本书主要内容包括12章：可编程控制器概述、西门子S7-200系列PLC的概述、S7-200的基本指令、PLC梯形图程序设计基础、S7-200的功能指令、STEP 7-Micro/WIN编程软件、S7-200系列PLC的通信与网络、变频器的PLC控制、人机交互设备、西门子S7-200的常用模块、PLC控制系统的应用设计及PLC的安装与维修等。
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，本书还配有完整的实例操作视频及电子课件，便于学习。
本书特别适合初学者使用，对有一定可编程控制器基础知识的读者也大有很大帮助，此外，本书也可以用作可编程控制器设计人员的培训教材或大专院校相关专业师生的教学参考用书。

可编程控制器(PLC)是计算机家族中的一员，它是为工业控制应用而设计的综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的一种通用的自动控制装置。PLC以其功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程以及适于在工业环境下应用等一系列优点，成为工业控制领域中增长速度最迅猛的工业控制设备。PLC已经成为现代工业自动化的三大支柱之一。
　　目前，PLC产品大致可分为美国、欧洲、日本三大流派。据统计，德国西门子公司的PLC在我国的PLC市场上的占有量已经超过30％，特别是西门子公司推出的S7-200系列PLC以其功能强大、性价比高等特点而深受国内用户的欢迎。
　　本书以德国西门子公司的S7-200系列PLC为主线，以STEP 7编程系统为平台，系统介绍了PLC的基础理论、编程方法以及在工业中的应用等知识。新颖、实用、易读是本书的编写宗旨。为了便于教学和自学，本书还精心编写了大量的例题及其实现程序，而且每一个程序都用仿真软件PLCSIM或在PLC上做了验证。在本书的光盘中不仅包括例题的实现程序，还包括实例程序的视频录像，同时还包含嵌入式系统的参考资料。
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S7-200 PLC的发展历史及其特点、开发环境的搭建、开发工具等基础上，在后续章节中结合具体的实例，逐步介绍了S7-200 PLC的指令系统和梯形图，以及用梯形图进行系统开发的相关知识等内容。
　　2.技术全面，内容充实
　　本书内容在保证实用的前提下，详细介绍了PLC各个方面的知识。同时，介绍了用S7-200 PLC进行系统开发的相关知识，无论是用S7-200 PLC基本指令和功能指令进行系统开发，还是利用S7-200提供的开发模块进行通信与网络设计、变频器控制、人机交互，都可以从本书中找到相关的实用知识。
　　3.贴近实际
　　内容贴近生产实践，书中所举案例来源于电气控制中的实际电路，并体现PLC在工程实践中的综合应用技术。
　　4.图文并茂
　　内容尽可能多地利用图片或现场照片，做到图文并茂，以增强直观理解的效果。
　　5.分析原理，步骤清晰
　　每种程序设计语言都有自身的独特魅力。掌握一门技术首先需要理解原理，本书注意把握各个知识点的原理，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，将理论知识与工程实践相结合，这样更利于学习。
　　6.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
　　本书共12章，各章的主要内容如下。
　　第1章：介绍PLC的特点、性能指标、组成及工作原理。
　　第2章：介绍西门子S7-200 PLC的硬件构成、性能与工作方式、编程语言等知识。
　　第3章：介绍S7-200 PLC的编程元件、选址方式及基本指令。同时通过异步电动机正反转控制实例巩固基本指令的编程应用。
　　第4章：介绍PLC梯形图程序设计，包括PLC的程序设计方法、梯形图设计规则、顺序功能图和PLC程序调试。通过小车行程控制实例学习顺序功能图的使用。
　　第5章：介绍S7-200 PLC的功能指令，包括运算指令、数据处理指令、表功能指令、转换指令、程序控制类指令和特殊指令。通过广告牌循环彩灯的控制实例学习功能指令的编程应用。
　　第6章：介绍STEP 7-Micro/WIN编程软件，内容涵盖了STEP 7-Micro/WIN的安装、功能、使用以及利用仿真软件运行STEP 7-Micro/WIN的程序。最后通过使用指令向导初始化HSC1的工作模式0和应用PID指令向导编写水箱水位控制程序这两个实例巩固STEP 7-Micro/WIN的使用方法。
　　第7章：介绍S7-200系列PLC的通信与网络，包括PLC数据通信的基础知识、S7-200的通信系统与网络、S7-200的网络通信和S7-200连接GSM调制解调器。
　　第8章：介绍变频器的PLC控制，内容包含变频器的基础知识、变频器输出频率、MICROMASTER 420通用变频器、MICROMASTER 420通用变频器与PLC的连接以及两个应用实例——S7-200与三垦变频器通信和基于S7-200的变频调速恒压供水系统。
　　第9章：介绍PLC的人机交互设备，包括触摸屏、文本显示器、组态软件以及应用实例——基于触摸屏的三相异步电机调速。
　　第10章：介绍西门子S7-200的常用模块，包括模拟量扩展模块、数字量扩展模块、位置控制模块、测量温度扩展模块、调制解调器模块、工业以太网模块和称重模块。
　　第11章：介绍PLC控制系统的应用设计，主要内容有PLC控制系统的总体设计、提高PLC控制系统可靠性的措施和大量的具体应用设计实例。
　　第12章：介绍PLC的安装与维修，包括PLC的安装和拆除、PLC故障检查和维修以及PLC应用系统的调试。
读者对象
　　PLC爱好者及初学者
　　大中专院校电气、自动化、测控技术等相关专业师生
　　PLC工程师、自动控制工程师、电气工程师及PLC维护人员
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
　　本书主要由赵景波编著，同时在编写过程中得到隋媛媛、张伟林的帮助和青岛理工大学的支持。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、齐薇、张宪海、曹立文、初航、程联军等。
　　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：sdl@hzbook.com

作　者
2010年6月

电子与电气工程

待补

赵景波 等编著：暂无简介

前言
第1章　PLC概述1
　　1.1　PLC的定义、特点及发展方向1
　　　1.1.1　PLC的定义1
　　　1.1.2　PLC的特点3
　　　1.1.3　PLC的发展方向4
　　1.2　PLC的技术性能指标5
　　　1.2.1　一般技术指标5
　　　1.2.2　技术性能指标5
　　1.3　PLC的分类及应用领域6
　　　1.3.1　PLC的分类6
　　　1.3.2　PLC的应用领域8
　　1.4　PLC的基本组成8
　　　1.4.1　中央处理器9
　　　1.4.2　存储器9
　　　1.4.3　输入/输出接口9
　　　1.4.4　电源10
　　　1.4.5　编程器10
　　　1.4.6　PLC系统的等效电路11
　　1.5　PLC的工作原理12
　　1.6　实践拓展14
　　1.7　思考与练习15
第2章　西门子S7-200 PLC16
　　2.1　西门子PLC的类别16
　　2.2　S7-200的构成17
　　　2.2.1　PLC主机18
　　　2.2.2　扩展模块19
　　　2.2.3　相关设备21
　　2.3　S7-200的性能与工作方式22
　　　2.3.1　S7-200系列PLC的输入/输出性能22
　　　2.3.2　S7-200的存储性能23
　　　2.3.3　S7-200的工作方式25
　　2.4　S7-200的电源计算25
　　2.5　S7-200的最大I/O原则26
　　2.6　S7-200的外部接线27
　　2.7　S7-200的编程方法29
　　　2.7.1　PLC的编程语言29
　　　2.7.2　S7-200的程序结构31
　　2.8　实例：三相鼠笼型异步电动机-△启动控制31
　　2.9　实践拓展33
　　2.10　思考与练习34
第3章　S7-200的基本指令35
　　3.1　编程元件及寻址方式35
　　　3.1.1　基本数据类型35
　　　3.1.2　编程元件35
　　　3.1.3　编程元件的寻址38
　　3.2　基本指令40
　　　3.2.1　基本位操作指令40
　　　3.2.2　逻辑堆栈指令46
　　　3.2.3　定时器指令48
　　　3.2.4　计数器指令55
　　　3.2.5　比较指令59
　　3.3　实例：异步电动机正反转控制60
　　3.4　实践拓展61
　　3.5　思考与练习62
第4章　PLC梯形图程序设计63
　　4.1　PLC的程序设计方法63
　　　4.1.1　经验设计法63
　　　4.1.2　继电器控制电路移植法64
　　　4.1.3　顺序控制设计法65
　　4.2　梯形图设计规则66
　　4.3　顺序功能图67
　　　4.3.1　顺序功能图的组成元素67
　　　4.3.2　顺序功能图绘制的注意事项68
　　　4.3.3　顺序控制指令68
　　　4.3.4　顺序功能图的编程69
　　4.4　PLC程序及调试说明74
　　　4.4.1　复杂程序的设计方法74
　　　4.4.2　程序的内容和质量74
　　　4.4.3　程序的调试75
　　4.5　实例：顺序控制功能图在小车行程控制中的应用75
　　4.6　实践拓展77
　　4.7　思考与练习78
第5章　S7-200的功能指令79
　　5.1　运算指令79
　　　5.1.1　四则运算及增减指令79
　　　5.1.2　数学函数指令84
　　　5.1.3　逻辑运算指令87
　　5.2　数据处理指令89
　　　5.2.1　数据传送指令89
　　　5.2.2　移位指令93
　　　5.2.3　字节交换指令97
　　5.3　表功能指令97
　　　5.3.1　填表指令98
　　　5.3.2　表取数指令98
　　　5.3.3　填充指令99
　　　5.3.4　表查找指令100
　　5.4　转换指令101
　　　5.4.1　数据类型转换指令102
　　　5.4.2　编码和译码指令104
　　　5.4.3　字符串转换指令105
　　5.5　程序控制类指令108
　　　5.5.1　结束、暂停指令和看门狗指令108
　　　5.5.2　跳转指令110
　　　5.5.3　循环指令111
　　　5.5.4　子程序指令112
　　　5.5.5　与ENO指令114
　　5.6　特殊指令115
　　　5.6.1　实时时钟指令115
　　　5.6.2　中断指令116
　　　5.6.3　高速计数器指令120
　　　5.6.4　高速脉冲输出指令131
　　　5.6.5　PID指令138
　　5.7　实例：广告牌循环彩灯的PLC控制142
　　5.8　实践拓展144
　　5.9　思考与练习144
第6章　STEP 7-Micro/WIN编程软件146
　　6.1　STEP 7-Micro/WIN的安装146
　　　6.1.1　系统要求146
　　　6.1.2　软件安装146
　　6.2　STEP 7-Micro/WIN的功能146
　　　6.2.1　STEP 7-Micro/WIN基本功能146
　　　6.2.2　软件界面及其功能147
　　　6.2.3　系统组态150
　　6.3　STEP 7-Micro/WIN的使用154
　　　6.3.1　文件操作155
　　　6.3.2　编辑程序158
　　　6.3.3　下载与运行程序168
　　6.4　仿真运行点动控制程序170
　　6.5　实例：使用指令向导初始化HSC1的工作模式0173
　　6.6　实例：应用PID指令向导编写水箱水位控制程序176
　　6.7　实践拓展179
　　6.8　思考与练习180
第7章　S7-200系列PLC的通信与网络181
　　7.1　PLC数据通信的基础知识181
　　　7.1.1　数据通信的传输方式181
　　　7.1.2　通信介质183
　　　7.1.3　串行通信接口标准185
　　　7.1.4　PLC的通信网络结构187
　　7.2　S7-200的通信系统与网络188
　　　7.2.1　S7-200的通信188
　　　7.2.2　通信连接方式191
　　　7.2.3　通信协议191
　　7.3　S7-200的网络通信195
　　　7.3.1　S7-200的通信指令196
　　　7.3.2　PPI通信196
　　　7.3.3　PPI通信应用197
　　　7.3.4　自由口通信200
　　　7.3.5　自由口通信应用202
　　7.4　实例：S7-200连接GSM调制解调器207
　　7.5　实践拓展214
　　7.6　思考与练习215
第8章　变频器的PLC控制217
　　8.1　变频器的基础知识217
　　　8.1.1　变频器的用途和构造217
　　　8.1.2　变频器的电气连接219
　　8.2　变频器的输出频率219
　　　8.2.1　变频器输出频率的基本概念219
　　　8.2.2　设置或修改变频器输出频率的方法220
　　8.3　MICROMASTER 420通用变频器221
　　　8.3.1　MICROMASTER 420的特点221
　　　8.3.2　MICROMASTER 420的安装221
　　　8.3.3　MICROMASTER 420的调试223
　　8.4　MICROMASTER 420与PLC的连接227
　　　8.4.1　基本操作面板设置参数227
　　　8.4.2　快速调试229
　　　8.4.3　基于PLC的变频器模拟量闭环调速系统230
　　　8.4.4　基于PLC的变频器闭环定位控制系统232
　　8.5　实例：S7-200与三垦变频器通信235
　　8.6　实例：基于S7-200的变频调速恒压供水系统240
　　8.7　实践拓展246
　　8.8　思考与练习247
第9章　人机交互设备248
　　9.1　触摸屏248
　　9.2　TPC1262H基本信息249
　　9.3　文本显示器250
　　　9.3.1　TD200文本显示器250
　　　9.3.2　TD200C文本显示器252
　　　9.3.3　TD200/TD200C技术规范252
　　　9.3.4　TD200/TD200C与S7-200的连接253
　　　9.3.5　TD200/TD200C与S7-200的连接电缆制作图254
　　　9.3.6　TD200/TD200C安装图255
　　9.4　MCGS嵌入版组态软件255
　　　9.4.1　MCGS嵌入版组态软件的功能255
　　　9.4.2　MCGS嵌入版组态软件的特点256
　　　9.4.3　MCGS嵌入版组态软件的工作方式256
　　　9.4.4　组态开发257
　　　9.4.5　实例:液压控制系统组态开发259
　　9.5　HMI组态软件268
　　　9.5.1　HMI组态软件的安装269
　　　9.5.2　创建一个新项目文件269
　　　9.5.3　添加变量270
　　　9.5.4　添加文字标签271
　　　9.5.5　添加弹出按钮272
　　　9.5.6　离线模拟273
　　　9.5.7　将项目文件下载到触摸屏…274
　　　9.5.8　PLC控制程序的传送与操作274
　　9.6　实例：基于触摸屏的三相异步电机调速275
　　9.7　实践拓展277
　　9.8　思考与练习277
第10章　西门子S7-200的常用模块278
　　10.1　模拟量扩展模块278
　　　10.1.1　模拟量扩展模块的种类和连接278
　　　10.1.2　模拟量输出模块的地址和技术规范278
　　　10.1.3　模拟量输入模块的地址和技术规范279
　　10.2　模拟量输出模块的使用280
　　　10.2.1　模拟量输出模块的数据字格式280
　　　10.2.2　模拟量输出模块EM232的使用280
　　10.3　模拟量输入模块的使用282
　　　10.3.1　模拟量输入模块的数据字格式282
　　　10.3.2　模拟量输入模块EM231的使用283
　　10.4　模拟量混合模块EM235284
　　10.5　位置控制模块EM253286
　　　10.5.1　EM253的特点及功能287
　　　10.5.2　EM253的技术规范287
　　　10.5.3　EM253与S7-200PLC的兼容性289
　　　10.5.4　EM253 LED状态290
　　　10.5.5　EM253的编程291
　　　10.5.6　EM253的接线291
　　　10.5.7　EM253的应用292
　　10.6　数字量扩展模块292
　　　10.6.1　S7-200数字量扩展模块技术规范293
　　　10.6.2　S7-200数字量扩展模块接线图295
　　10.7　测量温度扩展模块298
　　　10.7.1　模拟量扩展模块输入技术规范298
　　　10.7.2　EM231热电偶模块299
　　　10.7.3　EM231热电阻模块300
　　10.8　调制解调器模块EM241 Modem302
　　　10.8.1　EM241 Modem的功能302
　　　10.8.2　EM241 Modem的技术规范303
　　　10.8.3　EM241 Modem的安装304
　　10.9　工业以太网模块CP243-1304
　　　10.9.1　CP243-1的技术规范304
　　　10.9.2　CP243-1的功能305
　　　10.9.3　CP243-1的使用306
　　10.10　SIWAREX MS称重模块307
　　　10.10.1　SIWAREX MS的特性307
　　　10.10.2　添加称重库指令308
　　　10.10.3　库文件参数说明308
　　　10.10.4　设定参数310
　　　10.10.5　零点标定311
　　　10.10.6　砝码标定312
　　10.11　S7-200的调制解调器通信314
　　　10.11.1　S7-200与S7-200的通信314
　　　10.11.2　通过电话线编程321
　　10.12　实例：触摸屏与EM235/EM232控制的变频调速330
　　10.13　实例：自来水厂净水剂投加系统的控制332
　　10.14　实践拓展337
　　10.15　思考与练习338
第11章　PLC控制系统的应用设计339
　　11.1　PLC控制系统的总体设计339
　　　11.1.1　PLC控制系统的类型339
　　　11.1.2　PLC控制系统的设计原则340
　　　11.1.3　PLC控制系统的设计步骤341
　　　11.1.4　减少PLC输入和输出点数的方法342
　　11.2　提高PLC控制系统可靠性的措施344
　　　11.2.1　供电系统设计344
　　　11.2.2　接地设计347
　　　11.2.3　PLC输入/输出电路的设计348
　　　11.2.4　电气柜结构设计350
　　　11.2.5　现场布线图设计350
　　　11.2.6　冗余设计350
　　　11.2.7　软件抗干扰方法350
　　　11.2.8　工作环境处理351
　　11.3　PLC控制系统的设计351
　　　11.3.1　实例：三级皮带运输机…352
　　　11.3.2　实例：机械手工作控制…355
　　　11.3.3　实例：钻床精度控制系统359
　　　11.3.4　实例：自动配料控制系统364
　　　11.3.5　实例：炉窖温度控制系统367
　　　11.3.6　实例：五层电梯控制系统375
　　11.4　实践拓展398
　　11.5　思考与练习400
第12章　PLC的安装与维护401
　　12.1　PLC的安装和拆除401
　　　12.1.1　PLC的安装环境401
　　　12.1.2　S7-200安装注意事项401
　　　12.1.3　安装或拆除S7-200402
　　　12.1.4　PLC的接线403
　　　12.1.5　抑制电路406
　　　12.1.6　抗干扰措施406
　　12.2　PLC故障检查和维护407
　　　12.2.1　PLC的维护407
　　　12.2.2　PLC的故障分析和处理…410
　　　12.2.3　S7-200的故障信息诊断…411
　　12.3　PLC应用系统的调试413
　　12.4　实例：S7-200系列PLC的故障检查414
　　12.5　实践拓展417
　　12.6　思考与练习420
附录　S7-200的指令速查表421
参考文献424