本书以德国西门子公司的S7-200系列PLC为主线，以STEP 7编程系统为平台，系统介绍了PLC的基础理论、编程方法以及在工业中的应用等知识。新颖、实用、易读是本书的编写宗旨。为了便于教学和自学，本书还精心编写了大量的例题及其实现程序，而且每一个程序都用仿真软件PLCSIM或在PLC上做了验证。在本书的光盘中不仅包括例题的实现程序，还包括实例程序的视频录像，同时还包含嵌入式系统的参考资料。

本书系统论述了西门子S7-200 PLC的开发方法与控制实例，主要内容包括：西门子S7-200 PLC简介、S7-200的基本指令、PLC梯形图程序设计、S7-200的功能指令、STEP 7-Micro/WIN编程软件、S7-200系列PLC的通信与网络、变频器的PLC控制、人机交互设备、S7-200的常用模块、PLC控制系统的应用设计及PLC的安装与维修等。

全书重点突出，层次分明，注重知识的系统性、针对性和先进性；注重理论与实践联系，培养工程应用能力。另外，本书配套光盘给出了书中的实例文件、开发过程的操作录像文件、常用元器件及芯片等丰富的拓展资源，极大地方便了读者自学，动手实践。

本书特别适合初学者使用，对有一定可编程控制器基础知识的读者来说，也是不可多得的参考资料，此外，本书也可以用作可编程控制器设计人员的培训教材或大专院校相关专业师生的教学参考用书。

前言

第1章 PLC概述1

 1.1 PLC的定义、特点及发展方向1

1.1.1 PLC的定义1

1.1.2 PLC的特点3

1.1.3 PLC的发展方向4

 1.2 PLC的技术性能指标5

1.2.1 一般技术指标5

1.2.2 技术性能指标5

 1.3 PLC的分类及应用领域6

1.3.1 PLC的分类6

1.3.2 PLC的应用领域8

 1.4 PLC的基本组成8

1.4.1 中央处理器9

1.4.2 存储器9

1.4.3 输入/输出接口9

1.4.4 电源10

1.4.5 编程器10

1.4.6 PLC系统的等效电路11

 1.5 PLC的工作原理12

 1.6 实践拓展14

 1.7 思考与练习15

第2章 西门子S7-200 PLC16

 2.1 西门子PLC的类别16

 2.2 S7-200的构成17

2.2.1 PLC主机18

2.2.2 扩展模块19

2.2.3 相关设备21

 2.3 S7-200的性能与工作方式22

2.3.1 S7-200系列PLC的输入/输出性能22

2.3.2 S7-200的存储性能23

2.3.3 S7-200的工作方式25

 2.4 S7-200的电源计算25

 2.5 S7-200的最大I/O原则26

 2.6 S7-200的外部接线27

 2.7 S7-200的编程方法29

2.7.1 PLC的编程语言29

2.7.2 S7-200的程序结构31

 2.8 实例：三相鼠笼型异步电动机-△启动控制31

 2.9 实践拓展33

 2.10 思考与练习34

第3章 S7-200的基本指令35

 3.1 编程元件及寻址方式35

3.1.1 基本数据类型35

3.1.2 编程元件35

3.1.3 编程元件的寻址38

 3.2 基本指令40

3.2.1 基本位操作指令40

3.2.2 逻辑堆栈指令46

3.2.3 定时器指令48

3.2.4 计数器指令55

3.2.5 比较指令59

 3.3 实例：异步电动机正反转控制60

 3.4 实践拓展61

 3.5 思考与练习62

第4章 PLC梯形图程序设计63

 4.1 PLC的程序设计方法63

4.1.1 经验设计法63

4.1.2 继电器控制电路移植法64

4.1.3 顺序控制设计法65

 4.2 梯形图设计规则66

 4.3 顺序功能图67

4.3.1 顺序功能图的组成元素67

4.3.2 顺序功能图绘制的注意事项68

4.3.3 顺序控制指令68

4.3.4 顺序功能图的编程69

 4.4 PLC程序及调试说明74

4.4.1 复杂程序的设计方法74

4.4.2 程序的内容和质量74

4.4.3 程序的调试75

 4.5 实例：顺序控制功能图在小车行程控制中的应用75

 4.6 实践拓展77

 4.7 思考与练习78

第5章 S7-200的功能指令79

 5.1 运算指令79

5.1.1 四则运算及增减指令79

5.1.2 数学函数指令84

5.1.3 逻辑运算指令87

 5.2 数据处理指令89

5.2.1 数据传送指令89

5.2.2 移位指令93

5.2.3 字节交换指令97

 5.3 表功能指令97

5.3.1 填表指令98

5.3.2 表取数指令98

5.3.3 填充指令99

5.3.4 表查找指令100

 5.4 转换指令101

5.4.1 数据类型转换指令102

5.4.2 编码和译码指令104

5.4.3 字符串转换指令105

 5.5 程序控制类指令108

5.5.1 结束、暂停指令和看门狗指令108

5.5.2 跳转指令110

5.5.3 循环指令111

5.5.4 子程序指令112

5.5.5 与ENO指令114

 5.6 特殊指令115

5.6.1 实时时钟指令115

5.6.2 中断指令116

5.6.3 高速计数器指令120

5.6.4 高速脉冲输出指令131

5.6.5 PID指令138

 5.7 实例：广告牌循环彩灯的PLC控制142

 5.8 实践拓展144

 5.9 思考与练习144

第6章 STEP 7-Micro/WIN编程软件146

 6.1 STEP 7-Micro/WIN的安装146

6.1.1 系统要求146

6.1.2 软件安装146

 6.2 STEP 7-Micro/WIN的功能146

6.2.1 STEP 7-Micro/WIN基本功能146

6.2.2 软件界面及其功能147

6.2.3 系统组态150

 6.3 STEP 7-Micro/WIN的使用154

6.3.1 文件操作155

6.3.2 编辑程序158

6.3.3 下载与运行程序168

 6.4 仿真运行点动控制程序170

 6.5 实例：使用指令向导初始化HSC1的工作模式0173

 6.6 实例：应用PID指令向导编写水箱水位控制程序176

 6.7 实践拓展179

 6.8 思考与练习180

第7章 S7-200系列PLC的通信与网络181

 7.1 PLC数据通信的基础知识181

7.1.1 数据通信的传输方式181

7.1.2 通信介质183

7.1.3 串行通信接口标准185

7.1.4 PLC的通信网络结构187

 7.2 S7-200的通信系统与网络188

7.2.1 S7-200的通信188

7.2.2 通信连接方式191

7.2.3 通信协议191

 7.3 S7-200的网络通信195

7.3.1 S7-200的通信指令196

7.3.2 PPI通信196

7.3.3 PPI通信应用197

7.3.4 自由口通信200

7.3.5 自由口通信应用202

 7.4 实例：S7-200连接GSM调制解调器207

 7.5 实践拓展214

 7.6 思考与练习215

第8章 变频器的PLC控制217

 8.1 变频器的基础知识217

8.1.1 变频器的用途和构造217

8.1.2 变频器的电气连接219

 8.2 变频器的输出频率219

8.2.1 变频器输出频率的基本概念219

8.2.2 设置或修改变频器输出频率的方法220

 8.3 MICROMASTER 420通用变频器221

8.3.1 MICROMASTER 420的特点221

8.3.2 MICROMASTER 420的安装221

8.3.3 MICROMASTER 420的调试223

 8.4 MICROMASTER 420与PLC的连接227

8.4.1 基本操作面板设置参数227

8.4.2 快速调试229

8.4.3 基于PLC的变频器模拟量闭环调速系统230

8.4.4 基于PLC的变频器闭环定位控制系统232

 8.5 实例：S7-200与三垦变频器通信235

 8.6 实例：基于S7-200的变频调速恒压供水系统240

 8.7 实践拓展246

 8.8 思考与练习247

第9章 人机交互设备248

 9.1 触摸屏248

 9.2 TPC1262H基本信息249

 9.3 文本显示器250

9.3.1 TD200文本显示器250

9.3.2 TD200C文本显示器252

9.3.3 TD200/TD200C技术规范252

9.3.4 TD200/TD200C与S7-200的连接253

9.3.5 TD200/TD200C与S7-200的连接电缆制作图254

9.3.6 TD200/TD200C安装图255

 9.4 MCGS嵌入版组态软件255

9.4.1 MCGS嵌入版组态软件的功能255

9.4.2 MCGS嵌入版组态软件的特点256

9.4.3 MCGS嵌入版组态软件的工作方式256

9.4.4 组态开发257

9.4.5 实例:液压控制系统组态开发259

 9.5 HMI组态软件268

9.5.1 HMI组态软件的安装269

9.5.2 创建一个新项目文件269

9.5.3 添加变量270

9.5.4 添加文字标签271

9.5.5 添加弹出按钮272

9.5.6 离线模拟273

9.5.7 将项目文件下载到触摸屏274

9.5.8 PLC控制程序的传送与操作274

 9.6 实例：基于触摸屏的三相异步电机调速275

 9.7 实践拓展277

 9.8 思考与练习277

第10章 西门子S7-200的常用模块278

 10.1 模拟量扩展模块278

10.1.1 模拟量扩展模块的种类和连接278

10.1.2 模拟量输出模块的地址和技术规范278

10.1.3 模拟量输入模块的地址和技术规范279

 10.2 模拟量输出模块的使用280

10.2.1 模拟量输出模块的数据字格式280

10.2.2 模拟量输出模块EM232的使用280

 10.3 模拟量输入模块的使用282

10.3.1 模拟量输入模块的数据字格式282

10.3.2 模拟量输入模块EM231的使用283

 10.4 模拟量混合模块EM235284

 10.5 位置控制模块EM253286

10.5.1 EM253的特点及功能287

10.5.2 EM253的技术规范287

10.5.3 EM253与S7-200PLC的兼容性289

10.5.4 EM253 LED状态290

10.5.5 EM253的编程291

10.5.6 EM253的接线291

10.5.7 EM253的应用292

 10.6 数字量扩展模块292

10.6.1 S7-200数字量扩展模块技术规范293

10.6.2 S7-200数字量扩展模块接线图295

 10.7 测量温度扩展模块298

10.7.1 模拟量扩展模块输入技术规范298

10.7.2 EM231热电偶模块299

10.7.3 EM231热电阻模块300

 10.8 调制解调器模块EM241 Modem302

10.8.1 EM241 Modem的功能302

10.8.2 EM241 Modem的技术规范303

10.8.3 EM241 Modem的安装304

 10.9 工业以太网模块CP243-1304

10.9.1 CP243-1的技术规范304

10.9.2 CP243-1的功能305

10.9.3 CP243-1的使用306

 10.10 SIWAREX MS称重模块307

10.10.1 SIWAREX MS的特性307

10.10.2 添加称重库指令308

10.10.3 库文件参数说明308

10.10.4 设定参数310

10.10.5 零点标定311

10.10.6 砝码标定312

 10.11 S7-200的调制解调器通信314

10.11.1 S7-200与S7-200的通信314

10.11.2 通过电话线编程321

 10.12 实例：触摸屏与EM235/EM232控制的变频调速330

 10.13 实例：自来水厂净水剂投加系统的控制332

 10.14 实践拓展337

 10.15 思考与练习338

第11章 PLC控制系统的应用设计339

 11.1 PLC控制系统的总体设计339

11.1.1 PLC控制系统的类型339

11.1.2 PLC控制系统的设计原则340

11.1.3 PLC控制系统的设计步骤341

11.1.4 减少PLC输入和输出点数的方法342

 11.2 提高PLC控制系统可靠性的措施344

11.2.1 供电系统设计344

11.2.2 接地设计347

11.2.3 PLC输入/输出电路的设计348

11.2.4 电气柜结构设计350

11.2.5 现场布线图设计350

11.2.6 冗余设计350

11.2.7 软件抗干扰方法350

11.2.8 工作环境处理351

 11.3 PLC控制系统的设计351

11.3.1 实例：三级皮带运输机352

11.3.2 实例：机械手工作控制355

11.3.3 实例：钻床精度控制系统359

11.3.4 实例：自动配料控制系统364

11.3.5 实例：炉窖温度控制系统367

11.3.6 实例：五层电梯控制系统375

 11.4 实践拓展398

 11.5 思考与练习400

第12章 PLC的安装与维护401

 12.1 PLC的安装和拆除401

12.1.1 PLC的安装环境401

12.1.2 S7-200安装注意事项401

12.1.3 安装或拆除S7-200402

12.1.4 PLC的接线403

12.1.5 抑制电路406

12.1.6 抗干扰措施406

 12.2 PLC故障检查和维护407

12.2.1 PLC的维护407

12.2.2 PLC的故障分析和处理410

12.2.3 S7-200的故障信息诊断411

 12.3 PLC应用系统的调试413

 12.4 实例：S7-200系列PLC的故障检查414

 12.5 实践拓展417

 12.6 思考与练习420

附录 S7-200的指令速查表421

参考文献424