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第1章 概述1

1.1 PLC的基本概念1

1.2 PLC的工作原理3

1.2.1 逻辑运算与PLC的循环处理过程3

1.2.2 PLC的工作原理5

1.3 习题7

第2章 S7-300/400的硬件与STEP 7使用入门8

2.1 SIMATIC自动控制系统的组成8

2.2 S7-300系列PLC简介10

2.2.1 S7-300的物理结构10

2.2.2 CPU模块12

2.2.3 CPU的存储器13

2.2.4 CPU模块的分类15

2.3 S7-400系列PLC简介16

2.3.1 S7-400的基本结构与特点16

2.3.2 CPU模块与电源模块18

2.3.3 S7-400的特殊应用19

2.4 编程软件STEP 7的安装与使用入门20

2.4.1 安装STEP 7与PLCSIM21

2.4.2 项目的创建24

2.5 硬件组态27

2.5.1 硬件组态概述27

2.5.2 S7-300的组态28

2.5.3 I/O模块的地址分配29

2.5.4 CPU模块的参数设置30

2.6 信号模块与功能模块32

2.6.1 数字量输入输出模块32

2.6.2 模拟量输入模块36

2.6.3 模拟量输出模块与其他I/O模块39

2.6.4 功能模块41

2.7 STEP 7与PLC通信的组态42

2.7.1 使用MPI和DP接口通信的组态42

2.7.2 以太网基础知识47

2.7.3 使用以太网接口通信的组态48

2.8 PLC控制系统的可靠性措施50

2.9 习题53

第3章 S7-300/400编程基础与STEP 7的使用方法54

3.1 程序的生成与仿真实验54

3.1.1 STEP 7的编程语言54

3.1.2 生成用户程序56

3.1.3 用仿真软件调试程序60

3.2 数据类型与存储区63

3.2.1 数制63

3.2.2 基本数据类型64

3.2.3 系统存储器67

3.2.4 CPU中的寄存器69

3.3 STEP 7在编程与调试中的应用72

3.3.1 符号表72

3.3.2 程序编辑器73

3.3.3 用变量表监控程序74

3.3.4 数据传送指令与程序状态监控76

3.3.5 在线操作79

3.4 位逻辑指令80

3.5 定时器与计数器指令86

3.5.1 定时器指令86

3.5.2 计数器指令93

3.6 逻辑控制指令与间接寻址96

3.6.1 逻辑控制指令96

3.6.2 寻址方式与间接寻址98

3.6.3 循环指令101

3.7 数据处理指令102

3.7.1 比较指令102

3.7.2 数据转换指令103

3.7.3 移位与循环移位指令106

3.8 数学运算指令108

3.8.1 整型数学运算指令108

3.8.2 浮点型数学运算指令109

3.8.3 字逻辑运算指令111

3.9 其他指令113

3.10 习题114

第4章 S7-300/400的用户程序结构117

4.1 用户程序的基本结构117

4.1.1 用户程序中的块117

4.1.2 用户程序使用的堆栈119

4.2 共享数据块与复杂数据类型120

4.2.1 共享数据块与数据类型120

4.2.2 复杂数据类型的生成与应用121

4.3 功能块与功能的生成与调用124

4.3.1 功能块124

4.3.2 功能127

4.3.3 功能与功能块的调用128

4.3.4 复杂数据类型作块的输入参数131

4.3.5 时间标记冲突与一致性检查132

4.4 多重背景133

4.5 寄存器间接寻址与参数类型135

4.5.1 寄存器间接寻址135

4.5.2 参数类型POINTER的应用138

4.5.3 参数类型ANY的应用140

4.6 组织块与中断处理143

4.6.1 中断的基本概念143

4.6.2 启动组织块与循环中断组织块145

4.6.3 时间中断组织块146

4.6.4 硬件中断组织块149

4.6.5 延时中断组织块151

4.6.6 异步错误组织块与其他组织块153

4.7 显示参考数据154

4.8 习题156

第5章 数字量控制系统梯形图设计方法158

5.1 梯形图的经验设计法158

5.2 顺序控制设计法与顺序功能图160

5.2.1 顺序控制设计法160

5.2.2 顺序功能图的基本元件161

5.2.3 顺序功能图的基本结构163

5.2.4 顺序功能图中转换实现的基本规则166

5.3 使用置位复位指令的顺序控制梯形图编程方法167

5.3.1 单序列的编程方法167

5.3.2 选择序列与并行序列的编程方法170

5.3.3 3运输带顺序控制程序设计171

5.3.4 专用钻床顺序控制程序设计173

5.4 具有多种工作方式的系统的顺序控制编程方法176

5.4.1 系统的硬件结构与工作方式176

5.4.2 公用程序与手动程序178

5.4.3 自动程序179

5.5 顺序功能图语言S7-Graph的应用183

5.5.1 S7-Graph语言概述183

5.5.2 使用S7-Graph编程的例子185

5.6 习题190

第6章 S7-300/400的网络通信193

6.1 网络通信基础193

6.1.1 串行通信接口193

6.1.2 计算机通信的国际标准195

6.1.3 SIMATIC通信网络与通信服务198

6.2 PROFIBUS网络200

6.2.1 PROFIBUS的物理层200

6.2.2 PROFIBUS的通信服务202

6.2.3 PRCOFIBUS-DP设备204

6.2.4 ET 200205

6.3 DP主站与标准DP从站通信的组态207

6.3.1 组态PROFIBUS-DP网络207

6.3.2 主站与ET 200通信的组态209

6.3.3 PLC与变频器DP通信的组态与编程211

6.4 DP主站与智能从站通信的组态215

6.4.1 通信的组态215

6.4.2 设计验证通信的程序218

6.4.3 用SFC14和SFC15传输一致性数据219

6.5 工业以太网概述221

6.6 基于以太网的S5兼容通信与开放式用户通信223

6.7 S7通信的组态与编程228

6.7.1 基于DP网络的单向S7通信228

6.7.2 基于以太网的双向S7通信233

6.8 PROFINET通信的组态236

6.8.1 PROFINET概述236

6.8.2 PROFINET通信组态238

6.9 其他网络通信与通信服务242

6.9.1 MPI网络通信242

6.9.2 AS-i网络通信244

6.9.3 点对点通信与工业无线局域网245

6.10 习题246

第7章 网络控制系统的故障诊断247

7.1 使用STEP 7诊断故障247

7.1.1 与网络通信有关的中断组织块247

7.1.2 DP从站的故障诊断250

7.1.3 DP从站中信号模块的故障诊断252

7.1.4 PROFINET IO设备的故障诊断257

7.2 故障的自动诊断和自动显示260

7.2.1 自动显示有故障的DP从站260

7.2.2 用报告系统错误功能诊断和显示硬件故障263

7.3 故障诊断的其他问题267

7.3.1 编程错误的诊断267

7.3.2 项目的上传269

7.4 习题270

第8章 S7-300/400在模拟量闭环控制中的应用272

8.1 模拟量闭环控制与PID控制器272

8.1.1 模拟量闭环控制系统的组成272

8.1.2 PID控制器的数字化275

8.2 连续PID控制器FB41280

8.2.1 设定值与过程变量的处理280

8.2.2 PID控制算法与输出值的处理281

8.3 PID控制器的示例程序282

8.3.1 闭环控制系统的组成282

8.3.2 程序设计283

8.4 PID控制器的参数整定方法与仿真实验288

8.4.1 PID控制器的参数整定方法288

8.4.2 PID控制器参数整定的仿真实验289

8.5 习题292

附录293

附录A 实验指导书293

A.1 编程软件与仿真软件应用实验293

A.2 硬件组态实验293

A.3 位逻辑指令应用实验294

A.4 定时器计数器应用实验295

A.5 逻辑控制指令与数据处理指令应用实验295

A.6 存储器间接寻址应用实验296

A.7 数学运算指令应用实验296

A.8 功能与功能块应用实验297

A.9 寄存器间接寻址应用实验297

A.10 循环中断实验297

A.11 时间中断实验298

A.12 硬件中断实验298

A.13 延时中断实验298

A.14 顺序控制程序的编程与调试实验299

A.15 专用钻床顺序控制程序调试实验299

A.16 具有多种工作方式的顺序控制程序调试实验299

A.17 顺序功能图语言S7-Graph的编程实验300

A.18 组态DP主站与标准DP从站的通信300

A.19 S7单向DP通信仿真实验301

A.20 S7双向以太网S7通信仿真实验301

A.21 DP从站故障诊断实验301

A.22 DP从站中模块的故障诊断实验302

A.23 编程错误中断实验302

A.24 自动显示有故障的DP从站的实验302

A.25 用报告系统错误功能诊断和显示硬件故障的实验303

A.26 PID控制器参数整定仿真实验303

附录B S7-300/400的指令表索引304

附录C 随书光盘简要说明304

参考文献306