S7-300·400PLC應用技術

廖常初，1945年10月生，1970年本科畢業於清華大學，碩士學位，教授。1970年起在重慶中南橡膠廠工作，1978起在中國科技大學進修1年，1982年在重慶大學電機系研究生畢業后留校任教。

專長：自動控制，電力系統監控，PLC應用。

主要著作（均為主編）：

？《PLC編程及應用》第3版，2002年8月第1版，2008年2月第3版，獲中國書刊協會2007年度全行業優秀暢銷品種獎，書號978-7-111-10877-1

？《S7-300/400PLC應用技術》第2版，2005年1月第1版版，2008年6月第2版，西門子（中國）有限公司重點推薦圖書，2006年度機械工業出版社科技進步獎，書號978-7-111-15530-0

？《大中型PLC應用教程》，2005年2月第1版，本專科教材，即將改版。書號：7-111-15849-3

？《FX系列PLC編程及應用》（含1CD），2005年2月出版，機械工業出版社2007年度科技進步獎，書號7-111-16219-6

？《S7-200PLC編程及應用》，教育部普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，本專科教材，書號978-7-111-21650-6

？《PLC基礎及應用》第2版，2007年8月出版，教育部普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，高職高專教材，書號978-7-111-12295-1

？《西門子人機界面（觸摸屏）組態與應用技術》第2版，2006年第1版，2008年6月第2版，西門子（中國）有限公司重點推薦圖書，書號7-111-19896-4。

《S7-300/400 PLC應用技術(第2版)》主要內容：西門子S7—300/400的硬體結構和硬體組態的方法；指令系統、程序結構，以及編程軟體和模擬軟體的使用方法；一整套易學易用的開關量控制系統的編程方法，針對學習中的難點提供了大量的常式。《S7-300/400 PLC應用技術(第2版)》還全面介紹了西門子的各種通信網路、通信協議和通信服務，通過常式介紹了多種網路的組態方法和多種通信方式的組態與編程方法，以及實現PID控制的方法。根據STEP7V5．4中文版改寫了軟體操作部分。隨書光碟提供了編程軟體STEP7V5．4中文版、模擬軟體PLCSIM和編程語言S7一Graph的演示版、大量的最新中文用戶手冊和與正文配套的大量常式。可以用模擬軟體在計算機上模擬運行和監控PLC的用戶程序。

前言

第1章 概述

1.1 PLC的基本概念

1.1.1 模塊式PLC的基本結構

1.1.2 PLC的特點

1.1.3 PLC的應用領域

1.1.4 PLC的主要生產廠家

1.1.5 怎樣下載西門子PLC的資料和軟體

1.2 PLC的工作原理

1.2.1 邏輯運算

1.2.2 PLC的循環處理過程

第2章 S7-300/400的硬體組成

2.1 S7-200系列PLC簡介

2.1.1 S7-200的基本結構

2.1.2 S7-200的CPU模塊

2.1.3 S7-200的通信能力

2.1.4 S7-200的編程軟體

2.2 S7-300系列PLC簡介

2.2.1 S7-300的概況

2.2.2 S7-300的組成部件

2.2.3 S7-300的系統結構

2.2.4 I/O模塊地址的確定

2.2.5 模塊診斷與過程中斷

2.3 S7-300的CPU模塊

2.3.1 CPU模塊的元件

2.3.2 CPU模塊的技術規範

2.4 S7-300的輸入/輸出模塊

2.4.1 數字量輸入模塊

2.4.2 數字量輸出模塊

2.4.3 數字量輸入/輸出模塊

2.4.4 模擬量輸入模塊

2.4.5 將模擬量輸入模塊的輸出值轉換為實際的物理量

2.4.6 模擬量輸出模塊

2.4.7 模擬量輸入/輸出模塊

2.4.8 模擬量模塊的診斷與中斷

2.4.9 EX系列與F系列輸入/輸出模塊

2.5 S7-300的其他模塊

2.5.1 計數器模塊

2.5.2 位置控制與位置檢測模塊

2.5.3 閉環控制模塊

2.5.4 稱重模塊

2.5.5 電源模塊

2.5.6 前連接器與其他模塊

2.6 S7-400系列PLC的硬體組成

2.6.1 S7-400的基本結構與特點

2.6.2 機架與介面模塊

2.6.3 S7-400的通信功能

2.6.4 冗餘設計的容錯自動化系統S7-400H

2.6.5 安全型自動化系統S7-400F/FH

2.6.6 多CPU處理

2.6.7 CPU模塊的元件

2.6.8 CPU模塊與電源模塊的技術規範

2.6.9 輸入/輸出模塊

2.6.10 功能模塊

2.7 S7-300/400的維護

2.8 ET 200分散式I/O

2.8.1 ET 200的特點

2.8.2 ET 200的分類

第3章 S7-300/400的編程語言與指令系統

3.1 S7-300/400的編程語言

3.1.1 PLC編程語言的國際標準

3.1. 2 STEP 7中的編程語言

3.2 S7-300/400 CPU的存儲區

3.2.1 數制

3.2.2 基本數據類型

3.2.3 複合數據類型與參數類型

3.2.4 CPU的存儲區分佈

3.2.5 系統存儲器

3.2.6 CPU中的寄存器

3.2.7 定址方式

3.3 位邏輯指令

3.3.1 觸點指令

3.3.2 輸出類指令

3.3.3 其他指令

3.4 定時器與計數器指令

3.4.1 定時器指令

3.4.2 計數器指令

3.5 數據處理指令

3.5.1 裝入指令與傳送指令

3.5.2 比較指令

3.5.3 數據轉換指令

3.6 數學運算指令

3.6.1 整數數學運算指令

3.6.2 浮點數數學運算指令

3.6.3 移位指令

3.6.4 循環移位指令

3.6.5 字邏輯運算指令

3.6.6 累加器指令

3.7 邏輯控制指令

3.7.1 跳轉指令

3.7.2 梯形圖中的狀態位觸點指令

3.7.3 循環指令

3.8 程序控制指令

3.8.1 邏輯塊指令

3.8.2 主控繼電器指令

3.8.3 數據塊指令

3.8.4 梯形圖的編程規則

第4章 STEP 7編程軟體的使用方法

4.1 STEP 7編程軟體簡介

4.1.1 STEP 7概述

4.1.2 STEP 7的硬體介面

4.1.3 STEP 7的授權

4.1.4 STEP 7的編程功能

4.1.5 STEP 7的硬體組態與診斷功能

4.2 硬體組態與參數設置

4.2.1 項目的創建與項目的結構

4.2.2 硬體組態

4.2.3 CPU模塊的參數設置

4.2.4 數字量輸入模塊的參數設置

4.2.5 數字量輸出模塊的參數設置

4.2.6 模擬量輸入模塊的參數設置

4.2.7 模擬量輸出模塊的參數設置

4.3 符號表與邏輯塊

4.3.1 符號表

4.3.2 邏輯塊

4.4 S7-PLCSIM模擬軟體在程序調試中的應用

4.4.1 S7-PLCSIM的主要功能

4.4.2 快速入門

4.4.3 視圖對象

4.4.4 模擬軟體的設置與存檔

4.4.5 模擬PLC與實際PLC的區別

4.5 程序的下載與上載

4.5.1 裝載存儲器與工作存儲器

4.5.2 在線連接的建立與在線操作

4.5.3 下載與上載

4.6 用變數表調試程序

4.6.1 系統調試的基本步驟

4.6.2 變數表的基本功能

4.6.3 變數表的生成

4.6.4 變數表的使用

4.7 用程序狀態功能調試程序

4.7.1 程序狀態功能的起動與顯示

4.7.2 單步與斷點功能的使用

4.8 故障診斷

4.8.1 故障診斷的基本方法

4.8.2 模塊信息在故障診斷中的應用

4.8.3 用快速視窗和診斷視窗診斷故障

4.9 顯示參考數據

4.9.1 參考數據的生成與顯示

4.9.2 交叉參考表

4.9.3 程序結構

4.9.4 其他參考數據

4.9.5 在程序中快速查找地址的位置

第5章 數字量控制系統梯形圖設計方法

5.1 梯形圖的經驗設計法與繼電器電路轉換法

5.1.1 用經驗法設計梯形圖

5.1.2 根據繼電器電路圖設計梯形圖

5.2 順序控制設計法與順序功能圖

5.2.1 順序控制設計法

5.2.2 步與動作

5.2.3 有向連線與轉換

5.2.4 順序功能圖的基本結構

5.2.5 順序功能圖中轉換實現的基本規則

5.2.6 繪製順序功能圖的注意事項

5.2.7 順序控制設計法的本質

5.3 使用起保停電路的順序控制梯形圖編程方法

5.3.1 設計順序控制梯形圖的一些基本問題

5.3.2 單序列的編程方法

5.3.3 選擇序列的編程方法

5.3.4 并行序列的編程方法

5.3.5 僅有兩步的閉環的處理

5.3.6 應用舉例

5.4 使用置位複位指令的順序控制梯形圖編程方法

5.4.1 單序列的編程方法

5.4.2 選擇序列的編程方法

5.4.3 并行序列的編程方法

5.4.4 應用舉例

5.5 具有多種工作方式的系統的順序控制梯形圖編程方法

5.5.1 機械手控制系統簡介

5.5.2 使用起保停電路的編程方法

5.5.3 使用置位複位指令的編程方法

5.6 順序功能圖語言S7 Graph的應用

5.6.1 S7 Graph語言概述

5.6.2 使用S7 Graph編程的例子

5.6.3 順序控制器的運行模式與監控操作

5.6.4 順序控制器中的動作

5.6.5 順序控制器中的條件

5.6.6 S7 Graph功能塊的參數設置

5.6.7 用S7 Graph編寫具有多種工作方式的控制程序

5.6.8 S7 Graph功能塊的參數優化設置

第6章 S7-300/400的用戶程序結構

6.1 用戶程序的基本結構

6.1.1 用戶程序中的塊

6.1.2 用戶程序使用的堆棧

6.1.3 線性化編程與結構化編程

6.2 功能塊與功能的生成與調用

6.2.1 發動機控制系統的用戶程序結構

6.2.2 符號表與變數聲明表

6.2.3 功能塊與功能

6.2.4 功能塊與功能的調用

6.2.5 時間標記衝突與一致性檢查

6.3 數據塊

6.3.1 數據塊中的數據類型

6.3.2 數據塊的生成與使用

6.4 多重背景

6.4.1 多重背景功能塊

6.4.2 多重背景數據塊

6.4.3 在OBI中調用多重背景

6.5 組織塊與中斷處理

6.5.1 中斷的基本概念

6.5.2 組織塊的變數聲明表

6.5.3 日期時間中斷組織塊

6.5.4 延時中斷組織塊

6.5.5 循環中斷組織塊

6.5.6 硬體中斷組織塊

6.5.7 啟動時使用的組織塊

6.5.8 非同步錯誤組織塊

6.5.9 同步錯誤組織塊

6.5.10 背景組織塊

第7章 計算機通信網路與S7-300/400的通信功能

7.1 計算機通信方式與串列通信介面

7.1.1 計算機的通信方式

7.1.2 串列通信介面的標準

7.2 計算機通信的國際標準

7.2.1 開放系統互連模型

7.2.2 IEEE 802通信標準

7.2.3 現場匯流排及其國際標準

7.3 S7-300/400的通信功能

7.3.1 S7-300/400的通信網路

7.3.2 S7通信的分類

7.4 MPI網路與全局數據通信

7.4.1 MPI網路

7.4.2 全局數據包

7.4.3 MPI網路的組態

7.4.4 全局數據表

7.4.5 事件驅動的全局數據通信

7.4.6 不用連接組態的MPI通信

7.5 執行器感測器介面AS-i網路

7.5.1 AS-i的網路結構

7.5.2 AS-i的定址模式

7.5.3 AS-i主站模塊

7.5.4 AS-i從站模塊

7.5.5 AS-i的主從通信方式

7.5.6 AS-i從站的通信介面

7.5.7 AS-i的工作階段

7.6 工業乙太網

7.6.1 工業乙太網簡介

7.6.2 工業乙太網的網路方案

7.6.3 工業乙太網的交換技術

7.6.4 自適應與冗餘網路

7.6.5 工業乙太網的網卡與通信處理器

第8章 現場匯流排PROFIBUS及其應用

8.1 PROFIBUS的結構與硬體

8.1.1 PROFIBUS的組成

8.1.2 PROFIBUS的物理層

8.1.3 PROFIBUS-DP設備的分類

8.1.4 PROFIBUS通信處理器

8.1.5 GSD電子設備數據文件

8.2 PROFIBUS的通信協議

8.2.1 PROFIBUS的數據鏈路層

8.2.2 PROFIBUS-DP

8.2.3 PROFIBUS-PA

8.2.4 PROFIBUS-FMS

8.2.5 PROFIBUS網路的配置方案

8.3 基於組態的PROFIBUS通信

8.3.1 PROFIBUS-DP從站的分類

8.3.2 PROFIBUS-DP網路的組態

8.3.3 主站與智能從站主從通信方式的組態

8.3.4 直接數據交換通信方式的組態

8.4 系統功能與系統功能塊在PROFIBUS通信中的應用

8.4.1 用於PROFIBUS通信的系統功能與系統功能塊

8.4.2 用SFC 14和SFC 15傳輸連續的數據

8.4.3 分散式I/O觸發主站的硬體中斷

8.4.4 一組從站的輸出同步與輸入鎖定

8.4.5 用系統功能診斷DP從站

8.4.6 用系統功能傳送數據記錄與參數

8.4.7 向模塊傳送數據記錄與參數的例子

8.5 PROFINet

第9章 點對點通信

9.1 點對點通信的硬體與通信協議

9.1.1 點對點通信處理器與集成的點對點通信介面

9.1.2 ASCII Driver通信協議

9.1.3 ASCII Driver通信協議的參數設置

9.1.4 3964(R)通信協議

9.1.5 RK 512通信協議

9.2 用於CPU 31xC-2PtP點對點通信的系統功能塊

9.2.1 用於ASCII/3964(R)協議的系統功能塊

9.2.2 用於RK 512協議的系統功能塊

9.3 用於點對點通信處理器的功能塊

9.3.1 點對點通信軟體包的下載與安裝

9.3.2 CP 340的發送功能塊與接收功能塊

9.3.3 向印表機輸出報文文本的功能塊

9.3.4 讀取和控制RS%232C介面的信號狀態的功能塊

9.3.5 用於CP 341的通信功能塊

9.3.6 用於CP 440和CP441的通信功能塊

9.4 Prodave通信軟體在點對點通信中的應用

9.4.1 PRODAVE簡介

9.4.2 PRODAVE的硬體配置

9.4.3 建立與斷開連接

9.4.4 數據傳輸函數

9.4.5 讀取和檢測系統信息的函數

9.4.6 數據處理函數

9.4.7 PRODAVE在水輪發電動機組監控系統中的應用

第10章 S7-300/400在模擬量閉環控制中的應用

10.1 模擬量閉環控制的基本概念

10.1.1 模擬量閉環控制系統的組成

10.1.2 閉環控制的主要性能指標

10.1.3 閉環控制反饋極性的確定

10.2 數字PID控制器

10.2.1 PID控制器的優點

10.2.2 PID控制器的數字化

10.3 S7-300/400的模擬量閉環控制功能

10.3.1 S7-300/400實現閉環控制的方法

10.3.2 使用系統功能塊實現閉環控制

10.4 連續PID控制器SFB 41

10.4.1 設定值與過程變數的處理

10.4.2 PID控制演演算法

10.4.3 控制器輸出值的處理

10.4.4 SFB 41的參數

10.5 脈衝發生器SFB 43

10.5.1 脈衝發生器的功能與結構

10.5.2 三級控制器

10.5.3 二級控制器

10.5.4 SFB 43的參數

10.6 步進PI控制器SFB 42

10.6.1 步進控制器的結構

10.6.2 步進控制器的功能分析

10.6.3 SFB 42的參數

10.7 PID控制的示常式序

10.7.1 示常式序的下載與安裝

10.7.2 使用連續控制器的示常式序

10.8 PID控制器的參數整定方法

10.8.1 PID控制器的參數與系統動靜態性能的關係

10.8.2 確定PID控制器參數初值的工程方法

附錄

附錄A S7-300/400的指令一覽表

附錄B 組織塊、系統功能與系統功能塊一覽表

附錄C 光碟說明

附錄D 常用縮寫詞

參考文獻