本书共3篇15章，主要内容包括：PLC概述、PLC的组成与原理、PLC控制系统设计概述、S7-300/400系列PLC简介、S7-300/400系列PLC硬件组成、S7-300/400系列PLC指令系统、S7-300/400系列PLC用户程序结构、STEP7编程软件的使用方法、S7-300/400系列PLC通信功能、PCS7软件使用方法、数字量控制系统梯形图设计方法、PLC控制系统可靠性、抗干扰性设计、网络通信实例、运动控制实例、过程控制实例等。
全书重点突出，层次分明，注重知识的系统性、针对性和先进性；注重理论与实践联系，培养工程应用能力。另外，本书还配有完整实例程序，便于自学。
本书可作为普通高等院校自动化、电气工程、测控技术与仪器、电子科学与技术、微电子学以及光信息科学与技术等专业的本科生教材，也可作为相关工程技术人员的学习参考用书。
对于入门读者，学习PLC最有效的途径是什么？
第1步：宏观把握。全面掌握PLC的开发流程与开发工具，并通过一个开发方案巩固这些基本工具的使用。
第2步：庖丁解牛。认真学习PLC的体系结构与指令系统，并通过大量的小示例透析硬件与软件的开发。
第3步：更上层楼。学习PLC的模块功能、组态编程、通信网络、控制系统设计与维护。
第4步：学以致用。通过经过实际应用的经典工程案例，实战开发，借鉴移植。
本书由哈尔滨工程大学HRBEU-SIEMENS先进自动化技术示范实验室的一线科研人员联合编著。全书基于西门子S7-300/400 PLC，系统论述了S7-300/400 PLC的硬件结构、指令系统、编程语言、开发方法、系统设计、STEP7编程、网络通信、PCS7编程、WinCC组态、数字量控制系统梯形图设计、PLC可靠性设计等知识。同时，本书结合作者多年的科研实践经验，给出了众多工程实例：2种运动控制综合实例、3种过程控制综合实例以及7种通信实例。
为了便于读者迅速动手实践，本书配有精心制作的多媒体视频光盘，涵盖了书中的实例文件、开发过程录像文件及常用学习交流网址等。
涵盖内容
PLC的组成与原理
PLC控制系统设计方法
S7-300/400系列 PLC的硬件组成
S7-300/400系列PLC的指令系统
S7-300/400系列PLC用户程序结构
S7-300/400系列PLC的通信功能
STEP7编程软件的组成及其应用
PCS7过程控制系统的组成及其应用
数字量控制系统及其梯形图设计
PLC控制系统可靠性、抗干扰性设计
综合实例
PROFIBUS通信实例
MPI通信实例
以太网通信实例
立体仓库控制实例
电梯控制实例
水箱水位控制实例
反应釜温度控制实例
流量控制实例
随着微处理器、计算机和通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到几乎所有的工业领域。当前用于工业控制的计算机可分为可编程序控制器（PLC）、基于PC总线的工业控制计算机、基于单片机的测控装置、集散控制系统(DCS)和现场总线控制系统(FCS)等。PLC是应用面广、功能强大、使用方便的通用工业控制装置，它已经成为当代工业自动化的主要支柱之一。经过几十年的发展，PLC已经形成了完整的工业产品系列，其中西门子公司的S7-200/300/400系列就是应用十分广泛的PLC。
本书基于西门子的S7-300/400系列PLC，以实践为导向，以实用为目标，详细阐述PLC的原理与实践。在介绍PLC的基本概念和西门子的S7-300/400系列PLC基础知识的同时，详细地介绍如何用STEP 7软件编程实现常用的控制算法，并结合实际应用，介绍作者所在哈尔滨工程大学HRBEU-SIEMENS先进自动化技术示范实验室近年来在工程实践中总结出来的一些经典案例，尽量做到理论、应用与实际编程的紧密结合，使读者掌握PLC的基本方法和技巧。
本书特点
1.循序渐进，由浅入深
为了方便读者学习，本书在介绍PLC的概念、组成、工作原理等基础上，结合具体的实例，逐步介绍西门子S7-300/400系列PLC的硬件组成、指令系统、用户结构和编程软件的使用方法，以及用PCS 7进行高级开发的相关知识。
2.技术全面，内容充实
本书在全面介绍S7-300/400系列PLC的基本原理的前提下，介绍PLC控制系统的可靠性、抗干扰性设计和数字量控制系统梯形图的设计方法等相关知识。无论是用西门子S7-300/400系列PLC的读者，还是用其他厂家PLC的读者，都可以从本书获益。
3.对比讲解，理解深刻
考虑到有很多读者具备PLC梯形图的开发经验，因此本书注重结合梯形图与语句表进行讲解。同时，本书对一些无法使用梯形图实现的功能给出了对应的语句表程序。通过这种讲解方式，帮助读者加深、加快对梯形图编程要点的理解。
4.分析原理，步骤清晰
每种控制器都有自身的独特魅力。掌握一门技术首先需要理解原理，本书注意透析各个知识点的原理，总结实现的思路和步骤。读者可以根据具体步骤实现书中的例子，将理论知识与实践相结合，这样更利于学习。
5.代码完整，讲解详尽
书中的每个知识点都有相应的实例代码，并对关键的代码部分进行了注释说明。每段代码的后面都有详细的分析，并给出了代码运行后的结果。读者可以参照运行结果阅读源程序，以便于加深理解。
主要内容
本书分为3篇，共15章，各章的主要内容如下。
第一篇 开发基础
第1章：介绍了PLC的基本概念，包括PLC的产生与发展、特点与功能以及PLC的结构和分类。
第2章：介绍了PLC的组成、工作原理和编程语言，并将PLC与传统的继电器系统进行了比较。
第3章：从项目需求、选型、软/硬件设计、仿真与调试几个方面系统论述了PLC控制系统的设计开发过程与要点。
第二篇 原理与编程
第4章：详细介绍了S7-300/400系列PLC的整体设计、CPU种类、支持的指令集、兼容的编程语言及通信的基本知识。
第5章：介绍了S7-300/400系列PLC的硬件组成，包括S7-300系列、S7-400系列以及分布式I/O的处理器模块、输入/输出模块及电源模块等常用模块。
第6章：介绍了S7-300/400系列PLC的编程语言和存储区，并详细介绍了S7-300/400系列PLC的梯形图指令系统。
第7章：系统论述了S7-300/400系列PLC用户程序的组织结构，并通过实例讲解了它们的使用方法。
第8章：系统论述了STEP 7的使用方法，通过实例讲解了如何使用STEP 7进行组态、编程、仿真和系统调试。
第9章：系统论述了S7-300/400系列PLC的通信功能，并通过实例讲解了它们的使用方法。
第10章：介绍了PCS 7的组态、编程以及OS和图形编辑器，并通过实例讲解了它们的使用方法。
第11章：介绍在编写梯形图时应遵守的编程规则，以及在初次编程后如何对程序进行优化的方法，并通过实例详细讲解了在数字量控制系统中常用的经验设计法和顺序设计法。
第12章：从具体应用的角度通过具体措施的讲解，介绍了PLC控制系统在提高可靠性和抗干扰性设计方面的常用办法。
第三篇 综合实例
第13章：主要介绍了PLC控制系统的通信方式，并通过多个实例详细讲解了PLC系统间通过PROFIBUS、MPI以及以太网的通信方法。
第14章：通过变频器对电机控制及电梯控制这两个实例来介绍如何利用S7-300/400 PLC进行运动控制系统的设计。
第15章：结合前面几章讲过的PCS 7和PROFIBUS知识，详细介绍水箱液位控制、反应釜温度控制和流量控制3个过程控制实例。
读者对象
从事自动控制、硬件设计及PLC开发的工程技术人员
高等院校电气工程、自动化等相关专业的学生
本书光盘
书中全部实例文件
开发过程录像文件
常用芯片及元器件
常用学习交流网址
本书主要由李冰、刘富强、王嘉男编著，其他参与编著和资料整理的人员有宋一兵、管殿柱、赵景波、付本国、张轩、赵景伟、赵秋玲、张忠林、王献红、王臣业、张洪信、谈世哲、温建民、程联军、郭世永等。
感谢您选择了本书，希望我们的努力对您的工作和学习有所帮助，也希望您把对本书的意见和建议告诉我们。
作者联系方式：gdz_zero@126.com
编辑联系方式：zsb@hzbook.com
电子与电气工程
李冰 刘富强 王嘉男 等编著：暂无简介
前言
第一篇 开发基础1
第1章 PLC概述1
1.1 PLC的产生与发展1
1.1.1 PLC的产生1
1.1.2 PLC的定义2
1.1.3 PLC的发展2
1.2 PLC的特点与功能3
1.2.1 PLC的特点3
1.2.2 PLC的功能4
1.3 PLC的分类4 1.4 常用的PLC产品5
1.4.1 国外PLC产品6
1.4.2 国内PLC产品9
1.5 实践拓展9
1.6 思考与练习9
第2章 PLC的组成与原理10
2.1 PLC的组成10
2.1.1 PLC的硬件组成10
2.1.2 PLC的软件组成11
2.1.3 PLC的常用外设的选择12
2.2 PLC的工作原理12
2.2.1 PLC的工作过程12
2.2.2 PLC的等效工作电路14
2.3 PLC的编程语言15
2.3.1 指令表编程15
2.3.2 ST语句16
2.3.3 梯形图17
2.3.4 功能块图编程18
2.3.5 顺序功能图编程19
2.4 继电器控制与PLC控制的比较20
2.5 实践拓展20
2.6 思考与练习21
第3章 PLC控制系统设计22
3.1 PLC控制系统设计的基本原则22
3.1.1 设计内容22
3.1.2 基本原则22
3.1.3 设计步骤23
3.2 PLC的选择24
3.2.1 机型的选择24
3.2.2 I/O模块的选择25
3.2.3 存储器的选择26
3.2.4 响应时间26
3.3 软/硬件设计26
3.3.1 硬件设计26
3.3.2 软件设计28
3.4 总装与调试29
3.4.1 调试方法及步骤29
3.4.2 故障检查30
3.5 实践拓展33
3.6 思考与练习34
第二篇 原理与编程35
第4章 S7-300/400系列PLC35
4.1 S7-300系列PLC35
4.1.1 整体设计35
4.1.2 CPU37
4.1.3 程序设计38
4.1.4 通信38
4.2 S7-400系列PLC39
4.2.1 整体设计39
4.2.2 CPU41
4.2.3 程序设计41
4.2.4 通信42
4.3 实践拓展42
4.4 思考与练习42
第5章 S7-300/400系列PLC的硬件组成43
5.1 S7-300的硬件组成43
5.1.1 处理器模块43
5.1.2 输入/输出模块46
5.1.3 电源模块63
5.1.4 其他模块63
5.2 S7-400的硬件组成65
5.2.1 机架65
5.2.2 处理器单元66
5.2.3 电源模块69
5.2.4 数字量模块71
5.2.5 模拟量模块72
5.2.6 其他模块74
5.3 ET 200分布式I/O硬件组成75
5.3.1 ET 200分布式I/O概述75
5.3.2 ET 200的分类76
5.3.3 ET 200S简介77
5.4 实践拓展83
5.5 思考与练习84
第6章 S7-300/400系列PLC的指令系统85
6.1 S7-300/400的编程语言85
6.1.1 编程语言的国际标准85
6.1.2 STEP 7中的编程语言86
6.2 S7-300/400的存储区87
6.2.1 数制87
6.2.2 数据类型87
6.2.3 存储区类型89
6.2.4 系统存储器90
6.3 S7-300/400的指令系统92
6.3.1 位逻辑指令92
6.3.2 定时器指令101
6.3.3 计数器指令111
6.3.4 比较指令115
6.3.5 转换指令117
6.3.6 打开数据块指令126
6.3.7 逻辑控制指令126
6.3.8 整数数学运算指令128
6.3.9 浮点型数学运算指令134
6.3.10 传送指令137
6.3.11 程序控制指令138
6.3.12 状态位指令144
6.3.13 位移指令148
6.3.14 循环移位指令153
6.3.15 字逻辑指令154
6.4 实践拓展159
6.5 思考与练习159
第7章 S7-300/400系列PLC用户程序的组织结构160
7.1 用户程序的基本结构160
7.1.1 用户程序中的块160
7.1.2 用户程序使用的堆栈164
7.2 数据块165
7.2.1 数据块中的数据类型165
7.2.2 数据块的生成与使用166
7.3 组织块169
7.3.1 中断的基本概念169
7.3.2 日期时间中断组织块170
7.3.3 延时中断组织块171
7.3.4 循环中断组织块171
7.3.5 硬件中断组织块172
7.3.6 启动时使用的组织块172
7.3.7 异步错误组织块173
7.3.8 同步错误组织块175
7.3.9 背景组织块177
7.4 实践拓展177
7.5 思考与练习177
第8章 STEP 7编程软件及其应用178
8.1 STEP 7简介178
8.2 组态179
8.2.1 组态步骤180
8.2.2 组态分布式I/O185
8.3 在OB1中创建程序189
8.3.1 编程实现串联电路189
8.3.2 编程实现并联电路190
8.3.3 编程实现存储器功能191
8.4 创建一个带有功能块和数据块的程序191
8.4.1 创建并打开功能块192
8.4.2 编程FB193
8.4.3 生成背景数据块和修改实际值194
8.4.4 编程块调用196
8.5 编程实现一个功能197
8.5.1 创建和打开功能197
8.5.2 编程实现功能198
8.5.3 在OB1中调用功能199
8.6 编程共享数据块200
8.7 编程实现多重背景202
8.7.1 创建和打开较高一级的功能块202
8.7.2 编程实现203
8.7.3 生成多重背景并调整实际值204
8.7.4 在OB1中调用多重背景206
8.8 S7-PLCSIM仿真软件的使用206
8.8.1 使用S7-PLCSIM仿真软件调试程序的步骤207
8.8.2 应用举例208
8.8.3 视图对象与仿真软件的设置与存档209
8.9 系统调试210
8.9.1 STEP 7与PLC的在线连接与在线操作210
8.9.2 调试程序212
8.9.3 故障诊断214
8.10 实践拓展216
8.11 思考与练习217
第9章 S7-300/400系列PLC的通信功能218
9.1 S7通信分类218
9.2 MPI网络218
9.2.1 MPI网络简介219
9.2.2 GD通信219
9.2.3 MPI网络的组建220
9.2.4 使用STEP 7组态MPI通信网络221
9.2.5 事件驱动的GD通信223
9.2.6 不用GD通信组态的MPI通信224
9.3 PROFIBUS网络225
9.3.1 PROFIBUS网络简介225
9.3.2 PROFIBUS的通信协议228
9.3.3 PROFIBUS的网络部件234
9.3.4 利用STEP 7组态PROFIBUS-DP通信网络237
9.4 工业以太网243
9.4.1 工业以太网简介243
9.4.2 工业以太网的网络部件244
9.4.3 工业以太网的交换机技术245
9.4.4 自适应与冗余网络246
9.4.5 工业以太网的网络方案247
9.5 点对点通信248
9.5.1 点对点通信的硬件249
9.5.2 点对点通信协议250
9.5.3 点对点通信在用户程序中的实现251
9.6 AS-i网络255
9.6.1 AS-i网络简介255
9.6.2 AS-i的网络部件256
9.6.3 AS-i的工作模式258
9.6.4 AS-i的通信方式259
9.7 实践拓展260
9.8 思考与练习261
第10章 PCS 7软件及其应用262
10.1 PCS 7软件简介262
10.2 PCS 7系统组态264
10.2.1 硬件组态266
10.2.2 PC站组态269
10.2.3 网络组态270
10.3 PCS 7编程271
10.3.1 使用SCL编制程序272
10.3.2 使用CFC编制程序281
10.3.3 使用SFC编制程序293
10.4 OS和图形编辑器297
10.4.1 WinCC系统298
10.4.2 OS(操作员站)300
10.4.3 图形编辑器303
10.5 实践拓展305
10.6 思考与练习306
第11章 数字量控制系统梯形图设计307
11.1 梯形图的编程规则307
11.1.1 编程规则307
11.1.2 程序优化309
11.2 梯形图经验设计法310
11.3 顺序控制设计法316
11.3.1 过程与动作316
11.3.2 有向连线318
11.3.3 切换和切换条件318
11.3.4 状态切换图的基本结构318
11.3.5 状态切换图中切换实现的基本规则319
11.3.6 顺序控制设计法的本质320
11.4 顺序控制设计法的应用321
11.4.1 使用起保停电路的编程方法321
11.4.2 使用置位复位指令的编程方法326
11.4.3 具有多种工作方式系统的编程方法328
11.5 实践拓展335
11.6 思考与练习335
第12章 PLC控制系统的可靠性设计336
12.1 影响PLC控制系统可靠性的原因336
12.1.1 干扰源的分类336
12.1.2 电磁干扰对可靠性的影响336
12.1.3 其他因素对可靠性的影响337
12.2 PLC控制系统的可靠性设计338
12.3 提高PLC控制系统可靠性的措施339
12.3.1 电源的抗干扰措施339
12.3.2 输入/输出电路的抗干扰措施340
12.3.3 接地和布线的抗干扰措施341
12.3.4 软件设计的抗干扰措施343
12.3.5 采用冗余技术保证系统的可靠性344
12.4 实践拓展344
12.5 思考与练习345
第三篇 综合实例346
第13章 网络通信实例346
13.1 PLC之间的PROFIBUS通信346
13.1.1 基于PROFIBUS-DP的MS通信346
13.1.2 基于PROFIBUS-DP的DX主从方式通信352
13.1.3 基于PROFIBUS-DP的DX多主通信356
13.1.4 基于PROFIBUS-DP的等时模式通信360
13.2 PLC之间的MPI通信365
13.2.1 基于系统功能的通信方式365
13.2.2 基于系统功能块的通信方式368
13.3 PLC之间的以太网通信370
13.4 实践拓展375
第14章 运动控制实例376
14.1 电梯控制系统376
14.1.1 系统组成376
14.1.2 系统功能377
14.1.3 程序设计378
14.2 立体仓库控制系统385
14.2.1 系统组成386
14.2.2 系统功能386
14.2.3 程序设计386
14.3 实践拓展404
第15章 过程控制实例406
15.1 基于PCS 7的水箱液位控制系统406
15.1.1 系统组成与功能406
15.1.2 程序设计407
15.2 基于PCS 7的反应釜温度控制系统409
15.2.1 系统组成与功能409
15.2.2 程序设计410
15.3 基于PROFIBUS的流量控制系统416
15.3.1 系统组成与功能416
15.3.2 程序设计417
15.4 实践拓展418
参考文献419
