内容简介

可编程控制器是以微处理器为核心，融合计算机技术、自动控制技术和网络通信技术，广泛应用于工业自动化领域的控制装置。

本书全面介绍了S7-200的硬件结构、指令系统和编程软件的使用方法；通过大量的实例，介绍了功能指令的使用；介绍了一整套先进、完整的数字量控制梯形图的设计方法。通过工程实例，深入浅出地介绍了触摸屏的组态和应用、组态软件在系统监控和被控对象仿真中的应用，介绍了PLC、触摸屏和变频器的综合工程应用方法。各章均配有习题。

本书坚持以“够用、实用、会用”为原则，在内容的安排上，理论要求简明扼要，加强实践内容，突出针对性、实用性和先进性，重点帮助读者提升PLC应用能力，更好地满足生产实际的需要。

本书适合作为高等学校电气工程、自动化和其他专业的教材，也可作为自学者的参考书，还可作为电气控制领域工程技术人员的参考书。

前    言

　　可编程控制器是以微处理器为核心，融合计算机技术、自动控制技术和网络通信技术，广泛应用于工业自动化领域的控制装置。目前市场上可编程控制器种类繁多，本书以主流品牌西门子系列产品为讲解对象。

　　本书共分7章，主要为两大部分，分别介绍S7-200系列的基本结构、工作原理及编程指令，以及触摸屏和组态软件的应用等。

　　本书针对PLC与人机界面(HMI)，以详细的工程实例，深入浅出地讲解PLC与触摸屏相结合的系统设计方法。

　　第1~4章：讲解西门子S7-200系列PLC的编程基础、基本指令和程序设计基本方法，通过工程实例详细介绍S7-200的基本指令和功能指令。

　　第5章：介绍触摸屏的基础知识。

　　第6章：介绍组态软件的基本功能和设置方法，并采用项目式的应用实例对组态的基本步骤进行详细讲解。

　　第7章：介绍PLC、触摸屏和变频器的综合应用，涉及画面对象组态、报警功能使用以及配方组态等。

　　本书的特点如下。

　　(1) 遵循学生的认知规律，打破传统的学科课程体系，坚持以任务为引领，以相关知识和技能为支撑，以教师为主导，以学生为主体，采用项目式教学形式对PLC知识与技能进行重构，让学生在完成工作任务的过程中学习相关知识，突出学生技能的培养和职业习惯的养成，力求做到教、学、做合一，理论与实践一体化。

　　(2) 以就业为导向，坚持以“够用、实用、会用”为原则，在内容的安排上，理论要求简明扼要，加强实践内容，突出针对性、实用性和先进性，重点培养学生的PLC应用能力，更好地满足企业岗位的需要。

　　(3) 全书内容尽可能多地采用图、表来展示各个知识点与任务，做到图文并茂，增强直观效果，提高教材的可读性与可操作性。

　　(4) 编写内容贴近生产实际，书中所举案例多来自生产设备电气控制的实际电路，每个任务编写完整，不仅有完成的硬件设计、软件设计，还有详细的调试过程。

　　本书由湖南城市学院阳同光博士、湖南信息学院李德英老师担任主编，三一重工股份有限公司陈钢、湖南城市学院蒋冬初教授、湖州师范学院荀倩老师担任副主编；同时要感谢长沙理工大学付强博士对本书给予的大力支持和帮助。由于编者水平有限，书中难免存在不足与疏漏之处，希望广大读者朋友给予批评指正。

　　　

 

　　编  者 

目    录

 

第1章  可编程控制器概述 1

1.1  PLC的产生及发展 1

1.1.1  PLC的产生 1

1.1.2  PLC的特点 2

1.1.3  PLC的发展 4

1.2  PLC的基本组成 4

1.2.1  PLC的硬件组成 4

1.2.2  PLC的软件组成 6

1.2.3  PLC与继电器控制系统的

比较 6

1.3  PLC的工作原理 7

1.3.1  扫描工作方式 7

1.3.2  工作过程 8

1.4  PLC的主要性能指标 9

本章小结 9

习题 10

第2章  西门子S7系列PLC编程

基础 11

2.1  概述 11

2.1.1  西门子S7家族 11

2.1.2  S7-200系列CPU单元的外部

结构 14

2.1.3  S7-200的主要技术指标 15

2.1.4  PLC的外部端子 15

2.1.5  可编程控制器的硬件组成 17

2.2  S7-200系列PLC的内部元器件 19

2.2.1  数据存储类型 20

2.2.2  数据的编址方式 21

2.2.3  PLC内部元器件及编址 21

2.3  S7-200 CPU存储器区域的寻址

方式 24

2.3.1  CPU存储区域的直接寻址

方式 24

2.3.2  CPU存储区域的间接寻址

方式 25

本章小结 26

习题 27

第3章  S7-200系列PLC的指令

及应用 28

3.1  基本逻辑指令 28

3.1.1  位逻辑指令 29

3.1.2  逻辑堆栈指令 31

3.1.3  定时器指令 33

3.1.4  计数器 36

3.1.5  比较指令 38

3.2  程序控制指令 39

3.2.1  跳转及标号指令 40

3.2.2  结束及暂停指令 40

3.2.3  看门狗指令 41

3.2.4  循环指令 42

3.2.5  子程序 44

3.2.6  与ENO指令 47

3.3  功能指令 47

3.3.1  数据处理指令 47

3.3.2  运算和数学指令 52

3.4  梯形图编程的基本规则 60

3.5  应用举例：三相电动机点动PLC

控制系统 61

本章小结 73

习题 74

第4章  PLC应用系统的设计 77

4.1  PLC系统设计的内容和步骤 77

4.1.1  PLC系统设计的原则和内容 77

4.1.2  PLC系统设计的步骤 78

4.2  PLC的硬件与软件设计 79

4.2.1  PLC的硬件设计 79

4.2.2  PLC的软件设计 81

4.3  PLC程序的设计方法 82

4.3.1  图解法编程 82

4.3.2  经验设计法 83

4.3.3  逻辑设计法 84

4.4  应用举例 84

4.4.1  交通灯控制系统 84

4.4.2  混料罐控制系统 87

本章小结 90

习题 91

第5章  触摸屏基础 92

5.1  人机界面的概述 92

5.2  人机界面的功能 92

5.3  西门子人机界面设备简介 93

5.4  应用举例：用触摸屏实现电动机

启动/停止控制 97

本章小结 102

习题 102

第6章  触摸屏组态软件 103

6.1  WinCC flexible简介 103

6.2  触摸屏的组态与运行 106

6.3  组态项目：变量组态 106

6.4  画面对象组态 107

6.4.1  IO域组态 107

6.4.2  按钮组态 110

6.4.3  指示灯组态 114

6.4.4  文本列表和图形列表组态 116

6.4.5  棒图组态 119

6.4.6  管道与阀门组态 121

6.4.7  趋势视图组态 122

6.4.8  配方组态 123

6.4.9  动画组态 124

6.4.10  变量指针组态 126

6.5  报警与用户管理 130

6.5.1  报警组态 132

6.5.2  用户管理组态 133

6.6  应用实例 137

6.6.1  循环灯控制 137

6.6.2  用触摸屏实现参数的设置与

故障报警 142

6.6.3  多种液体的混合模拟控制 153

6.6.4  PLC与触摸屏的综合运用 160

本章小结 168

习题 168

第7章  触摸屏、PLC、变频器的综合

应用 170

7.1  电动机变频调速与故障报警 170

7.2  基于PLC、触摸屏的温度控制 183

7.3  基于PLC、变频器和触摸屏的水位

控制 193

7.4  基于PLC和触摸屏的混凝土

搅拌站的控制 206

本章小结 218

习题 219

参考文献 220