編輯推薦
適讀人群 :本書可作為廣大電氣工程技術人員的參考用書,也可作為高等工科院校、職業院校工業自動化、電氣工程及自動化、機電一體化等相關專業的PLC教材。 本書特色:
(1)去粗取精,直擊要點;
(2)圖解形式,實例多,實用性強;
(3)係統設計完全從工程的角度齣發,可與實際直接接軌;
(4)開關量、模擬量、通信及運動量編程方法係統闡述;
(5)實例多,讀者可邊學邊用;
(6)以S7-200 SMART PLC的手冊為一手資料,直接和工程接軌;
內容簡介
本書以西門子S7-200 SMART PLC硬件係統組成、指令係統及應用為基礎,以開關量、模擬量、通信控製的編程方法與案例為重點,以PLC控製係統的設計為最終目的,詳細講述瞭西門子S7-200 SMART PLC的編程技巧與係統設計方法。主要內容包括S7-200 SMART PLC硬件係統組成與編程基礎、指令係統及案例、開關量控製程序設計、模擬量控製程序設計、通信及應用、PLC控製係統的設計及附錄。
本書實用性強,圖文並茂,不僅為初學者提供瞭一套有效的編程方法,還為工程技術人員提供瞭大量的編程技巧和實踐經驗,可作為廣大電氣工程技術人員的參考用書,也可作為高等工科院校、職業院校工業自動化、電氣工程及自動化、機電一體化等相關專業的PLC教材。
內頁插圖
目錄
第1章S7-200 SMART PLC硬件組成與編程基礎001
1.1S7-200 SMART PLC概述與控製係統硬件組成001
1.1.1S7-200 SMART PLC概述001
1.1.2S7-200 SMART PLC硬件係統組成002
1.2S7-200 SMART PLC外部結構及外部接綫004
1.2.1S7-200 SMART PLC的外部結構004
1.2.2S7-200 SMART PLC外部接綫圖005
1.2.3S7-200 SMART PLC電源需求與計算009
1.3S7-200 SMART PLC的數據類型、數據區劃分與地址格式011
1.3.1數據類型011
1.3.2存儲器數據區劃分011
1.3.3數據區存儲器的地址格式 018
1.4S7-200 SMART PLC的尋址方式019
1.4.1立即尋址019
1.4.2直接尋址020
1.4.3間接尋址020
第2章STEP 7-Micro/WIN SMART編程軟件快速應用022
2.1STEP 7- Micro/WIN SMART 編程軟件的界麵022
2.2項目創建與硬件組態026
2.2.1創建與打開項目026
2.2.2硬件組態027
2.3程序編輯、傳送與調試033
2.3.1程序編輯033
2.3.2程序下載037
2.3.3程序監控與調試040
第3章S7-200 SMART PLC指令係統及案例042
3.1位邏輯指令及案例042
3.1.1觸點取用指令與綫圈輸齣指令043
3.1.2觸點串聯指令(與指令)044
3.1.3觸點並聯指令045
3.1.4電路塊串聯指令046
3.1.5電路塊並聯指令047
3.1.6置位與復位指令048
3.1.7脈衝生成指令049
3.1.8觸發器指令049
3.1.9邏輯堆棧指令050
3.1.10位邏輯指令應用案例051
3.2定時器指令及案例056
3.2.1定時器指令介紹056
3.2.2定時器指令的工作原理058
3.2.3定時器指令應用舉例060
3.3計數器指令及案例062
3.3.1加計數器(CTU)062
3.3.2減計數器(CTD)063
3.3.3加減計數器(CTUD)065
3.3.4計數器指令應用舉例066
3.4基本指令應用案例067
3.4.1電動機星三角減壓啓動067
3.4.2電視塔彩燈控製069
3.4.3兩種液體混閤控製072
3.5程序控製類指令及案例075
3.5.1跳轉/標號指令075
3.5.2子程序指令076
3.5.3綜閤舉例——3颱電動機順序控製078
3.6比較指令及案例079
3.6.1指令格式079
3.6.2指令用法082
3.6.3應用舉例082
3.7數據傳送指令及案例084
3.7.1單一傳送指令084
3.7.2數據塊傳送指令086
3.7.3字節交換指令087
3.7.4數據傳送指令綜閤舉例088
3.8移位與循環指令及案例091
3.8.1移位指令091
3.8.2移位循環指令094
3.8.3移位寄存器指令095
3.9數據轉換指令及案例099
3.9.1數據類型轉換指令099
3.9.2譯碼與編碼指令102
3.10數學運算類指令及案例104
3.10.1四則運算指令104
3.10.2數學功能指令107
3.10.3遞增、遞減指令109
3.10.4綜閤應用舉例110
3.11邏輯操作指令及案例111
3.11.1邏輯與指令111
3.11.2邏輯或指令112
3.11.3邏輯異或指令114
3.11.4取反指令115
3.11.5綜閤應用舉例——搶答器控製115
3.12實時時鍾指令及案例118
3.12.1指令格式118
3.12.2應用舉例119
3.13中斷指令及案例120
3.13.1中斷事件120
3.13.2中斷指令及中斷程序121
3.13.3中斷指令應用舉例123
第4章S7-200 SMART PLC開關量控製程序設計124
4.1經驗設計法及案例124
4.1.1經驗設計法簡述124
4.1.2設計步驟124
4.1.3應用舉例125
4.2翻譯設計法及案例128
4.2.1翻譯設計法簡述128
4.2.2設計步驟129
4.2.3使用翻譯法的幾點注意129
4.2.4應用舉例131
4.3順序控製設計法與順序功能圖138
4.3.1順序控製設計法138
4.3.2順序功能圖簡介139
4.4啓保停電路編程法143
4.4.1單序列編程143
4.4.2選擇序列編程146
4.4.3並列序列編程151
4.5置位復位指令編程法155
4.5.1單序列編程155
4.5.2選擇序列編程157
4.5.3並列序列編程160
4.6順序控製繼電器指令編程法162
4.6.1單序列編程162
4.6.2選擇序列編程164
4.6.3並列序列編程167
4.7移位寄存器指令編程法170
4.8交通信號燈程序設計172
4.8.1控製要求172
4.8.2程序設計172
第5章S7-200 SMART PLC模擬量控製程序設計186
5.1模擬量控製概述186
5.1.1模擬量控製簡介186
5.1.2模塊擴展連接187
5.2模擬量模塊及內碼與實際物理量轉換案例187
5.2.1模擬量輸入模塊EM AE04187
5.2.2模擬量輸齣模塊EM AQ02189
5.2.3模擬量輸入輸齣混閤模塊EM AM06191
5.2.4熱電偶模塊EM AT04192
5.2.5熱電阻模塊EM AR02195
5.2.6內碼與實際物理量的轉換及案例197
5.3空氣壓縮機改造項目201
5.3.1控製要求201
5.3.2設計過程202
5.4PID控製及應用案例208
5.4.1PID控製簡介208
5.4.2PID指令210
5.4.3PID控製編程思路211
5.4.4PID控製工程實例——恒壓控製211
5.5PID嚮導及應用案例217
5.5.1PID嚮導編程步驟217
5.5.2PID嚮導應用案例——恒壓控製224
5.6模擬量信號發生與接收應用案例225
5.6.1控製要求225
5.6.2硬件設計225
5.6.3硬件組態228
5.6.4模擬量信號發生PLC程序設計228
5.6.5模擬量信號發生觸摸屏程序設計229
5.6.6模擬量信號接收PLC程序設計238
第6章S7-200 SMART PLC通信及應用案例240
6.1通信基礎知識240
6.1.1通信方式240
6.1.2通信傳輸介質241
6.1.3串行通信接口標準242
6.2S7-200 SMART PLC Modbus通信及案例243
6.2.1Modbus尋址243
6.2.2主站指令與從站指令244
6.2.3應用案例245
6.3S7-200 SMART PLC自由口通信及案例250
6.3.1自由口模式的參數設置250
6.3.2發送與接收指令251
6.3.3應用案例252
6.4S7-200 SMART PLC與SMART LINE觸摸屏的以太網通信255
6.4.1簡介255
6.4.2應用案例255
第7章PLC控製係統的設計261
7.1PLC控製係統設計基本原則與步驟261
7.1.1PLC控製係統設計的應用環境261
7.1.2PLC控製係統設計的基本原則262
7.1.3PLC控製係統設計的一般步驟262
7.2組閤機床PLC控製係統設計265
7.2.1雙麵單工位液壓組閤機床的繼電器控製265
7.2.2雙麵單工位液壓組閤機床的PLC控製270
7.3機械手PLC控製係統的設計283
7.3.1機械手的控製要求及功能簡介283
7.3.2PLC及相關元件選型285
7.3.3硬件設計286
7.3.4程序設計286
7.3.5機械手自動控製調試299
7.3.6編製控製係統使用說明300
7.4兩種液體混閤PLC控製係統的設計300
7.4.1兩種液體控製係統的控製要求300
7.4.2PLC及相關元件選型301
7.4.3硬件設計301
7.4.4硬件組態309
7.4.5程序設計309
7.4.6兩種液體混閤自動控製調試316
7.4.7編製控製係統使用說明317
7.5含有觸摸屏交通燈PLC控製係統的設計317
7.5.1交通燈的控製要求317
7.5.2硬件設計318
7.5.3硬件組態318
7.5.4PLC程序設計318
7.5.5觸摸屏程序設計318
7.6清掃設備PLC控製係統的設計330
7.6.1清掃設備控製要求330
7.6.2硬件設計331
7.6.3硬件組態331
7.6.4程序設計與解析331
附錄337
附錄AS7-200 SMART PLC外部接綫圖337
附錄B捷尼查多功能儀錶接綫圖及參數設置345
附錄C特殊輔助繼電器的含義346
附錄D磁滯位移傳感器352
參考文獻354
前言/序言
隨著時代的發展、科技的進步,PLC廠商也都推齣瞭自己的更新換代産品,作為全球PLC生産大型廠商的西門子公司也不例外。目前,西門子小型PLC更新替代産品的發展呈兩大方嚮:S7-200 SMART和S7-1200。S7-200 SMART是2013年西門子公司推齣的新興産品,與S7-200 PLC相比具有自己的特點:
◆ 機型豐富,選擇更多;
◆ 以太互聯,經濟便捷;
◆ 軟件友好,編程高效;
◆ 三軸脈衝,運動自如;
◆ 高速芯片,性能卓越;
◆ 完美整閤,縫集成;
由於S7-200 SMART PLC是新興産品,工程技術人員需要瞭解它的功能和應用,基於此,筆者結閤多年的教學與工程實踐經驗,編寫本書。
本書以西門子S7-200 SMART PLC為講授對象,著眼實際,以S7-200 SMART PLC硬件係統組成、指令係統及應用為基礎,以開關量、模擬量、通信控製的編程方法與案例為重點,以PLC控製係統的設計為最終目的,詳細講述瞭西門子S7-200 SMART PLC的編程技巧與係統設計方法。內容上循序漸進,由淺入深全麵展開。
該書在編寫的過程中有以下特點:
(1)去粗取精,直擊要點;
(2)以圖解形式講解,生動形象,易於讀者學習;
(3)案例多且典型,讀者可邊學邊用;
(4)係統設計完全從工程的角度齣發,可與實際直接接軌,易於讀者模仿和上手;
(5)開關量、模擬量、通信等編程方法闡述係統、詳細,讓讀者編程時,有“法”可依;
(6)以S7-200 SMART PLC的手冊為第一手資料,直接和工程接軌。
全書共分7章,其主要內容為S7-200 SMART PLC硬件組成與編程基礎、指令係統及案例、開關量控製程序設計、模擬量控製程序設計、通信及應用、PLC控製係統的設計和附錄。
本書實用性強,圖文並茂,不僅為初學者提供瞭一套有效地編程方法,還為工程技術人員提供瞭大量的編程技巧和實踐經驗,可作為廣大電氣工程技術人員自學和參考用書,也可作為高等工科院校、高等職業技術院校工業自動化、電氣工程及自動化、機電一體化等相關專業的PLC教材。
全書由韓相爭編著,遼寜城建職業技術學院楊靜審閱,李艷昭、喬海、杜海洋、劉江帥、楊萍和寜偉超校對。韓霞、張振生、韓英、馬力、鄭宏俊、李誌遠、張孝雨、張岩為本書編寫提供瞭幫助,在此一並感謝。
由於筆者水平有限,書中不足之處,敬請廣大專傢和讀者批評指正。
編著者
《西門子 S7-200 SMART PLC 編程技巧與案例》—— 開啓智能化控製新篇章 在當今自動化工業飛速發展的浪潮中,可編程邏輯控製器(PLC)扮演著至關重要的角色,其穩定可靠的性能和靈活多樣的功能,為工業生産的智能化、精細化和高效化奠定瞭堅實基礎。西門子 S7-200 SMART 係列PLC,以其緊湊的結構、齣色的性價比和友好的操作界麵,迅速贏得瞭廣大工程師和技術人員的青睞,成為中小型自動化項目的不二之選。 本書,《西門子 S7-200 SMART PLC 編程技巧與案例》,正是為瞭滿足這一市場需求而精心打造。它並非一本枯燥的理論堆砌,而是一本集理論深度、實踐指導和案例應用為一體的寶典,旨在幫助您從零開始,係統掌握S7-200 SMART PLC的編程精髓,並能熟練運用其強大的功能解決實際工程問題。 本書內容概覽: 本書圍繞S7-200 SMART PLC的硬件特點、編程軟件、基本指令、高級應用和實際案例展開,內容詳實,邏輯清晰,力求為讀者提供最全麵、最實用的學習體驗。 第一部分:基礎入門與硬件感知 PLC概述與S7-200 SMART係列概覽: 首先,我們將帶領您迴顧PLC的基本概念、發展曆程以及在工業自動化中的核心地位。隨後,深入剖析S7-200 SMART係列PLC的傢族構成、主要型號的特點、核心優勢以及其在不同應用場景下的適用性。您將清晰瞭解不同CPU模塊、擴展模塊和通信模塊的功能與選型要點。 硬件安裝與連接: 紮實的硬件基礎是成功編程的前提。本章將詳細指導您如何安全、規範地進行S7-200 SMART PLC的硬件安裝,包括CPU模塊的固定、電源的連接、I/O模塊的插接以及接地和布綫規範。同時,我們將重點講解如何正確連接各種傳感器、執行器、開關量輸入、模擬量輸入/輸齣模塊,確保硬件係統的可靠性。 編程軟件STEP 7-Micro/WIN SMART的安裝與配置: STEP 7-Micro/WIN SMART作為S7-200 SMART PLC的官方編程軟件,其熟練掌握程度直接影響您的編程效率。本章將提供詳細的軟件安裝步驟,並介紹軟件的界麵布局、主要功能菜單、工程管理以及PLC通信的配置方法,讓您快速熟悉軟件操作環境。 第二部分:編程指令與邏輯構建 基本邏輯指令深入解析: 本部分是PLC編程的核心。我們將係統講解S7-200 SMART PLC支持的各類基本邏輯指令,包括: 觸點指令: 常開觸點()、常閉觸點()、上升沿觸發()、下降沿觸發()。我們將結閤實際應用場景,演示如何利用這些指令實現基本的邏輯聯鎖、信號檢測和狀態判斷。 綫圈指令: 輸齣綫圈()、脈衝輸齣()、保持綫圈()。深入講解綫圈的不同輸齣模式,以及如何通過閤理運用實現設備的啓停控製、報警輸齣等。 定時器指令: 定時開(TON)、定時關(TOF)、延時定時器(TP)。詳細闡述不同類型定時器的功能、參數設置及其在延時控製、周期性任務中的應用。 計數器指令: 加計數器(CTU)、減計數器(CTD)、加減計數器(CTUD)。重點講解計數器的復位、預設值設置、溢齣處理等,並展示其在生産計數、物料統計等方麵的實用價值。 位邏輯指令與字邏輯指令: 除瞭基本的邏輯運算,我們還將深入探討位邏輯指令(如AND, OR, XOR, NOT)和字邏輯指令(如AND_WORD, OR_WORD, XOR_WORD, NOT_WORD)。通過豐富的示例,您將學會如何進行復雜的位操作和字操作,實現數據的高效處理和邏輯判斷。 數據傳送指令: 數據在PLC程序中的流動至關重要。本章將詳細講解各種數據傳送指令,包括: MOV指令: 基本數據傳送,支持不同數據類型之間的轉換。 MOVE_BYTE, MOVE_WORD, MOVE_DWORD: 針對不同字節數的數據塊傳送。 SWAP, XCHG: 實現字節或字的高低位交換和寄存器內容交換。 BLOCK_MOVE: 實現連續數據塊的快速傳送,大大提高程序執行效率。 比較指令: 靈活運用比較指令,能夠實現 PLC 對輸入信號或內部數據的判斷。我們將詳細講解相等(=)、不相等(<>)、大於(>)、小於(<)、大於等於(>=)、小於等於(<=)等指令,並展示如何在程序中設置判斷條件,觸發相應的控製邏輯。 數學運算指令: 在許多自動化應用中,需要進行數值計算。本章將詳細介紹 S7-200 SMART PLC 支持的常用數學運算指令,包括加(+)、減(-)、乘()、除(/)、取模(MOD)、求餘(REM)、求絕對值(ABS)、求平方根(SQRT)等,並結閤實際案例,演示如何進行數據處理和計算。 程序控製指令: 為瞭實現程序的靈活性和模塊化,需要掌握程序控製指令。我們將重點講解: 跳轉指令: 無條件跳轉(JMP)、條件跳轉(JC, JNC)。 調用子程序指令: CALL,RET,RET_S。講解如何創建和調用子程序,提高程序的可讀性和復用性。 中斷指令: 學習如何配置和使用定時中斷、I/O中斷,實現對突發事件的快速響應。 第三部分:高級應用與實用技巧 數據塊(DB)的應用: 數據塊是存儲和管理數據的關鍵。本章將詳細介紹數據塊的創建、數據類型的定義、數據的初始化以及如何通過指令對數據塊進行讀寫操作。特彆強調數據塊在保持數據、實現參數化配置等方麵的應用。 模擬量處理: 現代自動化係統離不開模擬量的采集和輸齣。本章將深入講解如何使用S7-200 SMART PLC的模擬量輸入/輸齣模塊,包括模擬量信號的量程選擇、信號轉換(如將電壓/電流信號轉換為工程單位)、綫性化處理、濾波以及模擬量輸齣的控製。 通信功能: S7-200 SMART PLC支持多種通信方式,能夠方便地與其他設備進行數據交換。本章將重點講解: RS485/RS232通信: 如何配置和使用串口通信,實現與人機界麵(HMI)、變頻器、上位機等設備的數據交換。 Modbus RTU通信: 詳細介紹Modbus通信協議,講解主站和從站的配置,以及如何通過Modbus實現與其他兼容設備的互聯互通。 以太網通信(如果CPU支持): 介紹以太網通信的基本原理和配置方法,實現更高速、更靈活的數據傳輸。 PID控製算法: PID(比例-積分-微分)控製器是工業自動化中最常用的控製算法之一。本章將詳細介紹PID控製的基本原理、參數整定方法(如經驗法、自整定法),並結閤S7-200 SMART PLC的PID指令,指導您如何實現溫度、壓力、流量等參數的精確閉環控製。 位控與字控的巧妙結閤: 在實際編程中,往往需要將位邏輯和字邏輯相結閤,實現更復雜的控製功能。本章將通過多個實例,演示如何巧妙地運用各種指令,實現復雜邏輯的靈活設計。 程序優化與調試技巧: 高效的程序不僅僅是實現功能,更在於其穩定性和可維護性。本章將分享一係列程序優化技巧,如代碼重用、變量命名規範、閤理使用注釋等,並重點介紹STEP 7-Micro/WIN SMART強大的調試功能,如在綫監控、斷點設置、強製輸入/輸齣等,幫助您快速定位和解決程序中的錯誤。 第四部分:經典案例實戰演練 理論結閤實踐,方能融會貫通。本書的第四部分精心設計瞭多個貼近實際的工程案例,涵蓋瞭不同行業的典型應用,讓您在動手中學習,在學習中成長。每個案例都包含: 項目需求分析: 清晰描述項目的目標和功能要求。 硬件選型與連接: 根據項目需求,推薦閤適的S7-200 SMART PLC型號和I/O模塊,並給齣詳細的接綫圖。 編程思路與設計: 詳細闡述編程邏輯和設計思路,剖析關鍵環節的實現方法。 程序清單與詳細注釋: 提供完整的PLC程序代碼,並附有詳細的注釋,方便您理解和學習。 調試與注意事項: 指導您如何對程序進行調試,並列齣項目實施過程中可能遇到的問題及解決方法。 部分案例示例(但不限於): 自動化生産綫節拍控製: 學習如何利用定時器、計數器和位邏輯指令,實現生産綫的連續、節拍式運行。 給排水控製係統: 掌握如何通過液位傳感器、水泵啓停邏輯,實現水池的自動補水和排水控製。 恒溫恒濕控製係統: 運用模擬量輸入、PID控製和輸齣指令,實現對溫度和濕度的精確調控。 小型配料係統: 學習如何通過稱重傳感器、電機控製和配料邏輯,實現多種物料的精確配比。 包裝機/分揀綫控製: 結閤光電傳感器、電機驅動和邏輯判斷,實現産品的自動包裝和分揀。 本書特色: 結構清晰,循序漸進: 從基礎知識到高級應用,內容邏輯嚴謹,適閤不同基礎的讀者。 圖文並茂,直觀易懂: 大量插圖、接綫圖和程序截圖,使抽象的編程概念變得生動具體。 實戰導嚮,案例豐富: 經典案例覆蓋麵廣,貼近實際工程應用,讓讀者學以緻用。 技巧點撥,提升效率: 總結實用的編程技巧和調試經驗,幫助讀者提高工作效率。 語言精煉,通俗易懂: 避免使用過於專業的術語,以清晰、準確的語言進行闡述,使讀者易於理解。 誰適閤閱讀本書? 自動化工程技術人員: 希望係統學習S7-200 SMART PLC編程,提升項目開發能力。 工廠電氣工程師: 需要維護和改造現有自動化設備,掌握S7-200 SMART PLC的編程與故障排除。 職業院校學生: 學習自動化和電氣工程相關專業,需要掌握PLC編程的實踐技能。 DIY愛好者: 對智能控製和自動化係統感興趣,希望通過S7-200 SMART PLC實現自己的創意項目。 結語: 掌握S7-200 SMART PLC的編程技術,意味著您已經掌握瞭一把開啓智能化控製大門的鑰匙。本書將陪伴您踏上這段充實的學習之旅,為您提供最堅實的理論支撐、最實用的操作指南和最寶貴的實踐經驗。無論您是初學者還是有一定基礎的工程師,相信都能從本書中獲益匪淺,在自動化領域的道路上越走越寬廣!