具体描述
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。
