普通高等教育“十二五”规划教材 可编程控制器原理及应用(西门子机型) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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杨晋萍 孙竹梅 著

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出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512346635

商品编码：29729842864

包装：平装

出版时间：2013-09-01

基本信息

书名:普通高等教育“十二五”规划教材 可编程控制器原理及应用(西门子机型)

：33.00元

售价：23.1元,便宜9.9元,折扣70

作者:杨晋萍 孙竹梅

出版社：中国电力出版社

出版日期：2013-09-01

ISBN：9787512346635

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.459kg

编辑推荐

S7-300可编程控制器为西门子生产的新型控制器，在市场中的应用越来越广泛，因此有必要出版该书，使学生更好地了解新技术、新设备，可有效缩短学生在校学习的知识与实际工作需要之间的距离。

内容提要

本书全面深入地介绍了西门子S7-300/400的硬件结构与硬件组态、编程语言、指令、通信网络、闭环控制、编程软件的使用。主要内容包括可编程控制器工作原理、S7-300/400的体系结构和硬件组态、STEP 7的使用、编程语言与指令系统、组织块及系统功能块的使用、数字量控制系统的设计方法、SIMATIC S7 PLC的通信技术、西门子S7-300/400在模拟量控制系统中的应用等，在第9章设置了基础实验和综合型实验实训，帮助读者理解和掌握编程语言和编程方法。

目录

前言
绪论
　0．1可编程控制器的产生与定义
　0．2 PLC的主要特点及应用领域
章　可编程控制器工作原理
　1．1　可编程控制器的组成及各部分功能
　1．2 PLC的工作原理
　1 3 PLC的编程语言
第2章S7．300／400的体系结构和硬件组态
　2．1 S7系列的体系结构
　2．2 S7．300的模块简介
　2．3 S7—400系列PLC简介
　2．4 S7．300硬件模块的安装
　2．5 S7—300 I／O模块的地址分配
　2．6模拟量输入／输出模块与PLC的连接
第3章STEP 7的使用
　3．1　概述
　3．2安装与卸载STEP 7
　3．3 SIMATIC管理器
　3．4设置PG／PC
　3．5硬件组态
　3．6硬件组态的调试
　3．7离线／在线程序块的比较
　3．8利用变量表调试
　3．9 PLCSIM简介
第4章编程语言与指令系统
　4．1 STEP 7的编程语言
　4．2 S7．300指令基础
　4．3位逻辑指令
　4．4定时器与计数器指令
　4．5字逻辑指令
　4．6控制指令
……

作者介绍

杨晋萍，山西大学工程学院副教授,多年来一直从事可编程控制器方面的研究与教学，具有深厚的教学经验与语言组织能力；参与编写的实验教材，质量较好。

文摘

序言

PLC编程与应用（西门子S7系列） 前言 在现代工业自动化领域，可编程逻辑控制器（PLC）扮演着至关重要的角色。它们是工业控制系统的“大脑”，负责接收各种传感器信号，根据预设的程序进行逻辑判断和运算，然后输出控制指令，驱动执行机构完成生产任务。西门子作为全球知名的自动化解决方案提供商，其S7系列PLC以其强大的性能、可靠的稳定性和广泛的应用领域，在全球工业界占据着举足轻重的地位。 本书旨在为读者提供一个全面、深入理解西门子S7系列PLC原理与应用的学习平台。我们不仅仅局限于介绍PLC的基本概念和硬件结构，更侧重于教授如何利用西门子STEP 7等编程软件，掌握PLC的梯形图、指令表、功能块图等编程语言，并结合实际工业应用案例，指导读者如何设计、开发、调试和维护自动化控制系统。本书力求做到理论与实践相结合，让读者在掌握核心知识的同时，也能具备解决实际工程问题的能力。 第一部分：PLC基础理论与西门子S7系列概览 第一章：工业自动化与PLC概述 工业自动化的发展历程与趋势： 从早期机械控制、电气控制到微处理器控制，再到如今的数字化、智能化和网络化，工业自动化经历了深刻的变革。了解其发展脉络有助于我们理解PLC出现的必然性和其在现代工业中的地位。我们将探讨自动化在提高生产效率、保证产品质量、降低生产成本、保障生产安全等方面的重要作用。 PLC的定义、作用与优势： PLC（Programmable Logic Controller）是一种专门为工业环境设计的数字计算机。它具备易于编程、通用性强、可靠性高、维护方便等优点，能够替代传统的继电器控制系统，实现更复杂、更灵活的自动化控制。我们将详细阐述PLC在逻辑控制、定时、计数、模拟量处理、通信等方面的核心功能。 PLC与传统控制方式的比较： 对比PLC与继电器控制、微机控制等方式，突显PLC在灵活性、可扩展性、编程便捷性、故障诊断和集成化方面的显著优势。 第二章：西门子S7系列PLC体系结构与型号介绍 西门子S7系列PLC的整体架构： 介绍S7系列PLC的模块化设计理念，包括CPU模块、信号模块（数字量和模拟量）、通信模块、功能模块等。讲解CPU模块在整个系统中的核心地位，以及不同模块之间的协同工作方式。 S7-200、S7-300、S7-400、S7-1200、S7-1500系列PLC的特点与应用领域： 详细介绍各个系列PLC的性能指标、硬件配置、扩展能力、通信协议等方面的差异。 S7-200： 作为入门级PLC，适用于小型自动化设备和简单的控制任务，价格经济，易于上手。 S7-300： 中型PLC，性能强大，扩展性好，广泛应用于中小型生产线和分布式控制系统。 S7-400： 高端PLC，处理能力强，冗余配置能力突出，适用于大型复杂系统和关键过程控制。 S7-1200： 新一代紧凑型PLC，性能优异，集成度高，通信功能强大，适用于需要紧凑化和高性能的各种应用。 S7-1500： 西门子最新一代高性能PLC，集成了最新的技术，提供前所未有的性能、易用性和数字化功能，是面向未来的自动化解决方案。 CPU模块的组成与功能： 深入分析CPU模块的微处理器、内存（程序存储器、数据存储器）、输入/输出接口、通信接口等关键组成部分，讲解其在指令执行、数据处理、I/O管理和通信交互中的作用。 第三章：西门子S7系列PLC硬件组成与选型 PLC硬件的组成模块： 详细解析PLC系统的基本构成，包括电源模块、CPU模块、输入模块、输出模块、通信模块、功能模块（如计数器、定位模块等）以及机架（导轨）。 输入/输出（I/O）模块详解： 数字量输入/输出模块： 介绍不同电压等级（如DC 24V、AC 110V/220V）、触点类型（常开、常闭）、隔离方式（光耦隔离、继电器隔离）的数字量I/O模块。讲解其工作原理和选型考虑因素，例如信号的瞬时性、电磁干扰等。 模拟量输入/输出模块： 介绍电流信号（如4-20mA）和电压信号（如0-10V）的模拟量I/O模块。讲解其量程、分辨率、精度等参数，以及在温度、压力、流量等参数采集和控制中的应用。 通信模块： 介绍RS232、RS485、PROFIBUS-DP、PROFINET等常见的通信接口和协议，以及相应的通信模块，为PLC与其他设备（如HMI、变频器、其他PLC）的联网通信打下基础。 PLC的选型原则： 结合实际项目需求，从控制规模、I/O点数、处理速度、通信需求、环境适应性、成本预算等多个方面，指导读者如何正确选择合适的西门子S7系列PLC型号和配置。 第二部分：西门子S7系列PLC编程与指令系统 第四章：STEP 7编程软件环境介绍 STEP 7 V5.5/V5.6 (针对S7-300/400) 和TIA Portal V13/V14/V15/V16 (针对S7-1200/1500) 的安装与界面介绍： 详细介绍两种主流编程软件的安装步骤，并熟悉其主界面、菜单栏、工具栏、项目浏览器、硬件配置窗口、编程编辑器等关键区域的功能。 项目管理与创建： 讲解如何创建新项目、添加PLC硬件、配置硬件参数、保存项目等基本操作。 硬件组态与网络配置： 详细介绍如何在软件中添加和配置CPU模块、I/O模块、通信模块，以及如何进行Profibus/Profinet等现场总线的网络配置。 第五章：PLC的编程语言与指令系统 梯形图（Ladder Diagram, LD）： 作为PLC最常用和最直观的编程语言，我们将详细介绍梯形图的符号、触点（常开、常闭、上升沿、下降沿）、线圈（普通输出、置位/复位）、定时器、计数器等基本元素。通过大量实例，演示如何用梯形图实现基本的逻辑控制、顺序控制和联锁控制。 指令表（Instruction List, IL）： 介绍指令表语言的特点，学习基本的逻辑运算指令（LD, ST, AND, OR, NOT）、转移指令（JMP, CALL）、比较指令（CMP）、数学运算指令（ADD, SUB, MUL, DIV）等。理解指令表与梯形图之间的对应关系。 功能块图（Function Block Diagram, FBD）： 介绍功能块图的图形化编程方式，学习常用的逻辑功能块（AND, OR, NOT, XOR）、定时器功能块、计数器功能块、比较功能块等。通过实例展示功能块图在实现复杂控制逻辑时的优势。 语句表（Statement List, STL）： （可根据教材侧重点选择性介绍，SCL在现代应用中更常用） 结构化文本（Structured Text, SCL）： （SCL作为一种高级文本编程语言，在现代PLC编程中越来越重要，建议详细介绍）。介绍SCL的语法结构、变量声明、控制语句（IF-THEN-ELSE, CASE, FOR, WHILE）、函数、功能块等。演示如何使用SCL实现复杂的算法和数据处理。 常用指令详解： 详细讲解常用的位逻辑指令、定时器指令（TON, TOF, TP）、计数器指令（CTU, CTD, CTUD）、比较指令、算术运算指令、数据传送指令、移位指令、转换指令、通信指令等。 第六章：PLC程序结构与组织 组织块（OB）： 介绍不同类型的组织块，如启动OB（OB100/101）、周期OB（OB1）、中断OB（OB20/21/22/23等）、故障OB（OB82, OB86, OB121等）。讲解它们在PLC程序运行中的作用和调用时机。 函数（FC）： 介绍函数的作用，如何创建和调用函数，以及函数与功能块的区别。 功能块（FB）： 详细讲解功能块的特点，包括实例数据块（Instance Data Block, IDB）的使用，以及如何通过功能块实现可重用的模块化程序。 数据块（DB）： 介绍全局数据块（Global DB）和局部数据块（Local DB）的创建和使用，以及如何组织和管理PLC的数据。 PLC程序的扫描周期： 深入分析PLC的扫描周期原理，包括输入刷新、程序执行、输出刷新等阶段，以及扫描周期的长短对控制系统性能的影响。 第三部分：西门子S7系列PLC应用技术与案例分析 第七章：PLC的输入/输出（I/O）映射与地址分配 I/O地址的概念与分配： 讲解PLC的I/O地址是如何映射到硬件的，以及不同模块的I/O地址分配规则。 符号地址与绝对地址： 介绍使用符号地址（Tag Name）的优势，提高程序的可读性和可维护性。 I/O映射的理解与配置： 在STEP 7或TIA Portal中，如何进行I/O的硬件组态和地址分配，确保软件与硬件的正确对应。 第八章：PLC的定时器与计数器应用 定时器应用： 延时定时器（TON）： 延时接通、延时断开的应用。 脉冲定时器（TP）： 产生固定脉冲的应用。 开关定时器（TOF）： 信号消失后延时断开的应用。 实例： 自动启停设备、信号灯控制、延时开关等。 计数器应用： 加计数器（CTU）： 脉冲累加计数。 减计数器（CTD）： 脉冲递减计数。 加减计数器（CTUD）： 既可加又可减计数。 实例： 生产计数、物料检测、位置控制等。 第九章：PLC的模拟量处理与PID控制 模拟量输入/输出模块的工作原理： 讲解模拟量信号的转换过程（ADC/DAC）、量程、零点、增益等参数。 模拟量数据的读取与写入： 在程序中如何读取模拟量输入值，并进行比例、偏移等转换，使其符合实际工程意义。如何将计算或设定的模拟量值写入模拟量输出模块。 PID控制算法概述： 介绍PID（比例-积分-微分）控制的基本原理，包括比例作用、积分作用、微分作用对系统响应的影响。 S7系列PLC的PID功能块应用： 讲解西门子PLC内置的PID功能块（如PID_Compact, PID_Controller），如何在STEP 7或TIA Portal中进行配置和调用，实现自动或手动整定PID参数，完成闭环控制任务。 实例： 温度控制、压力控制、流量控制等。 第十章：PLC的通信技术与网络应用 串行通信（RS232/RS485）： 介绍串行通信的基本原理，以及在PLC中如何实现与串口设备（如条码扫描仪、打印机）的通信。 Profibus-DP总线： 详细介绍Profibus-DP的特点、主从概念、网络拓扑结构、通信报文格式。讲解如何在STEP 7/TIA Portal中组态Profibus-DP网络，添加从站设备（如变频器、远程I/O站）。 Profinet工业以太网： 介绍Profinet的优势、实时性、拓扑结构、通信机制。讲解如何在TIA Portal中组态Profinet网络，实现与Profinet设备的连接和通信。 上位机通信（HMI/SCADA）： 介绍PLC如何与人机界面（HMI）和监控与数据采集（SCADA）系统进行通信，实现数据的可视化显示、远程监控和操作。 实例： 变频器控制、远程I/O扩展、多PLC协同工作等。 第十一章：PLC故障诊断与维护 PLC常见故障分析： 针对硬件故障（电源、CPU、I/O模块）、软件故障（程序错误、死循环、通信超时）、外部干扰等，进行原因分析。 PLC的故障诊断方法： 利用PLC的状态指示灯： 观察CPU、通信模块等指示灯的亮灭状态，判断故障类型。 利用STEP 7/TIA Portal的诊断工具： 检查CPU的诊断缓冲区、在线监视程序运行状态、查看变量值等。 利用PLC的在线帮助系统： 查询故障代码的含义和解决方案。 PLC程序的调试技巧： 在线监视、断点设置、单步执行、强制输入/输出等调试方法。 PLC的日常维护与保养： 清洁、检查、散热、防潮、防静电等。 PLC程序的备份与恢复： 强调程序备份的重要性，以及如何进行程序的备份和恢复操作。 第四部分：典型应用案例分析 第十二章：典型工业自动化应用案例 恒压供水系统控制： 结合变频器和PLC，实现恒定的水压输出。 输送带分拣系统控制： 利用光电传感器、接近开关和PLC的逻辑控制，实现物料的自动分拣。 注塑机或包装机控制： 演示PLC在机械设备中的运动控制、顺序控制和安全联锁应用。 自动化生产线控制： 多个PLC通过网络协同工作，实现复杂生产流程的自动化。 环境监测与控制系统： 结合模拟量采集和PID控制，实现对温度、湿度等环境参数的精确控制。 （以上案例可根据实际情况选择具体数量和侧重点，每个案例都需要详细介绍其控制需求、PLC选型、硬件配置、程序设计思路、关键控制逻辑和调试过程。） 附录： 西门子S7系列PLC常用指令助记表 西门子S7系列PLC常见故障代码及解释 相关技术术语解释 结语 本书力求为读者提供一个系统、实用、深入的学习路径，帮助读者掌握西门子S7系列PLC的核心技术，并能将其应用于实际的工业自动化项目。在工业4.0和智能制造的大背景下，PLC作为自动化系统的基石，其重要性将日益凸显。希望本书能够成为您学习和实践PLC技术的得力助手，助您在自动化领域取得更大的成就。

评分☆☆☆☆☆

再者，这本书在作为教学材料时，其对读者的“筛选”作用非常明显。它并非那种面向大众的、试图用生动比喻来降低学习门槛的教材。相反，它采用了非常学术化的语言风格，充斥着专业术语，且对这些术语的解释往往是高度浓缩的。例如，在讲解指令集时，书中更多地是罗列指令的功能代码和操作数定义，而鲜有对该指令在实际应用中能解决什么问题的场景化描述。这对于那些依赖于“先理解应用再学习原理”的学习模式的读者是极其不友好的。我感觉作者的假定读者是已经具备一定电工或电子技术背景的学生，他们已经对继电器逻辑和基本电路有清晰认识。对于完全零基础的新手来说，这本书更像是一本等待被“翻译”的专业文献，而不是一本能直接引导实践的教科书。它要求读者具备强大的自学能力和对自动化领域固有知识的预先掌握，才能真正消化其所传授的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

从内容的更新速度和前沿性的角度来看，这本书的“十二五”标识似乎也暗示了其内容背景的年代感。虽然PLC的核心逻辑变化不大，但在工业物联网（IIoT）和数据采集的背景下，现代PLC的应用场景已经发生了巨大的转变。这本书在处理现代控制系统所必需的OPC UA通信、基于云端的诊断功能或者更先进的安全集成方面，明显力不从心。它扎实地巩固了传统硬逻辑控制的基础，但在谈及如何将这些逻辑与MES系统、SCADA上层软件进行高效、安全的数据交互时，内容显得十分单薄，或者直接缺失。我期待看到更多关于西门子新型HMI如何集成诊断数据、如何利用最新的安全功能（如访问控制）的内容，但这些在书中几乎找不到踪影。这使得它更适合作为学习传统离散控制的基石，对于致力于推进智能制造和数字化转型的工程师而言，它提供的视角显得有些局限，需要读者自行补充大量的现代信息技术知识。

评分☆☆☆☆☆

这本书在结构上体现出一种明显的“重理论轻实践”的倾向，这让我在尝试用它来指导实际项目时感到一丝困惑。理论部分的论述逻辑是清晰的，比如逻辑运算、定时器、计数器这些基础元素的数学模型被讲解得非常透彻。然而，一旦进入实际应用场景的描述，内容往往就变得过于概括化了。比如，书里用了一整章来介绍状态机的设计原则，并给出了一个通用的流程图，但当我试图将这个流程图映射到我正在调试的一个复杂配料系统时，我发现书中没有提供任何关于如何处理异常情况、如何进行程序优化以适应实时性要求的具体代码片段或调试思路。它更像是教科书，专注于知识体系的完整性，而不是工程实践中的“陷阱”和“捷径”。如果把这本书比作菜谱，它详细描述了每种食材的化学成分和烹饪的物理原理，但却很少告诉你炒菜时油温的细微变化对最终口感的影响。因此，我必须配合大量的在线论坛资料和官方应用指南，才能真正将书中的理论转化为可运行、可维护的实际控制程序。

评分☆☆☆☆☆

这本关于可编程控制器的教材，尽管名字里提到了“十二五”规划，但给我的感觉更像是一本厚重的、适合资深工程师案头常备的工具书，而不是一本轻松入门的读物。首先，从排版和内容组织上看，它就透露出一种严谨到近乎刻板的学术气息。大量的理论推导和底层逻辑的剖析占据了核心篇幅，对于初学者来说，这简直是一堵难以逾越的高墙。我记得有章节专门讲解了西门子S7系列PLC的硬件中断处理机制，那部分内容深入到了寄存器级别，配图也大多是晦涩的电气原理图和时序图，而非生动的实际应用案例。如果你想快速上手搭建一个简单的流水线控制程序，这本书恐怕帮不上什么大忙，它更倾向于告诉你“为什么”要这样设计，而不是“如何最快地”实现某个功能。举个例子，关于模拟量处理的章节，它详细阐述了AD转换的非线性误差补偿算法，这对于追求精确控制的实验室项目或许至关重要，但在大多数工业现场的PID套用中，往往只需要了解几个关键参数即可。总而言之，它像是一位知识渊博但有些不近人情的导师，要求读者具备扎实的自动化基础和极大的耐心去啃食那些硬核的知识点。

评分☆☆☆☆☆

当我翻阅这本教材时，最直观的感受是它对西门子特定型号的聚焦，这种专一性既是优点也是某种程度上的局限。书中几乎所有的例程和深入探讨都紧密围绕着S7系列的经典架构展开，比如对STEP 7经典编程环境的依赖性非常强。这意味着，如果一个工程环境中主推的是TIA Portal下的新型CPU或者其他品牌的控制器，这本书的直接参考价值会直线下降。我特别注意到，它在介绍高级功能，比如网络通信（Profibus/Profinet）的部分，虽然理论描述详尽，但实际的配置步骤和故障排除技巧，更多的是通过大段的文字描述来完成，缺乏那种“手把手教你点鼠标”的直观指导。想象一下，一个新手在面对复杂的网络拓扑时，需要对照书本上的原理图去理解报文结构，这种学习效率是比较低下的。它更像是一部技术规范的汇编，而非面向技能提升的实战手册。对于那些已经熟练掌握基础梯形图，但希望深入理解西门子系统底层架构的工程师来说，这本书的内容深度是令人满意的，但对于需要快速适应多品牌、新平台环境的读者来说，它显得有些“老派”和固执于某一技术栈。