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内容简介

　　本书分上、下两篇。上篇为理论教学篇，阐述了可编程序控制器的基本原理和硬件配置，系统介绍了西门子S7－200PLC的指令系统以及可编程序控制器的编程方法。上篇共七章，包括可编程序控制器概述、可编程序控制器的基本原理、S7－200PLC的硬件系统、S7－200PLC的指令系统、可编程序控制器程序设计基础、子程序与中断程序以及可编程序控制器的通信及网络等。下篇为实验教学篇，系统介绍了西门子S7－200PLC的编程软件及其使用方法，并配置了丰富的实验内容便于读者理论结合实际。下篇共三章，包括可编程控制器编程系统及编程软件、可编程控制器编程基础实验以及可编程控制器编程综合实验等。

目录

上篇理论教学篇
第1章可编程序控制器概述1
1.1可编程序控制器的由来与定义1
1.1.1可编程序控制器的由来1
1.1.2可编程序控制器的定义2
1.1.3可编程序控制器的主要性能指标
和分类2
1.1.4可编程序控制器的硬件4
1.2可编程序控制器的特点与功能5
1.2.1可编程序控制器的特点5
1.2.2可编程序控制器的主要功能7
1.2.3PLC与其他自动控制系统的比较8
1.3可编程序控制器的发展与应用9
1.3.1可编程序控制器的发展概况9
1.3.2可编程序控制器的发展趋势10
1.3.3可编程序控制器在中国的应用
概貌11
1.4可编程序控制器国外品牌
简介12
1.4.1西门子公司的可编程序控制器12
1.4.2AB公司的可编程序控制器17
1.4.3三菱公司的可编程序控制器19
1.5可编程序控制器国产品牌
简介21
1.5.1主要国产可编程序控制器21
1.5.2和利时公司的可编程序控制器22
1.5.3台达公司的可编程序控制器24
1.5.4合信公司的可编程序控制器25
练习题25
第2章可编程序控制器的基本原理27
2.1可编程序控制器的基本结构27
2.1.1整体式PLC27
2.1.2模块式PLC27
2.2可编程序控制器的各组成
部分28
2.2.1中央处理单元28
2.2.2存储器28
2.2.3输入/输出接口电路29
2.2.4外部设备33
2.2.5智能模块35
2.2.6电源模块37
2.3可编程序控制器的工作原理37
2.3.1PLC的扫描工作方式37
2.3.2PLC的扫描工作过程38
2.3.3PLC的输入/输出滞后现象40
2.3.4PLC的脉冲捕捉功能41
2.3.5PLC的输入滤波功能41
2.4可编程序控制器的编程语言44
2.4.1PLC软件的基本概念44
2.4.2梯形图45
2.4.3语句表46
2.4.4功能块图48
2.4.5基于Windows的编程语言标准
IEC61131��348
2.4.6变量的数据类型48
练习题50
第3章S7��200 PLC的硬件系统51
3.1S7��200 PLC硬件系统的组成51
3.1.1S7��200 CPU模块51
3.1.2高级配置56
3.1.3扩展模块57
3.1.4工作电源及电源需求核算60
3.2S7��200 CPU数据存储器及其
寻址方式61
3.2.1数据存储器的分配和地址62
3.2.2数据存储器的功能及其直接
寻址64
3.2.3存储器的有效范围69
3.2.4数据存储器的间接寻址70
3.2.5数据保持71
3.3扩展I/O模块的寻址73
3.3.1I/O点地址分配原则73
3.3.2扩展模块地址分配实例74
3.3.3扩展模块的连接方式76
练习题76
可编程序控制器原理与应用基础第2版目录第4章S7��200 PLC的指令系统77
4.1位逻辑指令77
4.1.1触点指令77
4.1.2取非指令78
4.1.3正跳变和负跳变指令78
4.1.4输出指令79
4.1.5置位和复位指令79
4.1.6空操作指令80
4.2定时器和计数器指令83
4.2.1定时器指令83
4.2.2计数器指令88
4.3比较、传送及移位指令91
4.3.1比较指令91
4.3.2传送指令93
4.3.3移位指令94
4.3.4循环移位指令95
4.3.5位移位寄存器指令97
4.4数学运算指令99
4.4.1加法指令和减法指令99
4.4.2乘法指令和除法指令100
4.4.3字节、字、双字的增指令和
减指令103
4.5逻辑运算指令与转换指令103
4.5.1与、或、异或指令103
4.5.2取反指令104
4.5.3整数的转换指令106
4.5.4译码、编码与段码指令107
4.6程序控制指令108
4.6.1有条件结束指令、暂停指令和
看门狗复位指令108
4.6.2跳转指令和标号指令109
4.6.3循环指令110
4.6.4顺序控制继电器指令112
4.6.5AENO指令（STL）113
4.7逻辑堆栈指令114
4.7.1栈装载与指令和栈装载或指令115
4.7.2逻辑推入栈指令和逻辑弹出栈
指令115
4.7.3逻辑读栈指令和装入堆栈
指令115
练习题122
第5章可编程序控制器程序设计
基础128
5.1梯形图程序的基础知识128
5.1.1梯形图编程的基本规则128
5.1.2Step 7�睲icro/WIN32编程规约131
5.1.3使用符号变量及符号表132
5.1.4输出点的终值设定132
5.2典型控制功能的梯形图135
5.2.1具有自锁和互锁功能的程序135
5.2.2定时器应用程序136
5.2.3计数器应用程序140
5.2.4微分指令应用程序141
5.3PLC程序的移植设计法和经验
设计法143
5.3.1PLC程序的移植设计法143
5.3.2PLC程序的经验设计法148
5.3.3实用程序两例155
5.4PLC程序的顺序控制设计法159
5.4.1顺序控制设计法的设计步骤159
5.4.2顺序功能图的绘制161
5.4.3单控制流的顺序控制设计法163
5.4.4复杂控制流的顺序控制设计法169
5.5PLC程序的逻辑设计法171
5.5.1梯形图与逻辑函数的关系172
5.5.2组合逻辑关系的程序设计法172
练习题177
第6章可编程序控制器的通信及
网络183
6.1网络通信概述183
6.1.1数据通信的几个基本概念183
6.1.2网络配置185
6.2S7系列 PLC的网络类型及
配置187
6.2.1S7系列 PLC的网络结构187
6.2.2网络通信协议187
6.2.3通信设备189
6.2.4S7��200 PLC的通信方式191
6.3S7��200 PLC的通信指令与通信
实例193
6.3.1网络读与网络写指令193
6.3.2单主站通信网络应用实例194
6.3.3自由端口模式通信指令196
6.3.4PLC与打印机的通信实例199
6.3.5PLC与远程PC的通信实例201
6.3.6PLC自由端口发送实例203
6.3.7获取与设置通信口地址指令205
练习题207下篇实验教学篇
第7章可编程序控制器编程系统及
编程软件208
7.1S7��200 PLC系统的建立208
7.1.1最小S7��200 PLC系统208
7.1.2硬件连接208
7.2Step 7�睲icro/WIN32的安装与
设置209
7.2.1编程软件的安装方法209
7.2.2设置通信参数209
7.2.3建立在线联系210
7.3Step 7�� Micro/WIN 32使用
方法212
7.3.1编程软件界面及窗口元素212
7.3.2自定义STEP 7�睲icro/WIN 32215
7.3.3使用帮助215
7.4编程与调试216
7.4.1梯形图程序的输入与编辑217
7.4.2程序的下载与上装219
7.4.3程序的调试与监控220
7.4.4程序及CPU的密码保护220
练习题221
第8章可编程序控制器编程基础
实验222
8.1概述222
8.1.1基本要求222
8.1.2实验设备222
8.2基本逻辑指令实验223
8.2.1多地点控制223
8.2.2三相异步电动机的基本控制223
8.2.3抢答器控制程序224
8.3定时器指令实验225
8.3.1多台电动机联锁运行控制225
8.3.2闪光报警程序设计226
8.3.3脉冲发生器程序设计227
8.3.4通电延时与断电延时控制程序
设计227
8.3.5单台电动机的�病髌鸲�控制228
8.4计数器指令实验230
8.4.1计数器指令的基本应用程序
设计230
8.4.2计数器与定时器组合的定时
程序231
8.4.3超大容量计数器程序设计231
8.5比较指令实验232
8.5.1顺序控制程序设计232
8.5.2密码锁程序设计233
8.6移位及循环指令实验233
8.6.1数码显示驱动程序设计233
8.6.2模拟喷泉的控制程序设计235
8.6.3彩灯控制程序的设计236
8.6.4模拟天塔之光的控制程序设计237
第9章可编程序控制器编程综合
实验239
9.1概述239
9.1.1基本要求239
9.1.2实验设备239
9.2位置与行程控制240
9.2.1小车多地点往复运动的行程
控制240
9.2.2铣床联锁控制241
9.2.3货叉取放箱控制243
9.2.4钻床与布料机控制244
9.3步进电动机控制245
9.3.1三相步进电动机模拟控制245
9.3.2五相步进电动机模拟控制246
9.4交通信号灯控制248
9.4.1基本交通信号灯控制249
9.4.2复杂交通信号灯控制250
9.5常见工业机械控制251
9.5.1多级传送带的模拟控制251
9.5.2通风系统运行状态监测252
9.5.3液体混合的模拟控制253
9.5.4装配流水线的模拟控制253
9.6复杂控制程序设计255
9.6.1机械手模拟控制程序255
9.6.2电梯模拟控制程序256
9.6.3洗衣机模拟控制程序259
部分练习题解答261
附录282
附录AS7��200 PLC指令一览表282
附录BS7��200 PLC错误代码
一览表285
附录CS7��200 PLC STL指令执行
时间一览表287
附录D西门子、三菱及松下公司
PLC指令对照一览表294
参考文献297

前言/序言

　　第2版前言本书自2009年出版第1版至今已经六年。根据这六年来的使用情况以及读者的反馈意见，本书主要做了以下几个方面的修改：
　　1）由于PLC技术发展迅速，应用领域不断扩展，因此，本书第1章使用了当前最新的PLC技术发展动态以及在国内的应用概况代替了原有内容；在简介各PLC厂商的产品时，依据其最新的产品技术手册，以列表的形式给出了各个产品系列的主要技术参数；鉴于国产PLC技术的进步，增补了“可编程序控制器国产品牌简介”一节。
　　2）由于本书定位于PLC技术的“应用基础”，所涉及的工程控制实例也是比较简单的控制问题，因此，在第4章S7��200 PLC的指令系统中，删减了在复杂控制程序中才能使用到的一些指令（如某些数学运算指令和表功能指令等），并且对指令做了进一步的归类以及进行统一的功能说明，便于读者对比理解、记忆和查找。
　　3）本书进一步加强了编程方法和应用实例的介绍。在第5章中不仅补充了例题，还增补了“PLC程序的逻辑设计法”一节。从而为读者提供了PLC控制程序系统的设计方法和丰富的编程实例。
　　4）在下篇实验教学篇中，大幅修改了原书的写作风格，实验项目与第5章的例题和练习题结合更加紧密，控制问题和实验要求更加清晰，便于实验者找到编程思路；对于比较简单的控制程序没有直接给出程序，而是给出程序的设计思路和提示；对于比较复杂的程序不仅给出设计思路，还给出程序的主要部分或参考程序。
　　5）为了帮助初学者检验自己的学习成果，本修订版增补了第4章和第5章的练习题答案，有些练习题还给出了多种编程方法。这些练习题答案也相当于编程实例。考虑到其他章节的练习题大都为思考题，故未给出答案（在教材正文中能找到答案）。
　　本书第1~5章由刘凤春编著，第6章和附录由周晓丹编著，第7~9章由王林编著。全书由刘凤春统稿。
　　本书承蒙清华大学唐庆玉教授主审，他对全书进行了仔细审阅，提出了许多极其宝贵的建议和意见，在此，谨向唐庆玉教授表示衷心的感谢！
　　关于本书的编著，我们在主观上倾注了极大精力，力求呈现给读者最先进的技术和最精华的应用实例，但学识与经验毕竟有限，疏漏与不当之处，仍恐难免，恳请广大同行和读者不吝赐教。意见和要求请发送至：lfc5e001@dlut.edu.cn。
　　与本书配套的多媒体教学课件可以在机械工业出版社的网站上免费下载。欢迎读者下载使用，以提高学习效率。
　　编者第1版前言可编程序控制器（简称PLC）是一种由微处理器控制的电子系统，专为工业环境下的应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来存储并执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关外围设备，都是按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计的。
　　可编程序控制器诞生于20世纪70年代。最早的PLC是以替换继电器�步哟テ骺刂葡低车慕巧�出现的，其主要实现的功能仅仅是逻辑简单的顺序控制功能。PLC一经出现，就以其高可靠性、高抗干扰能力、小体积、低功耗和简单直观的编程模式（如梯形图）而显示出强大的生命力，成为自动控制领域的明星。经过了三十多年的发展，其功能和性能都有了极大的提高。现代PLC产品集逻辑控制、模拟量闭环控制、数据处理和数据通信联网等功能于一体，其平均无故障时间间隔（MTBF）可达50万h甚至100万h，能够满足工业生产的各个控制领域的应用要求，已经成为工业控制的标准设备，其应用的深度和广度是一个国家工业自动化水平的重要标志之一。因此，学习掌握PLC的工作原理及其应用技术，对工科院校的工业电气自动化、自动控制、机电一体化以及其他非电类专业的学生和广大工程技术人员而言，具有很高的实用价值。
　　目前，世界上的PLC生产厂商有数百家，开发生产了各种型号和不同性能的PLC产品，它们有各自不同的硬件系统、指令集和编程软件，基本上互不兼容。尽管如此，由于PLC的功能大同小异，故其硬件系统的基本构成和工作原理是相同的，使用面向问题的编程语言的编程思想和编程方法是相同的。因此，当掌握了一种PLC产品的使用方法后，就具备了举一反三的编程能力。
　　S7��200系列PLC是小型PLC中的佼佼者。其应用领域极为广泛，覆盖了所有与自动检测、自动控制有关的工业及民用领域，包括各种冲压机床、磨床、印刷机械、橡胶化工机械、中央空调、电梯控制、运动系统、环境保护设备等。S7��200系列PLC结构紧凑、成本低廉、功能强大，具有极高的性价比。无论在独立运行中，或连成网络构成集散自动化系统，都能充分发挥其作用，是各种小型控制任务比较理想的解决方案。因此，本书以S7��200系列PLC为基础介绍PLC的基本原理与应用。
　　本书由理论、实验和附录三部分组成。
　　前六章介绍PLC基本原理的理论部分。从应用的角度出发，简要介绍了PLC的发展概况、基本结构和工作原理，重点介绍了PLC的编程语言和编程方法。限于篇幅，在指令系统章节中，只介绍在中国市场上占有较大市场份额的西门子公司的S7��200系列PLC的指令系统，为学习者起到抛砖引玉的作用。另外，各章根据内容还设置了大量的例题和练习题。这些例题和练习题均来自工程实际问题，可引导读者正确理解PLC的基本理论知识和指令的基本功能，并快速掌握PLC的编程技巧。
　　后三章介绍PLC实际应用方法的实验部分。介绍了编程软件的使用方法，并编制了丰富的、具有启发性的仿真实验项目。通过实验，培养读者解决实际工程问题的能力。学习PLC必须理论与实践充分结合才能真正掌握PLC技术，为从事相关技术工作奠定坚实的基础。
　　附录给出了S7��200 PLC指令一览表、S7��200 PLC错误代码一览表以及S7��200 PLC STL指令执行时间一览表，为读者提供了使用西门子PLC时的快速参考。另外，为给读者在阅读不同厂商PLC的控制程序时提供方便，附录还给出了西门子、三菱及松下PLC指令对照一览表。本书第1~5章由刘凤春编著，第6章和附录由周晓丹编著，第7~9章由王林编著。全书由刘凤春统稿。
　　本书承蒙清华大学唐庆玉教授主审，他对全书进行了仔细审阅，提出了许多极其宝贵的建议和意见，在此，谨向唐庆玉教授表示衷心的感谢！在本书的编著过程中，得到了大连理工大学陈希有教授的亲自指导，并提供了许多有用的资料和诸多修改意见。在此，诚挚感谢陈希有教授为本书所付出的努力和对本书的贡献！本书的编著得到了西门子（北京）有限公司的授权，该公司宋柏青先生给予了本书作者大力支持和帮助，在此表示衷心的感谢！本书在编写中参考了国内外有关的著作和文献，在此对这些著作和文献的作者一并表示诚挚的谢意！
　　关于本书的编著，我们在主观上倾注了极大精力，力求呈现给读者最先进的技术和最精华的应用实例，但限于学识与经验，疏漏与不当之处，仍恐难免，恳请广大同行和读者不吝赐教。
　　为方便教师使用和帮助读者高效率地学习，本书还编著了与教材完全配套的多媒体教学课件，该课件的全部内容可以在机械工业出版社的网站上免费下载。该多媒体教学课件除提供教材上所有的素材外，还附加了丰富的图片素材，为使用者提供了极大的方便。
　　编者

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