第 1章　可编程控制器概述　1
1.1　可编程控制器的定义　1
1.2　可编程控制器的发展过程及基本功能　1
1.3　可编程控制器的特点、性能指标及分类　2
1.4　可编程控制器的基本结构及工作原理　5
1.4.1　可编程控制器的基本结构　5
1.4.2　可编程控制器的工作原理　6
原理动画——S7-200　系列PLC　的工作原理　6
1.5　可编程控制器的编程语言　7
1.6　可编程控制器与其他工业控制装置的比较　9
1.7　可编程控制器的发展趋势　10
1.8　思考与练习　11
第 2章　S7　PLC　的系统特性　12
2.1　S7-200　PLC　的系统组成及特性　12
2.1.1　S7-200　PLC　概述　12
原理动画——S7-200　系列PLC　12
2.1.2　S7-200　PLC　的系统特性　14
2.1.3　S7-200　PLC　的扩展模块　15
2.1.4　S7-200　PLC　的I/O　地址分配　15
2.2　S7-200　系列PLC　的性能与工作方式　16
2.2.1　S7-200　系列PLC　的输入/　输出系统性能　16
2.2.2　S7-200　系列PLC　的存储系统性能　17
2.2.3　S7-200　系列PLC　的工作方式　19
2.2.4　S7-200　系列PLC　的电源计算　19
2.2.5　S7-200　系列PLC　的最大I/O原则　20
2.2.6　S7-200　系列PLC　的外部接线　21
2.3　S7-200　系列PLC　的编程　23
2.3.1　PLC　的编程语言　23
2.3.2　S7-200　系列PLC　的程序结构　24
2.3.3　实例：异步电动机正反转控制　25
2.4　S7-300　PLC　的系统组成及特性　25
2.4.1　S7-300　PLC　概述　26
2.4.2　S7-300　PLC　的系统特性　27
2.4.3　S7-300　PLC　的I/O　地址分配　30
2.5　S7-400　PLC　的系统组成及特性　31
2.5.1　S7-400　PLC　概述　31
2.5.2　S7-400　PLC　的系统特性　32
2.5.3　S7-400　PLC　的I/O　地址分配　33
2.6　S7-300　PLC　的模块特性　33
2.7　S7-400　PLC　的模块特性　39
2.8　思考与练习　43
第3章　S7-200　的指令系统　44
3.1　编程元件及寻址方式　44
3.1.1　S7-200　的基本数据类型　44
3.1.2　编程元件　44
原理动画——S7-200　系列PLC　的内部元器件　44
3.1.3　编程元件的寻址　48
3.2　基本指令　50
原理动画——S7-200系列PLC基本指令的使用　50
3.2.1　基本位操作指令　50
3.2.2　逻辑堆栈指令　57
3.2.3　定时器指令　59
3.2.4　计数器指令　66
3.2.5　比较指令　70
3.3　运算指令　72
原理动画——S7-200系列PLC的功能指令　72
3.3.1　四则运算及增减指令　72
3.3.2　数学函数指令　76
3.3.3　逻辑运算指令　78
3.4　数据处理指令　81
3.4.1　数据传送指令　81
3.4.2　移位指令　84
3.4.3　字节交换指令　87
3.5　表功能指令　87
3.5.1　填表指令　87
3.5.2　表取数指令　88
3.5.3　填充指令　90
3.5.4　表查找指令　90
3.6　转换指令　91
3.6.1　数据类型转换指令　91
3.6.2　编码和译码指令　93
3.6.3　字符串转换指令　94
3.7　程序控制类指令　98
3.7.1　结束、暂停指令和看门狗指令　98
3.7.2　跳转指令　99
3.7.3　循环指令　100
3.7.4　子程序指令　102
3.7.5　与ENO　指令　104
3.8　特殊指令　104
3.8.1　实时时钟指令　104
3.8.2　中断指令　105
3.8.3　高速计数器指令　109
3.8.4　高速脉冲输出指令　119
3.8.5　PID指令　126
原理动画——PID控制的水箱水位控制　129
3.9　实例：广告牌循环彩灯的PLC控制　130
原理动画——广告牌循环彩灯的PLC控制　130
3.10　思考与练习　132
第4章　PLC梯形图程序设计　133
4.1　PLC的程序设计方法　133
4.1.1　经验设计法　133
4.1.2　继电器控制电路移植法　134
4.1.3　顺序控制设计法　136
4.2　梯形图设计规则　136
4.3　顺序功能图　137
4.3.1　顺序功能图简介　137
4.3.2　顺序功能图绘制的注意事项　138
4.3.3　顺序控制指令　139
4.3.4　顺序功能图的编程　140
原理动画——单流程控制　140
原理动画——并行流程和选择流程控制　141
4.4　PLC　程序及调试说明　142
4.4.1　复杂程序的设计方法　142
4.4.2　程序的内容和质量　143
4.4.3　程序的调试　143
4.5　典型的简单电路编程　144
4.6　典型的简单环节编程　147
原理动画——电动机的正反转控制　148
4.7　实例：顺序控制功能图在小车行程控制中的应用　151
原理动画——送料小车3　点往返运行PLC控制系统　151
4.8　思考与练习　153
第5章　S7-200　系列PLC的通信与网络　154
5.1　PLC　数据通信的基础知识　154
5.1.1　数据通信的传输方式　154
5.1.2　通信介质　156
5.1.3　串行通信接口标准　158
5.1.4　PLC　的通信网络结构　160
5.2　S7-200　的通信系统与网络　162
5.2.1　S7-200　的通信概述　162
5.2.2　通信连接方式　164
5.2.3　通信协议　165
5.3　S7-200　的网络通信及应用　170
5.3.1　S7-200　的通信指令　170
5.3.2　PPI　通信　170
5.3.3　自由口通信　174
5.3.4　自由口通信应用实例　176
5.4　西门子MPI　协议及应用　182
5.5　Profibus-DP　通信及应用　183
5.5.1　PROFIBUS　通信概述　183
5.5.2　S7-300/400和S7-200PLC的PROFIBUS-DP　通信应用实例　184
5.6　工业以太网通信及应用　187
5.6.1　工业以太网概述　187
5.6.2　S7-200PLC之间的以太网通信　188
5.6.3　S7-200PLC和S7-300PLC的以太网连接　190
5.6.4　PC-ACCESS　通过以太网访问S7-200　PLC　191
5.7　实例：PLC　与远程PC　的通信　192
5.8　思考与练习　193
第6章　STEP7-Micro/WIN编程软件　194
6.1　编程软件STEP7-Micro/WIN的安装　194
6.2　STEP7-Micro/WIN编程软件的功能　194
6.2.1　STEP　7-Micro/WIN的基本功能　194
6.2.2　软件界面及其功能介绍　195
6.2.3　系统组态　197
6.3　STEP　7-Micro/WIN编程软件的使用　201
6.3.1　文件操作　202
6.3.2　编辑程序　204
6.3.3　下载与运行程序　211
6.4　仿真运行点动控制程序　212
6.5　实例1：使用指令向导初始化HSC1的工作模式0　216
6.6　实例2：应用PID指令向导编写水箱水位控制程序　218
6.7　思考与练习　222
第7章　STEP7编程软件基础　223
7.1　STEP7编程软件概述　223
7.2　STEP7软件安装　225
7.3　SIMATIC管理器　227
7.3.1　SIMATIC管理器的操作界面　227
7.3.2　SIMATIC管理器自定义选项设置　228
7.4　STEP7的使用　230
7.4.1　创建项目　230
7.4.2　硬件组态　234
7.4.3　编辑符号表　241
7.4.4　生成用户程序　243
7.4.5　程序的下载与上传　244
7.5　S7-PLCSIM仿真软件　245
7.5.1　S7-PLCSIM的主要功能　245
7.5.2　S7-PLCSIM的使用方法　246
7.5.3　仿真PLC与真实PLC的区别　247
7.6　实例：S7-300系列PLC硬件组态　248
7.7　思考与练习　251
第8章　STEP7指令系统及应用　252
8.1　PLC编程基础　252
8.1.1　STEP7中的编程语言　252
8.1.2　S7-300/400CPU的系统存储器　254
8.1.3　S7-300/400CPU的寄存器　254
8.1.4　数据类型　255
8.2　S7-300/400指令基础　256
8.2.1　指令操作数　257
8.2.2　寻址方式　257
8.2.3　指令的基本构成　258
8.2.4　PLC编程的基本原则　258
8.3　位逻辑指令及其应用　258
8.3.1　触点与线圈指令　259
8.3.2　基本逻辑指令　259
8.3.3　置位和复位指令　261
8.3.4　RS　和SR　触发器指令　262
8.3.5　跳变沿检测指令　262
8.4　定时器与计数器指令　263
8.4.1　定时器指令　263
8.4.2　计数器指令　266
8.5　数据处理功能指令　269
8.5.1　装入和传送指令　269
8.5.2　比较指令　272
8.5.3　转换指令　273
8.5.4　移位和循环移位指令　276
8.5.5　累加器操作和地址寄存器指令　277
8.5.6　数据处理功能指令编程举例　279
8.6　控制指令　279
8.6.1　逻辑控制指令　279
8.6.2　程序控制指令　281
8.6.3　主控继电器指令　282
8.7　数据运算指令　282
8.7.1　整数算术运算指令　282
8.7.2　浮点数算术运算指令　284
8.7.3　字逻辑运算指令　286
8.7.4　数据运算指令举例　287
8.8　实例1：位逻辑指令的应用　287
8.9　实例2：定时器与计数器指令编程　288
8.10　思考与练习　290
第9章　S7-300/400系列PLC的程序结构和程序设计　291
9.1　编程方式与程序块　291
9.2　数据块与数据结构　297
9.3　PLC中的程序　299
9.4　用户程序　300
9.4.1　用户程序中的块结构　300
9.4.2　程序结构　301
9.5　组织块与中断处理　301
9.5.1　中断的基本概念　301
9.5.2　组织块　302
9.5.3　循环处理的主程序OB1　302
9.5.4　日期时间中断组织块OB10～OB17　303
9.5.5　时间延时中断组织块OB20～OB23　304
9.5.6　循环中断组织块OB30～OB38　305
9.5.7　硬件中断组织块OB40～OB47　305
9.5.8　背景组织块OB90　306
9.5.9　启动组织块OB100／OB101／OB102　306
9.5.10　故障处理组织块OB80-OB87/OB121/OB122　306
9.6　S7系列PLC程序设计　308
9.6.1　实例1：工业搅拌过程控制　308
9.6.2　实例2：抢答器设计　314
9.6.3　实例3：液压送料机PLC控制　317
9.6.4　实例4：五层电梯的PLC控制　322
9.7　思考与练习　331
第 10章　PLC控制系统的应用设计　333
10.1　PLC控制系统的总体设计　333
10.1.1　PLC控制系统的类型　333
10.1.2　PLC控制系统设计的基本原则　334
10.1.3　PLC控制系统的设计步骤　335
10.1.4　减少PLC输入和输出点数的方法　337
10.2　提高PLC控制系统可靠性的措施　339
10.2.1　供电系统设计　339
10.2.2　接地设计　342
10.2.3　PLC输入/输出电路的设计　342
10.2.4　电气柜结构设计　345
10.2.5　现场布线图设计　345
10.2.6　冗余设计　345
10.2.7　软件抗干扰方法　346
S7-200
10.2.8　工作环境处理　346
10.2.9　抑制电路　347
10.2.10　抗干扰措施　347
10.3　S7-200　PLC　控制系统的设计　348
10.3.1　三级皮带运输机　348
10.3.2　机械手工作控制　351
10.3.3　钻床精度控制系统　355
10.3.4　自动配料控制系统　359
10.3.5　炉窖温度控制系统　362
10.4　水塔水位S7-300/400PLC控制　370
10.4.1　水塔水位控制系统PLC硬件设计　370
10.4.2　水塔水位控制系统PLC软件设计　371
10.5　交通灯控制系统S7-300/400PLC设计　375
10.5.1　系统控制要求　375
10.5.2　交通灯控制系统硬件设计　375
10.5.3　交通灯控制系统软件设计　377
10.6　思考与练习　379
第 11章　S7PLC安装维修与故障诊断　382
11.1　S7-200PLC的安装和拆除　382
11.1.1　S7-200PLC的安装环境　382
11.1.2　S7-200PLC安装注意事项　383
11.1.3　安装或拆除S7-200　PLC　383
11.1.4　S7-200PLC的接线　385
11.2　S7-200PLC故障检查和维修　387
11.2.1　PLC的维护　388
11.2.2　定期维护检修　389
11.2.3　PLC的故障分析和处理　390
11.2.4　S7-200的故障信息诊断　392
11.3　S7-200PLC应用系统的调试　394
11.4　S7-200PLC故障检查实例　395
11.5　S7-300/400PLC的基本故障种类　398
11.6　S7-300/400PLC的常规检查与维护　398
11.7　S7-300/400PLC外部故障的排除　399
11.8　S7-300/400PLC内部错误的故障诊断　403
11.8.1　故障诊断的基本方法　403
11.8.2　利用CPU　诊断缓冲区进行详细故障诊断　403
11.8.3　错误处理组织块　406
11.9　思考与练习　421