實例講解 西門子S7-300/400 PLC編程與應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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曹小燕 著，曹小燕 主編 編

圖書標籤:

• PLC
• S7-300
• S7-400
• 西門子
• 編程
• 工業控製
• 自動化
• 實例
• 應用
• 可編程邏輯控製器
• 電氣工程

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121321740

版次：1

商品編碼：12148469

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-08-01

用紙：膠版紙

頁數：300

字數：477000

正文語種：中文

內容簡介

本書從實際工程應用和教學需要齣發，以西門子S7-300/400係列PLC為例，係統地介紹瞭PLC的硬件資源、指令係統、編程環境及網絡通信等基礎知識，並通過綜閤實例詳細闡述瞭采用PLC進行控製係統設計的一般過程和方法。本書內容係統實用，采用圖、錶、文相結閤的方式，使書中的內容通俗易懂又不失專業性。

作者簡介

曹小燕，黑龍江科技大學副教授，全國電子設計大賽三等奬指導教師，主要從事電氣控製、PLC、檢測技術等領域的科研和教學工作，具有豐富的實踐與教學經驗。

目錄

第1章 PLC概述
1．1 PLC的産生和發展
1．2 PLC係統組成和工作原理
1．3 PLC的性能指標
1．4 PLC的分類及功能
1．5 PLC的特點及應用領域
第2章 S7-300/400 PLC的係統組成
2．1 S7-300/400 PLC概述
2．2 S7-300 PLC的硬件配置
2．2．1 S7-300 PLC的模塊安裝
2．2．2 S7-300 CPU模塊
2．2．3 S7-300 PLC的信號模塊
2．2．4 S7-300 PLC的其他模塊
2．3 S7-400 PLC的硬件配置
2．3．1 S7-400 PLC的模塊安裝
2．3．2 S7-400的CPU模塊
2．3．3 S7-400 PLC的信號模塊
2．3．4 S7-400 PLC的其他模塊
2．4 S7-300/400 PLC的存儲區
2．4．1 CPU的存儲器
2．4．2 CPU中的寄存器
第3章 STEP 7編程及仿真軟件
3．1 STEP 7軟件安裝
3．2 SIMATIC管理器
3．3 STEP 7快速入門
3．3．1 創建項目
3．3．2 硬件組態
3．3．3 編輯符號錶
3．3．4 生成用戶程序
3．3．5 程序的下載與上傳
3．4 S7-PLC SIM仿真軟件
第4章 S7-300/400 PLC的基本指令
4．1 編程語言
4．2 基本數據類型
4．3 尋址方式
4．4 位邏輯指令
4．4．1 觸點和綫圈
4．4．2 基本邏輯指令
4．4．3 置位和復位指令
4．4．4 RS和SR觸發器指令
4．4．5 邊沿觸發指令
4．5 定時器指令
4．5．1 定時器指令的種類
4．5．2 定時器指令的功能
4．6 計數器指令
4．6．1 計數器指令的種類
4．6．2 計數器指令的功能
4．7 比較指令
第5章 S7-300/400 PLC的高級指令
5．1 數據處理指令
5．1．1 傳送指令
5．1．2 轉換指令
5．1．3 移位指令
5．1．4 數據塊指令
5．2 數據運算指令
5．2．1 整數算術運算指令
5．2．2 浮點數算術運算指令
5．2．3 邏輯運算指令
5．3 控製指令
5．3．1 邏輯控製指令
5．3．2 程序控製指令
5．3．3 主控繼電器指令
第6章 S7-300/400 PLC的程序結構
6．1 用戶程序的基本結構
6．2 功能和功能塊
6．3 數據塊
6．4 組織塊與中斷處理
6．5 編程舉例
6．5．1 編輯並調用無參功能――分部程序設計
6．5．2 編輯並調用有參功能――結構化程序設計
6．5．3 使用多重背景――結構化程序設計
第7章 S7-300/400 PLC的通信及網絡
7．1 網絡通信概述
7．2 計算機通信網絡及拓撲結構
7．3 S7-300/400 PLC的通信網絡
7．4 MPI網絡
7．4．1 MPI概述
7．4．2 MPI網絡的組建
7．4．3 MPI通信方式
7．4．4 MPI通信的組態
7．5 PROFIBUS通信
7．5．1 PROFIBUS協議
7．5．2 PROFIBUS的硬件
7．6 工業以太網
7．7 點對點通信
7．8 AS-i網絡
第8章 程序設計與仿真
8．1 位邏輯指令的仿真
8．1．1 基本邏輯運算
8．1．2 RLO邊沿檢測指令
8．1．3 置位指令與復位指令
8．1．4 SR觸發器與RS觸發器
8．2 三相異步電動機正/反轉控製
8．3 優先搶答器設計
8．4 定時器指令仿真及應用
8．4．1 定時器指令仿真
8．4．2 皮帶運輸控製係統
8．5 計數器指令的仿真和應用
8．5．1 計數器指令的基本功能
8．5．2 停車位計數PLC控製
8．6 移位與循環移位指令的仿真
8．6．1 移位與循環移位指令
8．6．2 彩燈循環移位控製
第9章 係統設計及綜閤應用
9．1 PLC係統設計內容和方法
9．1．1 PLC係統設計內容
9．1．2 PLC係統設計步驟與方法
9．1．3 PLC的選擇
9．2 設計注意事項和抗乾擾措施
9．2．1 乾擾源及其分類
9．2．2 PLC係統中乾擾的主要來源及途徑
9．2．3 主要抗乾擾措施
9．3 送料小車自動控製係統設計
9．4 三層電梯PLC控製係統設計
9．4．1 電梯的組成及功能簡介
9．4．2 三層電梯係統控製要求
9．4．3 三層電梯控製係統硬件設計
9．4．4 三層電梯控製係統設計
9．5 工業攪拌機控製係統設計
9．5．1 控製係統簡介
9．5．2 係統控製要求
9．5．3 工業攪拌機控製係統硬件設計
9．5．4 工業攪拌機控製係統軟件設計
9．6 成繩機控製係統設計
9．6．1 工程簡介
9．6．2 操作係統構成
9．6．3 程序設計舉例
附錄
附錄A 語句錶指令
附錄B 常用縮寫詞
參考文獻

前言/序言

前言

可編程序控製器（PLC）是一種以微處理器技術為核心，綜閤應用瞭自動控製技術、計算機技術和通信技術，在傳統的繼電邏輯控製基礎上發展起來的工業控製裝置。隨著科學技術的發展，PLC以其可靠性高、靈活性強、使用方便等優勢在工業控製領域中得到瞭越來越廣泛的應用，目前已成為工業自動化的三大支柱之一。因此，學習和掌握PLC基礎知識對於大專院校電類相關專業的學生以及相關領域的廣大工程技術人員而言很有必要。為瞭滿足社會對於PLC技術人纔的需求，我們在參閱、整理大量文獻資料和總結多年教學與工程設計經驗的基礎上，編寫瞭本書。

本書共包含9章內容，全麵介紹瞭PLC的結構及工作原理、硬件配置、指令係統及係統設計等。第1章介紹瞭PLC的産生、分類、係統組成及工作原理；第2章介紹瞭S7-300/400 PLC的硬件配置；第3章介紹瞭STEP7編程及仿真軟件的使用；第4章和第5章分彆介紹瞭S7-300/400 PLC的基本指令和高級指令；第6章介紹瞭S7-300/400 PLC的程序結構；第7章介紹瞭S7-300/400 PLC的通信及網絡；第8章介紹瞭程序設計及仿真；第9章詳細介紹瞭PLC係統設計方法及步驟以及典型應用案例。

本書編寫時注重理論聯係實際，突齣工程應用能力的訓練和培養，在內容上安排瞭大量典型應用實例程序。另外，本書每章最後均安排瞭數量、難度適中的“思考與練習”，供讀者練習。本書也可作為電氣工程師等有關技術人員的參考資料，可作為高等學校自動化、電氣工程及其自動化、測控技術、機電一體化等本科專業的教材。作為教材使用時，任課教師可根據專業、課時的多少對教學內容進行取捨，有些內容和應用實例可留給學生自學或在實驗、課程設計、畢業設計中作為參考。

本書由曹小燕任主編，王玉萍、訾鴻和趙岩任副主編。其中，曹小燕編寫瞭第2章、第5章和第7章；王玉萍編寫瞭第1章、第4章和第8章；訾鴻編寫瞭第6章、第9章9��3節至9��5節及附錄；趙岩編寫瞭第3章；第9章的其餘章節由周寶國、黑龍江省科學院高技術研究院經韜、黑龍江省科學院自動化研究所趙寒濤、管殿柱、李文鞦、宋一兵、王獻紅、管玥編寫。全書由曹小燕統稿、定稿。

本書在編寫過程中參考瞭大量文獻，在此對這些參考文獻的作者錶示由衷的感謝！本書在齣版過程中得到瞭電子工業齣版社及有關專傢的大力支持和幫助，在此錶示衷心的感謝！

由於編者水平有限且編寫時間倉促，書中難免有錯誤和不妥之處，懇請廣大讀者批評指正並提齣寶貴的意見和建議。

編者

自動化控製的基石：西門子S7係列PLC技術深度解析與實戰指南 在現代工業自動化領域，可編程邏輯控製器（PLC）扮演著至關重要的角色，它們是連接指令與現實機器之間不可或缺的橋梁。西門子S7係列PLC，以其卓越的性能、強大的功能和廣泛的應用，成為全球自動化工程師的首選。本書並非直接探討特定型號S7-300/400的編程和應用細節，而是將目光投嚮更廣闊的自動化控製理論、PLC技術的發展演變、以及不同品牌PLC在實際項目中的綜閤比較與選型策略。我們將深入剖析自動化係統的工作原理，理解PLC如何成為其核心，並探討不同PLC架構下的編程範式與軟件工程實踐。 第一章：工業自動化概述與PLC的曆史演進 本章將帶領讀者走進工業自動化的宏大世界。我們將從工業革命的源頭開始，梳理自動化技術如何一步步改變生産方式，提高效率和質量。在此過程中，PLC的誕生與發展將是重點。我們將迴顧繼電器控製時代的局限性，理解PLC作為固態邏輯控製器的齣現是如何顛覆傳統，以及其在安全性、靈活性和可維護性方麵的巨大優勢。 工業自動化的發展曆程： 從初級的機械自動化到電氣化，再到信息化和智能化，我們將描繪自動化技術的演進圖景，並分析不同階段的技術驅動因素。 PLC的誕生與早期發展： 探討PLC項目提齣的背景，以及其如何剋服早期電子控製器的技術瓶頸。我們將瞭解早期PLC的設計理念和基本架構。 PLC的標準化與迭代： 分析PLC技術如何逐步標準化（如IEC 61131-3），以及不同代際PLC在處理能力、通信協議、功能模塊等方麵的演進。我們將簡要提及不同廠商在PLC領域的布局和競爭態勢，為後續的選型奠定基礎。 工業4.0背景下的PLC角色： 探討物聯網（IoT）、大數據、人工智能等新興技術如何與PLC融閤，以及PLC在未來智能工廠中的新定位和挑戰。 第二章：PLC的核心原理與通用技術解析 本章將聚焦PLC工作的核心原理，不論具體品牌和型號，PLC都遵循一套基本的邏輯運行方式。我們將深入淺齣地解釋這些基本概念，為理解更復雜的PLC應用打下堅實基礎。 PLC的硬件架構： 介紹PLC的通用組成部分，包括中央處理器（CPU）、內存、輸入/輸齣（I/O）模塊、電源模塊以及通信模塊。我們將解析它們各自的功能以及如何協同工作。 掃描周期與工作模式： 詳細解釋PLC的掃描周期，即CPU如何周期性地讀取輸入、執行用戶程序、更新輸齣。我們將分析不同掃描模式（如循環掃描、中斷掃描）的特點和適用場景。 數字量與模擬量信號處理： 闡述PLC如何接收和處理來自傳感器和執行器的數字信號（開關量）和模擬信號（電壓、電流、溫度等）。我們將介紹信號轉換（ADC/DAC）的基本原理。 PLC通信協議概覽： 簡要介紹當前工業界主流的PLC通信協議，如Modbus RTU/TCP、PROFIBUS、PROFINET、EtherNet/IP等。我們將分析它們的通信方式、數據傳輸效率和應用範圍。 PLC的編程語言基礎（IEC 61131-3）： 盡管不深入具體型號，但我們將介紹IEC 61131-3標準定義的五種編程語言：梯形圖（LD）、指令錶（IL）、結構化文本（ST）、功能塊圖（FBD）和順序功能圖（SFC）。我們將闡述它們的語法特點、適用場閤以及如何選擇閤適的編程語言。 第三章：自動化係統設計與PLC選型策略 在實際的自動化項目設計中，PLC的選型是關鍵的第一步。本章將提供一套係統化的選型思路和評估方法，幫助工程師根據項目需求做齣最優決策。 項目需求分析： 強調詳細的項目需求分析至關重要，包括工藝流程、控製點的數量、信號類型、精度要求、通信需求、環境適應性、安全等級、預算限製以及未來的擴展性等。 PLC係列與廠商比較： 廣泛介紹不同自動化廠商（如西門子、羅剋韋爾、施耐德、三菱、歐姆龍等）在PLC領域的産品綫和技術特點。我們將分析各廠商的優勢、劣勢以及其在不同行業和應用中的市場定位。 PLC的性能參數解讀： 教授如何解讀PLC的各種性能參數，如CPU處理速度、內存容量、I/O點數、掃描周期、通信速率、功耗等，並將其與項目需求進行匹配。 模塊化與緊湊型PLC： 比較模塊化PLC和緊湊型PLC的結構特點、擴展能力和成本效益，以及它們各自適閤的應用場景。 特定應用場景的PLC選擇考量： 針對不同行業（如製造業、能源、交通、樓宇自動化）和不同應用類型（如運動控製、過程控製、安全控製），提齣具體的PLC選型建議。 集成開發環境（IDE）與軟件生態： 探討不同PLC廠商提供的集成開發環境（IDE）的功能、易用性以及軟件生態係統的支持力度（如第三方庫、仿真工具、診斷工具）。 第四章： PLC項目實施中的軟件工程與調試實踐 PLC項目的成功不僅僅在於硬件的選擇，更在於高質量的軟件開發和有效的調試過程。本章將聚焦PLC項目實施的關鍵環節，強調工程化和規範化的重要性。 PLC軟件項目管理： 討論在PLC項目中如何進行有效的項目管理，包括需求管理、版本控製、文檔編寫、代碼評審和團隊協作。 PLC編程規範與代碼質量： 強調編寫清晰、可讀、可維護的PLC程序的重要性。我們將探討命名規範、注釋風格、程序結構設計、模塊化編程等實踐方法。 PLC程序調試技術： 深入介紹PLC程序調試的常用技巧和工具，如在綫監視、斷點設置、強製寫入、邏輯分析儀、在綫仿真等。我們將分享如何快速定位和解決程序中的邏輯錯誤。 PLC係統集成與測試： 討論如何將PLC與上位機（HMI/SCADA）、變頻器、伺服驅動器等其他自動化設備進行集成，以及係統聯調和驗收測試的流程。 PLC係統診斷與維護： 介紹PLC係統常見的故障類型，以及如何利用PLC的診斷功能和工具進行故障排除和預防性維護。 PLC係統的安全考慮： 探討在PLC編程和係統中如何考慮網絡安全、操作安全以及人員安全等問題。 第五章： PLC在典型工業應用中的案例分析與趨勢展望 本章將通過分析不同行業的典型應用案例，展示PLC在實際生産中的強大能力。同時，我們將對PLC技術的未來發展趨勢進行展望。 製造業生産綫自動化： 分析PLC在汽車製造、電子裝配、食品包裝等生産綫中的應用，如物料搬運、裝配機器人控製、質量檢測等。 過程控製係統： 探討PLC在石化、化工、水處理、電力等行業的應用，如溫度、壓力、流量、液位等參數的自動控製。 樓宇自動化與能源管理： 介紹PLC在智能建築中的應用，如空調、照明、安防係統的集中控製，以及能源消耗的優化。 交通與基礎設施： 分析PLC在軌道交通信號控製、港口自動化、橋梁監測等領域的應用。 運動控製與伺服係統集成： 探討PLC如何與伺服驅動器和電機協同工作，實現高精度、高動態的運動控製。 PLC技術未來發展趨勢： 展望PLC在雲計算、邊緣計算、人工智能、低代碼/無代碼開發等新技術浪潮下的發展方嚮，以及其在實現更高級彆智能製造中的作用。 本書力求為讀者提供一個全麵、深入的自動化控製和PLC技術視角，幫助您理解PLC的內在邏輯，掌握通用的技術原理，並在實際項目中進行科學的選型與高效的實施。無論您是初學者還是有一定經驗的工程師，都將從中受益，提升您在自動化領域的專業能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構設計得非常閤理，從入門到精通，每個階段都安排得恰到好處。我最喜歡的部分是它對不同類型傳感器信號的處理方法的講解，這在實際的自動化控製係統中非常普遍。作者通過具體的案例，詳細演示瞭如何讀取模擬量信號，如何處理數字量信號，以及如何進行信號濾波和去抖動。這些看似基礎但至關重要的細節，在書中都得到瞭充分的展示。此外，書中的章節關於PID控製算法的講解也讓我受益匪淺。作者不僅解釋瞭PID的原理，還結閤實際應用場景，演示瞭如何整定PID參數，以達到最佳的控製效果。我之前對PID控製一直有些模糊的概念，讀完這個章節後，我感覺自己終於掌握瞭它的精髓。這本書的文字錶達也非常清晰，沒有過多空洞的理論，而是用簡潔明瞭的語言，將復雜的知識點娓娓道來。我感覺自己仿佛置身於一個經驗豐富的老師傅的現場指導中，每一個知識點都得到瞭透徹的講解。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我感覺自己對西門子S7-300/400 PLC的認識上升到瞭一個新的高度。作者的講解非常深入淺齣，即使是我這種初學者，也能毫不費力地跟上他的思路。書中的理論知識講解得非常紮實，但更難得的是，它緊密結閤瞭實際應用。作者沒有停留在理論的層麵，而是通過大量的實例，將抽象的編程概念具象化。比如，在講到數據塊的設計時，作者就非常詳細地解釋瞭如何根據實際需求來規劃數據塊的結構，如何有效地存儲和管理數據，這對於保證程序的穩定運行至關重要。還有，在講解故障排除時，作者列舉瞭各種常見的故障現象，並給齣瞭詳細的排查步驟和解決方法，這對於減少生産綫停機時間，提高工作效率非常有幫助。我特彆欣賞書中的一個章節，是關於如何優化程序性能的，作者從算法、指令使用、內存管理等多個角度進行瞭深入分析，並提供瞭很多實用的建議，這對於我今後編寫高效、穩定的PLC程序非常有指導意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值絕不僅僅在於它傳授瞭多少技術知識，更在於它培養瞭我解決問題的思路和能力。作者在書中融入瞭大量他在實際項目中的經驗總結，這些經驗非常有價值，往往能幫助讀者避免走彎路。比如，在講解如何進行PLC與上位機通信時，作者就詳細介紹瞭不同通信協議的優缺點，以及在實際應用中如何選擇閤適的通信方式，這對於構建復雜的工業自動化係統非常關鍵。而且，書中還穿插瞭關於PLC安全編程的注意事項，以及如何提高程序的可維護性，這些都是在實際工作中非常重要的考量。我尤其喜歡書中關於“代碼規範化”的章節，作者強調瞭編寫易讀、易懂、易維護的代碼的重要性，並且給齣瞭具體的實踐方法，這對於團隊協作和長期項目維護來說，意義重大。這本書讓我不僅學會瞭如何“做什麼”，更學會瞭“如何做得更好”。

評分☆☆☆☆☆

這本關於西門子S7-300/400 PLC編程的書，給我最大的感受就是它的“接地氣”。它不是那種高高在上的學術著作，而是真正為一綫工程師量身打造的實用指南。我特彆喜歡書裏對各個功能塊的講解，作者沒有簡單地羅列指令，而是深入剖析瞭每個指令的原理和應用場景，並且通過非常生動的例子來解釋。比如，在講解定時器和計數器時，作者就列舉瞭如何用它們來控製電機啓停的延時、如何實現産品計數等具體應用，讓我一下子就明白瞭這些看似簡單的指令在實際中有多麼強大。而且，書中的代碼示例也非常規範，一看就是經過反復驗證和優化的，跟著書中的例子去實踐，我少走瞭很多彎路。我記得我之前在項目中遇到過一個棘手的問題，就是如何實現一個復雜的運動控製序列，當時查閱瞭很多資料都一知半解，翻到這本書的相關章節後，作者提供的解決方案讓我茅塞頓開，很快就解決瞭問題。這本書真的像一個經驗豐富的導師，手把手地教你如何成為一個優秀的PLC工程師。

評分☆☆☆☆☆

這本書真的是太齣乎我意料瞭！本來以為會是一本枯燥的技術手冊，沒想到讀起來居然這麼引人入勝。作者的敘述方式非常有條理，從最基礎的概念講起，循序漸進，一點一點地揭開S7-300/400 PLC編程的神秘麵紗。最讓我驚喜的是，書裏包含瞭大量的實際案例，這些案例都不是那種虛頭巴腦的理論演示，而是真正能在工業生産中遇到的問題，比如如何設計一個自動化生産綫的控製邏輯，如何處理復雜的傳感器信號，如何實現精確的位置控製等等。每個案例都配有詳細的步驟和圖示，看完之後，我感覺自己真的掌握瞭解決實際問題的能力，而不是僅僅停留在理論層麵。而且，作者在講解過程中，還穿插瞭很多實用的小技巧和注意事項，這些都是我在其他地方很難找到的寶貴經驗。比如，在講到網絡通信時，作者就詳細介紹瞭如何優化通訊協議，提高數據傳輸的穩定性和效率，這對於大型自動化係統來說至關重要。讀完這本書，我對西門子PLC的理解不再是碎片化的知識點，而是一個完整的體係，這種感覺真的非常棒。