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內容簡介

　　本書分上、下兩篇。上篇為理論教學篇，闡述瞭可編程序控製器的基本原理和硬件配置，係統介紹瞭西門子S7－200PLC的指令係統以及可編程序控製器的編程方法。上篇共七章，包括可編程序控製器概述、可編程序控製器的基本原理、S7－200PLC的硬件係統、S7－200PLC的指令係統、可編程序控製器程序設計基礎、子程序與中斷程序以及可編程序控製器的通信及網絡等。下篇為實驗教學篇，係統介紹瞭西門子S7－200PLC的編程軟件及其使用方法，並配置瞭豐富的實驗內容便於讀者理論結閤實際。下篇共三章，包括可編程控製器編程係統及編程軟件、可編程控製器編程基礎實驗以及可編程控製器編程綜閤實驗等。

目錄

上篇理論教學篇
第1章可編程序控製器概述1
1.1可編程序控製器的由來與定義1
1.1.1可編程序控製器的由來1
1.1.2可編程序控製器的定義2
1.1.3可編程序控製器的主要性能指標
和分類2
1.1.4可編程序控製器的硬件4
1.2可編程序控製器的特點與功能5
1.2.1可編程序控製器的特點5
1.2.2可編程序控製器的主要功能7
1.2.3PLC與其他自動控製係統的比較8
1.3可編程序控製器的發展與應用9
1.3.1可編程序控製器的發展概況9
1.3.2可編程序控製器的發展趨勢10
1.3.3可編程序控製器在中國的應用
概貌11
1.4可編程序控製器國外品牌
簡介12
1.4.1西門子公司的可編程序控製器12
1.4.2AB公司的可編程序控製器17
1.4.3三菱公司的可編程序控製器19
1.5可編程序控製器國産品牌
簡介21
1.5.1主要國産可編程序控製器21
1.5.2和利時公司的可編程序控製器22
1.5.3颱達公司的可編程序控製器24
1.5.4閤信公司的可編程序控製器25
練習題25
第2章可編程序控製器的基本原理27
2.1可編程序控製器的基本結構27
2.1.1整體式PLC27
2.1.2模塊式PLC27
2.2可編程序控製器的各組成
部分28
2.2.1中央處理單元28
2.2.2存儲器28
2.2.3輸入/輸齣接口電路29
2.2.4外部設備33
2.2.5智能模塊35
2.2.6電源模塊37
2.3可編程序控製器的工作原理37
2.3.1PLC的掃描工作方式37
2.3.2PLC的掃描工作過程38
2.3.3PLC的輸入/輸齣滯後現象40
2.3.4PLC的脈衝捕捉功能41
2.3.5PLC的輸入濾波功能41
2.4可編程序控製器的編程語言44
2.4.1PLC軟件的基本概念44
2.4.2梯形圖45
2.4.3語句錶46
2.4.4功能塊圖48
2.4.5基於Windows的編程語言標準
IEC61131��348
2.4.6變量的數據類型48
練習題50
第3章S7��200 PLC的硬件係統51
3.1S7��200 PLC硬件係統的組成51
3.1.1S7��200 CPU模塊51
3.1.2高級配置56
3.1.3擴展模塊57
3.1.4工作電源及電源需求核算60
3.2S7��200 CPU數據存儲器及其
尋址方式61
3.2.1數據存儲器的分配和地址62
3.2.2數據存儲器的功能及其直接
尋址64
3.2.3存儲器的有效範圍69
3.2.4數據存儲器的間接尋址70
3.2.5數據保持71
3.3擴展I/O模塊的尋址73
3.3.1I/O點地址分配原則73
3.3.2擴展模塊地址分配實例74
3.3.3擴展模塊的連接方式76
練習題76
可編程序控製器原理與應用基礎第2版目錄第4章S7��200 PLC的指令係統77
4.1位邏輯指令77
4.1.1觸點指令77
4.1.2取非指令78
4.1.3正跳變和負跳變指令78
4.1.4輸齣指令79
4.1.5置位和復位指令79
4.1.6空操作指令80
4.2定時器和計數器指令83
4.2.1定時器指令83
4.2.2計數器指令88
4.3比較、傳送及移位指令91
4.3.1比較指令91
4.3.2傳送指令93
4.3.3移位指令94
4.3.4循環移位指令95
4.3.5位移位寄存器指令97
4.4數學運算指令99
4.4.1加法指令和減法指令99
4.4.2乘法指令和除法指令100
4.4.3字節、字、雙字的增指令和
減指令103
4.5邏輯運算指令與轉換指令103
4.5.1與、或、異或指令103
4.5.2取反指令104
4.5.3整數的轉換指令106
4.5.4譯碼、編碼與段碼指令107
4.6程序控製指令108
4.6.1有條件結束指令、暫停指令和
看門狗復位指令108
4.6.2跳轉指令和標號指令109
4.6.3循環指令110
4.6.4順序控製繼電器指令112
4.6.5AENO指令（STL）113
4.7邏輯堆棧指令114
4.7.1棧裝載與指令和棧裝載或指令115
4.7.2邏輯推入棧指令和邏輯彈齣棧
指令115
4.7.3邏輯讀棧指令和裝入堆棧
指令115
練習題122
第5章可編程序控製器程序設計
基礎128
5.1梯形圖程序的基礎知識128
5.1.1梯形圖編程的基本規則128
5.1.2Step 7�睲icro/WIN32編程規約131
5.1.3使用符號變量及符號錶132
5.1.4輸齣點的終值設定132
5.2典型控製功能的梯形圖135
5.2.1具有自鎖和互鎖功能的程序135
5.2.2定時器應用程序136
5.2.3計數器應用程序140
5.2.4微分指令應用程序141
5.3PLC程序的移植設計法和經驗
設計法143
5.3.1PLC程序的移植設計法143
5.3.2PLC程序的經驗設計法148
5.3.3實用程序兩例155
5.4PLC程序的順序控製設計法159
5.4.1順序控製設計法的設計步驟159
5.4.2順序功能圖的繪製161
5.4.3單控製流的順序控製設計法163
5.4.4復雜控製流的順序控製設計法169
5.5PLC程序的邏輯設計法171
5.5.1梯形圖與邏輯函數的關係172
5.5.2組閤邏輯關係的程序設計法172
練習題177
第6章可編程序控製器的通信及
網絡183
6.1網絡通信概述183
6.1.1數據通信的幾個基本概念183
6.1.2網絡配置185
6.2S7係列 PLC的網絡類型及
配置187
6.2.1S7係列 PLC的網絡結構187
6.2.2網絡通信協議187
6.2.3通信設備189
6.2.4S7��200 PLC的通信方式191
6.3S7��200 PLC的通信指令與通信
實例193
6.3.1網絡讀與網絡寫指令193
6.3.2單主站通信網絡應用實例194
6.3.3自由端口模式通信指令196
6.3.4PLC與打印機的通信實例199
6.3.5PLC與遠程PC的通信實例201
6.3.6PLC自由端口發送實例203
6.3.7獲取與設置通信口地址指令205
練習題207下篇實驗教學篇
第7章可編程序控製器編程係統及
編程軟件208
7.1S7��200 PLC係統的建立208
7.1.1最小S7��200 PLC係統208
7.1.2硬件連接208
7.2Step 7�睲icro/WIN32的安裝與
設置209
7.2.1編程軟件的安裝方法209
7.2.2設置通信參數209
7.2.3建立在綫聯係210
7.3Step 7�� Micro/WIN 32使用
方法212
7.3.1編程軟件界麵及窗口元素212
7.3.2自定義STEP 7�睲icro/WIN 32215
7.3.3使用幫助215
7.4編程與調試216
7.4.1梯形圖程序的輸入與編輯217
7.4.2程序的下載與上裝219
7.4.3程序的調試與監控220
7.4.4程序及CPU的密碼保護220
練習題221
第8章可編程序控製器編程基礎
實驗222
8.1概述222
8.1.1基本要求222
8.1.2實驗設備222
8.2基本邏輯指令實驗223
8.2.1多地點控製223
8.2.2三相異步電動機的基本控製223
8.2.3搶答器控製程序224
8.3定時器指令實驗225
8.3.1多颱電動機聯鎖運行控製225
8.3.2閃光報警程序設計226
8.3.3脈衝發生器程序設計227
8.3.4通電延時與斷電延時控製程序
設計227
8.3.5單颱電動機的�病髕鴝�控製228
8.4計數器指令實驗230
8.4.1計數器指令的基本應用程序
設計230
8.4.2計數器與定時器組閤的定時
程序231
8.4.3超大容量計數器程序設計231
8.5比較指令實驗232
8.5.1順序控製程序設計232
8.5.2密碼鎖程序設計233
8.6移位及循環指令實驗233
8.6.1數碼顯示驅動程序設計233
8.6.2模擬噴泉的控製程序設計235
8.6.3彩燈控製程序的設計236
8.6.4模擬天塔之光的控製程序設計237
第9章可編程序控製器編程綜閤
實驗239
9.1概述239
9.1.1基本要求239
9.1.2實驗設備239
9.2位置與行程控製240
9.2.1小車多地點往復運動的行程
控製240
9.2.2銑床聯鎖控製241
9.2.3貨叉取放箱控製243
9.2.4鑽床與布料機控製244
9.3步進電動機控製245
9.3.1三相步進電動機模擬控製245
9.3.2五相步進電動機模擬控製246
9.4交通信號燈控製248
9.4.1基本交通信號燈控製249
9.4.2復雜交通信號燈控製250
9.5常見工業機械控製251
9.5.1多級傳送帶的模擬控製251
9.5.2通風係統運行狀態監測252
9.5.3液體混閤的模擬控製253
9.5.4裝配流水綫的模擬控製253
9.6復雜控製程序設計255
9.6.1機械手模擬控製程序255
9.6.2電梯模擬控製程序256
9.6.3洗衣機模擬控製程序259
部分練習題解答261
附錄282
附錄AS7��200 PLC指令一覽錶282
附錄BS7��200 PLC錯誤代碼
一覽錶285
附錄CS7��200 PLC STL指令執行
時間一覽錶287
附錄D西門子、三菱及鬆下公司
PLC指令對照一覽錶294
參考文獻297

前言/序言

　　第2版前言本書自2009年齣版第1版至今已經六年。根據這六年來的使用情況以及讀者的反饋意見，本書主要做瞭以下幾個方麵的修改：
　　1）由於PLC技術發展迅速，應用領域不斷擴展，因此，本書第1章使用瞭當前最新的PLC技術發展動態以及在國內的應用概況代替瞭原有內容；在簡介各PLC廠商的産品時，依據其最新的産品技術手冊，以列錶的形式給齣瞭各個産品係列的主要技術參數；鑒於國産PLC技術的進步，增補瞭“可編程序控製器國産品牌簡介”一節。
　　2）由於本書定位於PLC技術的“應用基礎”，所涉及的工程控製實例也是比較簡單的控製問題，因此，在第4章S7��200 PLC的指令係統中，刪減瞭在復雜控製程序中纔能使用到的一些指令（如某些數學運算指令和錶功能指令等），並且對指令做瞭進一步的歸類以及進行統一的功能說明，便於讀者對比理解、記憶和查找。
　　3）本書進一步加強瞭編程方法和應用實例的介紹。在第5章中不僅補充瞭例題，還增補瞭“PLC程序的邏輯設計法”一節。從而為讀者提供瞭PLC控製程序係統的設計方法和豐富的編程實例。
　　4）在下篇實驗教學篇中，大幅修改瞭原書的寫作風格，實驗項目與第5章的例題和練習題結閤更加緊密，控製問題和實驗要求更加清晰，便於實驗者找到編程思路；對於比較簡單的控製程序沒有直接給齣程序，而是給齣程序的設計思路和提示；對於比較復雜的程序不僅給齣設計思路，還給齣程序的主要部分或參考程序。
　　5）為瞭幫助初學者檢驗自己的學習成果，本修訂版增補瞭第4章和第5章的練習題答案，有些練習題還給齣瞭多種編程方法。這些練習題答案也相當於編程實例。考慮到其他章節的練習題大都為思考題，故未給齣答案（在教材正文中能找到答案）。
　　本書第1~5章由劉鳳春編著，第6章和附錄由周曉丹編著，第7~9章由王林編著。全書由劉鳳春統稿。
　　本書承濛清華大學唐慶玉教授主審，他對全書進行瞭仔細審閱，提齣瞭許多極其寶貴的建議和意見，在此，謹嚮唐慶玉教授錶示衷心的感謝！
　　關於本書的編著，我們在主觀上傾注瞭極大精力，力求呈現給讀者最先進的技術和最精華的應用實例，但學識與經驗畢竟有限，疏漏與不當之處，仍恐難免，懇請廣大同行和讀者不吝賜教。意見和要求請發送至：lfc5e001@dlut.edu.cn。
　　與本書配套的多媒體教學課件可以在機械工業齣版社的網站上免費下載。歡迎讀者下載使用，以提高學習效率。
　　編者第1版前言可編程序控製器（簡稱PLC）是一種由微處理器控製的電子係統，專為工業環境下的應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來存儲並執行邏輯運算、順序控製、定時、計數和算術運算等操作的指令，並通過數字式或模擬式的輸入和輸齣，控製各種類型的機械或生産過程。可編程序控製器及其有關外圍設備，都是按照易於與工業控製係統形成一個整體、易於擴充其功能的原則設計的。
　　可編程序控製器誕生於20世紀70年代。最早的PLC是以替換繼電器�步喲テ骺刂葡低車慕巧�齣現的，其主要實現的功能僅僅是邏輯簡單的順序控製功能。PLC一經齣現，就以其高可靠性、高抗乾擾能力、小體積、低功耗和簡單直觀的編程模式（如梯形圖）而顯示齣強大的生命力，成為自動控製領域的明星。經過瞭三十多年的發展，其功能和性能都有瞭極大的提高。現代PLC産品集邏輯控製、模擬量閉環控製、數據處理和數據通信聯網等功能於一體，其平均無故障時間間隔（MTBF）可達50萬h甚至100萬h，能夠滿足工業生産的各個控製領域的應用要求，已經成為工業控製的標準設備，其應用的深度和廣度是一個國傢工業自動化水平的重要標誌之一。因此，學習掌握PLC的工作原理及其應用技術，對工科院校的工業電氣自動化、自動控製、機電一體化以及其他非電類專業的學生和廣大工程技術人員而言，具有很高的實用價值。
　　目前，世界上的PLC生産廠商有數百傢，開發生産瞭各種型號和不同性能的PLC産品，它們有各自不同的硬件係統、指令集和編程軟件，基本上互不兼容。盡管如此，由於PLC的功能大同小異，故其硬件係統的基本構成和工作原理是相同的，使用麵嚮問題的編程語言的編程思想和編程方法是相同的。因此，當掌握瞭一種PLC産品的使用方法後，就具備瞭舉一反三的編程能力。
　　S7��200係列PLC是小型PLC中的佼佼者。其應用領域極為廣泛，覆蓋瞭所有與自動檢測、自動控製有關的工業及民用領域，包括各種衝壓機床、磨床、印刷機械、橡膠化工機械、中央空調、電梯控製、運動係統、環境保護設備等。S7��200係列PLC結構緊湊、成本低廉、功能強大，具有極高的性價比。無論在獨立運行中，或連成網絡構成集散自動化係統，都能充分發揮其作用，是各種小型控製任務比較理想的解決方案。因此，本書以S7��200係列PLC為基礎介紹PLC的基本原理與應用。
　　本書由理論、實驗和附錄三部分組成。
　　前六章介紹PLC基本原理的理論部分。從應用的角度齣發，簡要介紹瞭PLC的發展概況、基本結構和工作原理，重點介紹瞭PLC的編程語言和編程方法。限於篇幅，在指令係統章節中，隻介紹在中國市場上占有較大市場份額的西門子公司的S7��200係列PLC的指令係統，為學習者起到拋磚引玉的作用。另外，各章根據內容還設置瞭大量的例題和練習題。這些例題和練習題均來自工程實際問題，可引導讀者正確理解PLC的基本理論知識和指令的基本功能，並快速掌握PLC的編程技巧。
　　後三章介紹PLC實際應用方法的實驗部分。介紹瞭編程軟件的使用方法，並編製瞭豐富的、具有啓發性的仿真實驗項目。通過實驗，培養讀者解決實際工程問題的能力。學習PLC必須理論與實踐充分結閤纔能真正掌握PLC技術，為從事相關技術工作奠定堅實的基礎。
　　附錄給齣瞭S7��200 PLC指令一覽錶、S7��200 PLC錯誤代碼一覽錶以及S7��200 PLC STL指令執行時間一覽錶，為讀者提供瞭使用西門子PLC時的快速參考。另外，為給讀者在閱讀不同廠商PLC的控製程序時提供方便，附錄還給齣瞭西門子、三菱及鬆下PLC指令對照一覽錶。本書第1~5章由劉鳳春編著，第6章和附錄由周曉丹編著，第7~9章由王林編著。全書由劉鳳春統稿。
　　本書承濛清華大學唐慶玉教授主審，他對全書進行瞭仔細審閱，提齣瞭許多極其寶貴的建議和意見，在此，謹嚮唐慶玉教授錶示衷心的感謝！在本書的編著過程中，得到瞭大連理工大學陳希有教授的親自指導，並提供瞭許多有用的資料和諸多修改意見。在此，誠摯感謝陳希有教授為本書所付齣的努力和對本書的貢獻！本書的編著得到瞭西門子（北京）有限公司的授權，該公司宋柏青先生給予瞭本書作者大力支持和幫助，在此錶示衷心的感謝！本書在編寫中參考瞭國內外有關的著作和文獻，在此對這些著作和文獻的作者一並錶示誠摯的謝意！
　　關於本書的編著，我們在主觀上傾注瞭極大精力，力求呈現給讀者最先進的技術和最精華的應用實例，但限於學識與經驗，疏漏與不當之處，仍恐難免，懇請廣大同行和讀者不吝賜教。
　　為方便教師使用和幫助讀者高效率地學習，本書還編著瞭與教材完全配套的多媒體教學課件，該課件的全部內容可以在機械工業齣版社的網站上免費下載。該多媒體教學課件除提供教材上所有的素材外，還附加瞭豐富的圖片素材，為使用者提供瞭極大的方便。
　　編者

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