西門子S7-300/400 PLC應(yīng)用案例解析

第1章　PLC概述 1
1.1　PLC發(fā)展概況 1
1.1.1　PLC的產(chǎn)生 1
1.1.2　PLC的發(fā)展歷史 2
1.1.3　PLC的發(fā)展趨勢 2
1.2　PLC的分類及特點 3
1.2.1　PLC的分類 3
1.2.2　PLC的特點 4
1.2.3　PLC的應(yīng)用 6
1.3　PLC的結(jié)構(gòu)與工作原理 7
1.3.1　PLC的基本結(jié)構(gòu) 7
1.3.2　PLC的工作原理 9
1.4　S7系列PLC簡介 10
1.5　PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 11
第2章　S7-300/400 PLC的硬件與安裝 14
2.1　S7-300 PLC概述 14
2.1.1　S7-300 PLC的分類 14
2.1.2　S7-300 PLC的結(jié)構(gòu) 20
2.1.3　S7-300 PLC的組成 22
2.1.4　S7-300 CPU模塊的面板 22
2.1.5　S7-300 CPU模塊的外部連接 25
2.2　S7-300 PLC的信號模塊 26
2.2.1　數(shù)字量模塊 27
2.2.2　模擬量模塊 33
2.2.3　模擬量輸入模塊與傳感器的連接 38
2.2.4　傳感器的連接 40
2.2.5　熱電偶的連接 42
2.2.6　模擬量輸出模塊的連接 43
2.2.7　模擬量模塊的診斷與中斷 45
2.3　電源模塊 45
2.4　通信及功能模塊 47
2.4.1　通信處理器（CP）模塊 47
2.4.2　功能模塊 49
2.5　人機操作界面（HMI）與分布式I/O 54
2.5.1　人機操作界面HMI 54
2.5.2　分布式I/O 55
2.6　硬件模塊的安裝與編址 57
2.6.1　硬件模塊的安裝 57
2.6.2　S7-300的編址 60
2.7　S7-400 PLC簡介 62
2.7.1　產(chǎn)品分類 64
2.7.2　S7-400 PLC的基本結(jié)構(gòu) 67
2.8　S7-400的電源與CPU模塊 70
2.8.1　S7-400的電源模塊 70
2.8.2　S7-400的CPU模塊 72
2.9　S7-400 PLC的信號與功能模塊 78
2.9.1　數(shù)字量I/O模塊 78
2.9.2　模擬量I/O模塊 80
2.9.3　功能模塊 82
2.10　S7-400 PLC的通信及接口模塊 83
2.10.1　通信模塊 83
2.10.2　接口模塊 85
2.11　S7-400 PLC的擴展 86
2.11.1　擴展配置要求 86
2.11.2　擴展形式 86
第3章　S7-300/400 PLC的指令系統(tǒng) 91
3.1　PLC編程語言與內(nèi)部資源 91
3.1.1　STEP 7編程語言 91
3.1.2　PLC的內(nèi)部資源 94
3.1.3　CPU中的寄存器 98
3.2　S7-300/400 PLC的編程基礎(chǔ) 100
3.2.1　數(shù)據(jù)類型和格式標(biāo)記 100
3.2.2　操作數(shù) 106
3.2.3　尋址方式 107
3.3　位邏輯指令 111
3.3.1　觸點指令 112
3.3.2　線圈指令 116
3.3.3　RLO操作指令 118
3.3.4　立即讀與立即寫 118
3.4　定時器與計數(shù)器指令 120
3.4.1　定時器指令 120
3.4.2　計數(shù)器指令 125
3.5　數(shù)據(jù)處理指令 128
3.5.1　裝入與傳送指令 128
3.5.2　比較指令 132
3.5.3　轉(zhuǎn)換指令 135
3.6　數(shù)學(xué)運算指令 137
3.6.1　整數(shù)運算指令 138
3.6.2　浮點數(shù)運算指令 139
3.6.3　字邏輯運算指令 141
3.6.4　累加器指令 143
3.6.5　移位和循環(huán)移位指令 145
3.7　控制指令 149
3.7.1　邏輯控制指令 149
3.7.2　梯形圖中的狀態(tài)位觸點指令 152
3.7.3　循環(huán)指令 156
3.7.4　程序控制指令 157
3.7.5　主控繼電器指令 160
3.7.6　數(shù)據(jù)塊指令 162
3.8　梯形圖編程規(guī)則 164
3.8.1　梯形圖的優(yōu)化 164
3.8.2　典型梯形圖的設(shè)計 164
第4章　S7-300/400PLC的用戶程序結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)化編程 170
4.1　概述 170
4.1.1　結(jié)構(gòu)化編程 170
4.1.2　用戶程序中的塊 171
4.1.3　用戶程序使用的堆棧 174
4.2　功能塊與功能的調(diào)用 175
4.2.1　功能塊的組成 175
4.2.2　功能塊局部變量聲明 176
4.2.3　功能塊的調(diào)用及內(nèi)存分配 177
4.2.4　功能塊與功能的應(yīng)用舉例 179
4.3　數(shù)據(jù)塊 181
4.3.1　數(shù)據(jù)塊的分類及使用 181
4.3.2　訪問數(shù)據(jù)塊 183
4.3.3　建立數(shù)據(jù)塊 185
4.4　結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計 187
4.4.1　邏輯塊的編程 187
4.4.2　FC和FB程序設(shè)計實例 192
4.5　使用有參功能的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法 198
4.5.1　編輯有參功能 199
4.5.2　在OB1中調(diào)用有參功能 201
4.6　組織塊與中斷處理 202
4.6.1　中斷的基本概念與組織塊的變量 202
4.6.2　日期時間中斷組織塊（OB10～OB17） 203
4.6.3　時間延時中斷組織塊 205
4.6.4　循環(huán)中斷組織塊 207
4.6.5　硬件中斷組織塊與背景組織塊 208
4.6.6　啟動組織塊OB100/OB101/OB102 211
4.6.7　故障處理組織塊 213
4.6.8　同步錯誤組織塊 218
第5章　STEP 7編程軟件的使用 219
5.1　概述 219
5.1.1　STEP 7標(biāo)準(zhǔn)軟件包 219
5.1.2　STEP 7的安裝和硬卡接口 220
5.1.3　STEP 7軟件安裝 220
5.2　SIMATIC管理器 225
5.3　STEP 7快速入門 227
5.3.1　項目的創(chuàng)建與項目的結(jié)構(gòu) 227
5.3.2　定義符號 232
5.3.3　創(chuàng)建邏輯塊 234
5.4　STEP 7編程技術(shù) 236
5.4.1　創(chuàng)建一個具有功能塊和數(shù)據(jù)塊的程序 236
5.4.2　對功能FC的編程 240
5.4.3　對共享數(shù)據(jù)塊的編程 243
5.4.4　使用多重背景編程 244
5.5　S7-PLCSIM仿真軟件 248
5.5.1　S7-PLCSIM的主要功能 248
5.5.2　S7-PLCSIM的使用方法 248
5.5.3　S7-PLCSIM的應(yīng)用舉例 250
5.5.4　仿真PLC與真實PLC的區(qū)別 251
第6章　S7-300/400 PLC的通信與網(wǎng)絡(luò) 252
6.1　S7-300/400的集成通信網(wǎng)絡(luò) 252
6.1.1　工廠自動化系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu) 252
6.1.2　S7-300/400 PLC的通信網(wǎng)絡(luò) 253
6.1.3　S7通信的分類 255
6.2　MPI網(wǎng)絡(luò)通信 256
6.2.l　MPI網(wǎng)絡(luò) 256
6.2.2　全局?jǐn)?shù)據(jù)包（GD）通信方式 260
6.2.3　無組態(tài)連接的MPI通信方式 268
6.2.4　需要組態(tài)連接的通信方式 270
6.3　工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù) 272
6.3.1　工業(yè)以太網(wǎng)概述 272
6.3.2　工業(yè)以太網(wǎng)的連接 274
6.3.3　工業(yè)以太網(wǎng)的交換技術(shù) 276
6.3.4　工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)卡與通信處理器 276
6.3.5　工業(yè)以太網(wǎng)的通信 278
6.4　PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù) 281
6.4.1　PROFIBUS的主要構(gòu)成 281
6.4.2　PROFIBUS協(xié)議及通信方式 283
6.4.3　PROFIBUS的數(shù)據(jù)傳輸與總線拓?fù)?287
6.4.4　PROFIBUS-DP 290
6.4.5　PROFIBUS-DP的主從通信 293
6.4.6　通過DP接口連接遠(yuǎn)程I/O站和模擬量模塊 299
6.4.7　DP從站之間的DX方式通信 306
第7章　S7-300/400 PLC工程應(yīng)用實例 312
7.1　S7-300 PLC在料車卷揚調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 312
7.1.1　系統(tǒng)概述 312
7.1.2　主要設(shè)備的選擇 313
7.1.3　PLC控制與變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 314
7.2　S7-300 PLC在中厚板精整控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 318
7.2.1　系統(tǒng)概述 318
7.2.2　總線連接 318
7.2.3　變頻器的設(shè)置 318
7.2.4　PROFIBUS-DP的電磁干擾 320
7.3　S7-400H冗余系統(tǒng)在透平機轉(zhuǎn)速控制中的應(yīng)用 320
7.3.1　系統(tǒng)概述 320
7.3.2　控制系統(tǒng)的組成 320
7.3.3　透平機的啟動升速調(diào)節(jié) 322
7.3.4　升速過程的控制 323
7.4　S7-300 PLC在深孔鍍鉻控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 325
7.4.1　原控制系統(tǒng)簡介 325
7.4.2　控制內(nèi)容及要求 326
7.4.3　系統(tǒng)總體設(shè)計 326
7.4.4　控制程序的設(shè)計 328
7.5　S7-300 PLC在包裝機同步控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 330
7.5.1　包裝機工作原理及控制要點 330
7.5.2　控制系統(tǒng)設(shè)計 331
7.5.3　同步控制實現(xiàn)方法 333
7.6　S7-300 PLC在定氧加鋁控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 334
7.6.1　系統(tǒng)概述 334
7.6.2　定氧加鋁自動控制系統(tǒng) 335
7.6.3　MM440變頻器的控制 337
7.7　S7-300 PLC在鋼鐵生產(chǎn)線中的應(yīng)用 339
7.7.1　系統(tǒng)概述 339
7.7.2　系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及配置 340
7.7.3　PLC程序設(shè)計 341
7.7.4　變頻器參數(shù)設(shè)置及系統(tǒng)分析 341
7.8　S7-300 PLC在提升機調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 343
7.8.1 系統(tǒng)概述 343
7.8.2　系統(tǒng)硬件組成 344
7.8.3　S曲線速度給定與實現(xiàn) 346
附錄A 348
參考文獻 352