编辑推荐
适读人群 :本书可作为广大电气工程技术人员的参考用书,也可作为高等工科院校、职业院校工业自动化、电气工程及自动化、机电一体化等相关专业的PLC教材。 本书特色:
(1)去粗取精,直击要点;
(2)图解形式,实例多,实用性强;
(3)系统设计完全从工程的角度出发,可与实际直接接轨;
(4)开关量、模拟量、通信及运动量编程方法系统阐述;
(5)实例多,读者可边学边用;
(6)以S7-200 SMART PLC的手册为一手资料,直接和工程接轨;
内容简介
本书以西门子S7-200 SMART PLC硬件系统组成、指令系统及应用为基础,以开关量、模拟量、通信控制的编程方法与案例为重点,以PLC控制系统的设计为最终目的,详细讲述了西门子S7-200 SMART PLC的编程技巧与系统设计方法。主要内容包括S7-200 SMART PLC硬件系统组成与编程基础、指令系统及案例、开关量控制程序设计、模拟量控制程序设计、通信及应用、PLC控制系统的设计及附录。
本书实用性强,图文并茂,不仅为初学者提供了一套有效的编程方法,还为工程技术人员提供了大量的编程技巧和实践经验,可作为广大电气工程技术人员的参考用书,也可作为高等工科院校、职业院校工业自动化、电气工程及自动化、机电一体化等相关专业的PLC教材。
内页插图
目录
第1章S7-200 SMART PLC硬件组成与编程基础001
1.1S7-200 SMART PLC概述与控制系统硬件组成001
1.1.1S7-200 SMART PLC概述001
1.1.2S7-200 SMART PLC硬件系统组成002
1.2S7-200 SMART PLC外部结构及外部接线004
1.2.1S7-200 SMART PLC的外部结构004
1.2.2S7-200 SMART PLC外部接线图005
1.2.3S7-200 SMART PLC电源需求与计算009
1.3S7-200 SMART PLC的数据类型、数据区划分与地址格式011
1.3.1数据类型011
1.3.2存储器数据区划分011
1.3.3数据区存储器的地址格式 018
1.4S7-200 SMART PLC的寻址方式019
1.4.1立即寻址019
1.4.2直接寻址020
1.4.3间接寻址020
第2章STEP 7-Micro/WIN SMART编程软件快速应用022
2.1STEP 7- Micro/WIN SMART 编程软件的界面022
2.2项目创建与硬件组态026
2.2.1创建与打开项目026
2.2.2硬件组态027
2.3程序编辑、传送与调试033
2.3.1程序编辑033
2.3.2程序下载037
2.3.3程序监控与调试040
第3章S7-200 SMART PLC指令系统及案例042
3.1位逻辑指令及案例042
3.1.1触点取用指令与线圈输出指令043
3.1.2触点串联指令(与指令)044
3.1.3触点并联指令045
3.1.4电路块串联指令046
3.1.5电路块并联指令047
3.1.6置位与复位指令048
3.1.7脉冲生成指令049
3.1.8触发器指令049
3.1.9逻辑堆栈指令050
3.1.10位逻辑指令应用案例051
3.2定时器指令及案例056
3.2.1定时器指令介绍056
3.2.2定时器指令的工作原理058
3.2.3定时器指令应用举例060
3.3计数器指令及案例062
3.3.1加计数器(CTU)062
3.3.2减计数器(CTD)063
3.3.3加减计数器(CTUD)065
3.3.4计数器指令应用举例066
3.4基本指令应用案例067
3.4.1电动机星三角减压启动067
3.4.2电视塔彩灯控制069
3.4.3两种液体混合控制072
3.5程序控制类指令及案例075
3.5.1跳转/标号指令075
3.5.2子程序指令076
3.5.3综合举例——3台电动机顺序控制078
3.6比较指令及案例079
3.6.1指令格式079
3.6.2指令用法082
3.6.3应用举例082
3.7数据传送指令及案例084
3.7.1单一传送指令084
3.7.2数据块传送指令086
3.7.3字节交换指令087
3.7.4数据传送指令综合举例088
3.8移位与循环指令及案例091
3.8.1移位指令091
3.8.2移位循环指令094
3.8.3移位寄存器指令095
3.9数据转换指令及案例099
3.9.1数据类型转换指令099
3.9.2译码与编码指令102
3.10数学运算类指令及案例104
3.10.1四则运算指令104
3.10.2数学功能指令107
3.10.3递增、递减指令109
3.10.4综合应用举例110
3.11逻辑操作指令及案例111
3.11.1逻辑与指令111
3.11.2逻辑或指令112
3.11.3逻辑异或指令114
3.11.4取反指令115
3.11.5综合应用举例——抢答器控制115
3.12实时时钟指令及案例118
3.12.1指令格式118
3.12.2应用举例119
3.13中断指令及案例120
3.13.1中断事件120
3.13.2中断指令及中断程序121
3.13.3中断指令应用举例123
第4章S7-200 SMART PLC开关量控制程序设计124
4.1经验设计法及案例124
4.1.1经验设计法简述124
4.1.2设计步骤124
4.1.3应用举例125
4.2翻译设计法及案例128
4.2.1翻译设计法简述128
4.2.2设计步骤129
4.2.3使用翻译法的几点注意129
4.2.4应用举例131
4.3顺序控制设计法与顺序功能图138
4.3.1顺序控制设计法138
4.3.2顺序功能图简介139
4.4启保停电路编程法143
4.4.1单序列编程143
4.4.2选择序列编程146
4.4.3并列序列编程151
4.5置位复位指令编程法155
4.5.1单序列编程155
4.5.2选择序列编程157
4.5.3并列序列编程160
4.6顺序控制继电器指令编程法162
4.6.1单序列编程162
4.6.2选择序列编程164
4.6.3并列序列编程167
4.7移位寄存器指令编程法170
4.8交通信号灯程序设计172
4.8.1控制要求172
4.8.2程序设计172
第5章S7-200 SMART PLC模拟量控制程序设计186
5.1模拟量控制概述186
5.1.1模拟量控制简介186
5.1.2模块扩展连接187
5.2模拟量模块及内码与实际物理量转换案例187
5.2.1模拟量输入模块EM AE04187
5.2.2模拟量输出模块EM AQ02189
5.2.3模拟量输入输出混合模块EM AM06191
5.2.4热电偶模块EM AT04192
5.2.5热电阻模块EM AR02195
5.2.6内码与实际物理量的转换及案例197
5.3空气压缩机改造项目201
5.3.1控制要求201
5.3.2设计过程202
5.4PID控制及应用案例208
5.4.1PID控制简介208
5.4.2PID指令210
5.4.3PID控制编程思路211
5.4.4PID控制工程实例——恒压控制211
5.5PID向导及应用案例217
5.5.1PID向导编程步骤217
5.5.2PID向导应用案例——恒压控制224
5.6模拟量信号发生与接收应用案例225
5.6.1控制要求225
5.6.2硬件设计225
5.6.3硬件组态228
5.6.4模拟量信号发生PLC程序设计228
5.6.5模拟量信号发生触摸屏程序设计229
5.6.6模拟量信号接收PLC程序设计238
第6章S7-200 SMART PLC通信及应用案例240
6.1通信基础知识240
6.1.1通信方式240
6.1.2通信传输介质241
6.1.3串行通信接口标准242
6.2S7-200 SMART PLC Modbus通信及案例243
6.2.1Modbus寻址243
6.2.2主站指令与从站指令244
6.2.3应用案例245
6.3S7-200 SMART PLC自由口通信及案例250
6.3.1自由口模式的参数设置250
6.3.2发送与接收指令251
6.3.3应用案例252
6.4S7-200 SMART PLC与SMART LINE触摸屏的以太网通信255
6.4.1简介255
6.4.2应用案例255
第7章PLC控制系统的设计261
7.1PLC控制系统设计基本原则与步骤261
7.1.1PLC控制系统设计的应用环境261
7.1.2PLC控制系统设计的基本原则262
7.1.3PLC控制系统设计的一般步骤262
7.2组合机床PLC控制系统设计265
7.2.1双面单工位液压组合机床的继电器控制265
7.2.2双面单工位液压组合机床的PLC控制270
7.3机械手PLC控制系统的设计283
7.3.1机械手的控制要求及功能简介283
7.3.2PLC及相关元件选型285
7.3.3硬件设计286
7.3.4程序设计286
7.3.5机械手自动控制调试299
7.3.6编制控制系统使用说明300
7.4两种液体混合PLC控制系统的设计300
7.4.1两种液体控制系统的控制要求300
7.4.2PLC及相关元件选型301
7.4.3硬件设计301
7.4.4硬件组态309
7.4.5程序设计309
7.4.6两种液体混合自动控制调试316
7.4.7编制控制系统使用说明317
7.5含有触摸屏交通灯PLC控制系统的设计317
7.5.1交通灯的控制要求317
7.5.2硬件设计318
7.5.3硬件组态318
7.5.4PLC程序设计318
7.5.5触摸屏程序设计318
7.6清扫设备PLC控制系统的设计330
7.6.1清扫设备控制要求330
7.6.2硬件设计331
7.6.3硬件组态331
7.6.4程序设计与解析331
附录337
附录AS7-200 SMART PLC外部接线图337
附录B捷尼查多功能仪表接线图及参数设置345
附录C特殊辅助继电器的含义346
附录D磁滞位移传感器352
参考文献354
前言/序言
随着时代的发展、科技的进步,PLC厂商也都推出了自己的更新换代产品,作为全球PLC生产大型厂商的西门子公司也不例外。目前,西门子小型PLC更新替代产品的发展呈两大方向:S7-200 SMART和S7-1200。S7-200 SMART是2013年西门子公司推出的新兴产品,与S7-200 PLC相比具有自己的特点:
◆ 机型丰富,选择更多;
◆ 以太互联,经济便捷;
◆ 软件友好,编程高效;
◆ 三轴脉冲,运动自如;
◆ 高速芯片,性能卓越;
◆ 完美整合,缝集成;
由于S7-200 SMART PLC是新兴产品,工程技术人员需要了解它的功能和应用,基于此,笔者结合多年的教学与工程实践经验,编写本书。
本书以西门子S7-200 SMART PLC为讲授对象,着眼实际,以S7-200 SMART PLC硬件系统组成、指令系统及应用为基础,以开关量、模拟量、通信控制的编程方法与案例为重点,以PLC控制系统的设计为最终目的,详细讲述了西门子S7-200 SMART PLC的编程技巧与系统设计方法。内容上循序渐进,由浅入深全面展开。
该书在编写的过程中有以下特点:
(1)去粗取精,直击要点;
(2)以图解形式讲解,生动形象,易于读者学习;
(3)案例多且典型,读者可边学边用;
(4)系统设计完全从工程的角度出发,可与实际直接接轨,易于读者模仿和上手;
(5)开关量、模拟量、通信等编程方法阐述系统、详细,让读者编程时,有“法”可依;
(6)以S7-200 SMART PLC的手册为第一手资料,直接和工程接轨。
全书共分7章,其主要内容为S7-200 SMART PLC硬件组成与编程基础、指令系统及案例、开关量控制程序设计、模拟量控制程序设计、通信及应用、PLC控制系统的设计和附录。
本书实用性强,图文并茂,不仅为初学者提供了一套有效地编程方法,还为工程技术人员提供了大量的编程技巧和实践经验,可作为广大电气工程技术人员自学和参考用书,也可作为高等工科院校、高等职业技术院校工业自动化、电气工程及自动化、机电一体化等相关专业的PLC教材。
全书由韩相争编著,辽宁城建职业技术学院杨静审阅,李艳昭、乔海、杜海洋、刘江帅、杨萍和宁伟超校对。韩霞、张振生、韩英、马力、郑宏俊、李志远、张孝雨、张岩为本书编写提供了帮助,在此一并感谢。
由于笔者水平有限,书中不足之处,敬请广大专家和读者批评指正。
编著者
《西门子 S7-200 SMART PLC 编程技巧与案例》—— 开启智能化控制新篇章 在当今自动化工业飞速发展的浪潮中,可编程逻辑控制器(PLC)扮演着至关重要的角色,其稳定可靠的性能和灵活多样的功能,为工业生产的智能化、精细化和高效化奠定了坚实基础。西门子 S7-200 SMART 系列PLC,以其紧凑的结构、出色的性价比和友好的操作界面,迅速赢得了广大工程师和技术人员的青睐,成为中小型自动化项目的不二之选。 本书,《西门子 S7-200 SMART PLC 编程技巧与案例》,正是为了满足这一市场需求而精心打造。它并非一本枯燥的理论堆砌,而是一本集理论深度、实践指导和案例应用为一体的宝典,旨在帮助您从零开始,系统掌握S7-200 SMART PLC的编程精髓,并能熟练运用其强大的功能解决实际工程问题。 本书内容概览: 本书围绕S7-200 SMART PLC的硬件特点、编程软件、基本指令、高级应用和实际案例展开,内容详实,逻辑清晰,力求为读者提供最全面、最实用的学习体验。 第一部分:基础入门与硬件感知 PLC概述与S7-200 SMART系列概览: 首先,我们将带领您回顾PLC的基本概念、发展历程以及在工业自动化中的核心地位。随后,深入剖析S7-200 SMART系列PLC的家族构成、主要型号的特点、核心优势以及其在不同应用场景下的适用性。您将清晰了解不同CPU模块、扩展模块和通信模块的功能与选型要点。 硬件安装与连接: 扎实的硬件基础是成功编程的前提。本章将详细指导您如何安全、规范地进行S7-200 SMART PLC的硬件安装,包括CPU模块的固定、电源的连接、I/O模块的插接以及接地和布线规范。同时,我们将重点讲解如何正确连接各种传感器、执行器、开关量输入、模拟量输入/输出模块,确保硬件系统的可靠性。 编程软件STEP 7-Micro/WIN SMART的安装与配置: STEP 7-Micro/WIN SMART作为S7-200 SMART PLC的官方编程软件,其熟练掌握程度直接影响您的编程效率。本章将提供详细的软件安装步骤,并介绍软件的界面布局、主要功能菜单、工程管理以及PLC通信的配置方法,让您快速熟悉软件操作环境。 第二部分:编程指令与逻辑构建 基本逻辑指令深入解析: 本部分是PLC编程的核心。我们将系统讲解S7-200 SMART PLC支持的各类基本逻辑指令,包括: 触点指令: 常开触点()、常闭触点()、上升沿触发()、下降沿触发()。我们将结合实际应用场景,演示如何利用这些指令实现基本的逻辑联锁、信号检测和状态判断。 线圈指令: 输出线圈()、脉冲输出()、保持线圈()。深入讲解线圈的不同输出模式,以及如何通过合理运用实现设备的启停控制、报警输出等。 定时器指令: 定时开(TON)、定时关(TOF)、延时定时器(TP)。详细阐述不同类型定时器的功能、参数设置及其在延时控制、周期性任务中的应用。 计数器指令: 加计数器(CTU)、减计数器(CTD)、加减计数器(CTUD)。重点讲解计数器的复位、预设值设置、溢出处理等,并展示其在生产计数、物料统计等方面的实用价值。 位逻辑指令与字逻辑指令: 除了基本的逻辑运算,我们还将深入探讨位逻辑指令(如AND, OR, XOR, NOT)和字逻辑指令(如AND_WORD, OR_WORD, XOR_WORD, NOT_WORD)。通过丰富的示例,您将学会如何进行复杂的位操作和字操作,实现数据的高效处理和逻辑判断。 数据传送指令: 数据在PLC程序中的流动至关重要。本章将详细讲解各种数据传送指令,包括: MOV指令: 基本数据传送,支持不同数据类型之间的转换。 MOVE_BYTE, MOVE_WORD, MOVE_DWORD: 针对不同字节数的数据块传送。 SWAP, XCHG: 实现字节或字的高低位交换和寄存器内容交换。 BLOCK_MOVE: 实现连续数据块的快速传送,大大提高程序执行效率。 比较指令: 灵活运用比较指令,能够实现 PLC 对输入信号或内部数据的判断。我们将详细讲解相等(=)、不相等(<>)、大于(>)、小于(<)、大于等于(>=)、小于等于(<=)等指令,并展示如何在程序中设置判断条件,触发相应的控制逻辑。 数学运算指令: 在许多自动化应用中,需要进行数值计算。本章将详细介绍 S7-200 SMART PLC 支持的常用数学运算指令,包括加(+)、减(-)、乘()、除(/)、取模(MOD)、求余(REM)、求绝对值(ABS)、求平方根(SQRT)等,并结合实际案例,演示如何进行数据处理和计算。 程序控制指令: 为了实现程序的灵活性和模块化,需要掌握程序控制指令。我们将重点讲解: 跳转指令: 无条件跳转(JMP)、条件跳转(JC, JNC)。 调用子程序指令: CALL,RET,RET_S。讲解如何创建和调用子程序,提高程序的可读性和复用性。 中断指令: 学习如何配置和使用定时中断、I/O中断,实现对突发事件的快速响应。 第三部分:高级应用与实用技巧 数据块(DB)的应用: 数据块是存储和管理数据的关键。本章将详细介绍数据块的创建、数据类型的定义、数据的初始化以及如何通过指令对数据块进行读写操作。特别强调数据块在保持数据、实现参数化配置等方面的应用。 模拟量处理: 现代自动化系统离不开模拟量的采集和输出。本章将深入讲解如何使用S7-200 SMART PLC的模拟量输入/输出模块,包括模拟量信号的量程选择、信号转换(如将电压/电流信号转换为工程单位)、线性化处理、滤波以及模拟量输出的控制。 通信功能: S7-200 SMART PLC支持多种通信方式,能够方便地与其他设备进行数据交换。本章将重点讲解: RS485/RS232通信: 如何配置和使用串口通信,实现与人机界面(HMI)、变频器、上位机等设备的数据交换。 Modbus RTU通信: 详细介绍Modbus通信协议,讲解主站和从站的配置,以及如何通过Modbus实现与其他兼容设备的互联互通。 以太网通信(如果CPU支持): 介绍以太网通信的基本原理和配置方法,实现更高速、更灵活的数据传输。 PID控制算法: PID(比例-积分-微分)控制器是工业自动化中最常用的控制算法之一。本章将详细介绍PID控制的基本原理、参数整定方法(如经验法、自整定法),并结合S7-200 SMART PLC的PID指令,指导您如何实现温度、压力、流量等参数的精确闭环控制。 位控与字控的巧妙结合: 在实际编程中,往往需要将位逻辑和字逻辑相结合,实现更复杂的控制功能。本章将通过多个实例,演示如何巧妙地运用各种指令,实现复杂逻辑的灵活设计。 程序优化与调试技巧: 高效的程序不仅仅是实现功能,更在于其稳定性和可维护性。本章将分享一系列程序优化技巧,如代码重用、变量命名规范、合理使用注释等,并重点介绍STEP 7-Micro/WIN SMART强大的调试功能,如在线监控、断点设置、强制输入/输出等,帮助您快速定位和解决程序中的错误。 第四部分:经典案例实战演练 理论结合实践,方能融会贯通。本书的第四部分精心设计了多个贴近实际的工程案例,涵盖了不同行业的典型应用,让您在动手中学习,在学习中成长。每个案例都包含: 项目需求分析: 清晰描述项目的目标和功能要求。 硬件选型与连接: 根据项目需求,推荐合适的S7-200 SMART PLC型号和I/O模块,并给出详细的接线图。 编程思路与设计: 详细阐述编程逻辑和设计思路,剖析关键环节的实现方法。 程序清单与详细注释: 提供完整的PLC程序代码,并附有详细的注释,方便您理解和学习。 调试与注意事项: 指导您如何对程序进行调试,并列出项目实施过程中可能遇到的问题及解决方法。 部分案例示例(但不限于): 自动化生产线节拍控制: 学习如何利用定时器、计数器和位逻辑指令,实现生产线的连续、节拍式运行。 给排水控制系统: 掌握如何通过液位传感器、水泵启停逻辑,实现水池的自动补水和排水控制。 恒温恒湿控制系统: 运用模拟量输入、PID控制和输出指令,实现对温度和湿度的精确调控。 小型配料系统: 学习如何通过称重传感器、电机控制和配料逻辑,实现多种物料的精确配比。 包装机/分拣线控制: 结合光电传感器、电机驱动和逻辑判断,实现产品的自动包装和分拣。 本书特色: 结构清晰,循序渐进: 从基础知识到高级应用,内容逻辑严谨,适合不同基础的读者。 图文并茂,直观易懂: 大量插图、接线图和程序截图,使抽象的编程概念变得生动具体。 实战导向,案例丰富: 经典案例覆盖面广,贴近实际工程应用,让读者学以致用。 技巧点拨,提升效率: 总结实用的编程技巧和调试经验,帮助读者提高工作效率。 语言精炼,通俗易懂: 避免使用过于专业的术语,以清晰、准确的语言进行阐述,使读者易于理解。 谁适合阅读本书? 自动化工程技术人员: 希望系统学习S7-200 SMART PLC编程,提升项目开发能力。 工厂电气工程师: 需要维护和改造现有自动化设备,掌握S7-200 SMART PLC的编程与故障排除。 职业院校学生: 学习自动化和电气工程相关专业,需要掌握PLC编程的实践技能。 DIY爱好者: 对智能控制和自动化系统感兴趣,希望通过S7-200 SMART PLC实现自己的创意项目。 结语: 掌握S7-200 SMART PLC的编程技术,意味着您已经掌握了一把开启智能化控制大门的钥匙。本书将陪伴您踏上这段充实的学习之旅,为您提供最坚实的理论支撑、最实用的操作指南和最宝贵的实践经验。无论您是初学者还是有一定基础的工程师,相信都能从本书中获益匪浅,在自动化领域的道路上越走越宽广!