SIMATIC S7-200可编程控制器原理与应用
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品牌: 杨后川
基本信息·出版社：北京航空航天大学出版社
·页码：344 页
·出版日期：2008年
·ISBN：7811243415/9787811243413
·条形码：9787811243413
·包装版本：1版
·装帧：平装
·开本：16
·正文语种：中文
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内容简介本书从工程应用出发，系统阐述了可编程控制器（PLC）的结构、工作原理、硬件系统和软件系统以及PLC控制系统从设计、安装到维护的过程，并对PLC的组网技术进行了详细介绍。内容既注重系统、全面、新颖，又力求叙述简洁、层次分明、结构合理、通俗易懂。在编写形式上，注重理论与实践的结合，不但在各章节适时插入实例，使读者加深理解和掌握具体内容，而且以PLC 综合应用举例作为第7章的内容，以便于读者参考和提高综合应用可编程控制器的能力。
本书可作为高等院校机电类专业及其他相关专业的教材，亦可作为从事可编程控制器技术开发与应用的工程技术人员的参考用书。
目录
目录 第1章 可编程控制器的结构及工作原理
1.1 可编程控制器的定义及特点1
1.1. 1 PLC的产生及定义1
1.1.2 PLC的特点3
1.2 PLC的结构组成与工作原理5
1.2.1 PLC的基本结构5
1.2.2 PLC的软件组成10
1.2.3 PLC的工作原理11
1.3 PLC的技术性能指标15
1.3.1 常见技术性能指标15
1.3.2 S7200 PLC的主要功能16
1.4 PLC的分类、应用与发展17
1.4.1 PLC的产品分类17
1.4.2 PLC的主要应用类型18
1.4.3 PLC的国内外应用现状及发展趋势18
1.5 PLC的编程语言20
1.5.1 梯形图21
1.5.2 语句表23
1.5.3 顺序功能图24
1.5.4 功能块图25
1.5.5 结构文本 25
思考题25
第2章 S7200 PLC的系统构成及规格
2.1 概述27
2.2 S7200CN PLC的构成及规格特性28
2.2.1 中央处理单元（CPU）29
2.2.2 数字量扩展模块32
2.2.3 模拟量扩展模块34
2.2.4 热电偶或热电阻扩展模块36
2.2.5 通信模块37
2.2.6 位置控制模块39
2.2.7 附加硬件39
2.2.8 编程工具41
思考题41
第3章 S7200 PLC的指令系统
3.1 存储器数据区分配与寻址方式42
3.1.1 数据类型42
3.1.2 存储器数据区分配43
3.1.3 寻址方式50
3.2 S7200 PLC的基本指令53
3.2.1 位操作类指令55
3.2.2 逻辑堆栈指令59
3.2.3 定时器和计数器指令62
3.2.4 比较操作指令70
3.2.5 移位操作指令72
3.2.6 程序控制指令76
3.3 S7200 PLC的功能指令84
3.3.1 数据传送指令85
3.3.2 数学运算指令88
3.3.3 逻辑运算指令96
3.3.4 表功能指令99
3.3.5 数据转换指令102
3.3.6 中断指令110
3.3.7 高速处理类指令115
3.3.8 时钟指令127
3.3.9 通信指令129
3.3.10 PID回路指令135
思考题144
第4章 PLC的基本编程与编程软件
4.1 PLC程序的结构与编程规则146
4.1.1 PLC程序的结构146
4.1.2 编程规则148
4.2 PLC的基本电路编程150
4.2.1 自锁控制和互锁控制150
4.2.2 时间控制151
4.2.3 方波脉冲发生器155
4.2.4 分频控制电路156
4.2.5 报警电路157
4.2.6 顺序控制158
4.3 顺序功能图161
4.3.1 基本概念161
4.3.2 结构形式166
4.3.3 顺序功能图的编程方法及梯形图表示168
4.4 PLC典型控制环节与系统编程180
4.4.1 电机正反转控制180
4.4.2 电机YΔ减压启动控制181
4.4.3 物流检测182
4.4.4 钻孔动力头的控制184
4.5 编程软件186
4.5.1 编程软件安装186
4.5.2 STEP 7Micro/Win组成及功能187
4.5.3 STEP 7Micro/Win编程191
4.5.4 程序的监控运行与调试195
思考题196
第5章 网络通信功能
5.1 网络通信的基本概念和接口198
5.1.1 网络概述198
5.1.2 网络通信方式202
5.1.3 异步串行通信接口204
5.2 西门子PLC网络结构及通信207
5.2.1 S7200网络层次结构207
5.2.2 PLC网络常用通信方式209
5.2.3 S7200网络通信协议213
5.3 S7200的通信功能223
5.3.1 西门子PLC之间的通信223
5.3.2 S7200与驱动装置之间的通信224
5.3.3 S7200与第三方HMI/SCDA软件间的通信224
5.3.4 计算机与S7200控制单元之间的通信225
5.4 S7200的几种典型网络225
5.4.1 网络的建立和基本原则225
5.4.2 S7200典型网络的组建228
5.4.3 S7200网络通信参数设置231
5.5 S7200网络通信的应用举例234
5.5.1 某汽车发动机装配线的应用234
5.5.2 某水电站工程中的应用237
思考题240
第6章 S7200安装接线与维修
6.1 安装接线241
6.1.1 PLC模块安装241
6.1.2 控制单元输入/输出端子接线243
6.1.3 电源安装与接线247
6.1.4 抑制电路的设计249
6.1.5 系统试运行250
6.2 维修251
6.2.1 日常维护251
6.2.2 硬件故障诊断基本知识与故障处理指南252
思考题258
第7章 S7200 PLC应用系统设计
7.1 PLC控制系统设计的原则与步骤259
7.1.1 系统设计的原则259
7.1.2 设计的一般步骤和内容260
7.2 PLC控制系统的硬件设计266
7.2.1 I/O端子数的简化266
7.2.2 输入/输出接口电路的选择270
7.2.3 PLC供电方式的选择与设计270
7.2.4 干扰接地方案272
7.3 PLC控制系统的软件设计273
7.3.1 经验设计法273
7.3.2 继电器接触器控制线路转换设计法274
7.3.3 逻辑设计法278
7.3.4 顺序功能图设计法281
7.4 PLC控制应用举例281
7.4.1 搬运机械手PLC控制系统设计实例281
7.4.2 交通信号灯控制288
7.4.3 某直升机起落架撑杆作动筒检测系统控制293
7.4.4 某型导弹测试架控制301
7.4.5 PLC（S7200）在锦纶厂聚合工艺中的应用309
7.4.6 PLC在电梯控制系统中的应用311
7.4.7 PLC在数控机床中的应用316
思考题321
附录A 实验322
A.1 基本指令练习322
A.2 直流电机正反转控制323
A.3 抢答器程序设计324
A.4 灯光控制系统325
A.5 交通信号灯控制系统326
A.6 自动送料装车系统327
A.7 多种液体混合控制系统329
A.8 PLC的通信编程331
附录B 特殊寄存器（SM）标志位332
附录C 错误代码信息337
附录D S7200可编程控制器指令集339
参考文献345
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序言可编程控制器（PLC）是一种以微处理器为核心的用作数字控制的新型控制器，专为在工业环境下应用而设计。PLC技术已成为现代工业自动化的三大支柱之一。它采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器以其简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列优点，在汽车、钢铁、航空航天、船舶、化工、纺织、食品、造纸、军工等工业领域获得了广泛的应用。
可编程控制器的种类和包括的内容很多，如何让读者能掌握其关键技术和内容，是本书在内容取舍和编写纲目拟定上的突破点。本书以西门子公司S7200 PLC作为主要对象，详细介绍了PLC的工作原理、软硬件构成、指令系统、安装维修和通信应用等相关知识。在选材上，特别注意从应用角度出发，以大量的编程方法和PLC的工程应用实例贯穿全书，以帮助读者更快地理解和掌握PLC技术及使用方法。
全书共分7章。第1章介绍了可编程控制器的结构、工作原理、分类、发展、特点及编程语言。第2章介绍了S7200 PLC的系统构成、规格及性能特点。第3章介绍了S7200 PLC的存储器数据区分配、寻址方式和指令系统。第4章介绍了PLC的基本电路编程、顺序功能图、典型控制环节与系统编程，编程软件的安装、设置与使用等知识。第5章介绍了网络通信的一些基本概念、数据传送方式及S7200 PLC的通信功能与协议。第6章介绍了PLC安装接线与维修知识。第7章介绍了PLC控制系统设计的原则与步骤，硬件和软件设计，最后通过举例说明PLC控制系统的设计过程。各章内容既有联系，又有一定的独立性，并且每章均附有思考题。在编写风格上注意遵循由浅入深、循序渐进的认识规律，便于读者自学。
本书由杨后川任主编，张学民、陈勇任副主编，参加编写的人员还有汪定江、王东峰、潘庆军和高昆等。其中，第1章、第7章和附录B、C、D由杨后川编写，第3章和附录A由张学民编写，第4、5章由陈勇编写，汪定江教授编写了第2章，王东峰编写了第6章，潘庆军博士编写了第4.1节，高昆编写了第7.2节。全书由杨后川副教授统稿并定稿。
德国慕尼黑联邦国防军大学访问学者涂明武教授担任本书主审。他仔细审阅了全部书稿，提出了许多宝贵的意见和建议，在此表示诚挚的谢意！
在编写过程中，作者参阅和引用了西门子公司最新技术资料和有关院校、工厂、科研院所的一些教材、文献，有些正式出版的文献已在书的参考文献中列出，有些难免遗漏，对未能列出的文献和资料，编者向其作者表示诚挚的感谢。本书的编写得到了空军第一航空学院航空修理工程系机械制造教研室、训练部教保科部分同志的支持和帮助，在绘图、制表和校对等方面给予了大力协助，在此一并向他们表示谢意。
因编者水平及时间有限，书中难免有疏漏之处，恳请读者批评指正。
文摘而且对于PLC内部的软触点，该存储单元如果为“1”状态，则表示梯形图中对应软继电器的线圈通电，其常开触点(-II-)接通，常闭触点(-|／|-)断开。在继电器控制系统的接线中，触点的数目是有限的，而PLC内部的软触点的数目和使用次数是没有限制的，用户可以根据控制现场的具体要求在梯形图程序中多次使用同一软触点。
2．梯形图的特点
PLC的梯形图源于继电器逻辑控制系统的描述，并与电气控制系统梯形图的基本思想是一致的，只是在使用符号和表达方式上有一定区别。它采用梯形图的图形符号来描述程序设计，是PLC程序设计中最常用的一种程序设计语言。
这种程序设计语言采用因果的关系来描述系统发生的条件和结果。其中每个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述系统发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在右面。PLC的梯形图使用的是内部辅助继电器、定时／计数器等，都是由软件实现的。它的最大优点是使用方便，修改灵活，形象、直观和实用。这是传统电气控制的继电器硬件接线所无法比拟的。
关于梯形图的格式有一些要求：每个梯形图网络由多个梯级组成；每个输出元素可构成一个梯级，每个梯级可有多个支路；通常每个支路可容纳11个编程元素，最右边的元素必须是输出元素；一个网络最多允许16条支路。
关于梯形图有以下几个基本特点：
①PLC梯形图与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性，并与传统的继电器逻辑控制技术相一致。
②梯形图中的“能流”不是实际意义的电流，而是“概念”电流，是用户程序解算中满足输出执行条件的形象表示方式。“能流”只能从左向右流动。
③梯形图中各编程元件所描述的常开触点和常闭触点可在编制用户程序时无限引用，不受次数的限制，既可常开又可常闭。
④梯形图格式中的继电器与物理继电器是不同概念。PLC的编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等。对于PLC来说，其内部的继电器并不是实际存在的具有物理结构的继电器，而是指软件中的编程元件(软继电器)。编程元件中的每个软继电器触点都与PLC存储器中的一个存储单元相对应。因此，在应用时，须与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待。
⑤梯形图中输入继电器的状态只取决于对应的外部输入电路的通断状态，因此在梯形图中没有输入继电器的线圈。输出线圈只对应输出映像区的相应位，不能用该编程元件直接驱动现场机构，位的状态必须通过I／O模板上对应的输出单元。
