誤處理組織塊 196
5.6 本章小結 197
第6章 S7-300/400系列PLC的通信與網絡 198
6.1 計算機通信方式與串行通信接口 198
6.1.1 計算機的通信方式 198
6.1.2 串行通信接口類型 200
6.2 計算機通信的國際標準 200
6.2.1 開放系統互連模型(OSI) 201
6.2.2 現場總線及其國際標準 201
6.3 S7-300/400的通信網絡 202
6.3.1 工業自動化網絡 202
6.3.2 S7-300/400的通信網絡 203
6.3.3 S7通信的分類 204
6.4 MPI網絡與全域數據通信 205
6.4.1 MPI網絡 205
6.4.2 MPI網絡的組態 205
6.4.3 全域數據表 207
6.4.4 事件驅動的全域數據通信 209
6.4.5 不用連接組態的MPI通信 210
6.5 執行器傳感器接口AS-i網絡 211
6.5.1 AS-i的網絡結構 211
6.5.2 AS-i的尋址模式 212
6.5.3 AS-i的主從通信方式 212
6.5.4 AS-i從站的通信接口 213
6.5.5 AS-i的工作階段 213
6.6 工業以太網 214
6.6.1 三同軸電纜網絡 215
6.6.2 雙絞線和光纖網絡 215
6.6.3 高速工業以太網 216
6.7 PROFIBUS介紹 216
6.7.1 PROFIBUS的組成 216
6.7.2 PROFIBUS介質存取協議 217
6.7.3 PROFIBUS-DP設備的分類 219
6.7.4 PROFIBUS的通信協議 219
6.7.5 基於組態的PROFIBUS通信 221
6.8 點對點通信 225
6.8.1 點對點通信的硬件與通信協議 225
6.8.2 ASCII Driver通信協議 225
6.8.3 3964(R)通信協議 228
6.8.4 RK512通信協議 230
6.9 本章小結 235
第7章 PLC控制系統的設計方法 236
7.1 PLC控制系統的設計流程 236
7.1.1 PLC控制系統的基本原則 236
7.1.2 PLC控制系統的設計內容 237
7.1.3 PLC控制系統的設計步驟 238
7.2 PLC的硬件系統設計選型方法 240
7.2.1 PLC硬件系統設計基本流程 241
7.2.2 估算I/O點數 241
7.2.3 估算存儲器容量 241
7.2.4 功能選擇 241
7.2.5 機型選擇 243
7.2.6 外部設備及專用模塊 244
7.3 PLC的控制程序設計方法 244
7.3.1 PLC控制程序設計步驟 244
7.3.2 PLC控制程序設計方法 246
7.4 設計經驗與注意事項 247
7.4.1 干擾和抗干擾措施 247
7.4.2 節省I/O點數的方法 248
7.4.3 PLC的安裝與維護 249
7.5 本章小結 252
實 踐 篇
第8章 S7-300/400系列PLC在小功率金鹵石英吹泡機控制系統中的應用 254
8.1 系統總統設計 254
8.1.1 系統功能分析 254
8.1.2 系統原理分析 255
8.2 系統PLC選型和資源配置 257
8.2.1 模塊構成圖 257
8.2.2 特殊模塊功能概述 257
8.2.3 各個模塊的具體功能及特性分析 258
8.3 系統程序設計與調試 259
8.3.1 編程語言STEP 7的語言特點 259
8.3.2 系統工藝表圖 260
8.3.3 系統主程序流程圖、規格選擇及相關設置 262
8.4 系統PLC程序 265
8.4.1 程序的構成 265
8.4.2 系統所用到的符號 266
8.4.3 主程序 271
8.4.4 子程序 286
8.5 本章小結 294
第9章 S7-300/400系列PLC在啤酒發酵自動控制系統中的應用 295
9.1 系統總體設計 295
9.1.1 系統功能分析 295
9.1.2 控制原理分析 296
9.2 系統PLC選型和資源配置 297
9.2.1 PLC選型 297
9.2.2 PLC的I/O資源配置 297
9.2.3 PLC其他資源配置 297
9.2.4 PLC硬件資源設計 298
9.3 系統PLC程序設計 298
9.3.1 程序流程圖設計 298
9.3.2 PLC功能模塊程序設計 299
9.4 系統程序模塊 299
9.4.1 I/O採樣及輸出程序 302
9.4.2 發酵罐的溫度信號轉換程序 307
9.4.3 發酵溫度控制程序 308
9.4.4 發酵罐單罐計時程序 314
9.4.5 分計時控制程序 316
9.4.6 流量累積子程序 319
9.4.7 單罐儲酒控制程序 320
9.4.8 出酒控制程序 321
9.5 本章小結 323
附錄 324
附錄1 S7-300/400系列PLC的指令一覽表 324
附錄2 組織塊一覽表 328
附錄3 系統功能(SFC)一覽表 329
附錄4 系統功能塊(SFB)一覽表 332
附錄5 IEC功能一覽表 334
附錄6 常用縮寫詞 335
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