本教材以普通高校自動化、電氣工程及自動化、機電一體化等相關專業的本科生為對象，以國內市場占有率較高的SIEMENS公司的S7-300/400系列PLC為樣機，從實踐應用出發，本著培養工程應用型人才的目標，通過更加合理的工程實例和表現形式，由淺入深地講授了可編程控制器的基本結構、工作原理、指令系統、最新編程軟件的使用、程序設計方法、通信技術、工程應用實例及選型等內容。
本書精心編寫了大量的例題及其實現程序，每一個程序都用仿真軟件PLCSIM或在PLC上做了驗證。精心挑選的各個工程實例都有較為詳細的設計步驟，對從事自動化系統設計、系統成套的工程師也有一定的幫助。同時，本書每章都附有習題，并提供課件與習題答案。
本書可作為大專院校自動化、機電一體化、電氣工程及自動化及其相關專業的教材，也可供有關技術人員學習和參考。
1．以廣泛應用的SIEMENS S7-300 /400PLC為對象，詳細講解了相關技術與工程應用實例；2．精心挑選工程實例。大量例題及實現程序，程序都用仿真軟件驗證；3．對S7-300/400PLC控制系統的網絡通信技術進行了詳細的講解，并給出了實例；4．附有課件及練習題答案。
目 錄
第1章 概述 1
1.1 PLC的產生、定義和特點 1
1.2 PLC的分類和功能 3
1.3 PLC的基本結構和工作原理 5
1.4 習題 8
目 錄
第1章 概述 1
1.1 PLC的產生、定義和特點 1
1.2 PLC的分類和功能 3
1.3 PLC的基本結構和工作原理 5
1.4 習題 8
第2章 西門子S7-300/400PLC的系統結構 9
2.1 西門子公司的S7系列PLC 9
2.2 CPU模塊 10
2.2.1 CPU模塊的分類 10
2.2.2 CPU31x的技術特性 12
2.2.3 CPU31x的工作模式和狀態指示 13
2.2.4 CPU41x的技術特性 14
2.2.5 CPU41x的特殊功能 15
2.3 數字量模塊 17
2.3.1 數字量輸入模塊SM321 17
2.3.2 數字量輸出模塊SM322 18
2.3.3 數字量輸入輸出模塊SM323/SM327 20
2.4 模擬量模塊 20
2.4.1 模擬量輸入模塊SM331 21
2.4.2 模擬量輸出模塊SM332 25
2.4.3 模擬量輸入輸出模塊SM334 27
2.4.4 模擬量通道的量程設置和測量方法 28
2.4.5 傳感器和AI的連接 28
2.5 電源模塊 31
2.5.1 系統功率計算 32
2.5.2 供電與接地 32
2.6 其他模塊 32
2.6.1 通信模塊 33
2.6.2 接口模塊 36
2.6.3 功能模塊 38
2.7 S7-300/400 PLC控制系統組成 42
2.7.1 系統模塊結構 42
2.7.2 模塊地址分配 43
2.7.3 SIMATIC S7-300的硬件組態 44
2.7.4 安裝一個典型的S7-300 PLC硬件系統 46
2.8 習題 47
第3章 編程軟件——STEP 7的使用 48
3.1 STEP 7編程軟件簡介 48
3.1.1 編程通信方式 48
3.1.2 STEP 7的安裝和卸載 49
3.1.3 STEP 7的授權 51
3.2 STEP 7軟件開發步驟 51
3.2.1 項目的建立與編輯 52
3.2.2 通信設置 53
3.2.3 硬件組態和參數設置 53
3.2.4 程序編寫 55
3.2.5 下載與上傳 56
3.3 仿真軟件S7-PLCSIM 57
3.3.1 仿真軟件S7-PLCSIM的使用步驟 57
3.3.2 仿真PLC與實際PLC的區別 61
3.4 習題 61
第4章 指令系統 63
4.1 CPU的存儲區 63
4.1.1 數據類型 63
4.1.2 CPU中的寄存器 65
4.1.3 CPU的存儲器 66
4.2 尋址方式 68
4.3 位邏輯指令 69
4.3.1 位邏輯運算指令 69
4.3.2 比較指令 74
4.3.3 狀態位指令 76
4.4 定時器和計數器指令 77
4.4.1 定時器指令 77
4.4.2 計數器指令 85
4.5 數學運算指令 87
4.5.1 數據轉換指令 87
4.5.2 數據傳送(賦值)指令 91
4.5.3 整數數學運算指令 91
4.5.4 浮點數運算指令 93
4.5.5 字邏輯指令 93
4.5.6 移位和循環移位指令 94
4.6 控制指令 97
4.6.1 邏輯控制指令 97
4.6.2 程序控制指令 98
4.7 指令應用實例 100
4.7.1 自保持(自鎖)程序實例 100
4.7.2 互鎖程序實例 100
4.7.3 基本延時程序實例 101
4.7.4 分支程序實例 101
4.7.5 洗衣機控制實例 101
4.8 習題 103
第5章 程序結構與程序設計 104
5.1 用戶程序的基本結構 104
5.2 數據塊 106
5.2.1 數據塊的數據類型 106
5.2.2 數據塊的建立與訪問 107
5.3 邏輯塊 108
5.3.1 符號定義與變量聲明 108
5.3.2 功能(FC)的結構與編程 112
5.3.3 功能塊(FB)的結構與編程 114
5.4 組織塊與中斷處理 121
5.4.1 組織塊的類型與優先級 121
5.4.2 循環執行的組織塊OB1 123
5.4.3 日期時間中斷組織塊(OB10～OB17) 123
5.4.4 延時中斷組織塊(OB20～OB23) 125
5.4.5 循環中斷組織塊(OB30～OB38) 126
5.4.6 硬件中斷組織塊(OB40～OB47) 128
5.4.7 異步錯誤中斷組織塊(OB80～OB87) 131
5.4.8 同步錯誤中斷組織塊(OB121～OB122) 131
5.4.9 啟動組織塊(OB100～OB102) 131
5.5 程序調試 132
5.5.1 用變量表調試程序 132
5.5.2 用程序狀態功能調試程序 134
5.6 設計實例 136
5.6.1 十字路口交通信號燈的控制 136
5.6.2 攪拌系統控制 139
5.7 習題 145
第6章 組態軟件初步 146
6.1 組態軟件 146
6.1.1 常用組態軟件簡介 146
6.1.2 組態軟件的發展趨勢 148
6.2 WinCC組態軟件 149
6.2.1 WinCC組態軟件簡介 149
6.2.2 WinCC v7.0組態軟件的安裝 150
6.2.3 WinCC系統構成 155
6.2.4 WinCC 選件 156
6.2.5 組態一個工程的基本步驟 156
6.2.6 鋼包底吹氬系統組態工程文件的建立 157
6.2.7 鋼包底吹氬系統組態變量的建立 159
6.2.8 鋼包底吹氬系統組態畫面的創建 162
6.3 習題 180
第7章 網絡與通信 181
7.1 網絡通信簡介 181
7.2 PROFIBUS-DP通信 182
7.2.1 點對點通信(1個CPU對1個CPU) 182
7.2.2 一點對多點通信(1個CPU對多個CPU) 188
7.2.3 1個CPU對1個ET200 188
7.2.4 1個CPU對多個ET200 190
7.3 PROFINET通信 191
7.4 習題 195
第8章 控制實例 196
8.1 S7-300控制系統設計概述 196
8.1.1 PLC控制系統的設計原則 196
8.1.2 PLC控制系統的設計內容 197
8.1.3 PLC控制系統的設計方法與過程 200
8.2 S7-300PLC的開關量控制 201
8.3 S7-300 PLC的模擬量控制 206
8.3.1 模擬量I/O模塊 206
8.3.2 模擬量控制系統設計 208
8.4 乒乓控制和PID控制 213
8.4.1 乒乓控制 213
8.4.2 PID控制 214
8.5 單回路液位控制系統 222
8.5.1 系統組成 222
8.5.2 硬件系統設計 223
8.5.3 軟件系統設計 224
8.6 鋼包底吹氬控制系統 227
8.6.1 工藝流程分析 228
8.6.2 控制方案的確定 228
8.6.3 硬件系統設計 229
8.6.4 軟件系統設計 231
8.7 伺服電機控制系統 237
8.7.1 控制方案的確定 237
8.7.2 硬件系統設計 238
8.7.3 軟件系統設計 240
8.8 習題 242
第9章 PLC選型與可靠性設計 244
9.1 選型的基本原則 244
9.2 選型實例 247
9.3 PLC系統可靠性設計 251
9.3.1 PLC系統中干擾的主要來源 251
9.3.2 PLC系統的抗干擾設計 252
9.3.3 提高PLC控制系統可靠性的有效措施 252
9.3.4 系統通信網絡的搭建 253
9.4 常見故障分析 254
9.5 習題 255
參考文獻 256
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