以西门子SIMATICS7-300/400为样机，从实际应用出发介绍PLC相关知识技巧，结合各类实验，培养学生实际动手能力。可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）简称为可编程控制器，是以微处理器技术、电子技术、网络通信技术和先进可靠的工业手段为基础，综合了计算机技术、网络通信技术和自动控制技术的一种新型通用自动控制装置。它具有功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程以及适于在工业环境下应用等一系列优点，在工业自动化、机电一体化、传统产业技术改造等方面的应用越来越广泛，已成为现代工业控制的四大支柱(可编程控制器技术、机器人技术、CAD／CAM技术和数控技术)之一。

目前常用的可编程控制器中，西门子公司的S7—300／400 PLC以其编程软件STEP 7和通信网络的功能强大获得业界人士的普遍认可。S7—300／400在大中型PLC中实际应用最广，市场占有率最高。

本书以我国目前应用最广和市场占有率最高的SIMATIC S7-300/400为样机，从实际应用的角度出发，结合工程实践，全面介绍了可编程控制器的相关知识及应用。本书首先介绍了可编程控制器的概况、S7-300/400 PLC的硬件配置、指令系统、程序结构以及通信网络等基础知识；通过实例详细介绍S7-300/400 PLC的编程环境STEP 7以及仿真软件S7-PLCSIM的功能及应用；然后结合实例介绍PLC系统的设计与调试方法、手段，并以S7-300/400在可逆冷轧机控制系统中的应用为例，介绍PLC的工程应用以及工程设计中的经验技巧；本书最后通过实验指导书的形式，介绍可编程控制器的基础实验、简单设计性实验和具体应用设计实验等，以提高学生的实际动手能力。 　　本书既可用作高等院校计算机科学与技术、工业自动化、电气技术、机电一体化、电子信息等相关专业的教学用书，也可作为PLC初学者和工程技术人员的技术参考书。

第1章　绪论　1

 1.1　可编程控制器的产生及发展　1

 1.2　可编程控制器的基本结构及工作原理　3

1.2.1　PLC的基本结构　3

1.2.2　PLC的工作原理　5

 1.3　可编程控制器的功能特点及分类　7

1.3.1　PLC的功能特点　7

1.3.2　PLC的分类　9

 1.4　可编程控制器的应用　11

 小结　12

 习题　13

第2章　PLC的硬件结构　14

 2.1　PLC硬件系统的基本结构　14

2.1.1　硬件系统的基本组成　15

2.1.2　基本结构　19

 2.2　PLC的CPU模块　24

2.2.1　S7-300系列PLC　24

2.2.2　S7-400系列PLC　29

 2.3　PLC的I/O模块　32

2.3.1　S7-300/400的I/O模块　32

2.3.2　I/O模块的地址确定　44

 2.4　PLC的分布式I/O　45

 2.5　内部资源模块　47

 小结　53

 习题　54

第3章　指令系统　55

 3.1　指令系统基础知识　55

3.1.1　数制　55

3.1.2　数据类型和参数类型　55

3.1.3　数据的格式标记　57

 3.2　S7-300/400 PLC的指令系统　59

3.2.1　指令的构成　59

3.2.2　寻址方式　60

3.2.3　常用指令　62

 小结　89

 习题　89

第4章　S7-300/400的编程环境　91

 4.1　STEP 7概述　91

 4.2　STEP 7的编程流程　93

4.2.1　创建与编辑项目　95

4.2.2　硬件组态　99

4.2.3　定义符号　108

4.2.4　生成逻辑块　114

4.2.5　参考数据的显示　117

4.2.6　程序的上传和下载　126

4.2.7　程序的调试和故障诊断　133

 4.3　STEP 7的程序结构　147

4.3.1　CPU程序　147

4.3.2　用户程序　148

4.3.3　功能块　152

4.3.4　数据块　155

4.3.5　组织块　165

 4.4　模拟软件S7-PLCSIM简介　176

4.4.1　S7-PLCSIM的主要功能　176

4.4.2　S7-PLCSIM 仿真软件调试程序的步骤　177

 小结　178

 习题　179

第5章　PLC系统的设计及调试　180

 5.1　PLC系统的设计方法　180

 5.2　PLC系统的硬件设计　182

5.2.1　PLC选型　183

5.2.2　PLC容量估算　183

5.2.3　I/O模块的选择　184

5.2.4　编程功能的选择　185

5.2.5　分配I/O点　185

5.2.6　设计安全回路　186

 5.3　PLC应用系统的软件设计　186

5.3.1　软件设计内容　186

5.3.2　软件设计步骤　187

 5.4　PLC系统的调试　188

 5.5　PLC系统设计实例　189

 小结　193

 习题　193

第6章　PLC通信网络　194

 6.1　PLC控制网络和通信功能　194

 6.2　S7-300/400 PLC的通信网络　195

 6.3　工业以太网　197

6.3.1　概述　197

6.3.2　工业以太网的构成　197

6.3.3　工业以太网的网络方案　198

6.3.4　工业以太网的交换技术　199

6.3.5　自适应与冗余网络　200

 6.4　MPI网络　200

6.4.1　概述　200

6.4.2　全局数据通信　201

6.4.3　MPI网络的组态　202

6.4.4　事件驱动的GD通信　204

6.4.5　不用GD通信组态的MPI通信　205

 6.5　AS-I网络　206

6.5.1　概述　206

6.5.2　AS-I网络部件　207

6.5.3　AS-I的寻址模式　208

6.5.4　AS-I的通信方式　208

6.5.5　AS-I的工作模式　208

 6.6　PROFIBUS通信网络　209

6.6.1　概述　209

6.6.2　PROFIBUS的通信协议　209

6.6.3　PROFIBUS的网络部件　211

6.6.4　利用STEP 7组态PROFIBUS-DP通信网络　211

 6.7　点对点通信　216

6.7.1　点对点通信的硬件　216

6.7.2　点对点通信协议　217

6.7.3　用于点对点通信的功能块　217

 小结　220

 习题　221

第7章　PLC系统的工程应用　222

 7.1　概述　222

 7.2　PLC系统的工程应用实例　222

7.2.1　可逆冷轧机控制系统的功能　222

7.2.2　可逆冷轧机控制系统的硬件设计　229

7.2.3　可逆冷轧机控制系统的软件设计　232

 7.3　PLC工程应用的经验总结　236

7.3.1　PLC工程应用的系统设计经验总结　236

7.3.2　PLC工程应用的系统调试经验总结　237

 小结　238

 习题　238

第8章　PLC实验　239

 8.1　熟悉PLC硬件及STEP 7软件环境实验　239

 8.2　简单设计性实验　240

 8.3　交通信号灯控制实验　241

 8.4　三层楼电梯控制实验　242

 8.5　水塔水位自动控制实验　242

 8.6　两种液体自动混合实验　243

 8.7　舞台灯光的模拟实验　243

 小结　244

附录　245 

 附录A　所有语句表指令　245

 附录B　组织块、系统功能与系统功能块　248

 附录C　常用缩写词　253

 附录D　部分习题提示及参考答案　255

参考文献　257