本書從實(shí)際工程應(yīng)用出發(fā)，詳細(xì)講解了西門子S7-1500系列PLC的基礎(chǔ)與實(shí)際應(yīng)用等方面的內(nèi)容。本書共有9章，主要介紹了PLC的基礎(chǔ)知識(shí)、S7-1500 PLC控制系統(tǒng)的硬件組成、S7-1500 PLC編程基礎(chǔ)、S7-1500 PLC指令系統(tǒng)的使用及應(yīng)用實(shí)例、S7-1500 PLC的用戶程序結(jié)構(gòu)、S7-1500 PLC數(shù)字量順序控制編程及SCL編程、S7-1500的模擬量功能與PID控制、S7-1500 PLC的通信功能、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)例等內(nèi)容。
本書語(yǔ)言通俗易懂，實(shí)例的實(shí)用性和針對(duì)性較強(qiáng)，特別適合初學(xué)者使用，對(duì)有一定PLC基礎(chǔ)知識(shí)的讀者也會(huì)有很大幫助。本書既可作為電氣控制領(lǐng)域技術(shù)人員的自學(xué)教材，也可作為高職高專院校、成人高校、本科院校的電氣工程、自動(dòng)化、機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)控制等專業(yè)的參考書。
本書語(yǔ)言通俗易懂，實(shí)例的實(shí)用性和針對(duì)性較強(qiáng)，特別適合初學(xué)者使用，對(duì)有一定PLC基礎(chǔ)知識(shí)的讀者也會(huì)有很大幫助。
前言可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。自20世紀(jì)60年代推出第1臺(tái)PLC至今，PLC的發(fā)展非常迅猛，已成為工控領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最廣的控制設(shè)備之一。在編寫過(guò)程中編者注重題材的取舍，使本書具有以下特點(diǎn)：（1）以PLC的應(yīng)用技術(shù)為重點(diǎn)，淡化原理，注重實(shí)用，以項(xiàng)目、案例為線索進(jìn)行內(nèi)容的編排；（2）本書定位于面向自動(dòng)控制的應(yīng)用層面,從示范工程到應(yīng)用層，工程實(shí)例豐富，著重培養(yǎng)讀者的動(dòng)手能力，使讀者容易跟上新技術(shù)的發(fā)展；（3）本書的大部分實(shí)例取材于實(shí)際工程項(xiàng)目或其中的某個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)讀者從事PLC應(yīng)用和工程設(shè)計(jì)具有較大的實(shí)踐指導(dǎo)意義。全書共分9章，第1章講述了PLC的定義、發(fā)展歷程與趨勢(shì)、功能、特點(diǎn)與主要性能指標(biāo)、應(yīng)用和分類、PLC的硬件組成及工作原理；第2章介紹了S71500 PLC的電源模塊、CPU模塊、I/O模塊、通信與工藝模塊、分布式模塊以及硬件安裝和接線等內(nèi)容；第3章先簡(jiǎn)單介紹了PLC的編程語(yǔ)言種類、數(shù)據(jù)類型與尋址方式，然后詳細(xì)講述了TIA Portal（博途）編程軟件的使用，最后又講解了S7PLCSIM仿真軟件的使用；第4章介紹了S71500的基本指令、擴(kuò)展指令，并通過(guò)實(shí)例講解了基本指令的使用方法；第5章介紹了S71500 PLC的用戶程序結(jié)構(gòu)及編程方法，數(shù)據(jù)塊、組織塊、函數(shù)和函數(shù)塊的使用方法；第6章先介紹梯形圖的翻譯設(shè)計(jì)方法與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、順序控制設(shè)計(jì)法與順序功能圖，再講解了S71500 PLC順序控制語(yǔ)言S7Graph，并通過(guò)多個(gè)實(shí)例講述了S7Graph在單序列、選擇序列、并行序列中順序控制的應(yīng)用，最后還講解了SCL編程語(yǔ)言；第7章介紹了模擬量的基本概念、S71500系列的模擬量擴(kuò)展模塊、模擬量控制的使用、PID控制與應(yīng)用等內(nèi)容；第8章介紹了通信基礎(chǔ)知識(shí)、S71500 PLC的串行通信、S71500 PLC的PROFIBUS通信、S71500 PLC的PROFINET通信、開放式用戶通信內(nèi)容；第9章講解了PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,通過(guò)實(shí)例講解了PLC在傳統(tǒng)繼電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用、PLC控制的應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例。參加本書編寫工作的有湖南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院陳忠平、劉桂林、陳建忠、劉靜，湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院高金定和廖亦凡，衡陽(yáng)技師學(xué)院胡彥倫，湖南航天機(jī)電設(shè)備與特種材料研究所劉瓊等。全書由湖南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院龔亮副教授主審。由于編者知識(shí)水平和經(jīng)驗(yàn)的局限性，書中難免有錯(cuò)漏之處，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。編著者
陳忠平，主要從事單片機(jī)、PLC技術(shù)的教學(xué)與培訓(xùn)工作，積累了豐富的教學(xué)與培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)，公開出版了20余本專業(yè)書籍。
目錄
前言
第1章PLC基礎(chǔ)知識(shí)1
1.1PLC的產(chǎn)生與發(fā)展1
1.1.1PLC的產(chǎn)生1
1.1.2PLC的發(fā)展歷史與趨勢(shì)2
1.2PLC的功能特點(diǎn)與應(yīng)用分類4
1.2.1PLC的功能與特點(diǎn)4
1.2.2PLC的主要性能指標(biāo)5
1.2.3PLC的應(yīng)用和分類6
1.3PLC的硬件組成和工作原理8
1.3.1PLC的硬件組成8
1.3.2PLC的工作原理14
1.3.3PLC的立即輸入、輸出功能16
1.4西門子PLC簡(jiǎn)介16
1.4.1西門子PLC的發(fā)展16
1.4.2西門子PLC的產(chǎn)品類型17
第2章S71500 PLC控制系統(tǒng)的硬件組成20
2.1S71500 PLC的電源模塊20
2.1.1S71500 PLC的系統(tǒng)電源模塊20
2.1.2S71500 PLC的負(fù)載電源模塊21
2.1.3S71500 PLC的系統(tǒng)電源模塊選擇示例21
2.1.4供電平衡計(jì)算24
2.2S71500 PLC的CPU模塊24
2.2.1CPU模塊的分類及主要性能24
2.2.2CPU模塊的外形結(jié)構(gòu)及部件27
2.2.3CPU模塊的工作模式30
2.3S71500 PLC的I/O模塊30
2.3.1模塊特性及其寬度的劃分31
2.3.2數(shù)字量I/O模塊31
2.3.3模擬量I/O模塊38
2.4通信與工藝模塊40
2.4.1通信模塊40
2.4.2工藝模塊42
2.5分布式模塊44
2.5.1ET 200MP分布式模塊44
2.5.2ET 200SP分布式模塊45
2.6S71500 PLC的安裝與接線45
2.6.1PLC安裝和接線注意事項(xiàng)45
2.6.2S71500 PLC的硬件安裝47
2.6.3S71500 PLC的接線50
第3章S71500 PLC編程基礎(chǔ)53
3.1PLC編程語(yǔ)言簡(jiǎn)介53
3.1.1PLC編程語(yǔ)言的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)53
3.1.2LAD梯形圖54
3.1.3STL語(yǔ)句表57
3.1.4SFC順序功能圖57
3.1.5FBD功能塊圖58
3.1.6STEP 7的其他編程語(yǔ)言59
3.2S71500 PLC的數(shù)制與數(shù)據(jù)類型60
3.2.1數(shù)據(jù)長(zhǎng)度與數(shù)制60
3.2.2基本數(shù)據(jù)類型62
3.2.3復(fù)雜數(shù)據(jù)類型67
3.2.4指針與用戶自定義數(shù)據(jù)類型68
3.2.5參數(shù)類型69
3.2.6系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型70
3.2.7硬件數(shù)據(jù)類型71
3.3S71500 PLC的存儲(chǔ)區(qū)與尋址方式72
3.3.1S71500 PLC的存儲(chǔ)系統(tǒng)72
3.3.2S71500 PLC存儲(chǔ)器范圍及特性73
3.3.3尋址方式77
3.4TIA Portal（博途）軟件的使用82
3.4.1TIA Portal軟件視圖結(jié)構(gòu)及新建項(xiàng)目的內(nèi)容與步驟82
3.4.2新建TIA Portal項(xiàng)目84
3.4.3硬件組態(tài)與配置85
3.4.4變量表的定義98
3.4.5梯形圖程序的輸入101
3.4.6項(xiàng)目編譯與下載103
3.4.7打印與歸檔106
3.5程序調(diào)試與仿真108
3.5.1程序信息108
3.5.2交叉引用108
3.5.3比較項(xiàng)目數(shù)據(jù)109
3.5.4使用監(jiān)控表與強(qiáng)制表進(jìn)行調(diào)試110
3.5.5使用S7PLCSIM軟件進(jìn)行仿真115
3.6安裝支持包和GSD文件118
3.6.1安裝支持包118
3.6.2安裝GSD文件120
第4章S71500 PLC的指令系統(tǒng)122
4.1S71500 PLC基本指令122
4.1.1位邏輯運(yùn)算指令122
4.1.2定時(shí)器操作指令133
4.1.3計(jì)數(shù)器操作指令156
4.1.4移動(dòng)操作指令171
4.1.5比較操作指令178
4.1.6轉(zhuǎn)換操作指令184
4.1.7數(shù)學(xué)函數(shù)指令191
4.1.8字邏輯運(yùn)算指令204
4.1.9移位和循環(huán)指令215
4.1.10程序控制類指令225
4.2擴(kuò)展指令231
4.2.1日期和時(shí)間指令231
4.2.2字符串和字符指令241
4.2.3過(guò)程映像指令262
第5章S71500 PLC的用戶程序結(jié)構(gòu)268
5.1S71500 PLC的程序及塊結(jié)構(gòu)268
5.1.1S71500 PLC的程序分類268
5.1.2TIA Portal軟件中程序的編程方法268
5.1.3S71500 PLC的塊結(jié)構(gòu)269
5.2數(shù)據(jù)塊270
5.2.1數(shù)據(jù)塊的分類271
5.2.2數(shù)據(jù)塊的生成271
5.2.3數(shù)據(jù)塊的應(yīng)用274
5.3S71500 PLC組織塊280
5.3.1組織塊的構(gòu)成、分類與中斷280
5.3.2主程序循環(huán)組織塊283
5.3.3時(shí)間中斷組織塊284
5.3.4延時(shí)中斷組織塊290
5.3.5循環(huán)中斷組織塊294
5.3.6硬件中斷組織塊303
5.3.7啟動(dòng)組織塊306
5.4S71500 PLC函數(shù)和函數(shù)塊311
5.4.1接口區(qū)312
5.4.2生成與調(diào)用函數(shù)313
5.4.3函數(shù)的應(yīng)用313
5.4.4生成與調(diào)用函數(shù)塊319
5.4.5函數(shù)塊的應(yīng)用319
第6章S71500 PLC數(shù)字量順序控制編程及SCL編程327
6.1梯形圖設(shè)計(jì)方法327
6.1.1翻譯法設(shè)計(jì)梯形圖327
6.1.2經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)梯形圖332
6.2順序控制設(shè)計(jì)法與順序功能圖336
6.2.1步與動(dòng)作337
6.2.2有向連接與轉(zhuǎn)換338
6.2.3順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)338
6.2.4常見的順序控制編寫梯形圖程序的實(shí)例339
6.3順序功能圖語(yǔ)言S7Graph348
6.3.1S7Graph程序結(jié)構(gòu)348
6.3.2S7Graph編輯界面的介紹349
6.3.3S7Graph的顯示模式351
6.3.4S7Graph中的步與動(dòng)作356
6.3.5S7Graph函數(shù)塊的接口參數(shù)359
6.3.6S7Graph的應(yīng)用實(shí)例364
6.4SCL編程語(yǔ)言401
6.4.1SCL程序編輯器401
6.4.2SCL編程語(yǔ)言基礎(chǔ)403
6.4.3SCL的尋址410
6.4.4SCL程序控制語(yǔ)句415
第7章S71500 PLC的模擬量功能與PID控制425
7.1模擬量控制概述425
7.1.1模擬量控制簡(jiǎn)介425
7.1.2模擬值的表示及精度426
7.1.3模擬量的輸入/輸出方法429
7.2S71500系列的模擬量功能431
7.2.1S71500系列PLC模擬量擴(kuò)展模塊431
7.2.2S71500系列PLC模擬量模塊的接線432
7.2.3S71500系列PLC模擬量模塊的參數(shù)設(shè)置442
7.2.4S71500系列PLC模擬量模塊的應(yīng)用448
7.3PID閉環(huán)控制452
7.3.1模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成452
7.3.2PID控制器453
7.3.3PID_Compact指令及使用454
7.3.4PID控制的應(yīng)用460
第8章S71500 PLC的通信功能469
8.1通信基礎(chǔ)知識(shí)469
8.1.1通信的基本概念469
8.1.2通信傳輸介質(zhì)470
8.1.3網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)471
8.1.4網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)472
8.1.5SIMATIC通信網(wǎng)絡(luò)概述478
8.2S71500 PLC的串行通信480
8.2.1串行通信接口類型及連接方式480
8.2.2自由口協(xié)議通信482
8.2.3Modbus RTU協(xié)議通信496
8.3PROFIBUS通信511
8.3.1PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線概述511
8.3.2PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)的主站與從站512
8.3.3PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)配置方案514
8.3.4PROFIBUSDP接口515
8.3.5PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)分配515
8.3.6PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)診斷520
8.3.7PROFIBUS通信應(yīng)用舉例521
8.4PROFINET通信523
8.4.1PROFINET簡(jiǎn)介524
8.4.2構(gòu)建PROFINET網(wǎng)絡(luò)527
8.4.3PROFINET網(wǎng)絡(luò)參數(shù)分配529
8.4.4PROFINET網(wǎng)絡(luò)診斷534
8.4.5PROFINET通信應(yīng)用舉例539
8.5開放式用戶通信541
8.5.1開放式用戶通信概述541
8.5.2開放式用戶通信的指令542
8.5.3開放式用戶通信應(yīng)用舉例546
第9章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)例555
9.1PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)555
9.1.1PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和內(nèi)容555
9.1.2PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟556
9.1.3PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)557
9.1.4PLC軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)560
9.2PLC在傳統(tǒng)繼電控制中的應(yīng)用561
9.2.1PLC在異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制中的應(yīng)用561
9.2.2PLC在異步電動(dòng)機(jī)限位往返控制中的應(yīng)用566
9.2.3PLC在異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制中的應(yīng)用571
9.2.4PLC在異步電動(dòng)機(jī)多速控制中的應(yīng)用573
9.3PLC控制的應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例579
9.3.1PLC在三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制中的應(yīng)用設(shè)計(jì)579
9.3.2PLC在多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的順啟逆停控制中的應(yīng)用設(shè)計(jì)587
9.3.3PLC在送料小車自動(dòng)行程控制中的應(yīng)用設(shè)計(jì)593
9.3.4PLC在全自動(dòng)洗衣機(jī)模擬控制中的應(yīng)用設(shè)計(jì)598
參考文獻(xiàn)607
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