《西门子S7-300\\400PLC实践与应用(附光盘)》(作者孙蓉、王臣业、张兰勇)基于西门子的S7-300／400系列PLC，以实践为导向，以实用为目标介绍PLC。在介绍PLC的基本概念和西门子的S7-300／400系列PLC基础知识的同时，重点介绍如何用STEP 7软件编程实现这些典型及常用算法，并结合实际应用，介绍哈尔滨工程大学HRBEU-SIEMENS先进自动化技术示范实验室近年来在研究中总结出来的一些经典案例，尽量做到理论、应用与实际编程的紧密结合，使读者掌握使用PLC的基本方法和技巧。

《西门子S7-300\\400PLC实践与应用(附光盘)》(作者孙蓉、王臣业、张兰勇)分为12章，主要内容包括西门子S7-300/400系列PLC的简介、指令系统、用户程序结构、STEP 7编程软件的使用方法，西门子S7-300/400的通信功能、编程方法、基本数字电路程序、梯形图编程方法应用、网络通信实例、机床控制系统及机械设备应用实例等。

《西门子S7-300\\400PLC实践与应用(附光盘)》以“条理清晰、系统全面、由浅入深、实例引导、贴近实用”为宗旨，精选了多个具有代表性的西门子PLC应用程序设计实例，实例类型丰富，覆盖面广，分析到位，工程指导性强。全书注重理论与实践相联系，以培养读者的工程应用能力。另外，本书还配有完整实例程序，便于自学。

本书适合作为普通高等院校自动化、电气工程、测控技术与仪器、电子科学与技术、微电子学以及光信息科学与技术等专业的本科生教材，也可作为相关工程技术人员的学习参考用书。

前言

第一篇 基础篇

第1章 S7-300/400系列PLC的简介 1

1.1 S7-300综述 1

1.1.1 整体设计 1

1.1.2 CPU 2

1.1.3 程序设计 3

1.1.4 通信 4

1.2 S7-300硬件组成 4

1.2.1 CPU模块 5

1.2.2 输入/输出模块 9

1.2.3 电源模块 19

1.2.4 其他模块 20

1.3 S7-400综述 21

1.3.1 整体设计 22

1.3.2 CPU 24

1.3.3 程序设计 24

1.3.4 通信 24

1.4 S7-400硬件组成 25

1.4.1 机架 25

1.4.2 CPU 26

1.4.3 电源模板[22] 28

1.4.4 数字量模块 30

1.4.5 模拟量模板 30

1.4.6 其他模板 31

1.5 ET 200分布式I/O硬件组成 31

1.5.1 ET 200分布式I/O综述[34] 31

1.5.2 ET 200的分类[18] 33

1.5.3 ET 200S简介 33

1.6 实践知识拓展 37

1.7 思考与练习 37

第2章 S7-300/400系列PLC的指令系统 38

2.1 S7-300/400系列PLC的编程语言 38

2.1.1 PLC编程语言的国际标准 38

2.1.2 STEP 7中的编程语言 39

2.2 S7-300/400 PLC的存储区 40

2.2.1 数制 40

2.2.2 数据类型 40

2.2.3 存储区类型 42

2.2.4 系统存储器 43

2.3 S7-300/400系列PLC的指令系统 45

2.3.1 位逻辑指令 45

2.3.2 定时器指令 55

2.3.3 计数器指令 66

2.3.4 比较指令 70

2.3.5 转换指令 72

2.3.6 数据块指令 80

2.3.7 逻辑控制指令 80

2.3.8 整型数学运算指令 82

2.3.9 浮点型数学运算指令 87

2.3.10 传送指令 90

2.3.11 程序控制指令 90

2.4 实践知识拓展 96

2.5 思考与练习 97

第3章 S7-300/400系列PLC用户程序结构 98

3.1 用户程序的基本结构 98

3.1.1 用户程序中的块 98

3.1.2 用户程序使用的堆栈 102

3.2 数据块 103

3.2.1 数据块中的数据类型 103

3.2.2 数据块的生成与使用 104

3.3 组织块 106

3.3.1 中断的基本概念 106

3.3.2 日期时间中断组织块 107

3.3.3 延时中断组织块 108

3.3.4 循环中断组织块 108

3.3.5 硬件中断组织块 109

3.3.6 启动时使用的组织块 109

3.3.7 异步错误组织块 111

3.3.8 同步错误组织块 112

3.3.9 背景组织块 113

3.4 实践知识拓展 114

3.5 思考与练习 114

第4章 STEP 7编程软件的使用方法 115

4.1 STEP 7编程软件简介[26] 115

4.2 组态 116

4.2.1 组态概述 116

4.2.2 组态步骤 116

4.2.3 组态分布式I/O 121

4.3 在OB1中创建程序 124

4.3.1 编程串联电路 124

4.3.2 编程并联电路 125

4.3.3 编程存储器功能 126

4.4 创建一个带有功能块和数据块的程序 126

4.4.1 创建并打开功能块 126

4.4.2 编程FB 127

4.4.3 生成背景数据块和修改实际值 129

4.4.4 编程块调用 130

4.5 编程一个功能 130

4.5.1 创建和打开功能 131

4.5.2 编程功能 131

4.5.3 在OB1中调用功能 132

4.6 编程共享数据块 133

4.7 编程多重背景 134

4.7.1 创建和打开较高一级的功能块 134

4.7.2 编程多重背景 135

4.7.3 生成多重背景并调整实际值 136

4.7.4 在OB1中调用多重背景数据块 137

4.8 S7-PLCSIM仿真软件的使用 138

4.8.1 使用S7-PLCSIM仿真软件调试程序的步骤 138

4.8.2 应用举例 139

4.8.3 视图对象与仿真软件的设置与存档 140

4.9 系统调试 141

4.9.1 STEP 7与PLC的在线连接与操作 141

4.9.2 调试程序 142

4.9.3 故障诊断 144

4.10 实践知识拓展 145

4.11 思考与练习 146

第5章 S7-300/400系列PLC通信功能 147

5.1 S7通信的分类 147

5.2 MPI网络 147

5.2.1 MPI网络概述 148

5.2.2 全局数据通信 148

5.2.3 MPI网络的组建 149

5.2.4 使用STEP 7组态MPI通信网络 150

5.2.5 事件驱动的GD通信 152

5.2.6 不用GD通信组态的MPI通信 153

5.3 PROFIBUS网络 154

5.3.1 概述 154

5.3.2 PROFIBUS的通信协议 156

5.3.3 PROFIBUS的网络部件 163

5.3.4 利用STEP 7组态PROFIBUS-DP通信网络 165

5.4 工业以太网 169

5.4.1 概述 170

5.4.2 工业以太网的网络部件 170

5.4.3 工业以太网的交换机技术 172

5.4.4 自适应与冗余网络 173

5.4.5 工业以太网的网络方案 174

5.5 点对点通信 175

5.5.1 点对点通信的硬件 175

5.5.2 点对点通信协议 177

5.5.3 点对点通信在用户程序中的实现 177

5.6 AS-i网络 181

5.6.1 概述 182

5.6.2 网络部件 182

5.6.3 AS-i的工作模式 185

5.6.4 AS-i的通信方式 185

5.7 实践知识拓展 186

5.8 思考与练习 187

第6章 S7-300/400系列PLC的编程方法 188

6.1 梯形图的编程规则 188

6.1.1 梯形图编程时应遵守的规则 188

6.1.2 梯形图程序的优化 190

6.2 经验设计法 191

6.3 顺序控制设计法 192

6.3.1 顺序控制设计法概述 192

6.3.2 过程与动作 192

6.3.3 有向连线 194

6.3.4 切换和切换条件 194

6.3.5 状态切换图的基本结构 194

6.3.6 状态切换图中切换实现的基本规则 195

6.3.7 顺序控制设计法的本质 197

6.4 实践知识拓展 197

6.5 思考与练习 197

第二篇 实践篇

第7章 S7-300/400系列PLC基本数字电路程序实例 199

7.1 自锁、互锁电路 199

7.1.1 自锁电路 199

7.1.2 互锁电路 199

7.2 启动、保持与停止电路2例 200

7.2.1 复位优先型起保停电路 200

7.2.2 置位优先型起保停电路 201

7.3 瞬时接通/延时断开电路 201

7.4 延时接通/延时断开电路 201

7.5 长时间定时电路 202

7.5.1 多个定时器组合的长时间定时电路 203

7.5.2 定时器和计数器组合的长时间定时电路 203

7.6 振荡电路 204

7.7 脉冲发生电路 204

7.7.1 顺序脉冲发生电路 205

7.7.2 脉冲宽度可控制电路 205

7.7.3 延时脉冲产生电路 206

7.8 计数器应用电路 206

7.8.1 计数器应用电路1 206

7.8.2 计数器应用电路2 207

7.9 分频电路 208

7.10 比较电路（译码电路） 209

7.11 优先电路 209

7.12 报警电路 209

7.13 思考与练习 210

第8章 S7-300/400系列PLC梯形图编程方法应用实例 212

8.1 经验设计法实例 212

8.1.1 三相异步电动机的正反转控制程序设计 212

8.1.2 运料小车控制程序的设计 214

8.2 顺序控制设计法的应用 216

8.2.1 使用起保停电路的顺序控制梯形图的编程方法 216

8.2.2 使用置位复位指令的顺序控制梯形图的编程方法 221

8.2.3 具有多种工作方式的机械手的顺序控制梯形图的编程方法 223

第9章 S7-300/400系列PLC控制系统实例 230

9.1 五层电梯控制实例 230

9.1.1 控制系统模型简介[17] 230

9.1.2 控制系统功能描述 231

9.1.3 控制程序分析 231

9.2 八层电梯控制实例 237

9.2.1 控制系统模型简介[17] 237

9.2.2 控制系统功能描述 238

9.2.3 控制程序分析 241

9.3 立体仓库控制实例 249

9.3.1 装置简介[16] 249

9.3.2 任务分析 250

9.3.3 程序分析 250

9.4 综合实例 267

9.4.1 汽车自动清洗指示系统 267

9.4.2 七彩霓虹灯控制系统 269

9.4.3 LED灯图形控制系统 271

9.4.4 运料小车控制系统 274

9.4.5 交通信号灯控制系统 276

9.4.6 密码锁控制系统 280

9.4.7 电子时钟控制系统 283

9.5 实践知识拓展 288

9.6 思考与练习 288

第10章 网络通信实例 290

10.1 PLC之间的PROFIBUS通信 290

10.1.1 基于PROFIBUS-DP的MS方式通信 290

10.1.2 基于PROFIBUS-DP的DX方式通信 296

10.1.3 基于PROFIBUS-DP的DX多主通信 299

10.1.4 基于PROFIBUS-DP的等时模式通信 302

10.2 PLC之间的MPI通信 306

10.2.1 基于系统功能的通信方式 306

10.2.2 基于系统功能块的通信方式 309

10.3 PLC之间的以太网通信 310

10.4 实践知识拓展 313

第三篇 应用篇

第11章 S7-300/400系列PLC机床控制系统的应用实例 315

11.1 车床控制实例 315

11.1.1 车床控制实例的控制要求 315

11.1.2 车床控制实例的I/O地址分配表 316

11.1.3 车床控制实例的梯形图 316

11.2 钻床控制实例 316

11.2.1 钻床控制实例的控制要求 317

11.2.2 钻床控制实例的I/O地址分配表 317

11.2.3 钻床控制实例的梯形图 318

11.3 磨床控制实例 319

11.3.1 磨床控制实例的控制要求 319

11.3.2 磨床控制实例的I/O地址分配表 319

11.3.3 磨床控制实例的梯形图 320

11.4 组合机床控制实例 320

11.4.1 组合机床控制实例的控制要求 320

11.4.2 组合机床控制实例的I/O地址分配表 321

11.4.3 组合机床控制实例的梯形图 321

第12章 S7-300/400系列PLC

一般机械设备的应用实例 323

12.1 通风机监控运行控制实例 323

12.1.1 通风机监控运行控制实例的控制要求 323

12.1.2 通风机监控运行控制实例的I/O地址分配表 323

12.1.3 通风机监控运行控制实例的梯形图 323

12.2 简易桥式起重机控制实例 324

12.2.1 简易桥式起重机控制实例的控制要求 324

12.2.2 简易桥式起重机控制实例的I/O地址分配表 325

12.2.3 简易桥式起重机控制实例的梯形图 325

12.3 弯管机控制实例 326

12.3.1 弯管机控制实例的控制要求 326

12.3.2 弯管机控制实例的I/O地址分配表 327

12.3.3 弯管机控制实例的梯形图 327

12.4 锅炉引风机和鼓风机控制实例 328

12.4.1 锅炉引风机和鼓风机控制实例的控制要求 328

12.4.2 锅炉引风机和鼓风机控制实例的I/O地址分配表 328

12.4.3 锅炉引风机和鼓风机控制实例的梯形图 328

12.5 多种液体混合装置控制实例 329

12.5.1 多种液体混合装置控制实例的控制要求 329

12.5.2 多种液体混合装置控制实例的I/O地址分配表 330

12.5.3 多种液体混合装置控制实例的梯形图 330

附录A S7-300/400指令表 332

附录B 系统组织块OB简表 335

附录C 系统功能块SFC简表 337

附录D 系统功能块SFB简表 340

参考文献 342