实例讲解 西门子S7-300/400 PLC编程与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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曹小燕 著，曹小燕 主编 编

图书标签:

• PLC
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• 工业控制
• 自动化
• 实例
• 应用
• 可编程逻辑控制器
• 电气工程

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121321740

版次：1

商品编码：12148469

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-08-01

用纸：胶版纸

页数：300

字数：477000

正文语种：中文

内容简介

本书从实际工程应用和教学需要出发，以西门子S7-300/400系列PLC为例，系统地介绍了PLC的硬件资源、指令系统、编程环境及网络通信等基础知识，并通过综合实例详细阐述了采用PLC进行控制系统设计的一般过程和方法。本书内容系统实用，采用图、表、文相结合的方式，使书中的内容通俗易懂又不失专业性。

作者简介

曹小燕，黑龙江科技大学副教授，全国电子设计大赛三等奖指导教师，主要从事电气控制、PLC、检测技术等领域的科研和教学工作，具有丰富的实践与教学经验。

目录

第1章 PLC概述
1．1 PLC的产生和发展
1．2 PLC系统组成和工作原理
1．3 PLC的性能指标
1．4 PLC的分类及功能
1．5 PLC的特点及应用领域
第2章 S7-300/400 PLC的系统组成
2．1 S7-300/400 PLC概述
2．2 S7-300 PLC的硬件配置
2．2．1 S7-300 PLC的模块安装
2．2．2 S7-300 CPU模块
2．2．3 S7-300 PLC的信号模块
2．2．4 S7-300 PLC的其他模块
2．3 S7-400 PLC的硬件配置
2．3．1 S7-400 PLC的模块安装
2．3．2 S7-400的CPU模块
2．3．3 S7-400 PLC的信号模块
2．3．4 S7-400 PLC的其他模块
2．4 S7-300/400 PLC的存储区
2．4．1 CPU的存储器
2．4．2 CPU中的寄存器
第3章 STEP 7编程及仿真软件
3．1 STEP 7软件安装
3．2 SIMATIC管理器
3．3 STEP 7快速入门
3．3．1 创建项目
3．3．2 硬件组态
3．3．3 编辑符号表
3．3．4 生成用户程序
3．3．5 程序的下载与上传
3．4 S7-PLC SIM仿真软件
第4章 S7-300/400 PLC的基本指令
4．1 编程语言
4．2 基本数据类型
4．3 寻址方式
4．4 位逻辑指令
4．4．1 触点和线圈
4．4．2 基本逻辑指令
4．4．3 置位和复位指令
4．4．4 RS和SR触发器指令
4．4．5 边沿触发指令
4．5 定时器指令
4．5．1 定时器指令的种类
4．5．2 定时器指令的功能
4．6 计数器指令
4．6．1 计数器指令的种类
4．6．2 计数器指令的功能
4．7 比较指令
第5章 S7-300/400 PLC的高级指令
5．1 数据处理指令
5．1．1 传送指令
5．1．2 转换指令
5．1．3 移位指令
5．1．4 数据块指令
5．2 数据运算指令
5．2．1 整数算术运算指令
5．2．2 浮点数算术运算指令
5．2．3 逻辑运算指令
5．3 控制指令
5．3．1 逻辑控制指令
5．3．2 程序控制指令
5．3．3 主控继电器指令
第6章 S7-300/400 PLC的程序结构
6．1 用户程序的基本结构
6．2 功能和功能块
6．3 数据块
6．4 组织块与中断处理
6．5 编程举例
6．5．1 编辑并调用无参功能――分部程序设计
6．5．2 编辑并调用有参功能――结构化程序设计
6．5．3 使用多重背景――结构化程序设计
第7章 S7-300/400 PLC的通信及网络
7．1 网络通信概述
7．2 计算机通信网络及拓扑结构
7．3 S7-300/400 PLC的通信网络
7．4 MPI网络
7．4．1 MPI概述
7．4．2 MPI网络的组建
7．4．3 MPI通信方式
7．4．4 MPI通信的组态
7．5 PROFIBUS通信
7．5．1 PROFIBUS协议
7．5．2 PROFIBUS的硬件
7．6 工业以太网
7．7 点对点通信
7．8 AS-i网络
第8章 程序设计与仿真
8．1 位逻辑指令的仿真
8．1．1 基本逻辑运算
8．1．2 RLO边沿检测指令
8．1．3 置位指令与复位指令
8．1．4 SR触发器与RS触发器
8．2 三相异步电动机正/反转控制
8．3 优先抢答器设计
8．4 定时器指令仿真及应用
8．4．1 定时器指令仿真
8．4．2 皮带运输控制系统
8．5 计数器指令的仿真和应用
8．5．1 计数器指令的基本功能
8．5．2 停车位计数PLC控制
8．6 移位与循环移位指令的仿真
8．6．1 移位与循环移位指令
8．6．2 彩灯循环移位控制
第9章 系统设计及综合应用
9．1 PLC系统设计内容和方法
9．1．1 PLC系统设计内容
9．1．2 PLC系统设计步骤与方法
9．1．3 PLC的选择
9．2 设计注意事项和抗干扰措施
9．2．1 干扰源及其分类
9．2．2 PLC系统中干扰的主要来源及途径
9．2．3 主要抗干扰措施
9．3 送料小车自动控制系统设计
9．4 三层电梯PLC控制系统设计
9．4．1 电梯的组成及功能简介
9．4．2 三层电梯系统控制要求
9．4．3 三层电梯控制系统硬件设计
9．4．4 三层电梯控制系统设计
9．5 工业搅拌机控制系统设计
9．5．1 控制系统简介
9．5．2 系统控制要求
9．5．3 工业搅拌机控制系统硬件设计
9．5．4 工业搅拌机控制系统软件设计
9．6 成绳机控制系统设计
9．6．1 工程简介
9．6．2 操作系统构成
9．6．3 程序设计举例
附录
附录A 语句表指令
附录B 常用缩写词
参考文献

前言/序言

前言

可编程序控制器（PLC）是一种以微处理器技术为核心，综合应用了自动控制技术、计算机技术和通信技术，在传统的继电逻辑控制基础上发展起来的工业控制装置。随着科学技术的发展，PLC以其可靠性高、灵活性强、使用方便等优势在工业控制领域中得到了越来越广泛的应用，目前已成为工业自动化的三大支柱之一。因此，学习和掌握PLC基础知识对于大专院校电类相关专业的学生以及相关领域的广大工程技术人员而言很有必要。为了满足社会对于PLC技术人才的需求，我们在参阅、整理大量文献资料和总结多年教学与工程设计经验的基础上，编写了本书。

本书共包含9章内容，全面介绍了PLC的结构及工作原理、硬件配置、指令系统及系统设计等。第1章介绍了PLC的产生、分类、系统组成及工作原理；第2章介绍了S7-300/400 PLC的硬件配置；第3章介绍了STEP7编程及仿真软件的使用；第4章和第5章分别介绍了S7-300/400 PLC的基本指令和高级指令；第6章介绍了S7-300/400 PLC的程序结构；第7章介绍了S7-300/400 PLC的通信及网络；第8章介绍了程序设计及仿真；第9章详细介绍了PLC系统设计方法及步骤以及典型应用案例。

本书编写时注重理论联系实际，突出工程应用能力的训练和培养，在内容上安排了大量典型应用实例程序。另外，本书每章最后均安排了数量、难度适中的“思考与练习”，供读者练习。本书也可作为电气工程师等有关技术人员的参考资料，可作为高等学校自动化、电气工程及其自动化、测控技术、机电一体化等本科专业的教材。作为教材使用时，任课教师可根据专业、课时的多少对教学内容进行取舍，有些内容和应用实例可留给学生自学或在实验、课程设计、毕业设计中作为参考。

本书由曹小燕任主编，王玉萍、訾鸿和赵岩任副主编。其中，曹小燕编写了第2章、第5章和第7章；王玉萍编写了第1章、第4章和第8章；訾鸿编写了第6章、第9章9��3节至9��5节及附录；赵岩编写了第3章；第9章的其余章节由周宝国、黑龙江省科学院高技术研究院经韬、黑龙江省科学院自动化研究所赵寒涛、管殿柱、李文秋、宋一兵、王献红、管玥编写。全书由曹小燕统稿、定稿。

本书在编写过程中参考了大量文献，在此对这些参考文献的作者表示由衷的感谢！本书在出版过程中得到了电子工业出版社及有关专家的大力支持和帮助，在此表示衷心的感谢！

由于编者水平有限且编写时间仓促，书中难免有错误和不妥之处，恳请广大读者批评指正并提出宝贵的意见和建议。

编者

自动化控制的基石：西门子S7系列PLC技术深度解析与实战指南 在现代工业自动化领域，可编程逻辑控制器（PLC）扮演着至关重要的角色，它们是连接指令与现实机器之间不可或缺的桥梁。西门子S7系列PLC，以其卓越的性能、强大的功能和广泛的应用，成为全球自动化工程师的首选。本书并非直接探讨特定型号S7-300/400的编程和应用细节，而是将目光投向更广阔的自动化控制理论、PLC技术的发展演变、以及不同品牌PLC在实际项目中的综合比较与选型策略。我们将深入剖析自动化系统的工作原理，理解PLC如何成为其核心，并探讨不同PLC架构下的编程范式与软件工程实践。 第一章：工业自动化概述与PLC的历史演进 本章将带领读者走进工业自动化的宏大世界。我们将从工业革命的源头开始，梳理自动化技术如何一步步改变生产方式，提高效率和质量。在此过程中，PLC的诞生与发展将是重点。我们将回顾继电器控制时代的局限性，理解PLC作为固态逻辑控制器的出现是如何颠覆传统，以及其在安全性、灵活性和可维护性方面的巨大优势。 工业自动化的发展历程： 从初级的机械自动化到电气化，再到信息化和智能化，我们将描绘自动化技术的演进图景，并分析不同阶段的技术驱动因素。 PLC的诞生与早期发展： 探讨PLC项目提出的背景，以及其如何克服早期电子控制器的技术瓶颈。我们将了解早期PLC的设计理念和基本架构。 PLC的标准化与迭代： 分析PLC技术如何逐步标准化（如IEC 61131-3），以及不同代际PLC在处理能力、通信协议、功能模块等方面的演进。我们将简要提及不同厂商在PLC领域的布局和竞争态势，为后续的选型奠定基础。 工业4.0背景下的PLC角色： 探讨物联网（IoT）、大数据、人工智能等新兴技术如何与PLC融合，以及PLC在未来智能工厂中的新定位和挑战。 第二章：PLC的核心原理与通用技术解析 本章将聚焦PLC工作的核心原理，不论具体品牌和型号，PLC都遵循一套基本的逻辑运行方式。我们将深入浅出地解释这些基本概念，为理解更复杂的PLC应用打下坚实基础。 PLC的硬件架构： 介绍PLC的通用组成部分，包括中央处理器（CPU）、内存、输入/输出（I/O）模块、电源模块以及通信模块。我们将解析它们各自的功能以及如何协同工作。 扫描周期与工作模式： 详细解释PLC的扫描周期，即CPU如何周期性地读取输入、执行用户程序、更新输出。我们将分析不同扫描模式（如循环扫描、中断扫描）的特点和适用场景。 数字量与模拟量信号处理： 阐述PLC如何接收和处理来自传感器和执行器的数字信号（开关量）和模拟信号（电压、电流、温度等）。我们将介绍信号转换（ADC/DAC）的基本原理。 PLC通信协议概览： 简要介绍当前工业界主流的PLC通信协议，如Modbus RTU/TCP、PROFIBUS、PROFINET、EtherNet/IP等。我们将分析它们的通信方式、数据传输效率和应用范围。 PLC的编程语言基础（IEC 61131-3）： 尽管不深入具体型号，但我们将介绍IEC 61131-3标准定义的五种编程语言：梯形图（LD）、指令表（IL）、结构化文本（ST）、功能块图（FBD）和顺序功能图（SFC）。我们将阐述它们的语法特点、适用场合以及如何选择合适的编程语言。 第三章：自动化系统设计与PLC选型策略 在实际的自动化项目设计中，PLC的选型是关键的第一步。本章将提供一套系统化的选型思路和评估方法，帮助工程师根据项目需求做出最优决策。 项目需求分析： 强调详细的项目需求分析至关重要，包括工艺流程、控制点的数量、信号类型、精度要求、通信需求、环境适应性、安全等级、预算限制以及未来的扩展性等。 PLC系列与厂商比较： 广泛介绍不同自动化厂商（如西门子、罗克韦尔、施耐德、三菱、欧姆龙等）在PLC领域的产品线和技术特点。我们将分析各厂商的优势、劣势以及其在不同行业和应用中的市场定位。 PLC的性能参数解读： 教授如何解读PLC的各种性能参数，如CPU处理速度、内存容量、I/O点数、扫描周期、通信速率、功耗等，并将其与项目需求进行匹配。 模块化与紧凑型PLC： 比较模块化PLC和紧凑型PLC的结构特点、扩展能力和成本效益，以及它们各自适合的应用场景。 特定应用场景的PLC选择考量： 针对不同行业（如制造业、能源、交通、楼宇自动化）和不同应用类型（如运动控制、过程控制、安全控制），提出具体的PLC选型建议。 集成开发环境（IDE）与软件生态： 探讨不同PLC厂商提供的集成开发环境（IDE）的功能、易用性以及软件生态系统的支持力度（如第三方库、仿真工具、诊断工具）。 第四章： PLC项目实施中的软件工程与调试实践 PLC项目的成功不仅仅在于硬件的选择，更在于高质量的软件开发和有效的调试过程。本章将聚焦PLC项目实施的关键环节，强调工程化和规范化的重要性。 PLC软件项目管理： 讨论在PLC项目中如何进行有效的项目管理，包括需求管理、版本控制、文档编写、代码评审和团队协作。 PLC编程规范与代码质量： 强调编写清晰、可读、可维护的PLC程序的重要性。我们将探讨命名规范、注释风格、程序结构设计、模块化编程等实践方法。 PLC程序调试技术： 深入介绍PLC程序调试的常用技巧和工具，如在线监视、断点设置、强制写入、逻辑分析仪、在线仿真等。我们将分享如何快速定位和解决程序中的逻辑错误。 PLC系统集成与测试： 讨论如何将PLC与上位机（HMI/SCADA）、变频器、伺服驱动器等其他自动化设备进行集成，以及系统联调和验收测试的流程。 PLC系统诊断与维护： 介绍PLC系统常见的故障类型，以及如何利用PLC的诊断功能和工具进行故障排除和预防性维护。 PLC系统的安全考虑： 探讨在PLC编程和系统中如何考虑网络安全、操作安全以及人员安全等问题。 第五章： PLC在典型工业应用中的案例分析与趋势展望 本章将通过分析不同行业的典型应用案例，展示PLC在实际生产中的强大能力。同时，我们将对PLC技术的未来发展趋势进行展望。 制造业生产线自动化： 分析PLC在汽车制造、电子装配、食品包装等生产线中的应用，如物料搬运、装配机器人控制、质量检测等。 过程控制系统： 探讨PLC在石化、化工、水处理、电力等行业的应用，如温度、压力、流量、液位等参数的自动控制。 楼宇自动化与能源管理： 介绍PLC在智能建筑中的应用，如空调、照明、安防系统的集中控制，以及能源消耗的优化。 交通与基础设施： 分析PLC在轨道交通信号控制、港口自动化、桥梁监测等领域的应用。 运动控制与伺服系统集成： 探讨PLC如何与伺服驱动器和电机协同工作，实现高精度、高动态的运动控制。 PLC技术未来发展趋势： 展望PLC在云计算、边缘计算、人工智能、低代码/无代码开发等新技术浪潮下的发展方向，以及其在实现更高级别智能制造中的作用。 本书力求为读者提供一个全面、深入的自动化控制和PLC技术视角，帮助您理解PLC的内在逻辑，掌握通用的技术原理，并在实际项目中进行科学的选型与高效的实施。无论您是初学者还是有一定经验的工程师，都将从中受益，提升您在自动化领域的专业能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构设计得非常合理，从入门到精通，每个阶段都安排得恰到好处。我最喜欢的部分是它对不同类型传感器信号的处理方法的讲解，这在实际的自动化控制系统中非常普遍。作者通过具体的案例，详细演示了如何读取模拟量信号，如何处理数字量信号，以及如何进行信号滤波和去抖动。这些看似基础但至关重要的细节，在书中都得到了充分的展示。此外，书中的章节关于PID控制算法的讲解也让我受益匪浅。作者不仅解释了PID的原理，还结合实际应用场景，演示了如何整定PID参数，以达到最佳的控制效果。我之前对PID控制一直有些模糊的概念，读完这个章节后，我感觉自己终于掌握了它的精髓。这本书的文字表达也非常清晰，没有过多空洞的理论，而是用简洁明了的语言，将复杂的知识点娓娓道来。我感觉自己仿佛置身于一个经验丰富的老师傅的现场指导中，每一个知识点都得到了透彻的讲解。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我感觉自己对西门子S7-300/400 PLC的认识上升到了一个新的高度。作者的讲解非常深入浅出，即使是我这种初学者，也能毫不费力地跟上他的思路。书中的理论知识讲解得非常扎实，但更难得的是，它紧密结合了实际应用。作者没有停留在理论的层面，而是通过大量的实例，将抽象的编程概念具象化。比如，在讲到数据块的设计时，作者就非常详细地解释了如何根据实际需求来规划数据块的结构，如何有效地存储和管理数据，这对于保证程序的稳定运行至关重要。还有，在讲解故障排除时，作者列举了各种常见的故障现象，并给出了详细的排查步骤和解决方法，这对于减少生产线停机时间，提高工作效率非常有帮助。我特别欣赏书中的一个章节，是关于如何优化程序性能的，作者从算法、指令使用、内存管理等多个角度进行了深入分析，并提供了很多实用的建议，这对于我今后编写高效、稳定的PLC程序非常有指导意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值绝不仅仅在于它传授了多少技术知识，更在于它培养了我解决问题的思路和能力。作者在书中融入了大量他在实际项目中的经验总结，这些经验非常有价值，往往能帮助读者避免走弯路。比如，在讲解如何进行PLC与上位机通信时，作者就详细介绍了不同通信协议的优缺点，以及在实际应用中如何选择合适的通信方式，这对于构建复杂的工业自动化系统非常关键。而且，书中还穿插了关于PLC安全编程的注意事项，以及如何提高程序的可维护性，这些都是在实际工作中非常重要的考量。我尤其喜欢书中关于“代码规范化”的章节，作者强调了编写易读、易懂、易维护的代码的重要性，并且给出了具体的实践方法，这对于团队协作和长期项目维护来说，意义重大。这本书让我不仅学会了如何“做什么”，更学会了“如何做得更好”。

评分☆☆☆☆☆

这本关于西门子S7-300/400 PLC编程的书，给我最大的感受就是它的“接地气”。它不是那种高高在上的学术著作，而是真正为一线工程师量身打造的实用指南。我特别喜欢书里对各个功能块的讲解，作者没有简单地罗列指令，而是深入剖析了每个指令的原理和应用场景，并且通过非常生动的例子来解释。比如，在讲解定时器和计数器时，作者就列举了如何用它们来控制电机启停的延时、如何实现产品计数等具体应用，让我一下子就明白了这些看似简单的指令在实际中有多么强大。而且，书中的代码示例也非常规范，一看就是经过反复验证和优化的，跟着书中的例子去实践，我少走了很多弯路。我记得我之前在项目中遇到过一个棘手的问题，就是如何实现一个复杂的运动控制序列，当时查阅了很多资料都一知半解，翻到这本书的相关章节后，作者提供的解决方案让我茅塞顿开，很快就解决了问题。这本书真的像一个经验丰富的导师，手把手地教你如何成为一个优秀的PLC工程师。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的是太出乎我意料了！本来以为会是一本枯燥的技术手册，没想到读起来居然这么引人入胜。作者的叙述方式非常有条理，从最基础的概念讲起，循序渐进，一点一点地揭开S7-300/400 PLC编程的神秘面纱。最让我惊喜的是，书里包含了大量的实际案例，这些案例都不是那种虚头巴脑的理论演示，而是真正能在工业生产中遇到的问题，比如如何设计一个自动化生产线的控制逻辑，如何处理复杂的传感器信号，如何实现精确的位置控制等等。每个案例都配有详细的步骤和图示，看完之后，我感觉自己真的掌握了解决实际问题的能力，而不是仅仅停留在理论层面。而且，作者在讲解过程中，还穿插了很多实用的小技巧和注意事项，这些都是我在其他地方很难找到的宝贵经验。比如，在讲到网络通信时，作者就详细介绍了如何优化通讯协议，提高数据传输的稳定性和效率，这对于大型自动化系统来说至关重要。读完这本书，我对西门子PLC的理解不再是碎片化的知识点，而是一个完整的体系，这种感觉真的非常棒。