S7-300/400 PLC應用技術(shù)（第4版）

目 錄

前言

第1章 概述 1

1.1　PLC的基本概念 1

1.2 PLC的工作原理 3

1.2.1 邏輯運算與PLC的循環(huán)處理過程 3

1.2.2 PLC的工作原理 5

第2章 S7-300/400的硬件與STEP 7使用入門 7

2.1　SIMATIC自動控制系統(tǒng)的組成 7

2.2　S7-300系列PLC簡介 9

2.3 S7-300的CPU模塊與電源模塊 11

2.3.1 CPU模塊與電源模塊 11

2.3.2 CPU的存儲器 14

2.3.3 CPU模塊的技術(shù)規(guī)范 15

2.4 S7-400系列PLC簡介 17

2.4.1 S7-400的基本結(jié)構(gòu)與特點 17

2.4.2 S7-400的硬件 19

2.4.3 冗余設計的容錯自動化系統(tǒng)S7-400H 23

2.4.4 安全型自動化系統(tǒng)S7-400F/FH與多CPU處理 25

2.5 編程軟件STEP 7的安裝與使用入門 26

2.5.1 安裝STEP 7與PLCSIM 26

2.5.2 項目的創(chuàng)建 29

2.6 硬件組態(tài) 32

2.6.1 硬件組態(tài)概述 32

2.6.2 I/O模塊的地址分配 35

2.6.3 CPU模塊的參數(shù)設置 36

2.6.4 STEP 7的幫助功能與防止誤操作的措施 40

2.7 輸入/輸出模塊與功能模塊 41

2.7.1 數(shù)字量輸入輸出模塊 41

2.7.2 模擬量輸入模塊 45

2.7.3 模擬量輸入模塊的參數(shù)設置 46

2.7.4 模擬量輸出模塊 48

2.7.5 其他信號模塊與前連接器 50

2.7.6 功能模塊 51

2.8 STEP 7與PLC通信的組態(tài) 52

2.8.1 使用MPI和DP接口通信的組態(tài) 52

2.8.2 以太網(wǎng)基礎知識 57

2.8.3 使用以太網(wǎng)接口通信的組態(tài) 57

2.9 PLC控制系統(tǒng)的可靠性措施 59

第3章 S7-300/400編程基礎與STEP 7的使用方法 63

3.1 程序的生成與仿真實驗 63

3.1.1 STEP 7的編程語言 63

3.1.2 生成用戶程序 65

3.1.3 用仿真軟件調(diào)試程序 69

3.2 數(shù)據(jù)類型與存儲區(qū) 73

3.2.1 數(shù)制 73

3.2.2 基本數(shù)據(jù)類型 74

3.2.3 系統(tǒng)存儲器 77

3.2.4 CPU中的寄存器 79

3.3 STEP 7在編程與調(diào)試中的應用 83

3.3.1 符號表 83

3.3.2 程序編輯器 84

3.3.3 項目管理 85

3.3.4 用變量表監(jiān)控程序 86

3.3.5 數(shù)據(jù)傳送指令與程序狀態(tài)監(jiān)控 89

3.3.6 在線操作 92

3.4 位邏輯指令 95

3.5 定時器與計數(shù)器指令 102

3.5.1 定時器指令 102

3.5.2 計數(shù)器指令 110

3.6 邏輯控制指令與間接尋址 114

3.6.1 邏輯控制指令 114

3.6.2 尋址方式與間接尋址 116

3.6.3 循環(huán)指令 120

3.7 數(shù)據(jù)處理指令 121

3.7.1 比較指令 121

3.7.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令 122

3.7.3 移位與循環(huán)移位指令 125

3.8 數(shù)學運算指令 126

3.8.1 整型數(shù)學運算指令 127

3.8.2 浮點型數(shù)學運算指令 128

3.8.3 字邏輯運算指令 132

3.9 其他指令 133

第4章 S7-300/400的用戶程序結(jié)構(gòu) 136

4.1 用戶程序的基本結(jié)構(gòu) 136

4.1.1 用戶程序中的塊 136

4.1.2 用戶程序使用的堆棧 138

4.2 共享數(shù)據(jù)塊與復雜數(shù)據(jù)類型 139

4.2.1 共享數(shù)據(jù)塊與數(shù)據(jù)類型 139

4.2.2 復雜數(shù)據(jù)類型的生成與應用 141

4.3 功能塊與功能的生成與調(diào)用 144

4.3.1 功能塊 145

4.3.2 功能 147

4.3.3 功能與功能塊的調(diào)用 148

4.3.4 復雜數(shù)據(jù)類型作塊的輸入?yún)?shù) 153

4.3.5 時間標記沖突與一致性檢查 153

4.3.6 單步與斷點功能的使用 154

4.4 多重背景 156

4.5 寄存器間接尋址與參數(shù)類型 158

4.5.1 寄存器間接尋址 158

4.5.2 參數(shù)類型POINTER的應用 161

4.5.3 參數(shù)類型ANY的應用 164

4.6 組織塊與中斷處理 166

4.6.1 中斷的基本概念 167

4.6.2 啟動組織塊與循環(huán)中斷組織塊 169

4.6.3 時間中斷組織塊 170

4.6.4 硬件中斷組織塊 173

4.6.5 延時中斷組織塊 175

4.6.6 錯誤處理組織塊與其他組織塊 177

4.7 顯示參考數(shù)據(jù) 178

4.7.1 參考數(shù)據(jù)的生成與顯示 178

4.7.2 在程序中快速查找地址的位置 180

第5章 數(shù)字量控制系統(tǒng)梯形圖設計方法 183

5.1 梯形圖的經(jīng)驗設計法 183

5.2 順序控制設計法與順序功能圖 185

5.2.1 順序控制設計法 185

5.2.2 順序功能圖的基本元件 186

5.2.3 順序功能圖的基本結(jié)構(gòu) 188

5.2.4 順序功能圖中轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則 190

5.3 使用置位復位指令的順序控制梯形圖編程方法 192

5.3.1 單序列的編程方法 192

5.3.2 選擇序列與并行序列的編程方法 195

5.3.3 3條運輸帶順序控制程序設計 196

5.3.4 專用鉆床順序控制程序設計 197

5.4 具有多種工作方式的系統(tǒng)的順序控制編程方法 200

5.4.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)與工作方式 200

5.4.2 公用程序與手動程序 203

5.4.3 自動程序 204

5.5 順序功能圖語言S7-Graph的應用 207

5.5.1 S7-Graph語言概述 207

5.5.2 使用S7-Graph編程的例子 209

5.5.3 順序器的運行模式與監(jiān)控操作 215

5.5.4 順序器中的動作與條件 216

5.5.5 用S7-Graph 編寫具有多種工作方式的控制程序 219

第6章 網(wǎng)絡通信基礎與PROFIBUS-DP網(wǎng)絡通信 225

6.1 串行通信接口 225

6.2 計算機通信的國際標準 227

6.2.1 開放系統(tǒng)互連模型 227

6.2.2 IEEE 802通信標準 228

6.2.3 現(xiàn)場總線及其國際標準 229

6.3 SIMATIC通信網(wǎng)絡與通信服務 230

6.4 PROFIBUS網(wǎng)絡 232

6.4.1 PROFIBUS的物理層 233

6.4.2 PROFIBUS的通信服務 235

6.4.3 PROFIBUS-DP的功能 237

6.4.4 PROFIBUS-DP設備 238

6.4.5 ET 200 240

6.5 主站與標準DP從站通信的組態(tài) 241

6.5.1 組態(tài)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡 241

6.5.2 主站與ET 200通信的組態(tài) 244

6.5.3 主站通過EM 277與S7-200通信的組態(tài) 246

6.6 DP主站與智能從站通信的組態(tài) 249

6.6.1 DP主站與智能從站主從通信的組態(tài) 249

6.6.2 設計驗證通信的程序 252

6.6.3 用SFC14和SFC15傳輸一致性數(shù)據(jù) 254

6.7 PLC與變頻器DP通信的組態(tài)與編程 255

6.7.1 S7-300通過DP網(wǎng)絡監(jiān)控變頻器 255

6.7.2 周期性通信讀寫變頻器的參數(shù) 259

6.8 DP網(wǎng)絡其他通信方式的組態(tài)與編程 262

6.8.1 S7通信的組態(tài)與編程 262

6.8.2 PROFIBUS通信的其他應用 267

第7章 PROFIBUS-DP網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的故障診斷 270

7.1 使用STEP 7和中斷組織塊診斷故障 270

7.1.1 與網(wǎng)絡通信有關(guān)的中斷組織塊 270

7.1.2 DP從站的故障診斷 273

7.1.3 自動顯示有故障的DP從站 277

7.1.4 DP從站中信號模塊的故障診斷 280

7.2 用報告系統(tǒng)錯誤功能診斷和顯示硬件故障 285

7.2.1 生成PLC的故障診斷程序 285

7.2.2 人機界面的組態(tài)與故障診斷實驗 288

7.3 故障診斷的其他問題 291

7.3.1 用模塊上的LED診斷故障 291

7.3.2 編程錯誤的診斷 292

7.3.3 項目的上傳 294

第8章 工業(yè)以太網(wǎng)的組態(tài)編程與故障診斷 297

8.1 工業(yè)以太網(wǎng) 297

8.1.1 工業(yè)以太網(wǎng)概述 297

8.1.2 SIMATIC工業(yè)以太網(wǎng)的硬件 299

8.2 基于以太網(wǎng)的S5兼容通信與S7通信 301

8.2.1 S5兼容的通信 301

8.2.2 TCP連接通信的組態(tài)與編程 302

8.2.3 基于以太網(wǎng)的S7-300之間的雙向S7通信 306

8.2.4 S7-300/400與其他PLC的S7通信 310

8.3 S7-300/400與S7-1200的開放式用戶通信 314

8.4 PROFINET通信的組態(tài) 319

8.4.1 PROFINET概述 319

8.4.2 PROFINET通信組態(tài) 321

8.5 PROFINET網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的故障診斷 325

8.5.1 使用STEP 7診斷故障 325

8.5.2 自動顯示有故障的PROFINET IO設備 331

8.5.3 用報告系統(tǒng)錯誤功能和Web診斷和顯示硬件故障 333

8.5.4 用OB82檢測需要維護的狀態(tài) 334

第9章 S7-300/400的其他通信方式 337

9.1 MPI網(wǎng)絡通信 337

9.1.1 MPI網(wǎng)絡概述 337

9.1.2 全局數(shù)據(jù)通信的組態(tài) 337

9.1.3 S7基本通信 342

9.1.4 其他MPI網(wǎng)絡通信與通信軟件PRODAVE 345

9.2 其他通信網(wǎng)絡與通信服務 346

9.2.1 AS-i網(wǎng)絡 346

9.2.2 點對點通信 349

9.2.3 S7路由功能 353

9.2.4 OPC通信服務 357

9.2.5 工業(yè)無線局域網(wǎng) 358

第10章 S7-300/400在模擬量閉環(huán)控制中的應用 360

10.1 模擬量閉環(huán)控制與PID控制器 360

10.1.1 模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成 360

10.1.2 PID控制器的數(shù)字化 363

10.1.3 S7-300/400實現(xiàn)PID閉環(huán)控制的方法 368

10.2 連續(xù)PID控制器FB41 369

10.2.1 設定值與過程變量的處理 369

10.2.2 PID控制算法與輸出值的處理 369

10.3 PID控制器的示例程序 372

10.3.1 閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成 372

10.3.2 程序設計 373

10.4 PID控制器的參數(shù)整定方法與仿真實驗 377

10.4.1 PID控制器的參數(shù)整定方法 377

10.4.2 PID控制器參數(shù)整定的仿真實驗 378

10. 5 脈沖發(fā)生器FB43 381

10.5.1 脈沖發(fā)生器的功能與結(jié)構(gòu) 381

10.5.2 三步控制器與兩步控制器 383

10.6 步進PI控制器FB42 388

10.6.1 步進控制器的結(jié)構(gòu) 388

10.6.2 步進控制器的功能分析 389

附錄 391

附錄A S7-300/400指令一覽表 391

附錄B 隨書光盤簡要說明 395

附錄C 常用縮寫詞 398

參考文獻 402