西門子S7-200 PLC編程速學(xué)與快速應(yīng)用

前言

可編程控制器（PLC）是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的新型控制器，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計，已成為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱之一。它已廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、化工、電力、交通、采礦、建材、輕工、環(huán)保、食品等行業(yè)，既可用于老設(shè)備的技術(shù)改造，又可用于新產(chǎn)品的開發(fā)。因此，對于從事工業(yè)控制研發(fā)技術(shù)人員來說，PLC系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用已經(jīng)成為了必須掌握的一門專業(yè)技術(shù)。西門子公司的S7-200系列小型PLC具有功能強、性價比高的特點，深受國內(nèi)用戶的歡迎。本書以西門子S7.200系列小型PLC應(yīng)用型人才培養(yǎng)為出發(fā)點，依據(jù)作者多年教學(xué)、科研經(jīng)驗，按照“先理論，后案例，學(xué)以致用，學(xué)用并舉”的原則，采用符合讀者認知規(guī)律的編排模式。本書在系統(tǒng)闡述西門子PLC硬件知識、編程軟件與編程基礎(chǔ)、指令系統(tǒng)與編程、安裝維修等基本知識的同時，以案例形式介紹西門子S7-200 PLC的編程開發(fā)過程與規(guī)律，讓讀者能快速掌握西門子PLC編程與應(yīng)用，真正達到速學(xué)快用的目的。本書還具有很好的工程實踐參考價值。全書共9章，第1章介紹了可編程控制器的結(jié)構(gòu)、工作原理、同繼電器的區(qū)別、發(fā)展及編程語言；第2章介紹了s7-200 PLC的硬件構(gòu)成、規(guī)格性能、I／O分配及工作模式；第3章介紹了STEP7.：Micro／WIN4.0編程軟件的功能、組成、特點及使用；第4章介紹了$7-200 PLC的程序組成、編程規(guī)則、存儲器數(shù)據(jù)區(qū)分配、尋址方式和指令格式；第5章介紹了PLC的基本邏輯指令、程序控制指令、數(shù)據(jù)處理運算指令和特殊指令等指令系統(tǒng)；第6章介紹了PLc的基本或典型控制程序小案例；第7章介紹了三相異步電動機、直流電動機、同步電動機及步進電動機的常見控制程序設(shè)計；第8章介紹了PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的原則與步驟，控制程序設(shè)計方法，最后通過案例應(yīng)用說明PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計過程；第9章介紹了PLc安裝接線與維修知識。各章內(nèi)容既有聯(lián)系，又有一定的獨立性，并且每章均附有思考題。在編寫風(fēng)格上注意遵循由淺入深、循序漸進的認識規(guī)律，便于讀者自學(xué)。本書由楊后川、祖先鋒、張冬冬、周淼編著，參加編寫的還有張學(xué)民、陳勇、楊萍、韓玉芹等。本書的第1章、第6章和第8章由楊后川編寫，第5章由祖先鋒編寫，第2章和第7章由張冬冬編寫，第3章由周淼編寫，第4章和第5章5.4節(jié)由張學(xué)民編寫，第9章由陳勇和楊萍編寫，第4章4.1節(jié)由韓玉芹編寫。全書由楊后川副教授統(tǒng)稿并定稿。北京航空航天大學(xué)陳志同教授擔(dān)任本書主審。他仔細審閱了全部書稿，提出了許多寶貴的意見和建議，在此表示誠摯的謝意！ 在編寫過程中，作者參閱和引用了西門子公司最新技術(shù)資料和有關(guān)院校、工廠、科研院所的一些教材、文獻，有些正式出版的文獻已在書的參考文獻中列出，有些難免遺漏，對未能列出的文獻和資料，編著者向其作者表示誠摯的感謝。限于編者的理論水平和實際開發(fā)經(jīng)驗，書中的缺點和不足之處在所難免，懇請讀者和相關(guān)專家批評指正。

內(nèi)容概要

本書從繼電器與PLC的對比入手，介紹如何使用PLC指令語言設(shè)計西門子S7-200 PLC應(yīng)用程序。主要內(nèi)容包括西門子S7-200 PLC的結(jié)構(gòu)原理及硬件知識、編程軟件、指令系統(tǒng)、基本編程、電動機控制編程、應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計和安裝維修。內(nèi)容既注重系統(tǒng)、全面、新穎，又力求敘述簡練、層次分明、結(jié)構(gòu)合理、通俗易懂。在編寫形式上，按理論基礎(chǔ)知識、案例、經(jīng)驗與技巧等幾大塊結(jié)構(gòu)形式編寫，既涵蓋理論知識，又注重實際應(yīng)用，使讀者既能夠快速掌握西門子S7-200 PLC基礎(chǔ)知識，又能快速編程應(yīng)用，具有極強的針對性、可讀性和實用性，是初學(xué)者不可多得的參考書。    本書可作為西門子PLC初學(xué)者的入門教材，也可作為各類高等學(xué)校工業(yè)自動化、電氣工程及自動化、計算機應(yīng)用、機電一體化、機械電子工程等相關(guān)專業(yè)學(xué)生的教學(xué)用書或者參考書，也可供從事PLC控制系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)的廣大科技人員閱讀參考。

書籍目錄

第1章  可編程控制器  1.1  PLC的基本結(jié)構(gòu)與工作原理    1.1.1  PLC的基本結(jié)構(gòu)    1.1.2  PLC的程序軟件    1.1.3  PLC的工作原理  1.2  PLC與繼電器的比較    1.2.1  繼電器控制    1.2.2  PLC(可編程控制器)控制    1.2.3  PLC控制與繼電器控制的區(qū)別  1.3  認識西門子S7-200 PLC  1.4  PLC的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢  1.5  PLC的編程語言    1.5.1  梯形圖    1.5.2  語句表    1.5.3  順序功能圖    1.5.4  功能塊圖    1.5.5  結(jié)構(gòu)文本  思考題第2章  西門子S7-200 PLC的硬件構(gòu)成及其性能  2.1  西門子S7-200 PLC系統(tǒng)概述  2.2  西門子S7-200 PLC的CPU及擴展模塊    2.2.1  中央處理單元(CPU)    2.2.2  數(shù)字量擴展模塊    2.2.3  模擬量擴展模塊    2.2.4  熱電偶或熱電阻擴展模塊    2.2.5  通信模塊    2.2.6  位置控制模塊    2.2.7  附加硬件  2.3  西門子S7-200 PLC的存儲器    2.3.1  S7-200 PLC 的存儲器類型    2.3.2  存儲器區(qū)結(jié)構(gòu)  2.4  西門子S7-200 PLC的I/O分配    2.4.1  地址分配方式    2.4.2  S7-200 PLC的地址分配方式與特點  2.5  西門子S7-200 PLC的工作模式  思考題第3章  STEP7-Micro/WIN4.0編程軟件  3.1  STEP7-Micro/WIN4.0簡介    3.1.1  編程軟件安裝與啟動    3.1.2  STEP 7-Micro/WIN組成與功能  3.2  STEP7-Micro/WIN4.0的使用    3.2.1  STEP 7-Micro/WIN編程    3.2.2  程序調(diào)試與監(jiān)控運行  3.3  仿真軟件及其使用    3.3.1  仿真軟件的組成與功能    3.3.2  仿真軟件的使用  思考題第4章  西門子S7-200 PLC編程基礎(chǔ)  4.1  S7-200 PLC程序組成    4.1.1  PLC程序的組成    4.1.2  PLC程序的結(jié)構(gòu)  4.2  編程規(guī)則與技巧    4.2.1  繼電器線路可使用、梯形圖不能(不宜)使用的情況    4.2.2  梯形圖能使用、繼電器線路不能實現(xiàn)的情況    4.2.3  梯形圖程序的優(yōu)化  4.3  S7-200 PLC的指令格式  4.4  S7-200 PLC的數(shù)據(jù)類型與數(shù)據(jù)區(qū)分配    4.4.1  數(shù)據(jù)類型    4.4.2  存儲器數(shù)據(jù)區(qū)分配  4.5  S7-200 PLC的尋址方式  思考題第5章  西門子S7-200 PLC的指令系統(tǒng)  5.1  基本邏輯指令    5.1.1  位操作類指令    5.1.2  邏輯堆棧指令    5.1.3  定時器指令和計數(shù)器指令    5.1.4  比較操作指令    5.1.5  移位操作指令  5.2  程序控制指令  5.3  數(shù)據(jù)處理指令    5.3.1  數(shù)據(jù)傳送指令    5.3.2  數(shù)學(xué)運算指令    5.3.3  邏輯運算指令    5.3.4  表功能指令    5.3.5  數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令  5.4  特殊功能指令    5.4.1  中斷指令    5.4.2  高速處理類指令    5.4.3  時鐘指令    5.4.4  通信指令    5.4.5  PID回路指令  思考題第6章  基本或典型控制程序  6.1  基本或典型控制程序    6.1.1  恒“1”與恒“0”信號控制程序    6.1.2  自保持信號控制程序    6.1.3  邊沿檢測信號控制程序    6.1.4  互鎖、連鎖控制程序    6.1.5  時間控制程序    6.1.6  脈沖觸發(fā)控制程序    6.1.7  分頻控制程序    6.1.8  報警控制程序    6.1.9  輸出禁止控制程序    6.1.10  計數(shù)控制程序    6.1.11  順序控制程序    6.1.12  循環(huán)控制程序    6.1.13  多地點控制程序  6.2  簡易梯形圖程序設(shè)計  思考題第7章  電動機控制程序設(shè)計  7.1  三相異步電動機單向運轉(zhuǎn)控制  7.2  三相異步電動機正、反轉(zhuǎn)控制  7.3  三相異步電動機減壓啟動控制  7.4  三相異步電動機制動控制  7.5  直流電動機控制  7.6  同步電動機控制  7.7  步進電動機控制  思考題第8章  S7-200 PLC應(yīng)用系統(tǒng)控制設(shè)計  8.1  PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則與步驟    8.1.1  系統(tǒng)設(shè)計的原則    8.1.2  PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟和內(nèi)容  8.2  PLC系統(tǒng)控制程序設(shè)計方法    8.2.1  經(jīng)驗設(shè)計法    8.2.2  移植設(shè)計法(繼電器控制線路轉(zhuǎn)換設(shè)計法)    8.2.3  邏輯設(shè)計法    8.2.4  順序功能圖設(shè)計法  8.3  PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計案例    8.3.1  PLC在氣壓、液壓控制系統(tǒng)中的應(yīng)用    8.3.2  PLC在普通機床改造控制中的應(yīng)用    8.3.3  PLC在數(shù)控機床中的應(yīng)用    8.3.4  PLC在其他方面中的應(yīng)用  思考題第9章  S7-200 PLC安裝接線與維修  9.1  安裝接線與相關(guān)電路設(shè)計    9.1.1  PLC的安裝要求    9.1.2  PLC模塊安裝布置與布線    9.1.3  CPU端子接線    9.1.4  擴展模塊I/O端子接線    9.1.5  供電方案、電源安裝與接線    9.1.6  干擾接地與抑制電路    9.1.7  系統(tǒng)試運行  9.2  維修    9.2.1  日常維護    9.2.2  硬件故障診斷基本知識與故障處理指南  思考題參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：2.應(yīng)用程序PLC的應(yīng)用程序是用戶利用PLC廠家提供的編程語言，根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場的控制目的來編制的程序。它存儲在PLC的用戶存儲器中，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的不同控制要求，對原有的應(yīng)用程序進行改寫或刪除。應(yīng)用程序包括開關(guān)量邏輯控制程序、模擬量運算程序、閉環(huán)控制程序和操作站系統(tǒng)程序等。1.1.3 PLC的工作原理PLC的工作原理可以簡單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運行應(yīng)用程序，對控制要求進行處理判斷，并通過執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)控制任務(wù)。但是，在時間上，PLC執(zhí)行的任務(wù)是按串行方式進行的，其具體的運行方式與繼電器一接觸器控制系統(tǒng)及計算機控制系統(tǒng)都有著一定的差異。1.循環(huán)掃描的工作原理PLC的一個工作過程一般有5個階段：內(nèi)部處理階段、通信處理階段、輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。當(dāng)PLC開始運行時，首先清除I／O映像區(qū)的內(nèi)容，其次進行自診斷，然后與外部設(shè)備進行通信連接，確認正常后開始掃描。對于每個用戶程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始，逐條執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，因此，PLC的工作方式是一種串行循環(huán)工作方式，如圖1-6所示。（1）內(nèi)部處理階段：在內(nèi)部處理階段，CPU監(jiān)測主機硬件、用戶程序存儲器、I／0模塊的狀態(tài)并清除：I／0映像區(qū)的內(nèi)容等，即PLC進行各種錯誤檢測（自診斷功能），若自診斷正常，繼續(xù)向下掃描。（2）通信處理階段：在通信處理階段，CPU自動監(jiān)測并處理各種通信端口接收到的任何信息，即檢查是否有編程器、計算機或上位PLC等通信請求，若有，則進行相應(yīng)處理，完成數(shù)據(jù)通信任務(wù)。例如，PLc接收編程器送來的程序、命令和各種數(shù)據(jù)，并把要顯示的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、出錯信息發(fā)送給編程器進行顯示，這稱為“監(jiān)視服務(wù)”，一般在程序執(zhí)行之后進行。（3）輸入采樣階段：在輸入采樣階段，PLC首先掃描所有的輸入端子，按順序?qū)⑺休斎攵说妮斎胄盘枲顟B(tài)（“0”或“1”表現(xiàn)在接線端上是否在承受外加電壓）讀入輸入映像寄存區(qū)。這個過程稱為對輸入信號的采樣，或稱輸入刷新階段。完成輸入端刷新工作后，將關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入下一步工作過程，即程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行期間，即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會發(fā)生改變，而這些變化必須等到下一個工作周期的輸入刷新階段才能被讀入。

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