本书以S7-300系列PLC为样本，介绍了S7-300 PLC的组成结构、指令系统、通信联网及在过程控制领域中的应用等内容。全书辅以多个实例，重点突出，语言简练。
本书内容
本书以在工业控制领域中应用广泛的S7-300系列PLC为样本，面向高校学生及工程技术人员，本着简化理论、突出实践的指导思想，精简那些对实际工程设计操作使用不多的基础理论，加强工程实践环节。
在章节顺序设计上，本书从PLC的初学者的角度着眼，环环相扣，让读者感到有条理可循，书中配以实例讲解，既全面又不拖沓，不会使人产生望而生畏的观感。
本书还从内容上加强了PLC的模拟量处理功能的介绍，对“PLC模拟量处理”专设一章，辅以自己编写的部分实例，便于读者快速掌握该部分内容。
西门子公司的S7系列PLC在工业控制领域中有着广泛应用，在我国的PLC市场中占据很大份额，很多高校都开设了相关课程。本书以S7-300系列PLC为样本，介绍其组成结构、指令系统、通信联网及在过程控制领域中的应用等内容。
全书共分8章，主要包括以下几个方面：
S7-300系列PLC的硬件组成及工作原理；
标准STEP7软件包的使用方法、S7-300的指令系统及软件调试方法；
S7-300系列PLC的组织块中断管理及结构化编程方法；
S7-300系列PLC的通信网络及应用；
S7-300系列PLC在过程控制领域中的应用。
全书实例丰富，重点突出，语言简练，可作为高校相关专业“可编程控制器”课程的教材，对现场工程技术人员也有很大的参考价值。
本书特色
PLC从产生至今，不过几十年的时间，但是由于其具备独特的优点，使之在工业生产中广泛应用。随着科学技术的发展，尤其是随着计算机技术、通信技术的发展，PLC技术也在高速发展，更新换代产品不断出现，功能越来越强，使用范围越来越广。
西门子公司S7-300/400系列PLC在工业控制领域中占有很大的市场份额，目前很多高校开设了相关课程，也存在多种多样的教材版本，但对于大专院校相关专业的学生来说，由于学时和相关基础的限制，过深过厚的教材并不适用，本书以“突出实践、够用为度”为原则，以S7-300系列PLC为样机，对S7-300系列PLC的硬件结构、组成原理、指令系统、编程软件、结构化编程、通信联网、模拟量处理等内容进行了介绍。本书既可以作为大专院校相关专业教材，也可为工程技术人员提供参考。
可编程控制器技术是实践的技术，本书不涉及高深的理论，书中提供的例子都是在实际S7-300PLC系统中调试通过的实例，为了不使读者产生望而生畏的观感，从内容安排上由浅入深、环环相扣，能达到快速入手的效果。但应该指出的是，对于在工业控制领域中占有重要地位的PLC产品来说，一本教材是不可能涵盖其所有内容，教材的使用者多为没有任何基础的学生，所以从内容的选择上尽量挑选那些在实际使用中所占比重较大的内容作为教学内容，通过合理安排，希望本书内容能起到抛砖引玉，让读者融会贯通的作用。
随着科学技术的发展，可编程控制器不仅在传统的开关量及数字量控制领域继续独占鳌头，在冶金、化工等流程工业中的过程控制领域也扮演着重要的角色。本书从内容上加强了PLC在过程控制领域中的应用部分的内容。在多数现行PLC教材上，此部分内容或者没有涉及或者涉及过少，本书对PLC的模拟量处理功能专设一章，辅以自己编写的部分实例，使读者能很快掌握该部分内容。
在具体学习过程中，如果所在学校没有专门的S7-300系列PLC实验设备，则相关实验程序可以直接在PLCSIM仿真软件上进行调试开发，书中专门对这种软件进行了介绍。
本书由张国德、李红主编，王燕、关大陆、王广威参加了编写工作。本书第1章由王燕编写，第2章由关大陆、王燕共同编写，第3、4章由李红编写，第5章由关大陆编写，第6、8章由张国德编写，第7章由王广威编写，在此向在本书编写过程中帮助做了很多工作的周政老师致谢。全书由张国德、李红负责统稿审核。书中内容参考了西门子公司相关技术手册及其他一些文献，详细内容见参考文献，在此谨向所有参考文献的作者表示感谢。
由于编者水平有限，书中难免有错漏不妥之处，恳请读者不吝批评指正。
编者
2009年11月
电子与电气工程
本书内容
西门子公司的S7系列PLC在工业控制领域中有着广泛应用，在我国的PLC市场中占据很大份额，很多高校都开设了相关课程。本书以S7-300系列PLC为样本，介绍其组成结构、指令系统、通信联网及在过程控制领域中的应用等内容。
全书共分8章，主要从以下几部分进行介绍：
· S7-300系列PLC的硬件组成及工作原理。
· 标准STEP7软件包的使用方法、S7-300的指令系统及软件调试方法。
· S7-300系列PLC的组织块中断管理及结构化编程方法。
· S7-300系列PLC的通信网络及应用。
· S7-300系列PLC在过程控制领域中的应用。
全书辅以多个实例，重点突出，语言简练，环环相扣，可作为高校相关专业“可编程控制器”课程的教材，对现场工程技术人员也有很大的参考价值。
本书特色
本书以在工业控制领域中应用范围广泛的S7-300系列PLC为样本，面向高校学生及工程技术人员，本着简化理论、突出实践的指导思想，精简那些对实际工程设计操作使用不多的基础理论，加强工程实践环节。在章节顺序设计上，本书从PLC的初学者的角度着眼，环环相扣，让教材使用者感到有条理可循，书中配以实例讲解，即全面又不啰嗦，不会使人产生望而生畏的观感。本书还从内容上加强了PLC的模拟量处理功能的介绍，对“PLC模拟量处理”专设一章，辅以自己编写的部分实例，使读者能很快掌握该部分内容。
出版说明
前言
教学建议
第1 章 概述1
1.1 可编程控制器的产生1
1.2 可编程控制器的分类2
1.3 可编程控制器的特点3
1.4 可编程控制器的应用5
1.5 可编程控制器的发展6
1.5.1 可编程控制器产品的主要流派6
1.5.2 我国PLC的发展7
1.5.3 可编程控制器的发展趋势7
1.6 可编程控制器的软件及编程语言8
1.6.1 系统软件8
1.6.2 应用软件9
小结12
习题112
第2 章 可编程控制器的组成和工作原理13
2.1 S7鄄300 PLC的整体结构13
2.2 S7鄄300 PLC的CPU模块15
2.2.1 CPU分类15
2.2.2 CPU面板16
2.3 S7鄄300 PLC的信号模块17
2.3.1 数字量输入模块17
2.3.2 数字量输出模块18
2.3.3 数字量输入/输出模块19
2.4 I/ O模块地址分配20
2.5 S7鄄300 PLC的其他模块21
2.6 S7鄄300 PLC基本工作原理23
小结26
习题2 26
第3 章 S7鄄300 PLC编程软件27
3.1 STEP 7 简介27
3.2 CPU的存储区29
3.2.1 数制29
3.2.2 数据类型30
3.2.3 系统存储区结构31
3.2.4 系统存储器区32
3.2.5 S7300 PLC的寄存器34
3.2.6 寻址方式36
3.3 S7鄄300 PLC的程序组成36
3.4 创建项目37
3.5 硬件组态和参数设置40
3.5.1 插入硬件站40
3.5.2 启动硬件组态软件包41
3.5.3 产生硬件设定组态42
3.5.4 参数设置43
3.5.5 CPU属性43
3.5.6 可变寻址和I/ O符号表46
3.5.7 硬件组态的保存、下载和上载48
3.6 创建OB1 程序及编辑符号表49
3.6.1 创建OB1 程序49
3.6.2 编辑符号表50
3.7 用程序状态功能调试程序50
3.8 用变量表调试程序52
3.9 S7 仿真软件的应用56
3.9.1 S7鄄PLCSIM主要功能57
3.9.2 S7鄄PLCSIM与真实PLC的差别57
3.9.3 S7鄄PLCSIM的使用方法58
小结60
习题360
第4 章 S7鄄300 PLC的指令系统及编程61
4.1 位逻辑指令61
4.2 定时器指令69
4.2.1 定时器组成69
4.2.2 定时器启动和运行70
4.2.3 定时器应用举例78
4.3 计数器指令及应用79
4.3.1 计数器的结构79
4.3.2 计数器指令80
4.3.3 计数器应用举例83
4.4 数据处理指令85
4.4.1 数据装入与传送指令85
4.4.2 数据转换指令87
4.5 数学运算指令93
4.5.1 整数运算指令93
4.5.2 浮点数运算指令95
4.5.3 字逻辑运算指令96
4.5.4 比较指令98
4.5.5 移位指令101
4.5.6 累加器指令103
4.6 逻辑控制指令104
4.7 程序控制指令106
4.8 数据块指令107
小结109
习题4109
第5 章 S7鄄300 PLC的组织块及中断处理110
5.1 组织块与中断处理110
5.1.1 组织块概述110
5.1.2 中断过程与中断管理111
5.2 组织块的变量声明表112
5.3 日期时间中断组织块112
5.4 循环中断组织块116
5.5 延时中断组织块117
5.6 硬件中断组织块119
5.7 启动时使用的组织块122
5.8 错误处理组织块123
5.8.1 异步故障中断组织块OB80 ~OB87124
5.8.2 同步故障组织块OB121 和OB122131
5.9 背景组织块134
小结134
习题5135
第6 章 结构化程序设计136
6.1 结构化编程的实现136
6.1.1 功能与功能块变量声明表的建立136
6.1.2 FC结构化编程的实现138
6.1.3 FB与FC的区别142
6.1.4 数据块的定义与调用142
6.1.5 FB结构化编程的实现150
6.2 结构化编程实例151
6.2.1 交通灯控制的结构化编程151
6.2.2 三层电梯控制的结构化编程159
小结170
习题6170
第7 章 PLC通信网络技术及应用171
7.1 计算机通信方式与串行通信接口171
7.1.1 计算机的通信方式171
7.1.2 串行通信接口的标准172
7.2 计算机通信的国际标准173
7.2.1 开放系统互连模型173
7.2.2 IEEE802 通信标准174
7.2.3 现场总线及其国际标准175
7.3 工业自动化网络与S7鄄300/400的通信网络176
7.3.1 工业自动化网络结构176
7.3.2 S7鄄300/400 的通信网络176
7.4 工业以太网178
7.4.1 工业以太网概述178
7.4.2 工业以太网的网络方案179
7.4.3 工业以太网的网卡与通信处理器180
7.4.4 工业以太网组态简单示例180
7.5 PROFIBUS现场总线通信技术及其应用181
7.5.1 PROFIBUS的简介181
7.5.2 PROFIBUS的组成181
7.5.3 PROFIBUS的物理层182
7.5.4 PROFIBUS鄄DP设备的分类184
7.5.5 PROFIBUS通信处理器185
7.6 PROFIBUS的通信协议185
7.6.1 PROFIBUS的数据链路层185
7.6.2 PROFIBUS鄄DP187
7.6.3 PROFIBUS鄄PA189
7.6.4 PROFIBUS鄄FMS189
7.6.5 PROFINet190
7.7 基于组态的PROFIBUS通信实例191
小结209
习题7209
第8 章 S7鄄300 PLC在模拟量处理中的应用210
8.1 S7鄄300 中的模拟量输入输出模块211
8.2 模拟量模块的地址分配及量程确定216
8.2.1 模拟量模块的地址分配216
8.2.2 模拟量模块的量程设置217
8.3 模拟量的表示方式、 分辨率和比例关系218
8.3.1 模拟量的表示方式和分辨率218
8.3.2 模拟量与转换后的数值之间的比例关系219
8.4 连续PID控制器SFB41220
8.4.1 定值与过程变量的处理220
8.4.2 PID控制算法222
8.4.3 控制器输出值的处理222
8.4.4 SFB41 的参数223
8.5 模拟量转换编程举例225
8.6 PID控制编程实例228
8.6.1 SFB41 应用实例228
8.6.2 模拟量结构化编程实例230
8.7 其他控制功能块234
8.7.1 步进控制功能块SFB42“CONT_S冶234
8.7.2 脉冲宽度调制器SFB43 237
小结242
习题8 242
参考文献 243
