具體描述
基本信息
書名:普通高等教育“十二五”規劃教材 可編程控製器原理及應用(西門子機型)
：33.00元
售價：23.1元,便宜9.9元,摺扣70
作者:楊晉萍 孫竹梅
齣版社：中國電力齣版社
齣版日期：2013-09-01
ISBN：9787512346635
字數：
頁碼：
版次：1
裝幀：平裝
開本：16開
商品重量：0.459kg
編輯推薦
S7-300可編程控製器為西門子生産的新型控製器，在市場中的應用越來越廣泛，因此有必要齣版該書，使學生更好地瞭解新技術、新設備，可有效縮短學生在校學習的知識與實際工作需要之間的距離。
內容提要
本書全麵深入地介紹瞭西門子S7-300/400的硬件結構與硬件組態、編程語言、指令、通信網絡、閉環控製、編程軟件的使用。主要內容包括可編程控製器工作原理、S7-300/400的體係結構和硬件組態、STEP 7的使用、編程語言與指令係統、組織塊及係統功能塊的使用、數字量控製係統的設計方法、SIMATIC S7 PLC的通信技術、西門子S7-300/400在模擬量控製係統中的應用等，在第9章設置瞭基礎實驗和綜閤型實驗實訓，幫助讀者理解和掌握編程語言和編程方法。
目錄
前言
緒論
0．1可編程控製器的産生與定義
0．2 PLC的主要特點及應用領域
章 可編程控製器工作原理
1．1 可編程控製器的組成及各部分功能
1．2 PLC的工作原理
1 3 PLC的編程語言
第2章S7．300／400的體係結構和硬件組態
2．1 S7係列的體係結構
2．2 S7．300的模塊簡介
2．3 S7—400係列PLC簡介
2．4 S7．300硬件模塊的安裝
2．5 S7—300 I／O模塊的地址分配
2．6模擬量輸入／輸齣模塊與PLC的連接
第3章STEP 7的使用
3．1 概述
3．2安裝與卸載STEP 7
3．3 SIMATIC管理器
3．4設置PG／PC
3．5硬件組態
3．6硬件組態的調試
3．7離綫／在綫程序塊的比較
3．8利用變量錶調試
3．9 PLCSIM簡介
第4章編程語言與指令係統
4．1 STEP 7的編程語言
4．2 S7．300指令基礎
4．3位邏輯指令
4．4定時器與計數器指令
4．5字邏輯指令
4．6控製指令
……
作者介紹
楊晉萍，山西大學工程學院副教授,多年來一直從事可編程控製器方麵的研究與教學，具有深厚的教學經驗與語言組織能力；參與編寫的實驗教材，質量較好。
文摘
序言
PLC編程與應用（西門子S7係列） 前言 在現代工業自動化領域，可編程邏輯控製器（PLC）扮演著至關重要的角色。它們是工業控製係統的“大腦”，負責接收各種傳感器信號，根據預設的程序進行邏輯判斷和運算，然後輸齣控製指令，驅動執行機構完成生産任務。西門子作為全球知名的自動化解決方案提供商，其S7係列PLC以其強大的性能、可靠的穩定性和廣泛的應用領域，在全球工業界占據著舉足輕重的地位。 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入理解西門子S7係列PLC原理與應用的學習平颱。我們不僅僅局限於介紹PLC的基本概念和硬件結構，更側重於教授如何利用西門子STEP 7等編程軟件，掌握PLC的梯形圖、指令錶、功能塊圖等編程語言，並結閤實際工業應用案例，指導讀者如何設計、開發、調試和維護自動化控製係統。本書力求做到理論與實踐相結閤，讓讀者在掌握核心知識的同時，也能具備解決實際工程問題的能力。 第一部分：PLC基礎理論與西門子S7係列概覽 第一章：工業自動化與PLC概述 工業自動化的發展曆程與趨勢： 從早期機械控製、電氣控製到微處理器控製，再到如今的數字化、智能化和網絡化，工業自動化經曆瞭深刻的變革。瞭解其發展脈絡有助於我們理解PLC齣現的必然性和其在現代工業中的地位。我們將探討自動化在提高生産效率、保證産品質量、降低生産成本、保障生産安全等方麵的重要作用。 PLC的定義、作用與優勢： PLC（Programmable Logic Controller）是一種專門為工業環境設計的數字計算機。它具備易於編程、通用性強、可靠性高、維護方便等優點，能夠替代傳統的繼電器控製係統，實現更復雜、更靈活的自動化控製。我們將詳細闡述PLC在邏輯控製、定時、計數、模擬量處理、通信等方麵的核心功能。 PLC與傳統控製方式的比較： 對比PLC與繼電器控製、微機控製等方式，突顯PLC在靈活性、可擴展性、編程便捷性、故障診斷和集成化方麵的顯著優勢。 第二章：西門子S7係列PLC體係結構與型號介紹 西門子S7係列PLC的整體架構： 介紹S7係列PLC的模塊化設計理念，包括CPU模塊、信號模塊（數字量和模擬量）、通信模塊、功能模塊等。講解CPU模塊在整個係統中的核心地位，以及不同模塊之間的協同工作方式。 S7-200、S7-300、S7-400、S7-1200、S7-1500係列PLC的特點與應用領域： 詳細介紹各個係列PLC的性能指標、硬件配置、擴展能力、通信協議等方麵的差異。 S7-200： 作為入門級PLC，適用於小型自動化設備和簡單的控製任務，價格經濟，易於上手。 S7-300： 中型PLC，性能強大，擴展性好，廣泛應用於中小型生産綫和分布式控製係統。 S7-400： 高端PLC，處理能力強，冗餘配置能力突齣，適用於大型復雜係統和關鍵過程控製。 S7-1200： 新一代緊湊型PLC，性能優異，集成度高，通信功能強大，適用於需要緊湊化和高性能的各種應用。 S7-1500： 西門子最新一代高性能PLC，集成瞭最新的技術，提供前所未有的性能、易用性和數字化功能，是麵嚮未來的自動化解決方案。 CPU模塊的組成與功能： 深入分析CPU模塊的微處理器、內存（程序存儲器、數據存儲器）、輸入/輸齣接口、通信接口等關鍵組成部分，講解其在指令執行、數據處理、I/O管理和通信交互中的作用。 第三章：西門子S7係列PLC硬件組成與選型 PLC硬件的組成模塊： 詳細解析PLC係統的基本構成，包括電源模塊、CPU模塊、輸入模塊、輸齣模塊、通信模塊、功能模塊（如計數器、定位模塊等）以及機架（導軌）。 輸入/輸齣（I/O）模塊詳解： 數字量輸入/輸齣模塊： 介紹不同電壓等級（如DC 24V、AC 110V/220V）、觸點類型（常開、常閉）、隔離方式（光耦隔離、繼電器隔離）的數字量I/O模塊。講解其工作原理和選型考慮因素，例如信號的瞬時性、電磁乾擾等。 模擬量輸入/輸齣模塊： 介紹電流信號（如4-20mA）和電壓信號（如0-10V）的模擬量I/O模塊。講解其量程、分辨率、精度等參數，以及在溫度、壓力、流量等參數采集和控製中的應用。 通信模塊： 介紹RS232、RS485、PROFIBUS-DP、PROFINET等常見的通信接口和協議，以及相應的通信模塊，為PLC與其他設備（如HMI、變頻器、其他PLC）的聯網通信打下基礎。 PLC的選型原則： 結閤實際項目需求，從控製規模、I/O點數、處理速度、通信需求、環境適應性、成本預算等多個方麵，指導讀者如何正確選擇閤適的西門子S7係列PLC型號和配置。 第二部分：西門子S7係列PLC編程與指令係統 第四章：STEP 7編程軟件環境介紹 STEP 7 V5.5/V5.6 (針對S7-300/400) 和TIA Portal V13/V14/V15/V16 (針對S7-1200/1500) 的安裝與界麵介紹： 詳細介紹兩種主流編程軟件的安裝步驟，並熟悉其主界麵、菜單欄、工具欄、項目瀏覽器、硬件配置窗口、編程編輯器等關鍵區域的功能。 項目管理與創建： 講解如何創建新項目、添加PLC硬件、配置硬件參數、保存項目等基本操作。 硬件組態與網絡配置： 詳細介紹如何在軟件中添加和配置CPU模塊、I/O模塊、通信模塊，以及如何進行Profibus/Profinet等現場總綫的網絡配置。 第五章：PLC的編程語言與指令係統 梯形圖（Ladder Diagram, LD）： 作為PLC最常用和最直觀的編程語言，我們將詳細介紹梯形圖的符號、觸點（常開、常閉、上升沿、下降沿）、綫圈（普通輸齣、置位/復位）、定時器、計數器等基本元素。通過大量實例，演示如何用梯形圖實現基本的邏輯控製、順序控製和聯鎖控製。 指令錶（Instruction List, IL）： 介紹指令錶語言的特點，學習基本的邏輯運算指令（LD, ST, AND, OR, NOT）、轉移指令（JMP, CALL）、比較指令（CMP）、數學運算指令（ADD, SUB, MUL, DIV）等。理解指令錶與梯形圖之間的對應關係。 功能塊圖（Function Block Diagram, FBD）： 介紹功能塊圖的圖形化編程方式，學習常用的邏輯功能塊（AND, OR, NOT, XOR）、定時器功能塊、計數器功能塊、比較功能塊等。通過實例展示功能塊圖在實現復雜控製邏輯時的優勢。 語句錶（Statement List, STL）： （可根據教材側重點選擇性介紹，SCL在現代應用中更常用） 結構化文本（Structured Text, SCL）： （SCL作為一種高級文本編程語言，在現代PLC編程中越來越重要，建議詳細介紹）。介紹SCL的語法結構、變量聲明、控製語句（IF-THEN-ELSE, CASE, FOR, WHILE）、函數、功能塊等。演示如何使用SCL實現復雜的算法和數據處理。 常用指令詳解： 詳細講解常用的位邏輯指令、定時器指令（TON, TOF, TP）、計數器指令（CTU, CTD, CTUD）、比較指令、算術運算指令、數據傳送指令、移位指令、轉換指令、通信指令等。 第六章：PLC程序結構與組織 組織塊（OB）： 介紹不同類型的組織塊，如啓動OB（OB100/101）、周期OB（OB1）、中斷OB（OB20/21/22/23等）、故障OB（OB82, OB86, OB121等）。講解它們在PLC程序運行中的作用和調用時機。 函數（FC）： 介紹函數的作用，如何創建和調用函數，以及函數與功能塊的區彆。 功能塊（FB）： 詳細講解功能塊的特點，包括實例數據塊（Instance Data Block, IDB）的使用，以及如何通過功能塊實現可重用的模塊化程序。 數據塊（DB）： 介紹全局數據塊（Global DB）和局部數據塊（Local DB）的創建和使用，以及如何組織和管理PLC的數據。 PLC程序的掃描周期： 深入分析PLC的掃描周期原理，包括輸入刷新、程序執行、輸齣刷新等階段，以及掃描周期的長短對控製係統性能的影響。 第三部分：西門子S7係列PLC應用技術與案例分析 第七章：PLC的輸入/輸齣（I/O）映射與地址分配 I/O地址的概念與分配： 講解PLC的I/O地址是如何映射到硬件的，以及不同模塊的I/O地址分配規則。 符號地址與絕對地址： 介紹使用符號地址（Tag Name）的優勢，提高程序的可讀性和可維護性。 I/O映射的理解與配置： 在STEP 7或TIA Portal中，如何進行I/O的硬件組態和地址分配，確保軟件與硬件的正確對應。 第八章：PLC的定時器與計數器應用 定時器應用： 延時定時器（TON）： 延時接通、延時斷開的應用。 脈衝定時器（TP）： 産生固定脈衝的應用。 開關定時器（TOF）： 信號消失後延時斷開的應用。 實例： 自動啓停設備、信號燈控製、延時開關等。 計數器應用： 加計數器（CTU）： 脈衝纍加計數。 減計數器（CTD）： 脈衝遞減計數。 加減計數器（CTUD）： 既可加又可減計數。 實例： 生産計數、物料檢測、位置控製等。 第九章：PLC的模擬量處理與PID控製 模擬量輸入/輸齣模塊的工作原理： 講解模擬量信號的轉換過程（ADC/DAC）、量程、零點、增益等參數。 模擬量數據的讀取與寫入： 在程序中如何讀取模擬量輸入值，並進行比例、偏移等轉換，使其符閤實際工程意義。如何將計算或設定的模擬量值寫入模擬量輸齣模塊。 PID控製算法概述： 介紹PID（比例-積分-微分）控製的基本原理，包括比例作用、積分作用、微分作用對係統響應的影響。 S7係列PLC的PID功能塊應用： 講解西門子PLC內置的PID功能塊（如PID_Compact, PID_Controller），如何在STEP 7或TIA Portal中進行配置和調用，實現自動或手動整定PID參數，完成閉環控製任務。 實例： 溫度控製、壓力控製、流量控製等。 第十章：PLC的通信技術與網絡應用 串行通信（RS232/RS485）： 介紹串行通信的基本原理，以及在PLC中如何實現與串口設備（如條碼掃描儀、打印機）的通信。 Profibus-DP總綫： 詳細介紹Profibus-DP的特點、主從概念、網絡拓撲結構、通信報文格式。講解如何在STEP 7/TIA Portal中組態Profibus-DP網絡，添加從站設備（如變頻器、遠程I/O站）。 Profinet工業以太網： 介紹Profinet的優勢、實時性、拓撲結構、通信機製。講解如何在TIA Portal中組態Profinet網絡，實現與Profinet設備的連接和通信。 上位機通信（HMI/SCADA）： 介紹PLC如何與人機界麵（HMI）和監控與數據采集（SCADA）係統進行通信，實現數據的可視化顯示、遠程監控和操作。 實例： 變頻器控製、遠程I/O擴展、多PLC協同工作等。 第十一章：PLC故障診斷與維護 PLC常見故障分析： 針對硬件故障（電源、CPU、I/O模塊）、軟件故障（程序錯誤、死循環、通信超時）、外部乾擾等，進行原因分析。 PLC的故障診斷方法： 利用PLC的狀態指示燈： 觀察CPU、通信模塊等指示燈的亮滅狀態，判斷故障類型。 利用STEP 7/TIA Portal的診斷工具： 檢查CPU的診斷緩衝區、在綫監視程序運行狀態、查看變量值等。 利用PLC的在綫幫助係統： 查詢故障代碼的含義和解決方案。 PLC程序的調試技巧： 在綫監視、斷點設置、單步執行、強製輸入/輸齣等調試方法。 PLC的日常維護與保養： 清潔、檢查、散熱、防潮、防靜電等。 PLC程序的備份與恢復： 強調程序備份的重要性，以及如何進行程序的備份和恢復操作。 第四部分：典型應用案例分析 第十二章：典型工業自動化應用案例 恒壓供水係統控製： 結閤變頻器和PLC，實現恒定的水壓輸齣。 輸送帶分揀係統控製： 利用光電傳感器、接近開關和PLC的邏輯控製，實現物料的自動分揀。 注塑機或包裝機控製： 演示PLC在機械設備中的運動控製、順序控製和安全聯鎖應用。 自動化生産綫控製： 多個PLC通過網絡協同工作，實現復雜生産流程的自動化。 環境監測與控製係統： 結閤模擬量采集和PID控製，實現對溫度、濕度等環境參數的精確控製。 （以上案例可根據實際情況選擇具體數量和側重點，每個案例都需要詳細介紹其控製需求、PLC選型、硬件配置、程序設計思路、關鍵控製邏輯和調試過程。） 附錄： 西門子S7係列PLC常用指令助記錶 西門子S7係列PLC常見故障代碼及解釋 相關技術術語解釋 結語 本書力求為讀者提供一個係統、實用、深入的學習路徑，幫助讀者掌握西門子S7係列PLC的核心技術，並能將其應用於實際的工業自動化項目。在工業4.0和智能製造的大背景下，PLC作為自動化係統的基石，其重要性將日益凸顯。希望本書能夠成為您學習和實踐PLC技術的得力助手，助您在自動化領域取得更大的成就。
