零基礎PLC編程從入門到精通

當今社會，電氣控制已經成為各個行業不可或缺的技術，隨著計算機技術的發展，以可編程控制器（PLC）、變頻器和觸摸屏等為主體的新型電氣控制系統得到廣泛應用。西門子PLC具有卓越的性能，在工控市場占有非常大的份額。西門子S7-200 SMART PLC是一款高性價比小型PLC產品，具有高性能、高集成、更簡約的特點。
本書以西門子S7-200 SMART PLC為講授對象，系統介紹了西門子S7-200 SMART PLC的編程方法、控制系統設計以及典型工程應用案例，包括西門子S7-200 SMART PLC簡介、S7-200 SMART PLC 指令、西門子S7-200 SMART PLC編程典型案例、西門子PLC控制系統設計方法、變頻器和步進電機與伺服電機的PLC控制、西門子S7-200 SMART PLC通信以及西門子PLC和組態軟件及觸摸屏的綜合應用。
本書具有以下特色：
1. 在豐富案例的基礎上側重操作與模擬，使讀者學習PLC編程能夠有抓手。
從實際應用和操作角度出發，以軟件具體操作為基礎，從構建編寫一個完整的工程項目出發，介紹編程軟件的常用操作以及在沒有PLC硬件的情況下如何進行程序的模擬仿真，使讀者學得會、看得懂、會模擬，掌握從錄入指令到看到仿真結果的完整的學習與模擬過程。
2. 通過豐富案例圖說PLC編程指令是本書的重要特色。
指令是編程的基礎和核心，深入理解和靈活掌握指令的應用對于PLC編程乃至控制系統設計具有重要的意義。本書通過豐富的舉例講解剖析指令及其在案例中的應用，使讀者學習PLC編程能夠抓住重點，結合模擬仿真可以快速掌握PLC典型程序的設計與仿真。
3. 內容由淺入深、側重工程應用。
在掌握理解指令和舉一反三模擬仿真的基礎上，結合典型案例和控制系統設計方法，通過PLC對變頻器和步進電機及伺服電機的控制舉例，使讀者夯實基礎、學練結合，真正做到靈活運用。
4. 視頻講解側重操作、貼近實際、豐富實用。
本書配有西門子S7-200 SMART PLC編程軟件及仿真功能實現的講解視頻，使讀者無需硬件，僅借助于計算機就可以實現電氣控制線路設計和仿真、PLC編程仿真和動畫演示。
本書不僅為讀者提供了一套快速掌握西門子S7-200 SMART PLC技術的有效的編程方法、可借鑒的豐富的編程案例以及針對性的編程仿真操作指導，還為初學者和工程技術人員提供了大量的實踐經驗，可作為零基礎讀者以及廣大電氣工程技術人員學習PLC技術的參考用書，也可作為職業院校、高等院校自動化類、電氣類、機電類、電子信息類等相關專業的PLC教學或參考用書。
本書由劉振全、王漢芝編。由于編者水平有限，書中難免有不足之處，敬請讀者批評指正。

編者 

劉振全，1992-1996在濟南大學工業自動化專業攻讀學士學位，2001年至今在天津科技大學自動化學院任教，獲校級優秀教師稱號，主要從事自動控制理論、系統仿真等方面的教學及科研工作，主編《自動控制理論綜合實驗指導書》《系統仿真實驗指導書》等圖書。

本書系統介紹了西門子S7-200 SMART PLC的編程方法、控制系統設計以及典型工程應用案例，包括西門子S7-200 SMART PLC的硬件組成、指令系統、控制系統設計方法、變頻器和步進電機與伺服電機的PLC控制、PLC通信、觸摸屏與組態軟件的應用等內容。同時，書中還配有二維碼，讀者掃描即可觀看西門子S7-200 SMART PLC 編程與仿真講解視頻，無需PLC硬件，借助計算機就可以實現PLC編程仿真和動畫演示等功能，方便學習。
本書內容豐富全面、注重實用，既有PLC的硬件和指令等基礎知識，也有大量工程應用案例與針對性的編程仿真操作指導，幫助讀者快速掌握控制設計思路，上手實際項目。本書可作為零基礎讀者學習PLC編程的指導用書，也可作為廣大電氣工程技術人員的參考用書。

第1章　西門子PLC S7-200 SMART基礎知識 / 001
1.1　PLC的硬件與工作原理 / 001
1.1.1　PLC的基本結構 / 001
1.1.2　S7-200 SMART的CPU模塊 / 002
1.1.3　S7-200 SMART擴展模塊與信號板 / 004
1.1.4　S7-200 SMART的I/O地址分配 / 006
1.1.5　PLC的工作原理 / 007
1.2　S7-200 SMART外部結構與接線 / 008
1.2.1　S7-200 SMART的外部結構 / 008
1.2.2　S7-200 SMART外部接線圖 / 009
1.3　S7-200 SMART編程軟件的使用 / 012
1.3.1　STEP7-Micro/WIN SMART簡介 / 012
1.3.2　STEP7-Micro/WIN SMART使用 / 015
1.4　S7-200 SMART PLC編程操作 / 023
1.4.1　通信操作 / 023
1.4.2　S7-200 SMART PLC程序的注釋 / 025
1.4.3　S7-200 SMART PLC程序的監控 / 027
1.4.4　S7-200 SMART PLC程序的仿真 / 030

第2章　西門子S7-200 SMART PLC指令及應用實例 / 035
2.1　基礎知識 / 035
2.1.1　數據類型 / 035
2.1.2　數據存儲區的地址表示格式 / 036
2.1.3　數據存儲區域 / 037
2.1.4　S7-200 SMART PLC的尋址方式 / 039
2.1.5　PLC編程語言 / 039
2.2　位邏輯指令 / 041
2.2.1　標準輸入輸出指令 / 041
2.2.2　觸點串、并聯指令 / 042
2.2.3　電路塊串、并聯指令 / 044
2.2.4　置位與復位指令 / 047
2.2.5　置位和復位優先觸發器 / 049
2.2.6　脈沖生成指令 / 051
2.2.7　取反指令與空操作指令 / 053
2.2.8　邏輯堆棧指令 / 054
2.3　定時器指令 / 055
2.3.1　定時器指令解析 / 055
2.3.2　定時器指令編程案例 / 056
2.3.3　綜合實例 / 060
2.4　計數器指令 / 062
2.4.1　計數器 / 062
2.4.2　計數器指令編程案例 / 063
2.4.3　綜合實例 / 066
2.5　數據傳送指令 / 069
2.5.1　單一傳送指令 / 069
2.5.2　數據塊傳送指令 / 071
2.5.3　字節交換指令 / 072
2.5.4　字節立即傳送指令 / 073
2.5.5　綜合實例 / 074
2.6　移位和循環移位類指令 / 075
2.6.1　移位指令 / 075
2.6.2　循環移位指令 / 077
2.6.3　移位寄存器指令 / 078
2.6.4　綜合實例 / 079
2.7　數學運算類指令 / 080
2.8　邏輯運算指令 / 080
2.9　比較指令 / 080
2.10　數據轉換指令 / 080
2.11　表功能指令 / 080
2.12　時鐘指令 / 080
2.13　程序控制類指令 / 080
2.14　子程序指令 / 080
2.15　中斷指令 / 080
2.16　高速計數器 / 080
2.17　高速脈沖指令 / 080

第3章　西門子S7-200 SMART PLC編程典型案例 / 081
3.1　互鎖聯鎖控制 / 081
3.2　按鈕控制圓盤旋轉一圈 / 082
3.3　轉盤旋轉90°間歇運動控制 / 083
3.4　單燈周期交替亮滅 / 084
3.5　一個按鈕控制三組燈 / 085
3.6　定時與區域置位指令實現多燈交替閃爍 / 087
3.7　樓宇聲控燈系統 / 087
3.8　高樓自動消防泵控制系統 / 087
3.9　兩地控制的三相異步電動機點動連續混合控制 / 087
3.10　三相異步電動機正反轉控制 / 087
3.11　三相異步電動機順序啟動同時停止控制 / 087
3.12　三相異步電動機順序啟動逆序停止控制 / 087
3.13　三相異步電動機星-三角形降壓啟動控制 / 087
3.14　三相異步電動機反接制動控制 / 087
3.15　三相雙速異步電動機的控制 / 087
3.16　機床工作臺自動往返控制 / 087
3.17　車床滑臺往返運動、主軸雙向控制 / 087
3.18　磨床PLC控制 / 087
3.19　萬能工具銑床PLC控制 / 087
3.20　滾輪機PLC控制 / 087
3.21　雙頭鉆床PLC的控制 / 087
3.22　傳送帶產品檢測與次品分離 / 087
3.23　車間換氣系統控制 / 088
3.24　風機與燃燒機聯動控制 / 088
3.25　混凝土攪拌機的PLC控制 / 088
3.26　天塔之光的PLC控制 / 088

第4章　西門子PLC控制系統設計方法 / 089
4.1　PLC應用系統設計的一般步驟 / 089
4.1.1　控制系統的設計內容 / 089
4.1.2　控制系統的設計步驟 / 089
4.2　PLC系統控制程序設計的一般方法 / 090
4.2.1　經驗設計法 / 090
4.2.2　移植設計法 / 092
4.2.3　邏輯設計法 / 095
4.3　梯形圖順序控制設計法 / 097
4.3.1　順序控制設計法簡介 / 097
4.3.2　順序控制設計法的設計步驟 / 098
4.3.3　例說順序功能圖的繪制 / 099
4.3.4　順序功能圖的結構 / 101
4.3.5　順序功能圖轉梯形圖的方法 / 103
4.4　模擬量控制 / 111
4.4.1　模擬量模塊接線 / 111
4.4.2　組態模擬量 / 114
4.4.3　模擬量比例換算 / 119
4.4.4　模擬量常見問題 / 122

第5章　西門子S7-200 SMART PLC控制變頻器、步進電機和伺服電機 / 125
5.1　變頻器及其PLC控制 / 125
5.1.1　變頻器簡介 / 125
5.1.2　變頻器的PLC控制 / 129
5.1.3　綜合實例 / 131
5.2　運動指令向導 / 134
5.2.1　運動指令向導配置 / 134
5.2.2　指令向導生成的子例程 / 149
5.3　步進電機及其PLC控制 / 150
5.3.1　步進電機簡介 / 150
5.3.2　步進電機的驅動器 / 151
5.3.3　步進電機的PLC控制 / 154
5.4　伺服電機及其PLC控制 / 156
5.4.1　伺服電機簡介 / 156
5.4.2　伺服電機的PLC控制 / 158

第6章　西門子S7-200 SMART PLC的通信 / 161
6.1　通信端口以及連接方式 / 161
6.1.1　CPU通信端口引腳分配 / 161
6.1.2　EMDP01通信端口引腳分配 / 162
6.1.3　以太網端口連接 / 163
6.1.4　RS485網絡連接 / 164
6.1.5　RS232網絡連接 / 166
6.2　S7-200 SMART之間的以太網通信 / 166
6.2.1　例說S7-200 SMART CPU Get/Put向導編程 / 166
6.2.2　通過指令編程實現通信 / 170
6.3　S7-200 SMART之間PROFINET IO通信 / 175
6.3.1　PROFINET IO通信 / 175
6.3.2　PROFINET IO通信實例 / 175
6.4　S7-200 SMART之間的TCP通信 / 180
6.4.1　TCP協議通信 / 180
6.4.2　TCP協議通信實例 / 182

第7章　西門子PLC和組態軟件及觸摸屏的綜合應用 / 186
7.1　組態王軟件 / 186
7.1.1　工程管理器 / 186
7.1.2　工程瀏覽器 / 187
7.1.3　畫面開發系統 / 187
7.1.4　運行系統和信息窗口 / 188
7.2　PLC和組態王綜合應用實例 / 188
7.2.1　新建工程 / 188
7.2.2　PLC與組態王的通信 / 190
7.2.3　構造數據庫 / 193
7.2.4　設計畫面 / 195
7.2.5　運行和調試 / 199
7.3　WinCC flexible SMART軟件 / 199
7.4　PLC和觸摸屏綜合應用實例 / 201
7.4.1　新建工程 / 201
7.4.2　設置IP地址 / 203
7.4.3　編寫PLC程序 / 205
7.4.4　交通燈控制系統的觸摸屏設計 / 207
7.4.5　運行程序 / 214

附錄 / 216
附錄1　三菱FX3UPLC編程基礎、指令與控制系統設計 / 216
附錄2　西門子PLC、三菱PLC動畫操作仿真軟件 / 216