图解西门子PLC、变频器与触摸屏组态技术

第 1 章?PLC入门
1．1?概述 1
1．1．1　PLC的定义 1
1．1．2　PLC的分类 1
1．1．3　PLC的特点 2
1．2　PLC控制与继电器控制比较 3
1．2．1　继电器正转控制线路 3
1．2．2　PLC正转控制线路 3
1．2．3　PLC、继电器和单片机控制系统的比较 5
1．3?PLC的组成与工作原理 5
1．3．1　PLC的组成框图 5
1．3．2　PLC内部组成单元说明 6
1．3．3　PLC的工作方式 9
1．4　PLC的编程语言 10
1．4．1　梯形图（LAD） 10
1．4．2　功能块图（FBD） 11
1．4．3　指令语句表（STL） 11
1．5?PLC应用系统开发举例 11
1．5．1　PLC应用系统开发的一般流程 11
1．5．2　PLC控制电动机正、反转的开发实例 11
第 2 章?西门子S7-200 SMART PLC介绍
2．1　PLC硬件介绍 15
2．1．1　两种类型的CPU模块 16
2．1．2　CPU模块面板各部件说明 16
2．1．3　CPU模块的接线 16
2．1．4　信号板的安装使用与地址分配 18
2．1．5　S7-200 SMART常用模块及附件与订货号含义 21
2．2　PLC的软元件 23
2．2．1　输入继电器（ I ）和输出继电器（Q） 23
2．2．2　辅助继电器（M）、特殊辅助继电器（SM）和状态继电器（S） 24
2．2．3　定时器（T）、计数器（C）和高速计数器（HC） 25
2．2．4　累加器（AC）、变量存储器（V）和局部变量存储器（L） 25
2．2．5　模拟量输入寄存器（AI）和模拟量输出寄存器（AQ） 25
第 3 章?S7-200 SMART PLC编程软件的使用
3．1　软件的安装、卸载与软件窗口介绍 26
3．1．1　软件的安装与启动 26
3．1．2　软件的卸载 28
3．1．3　软件窗口组件说明 29
3．2　程序的编写与下载 32
3．2．1　项目创建与保存 32
3．2．2　PLC硬件组态（配置） 33
3．2．3　程序的编写 33
3．2．4　PLC与计算机的连接及通信设置 38
3．3　程序的编辑与注释 44
3．3．1　程序的编辑 44
3．3．2　程序的注释 46
3．4　程序的监控与调试 49
3．4．1　用梯形图监控调试程序 49
3．4．2　用状态图表的表格监控调试程序 52
3．4．3　用状态图表的趋势图监控调试程序 54
3．5　软件的一些常用设置及功能使用 55
3．5．1　软件的一些对象设置 55
3．5．2　硬件组态（配置） 56
3．5．3　用存储卡备份、复制程序和刷新固件 57
第 4 章?基本指令的使用及应用实例
4．1　位逻辑指令 62
4．1．1?触点指令 62
4．1．2?线圈指令 63
4．1．3?立即指令 64
4．1．4?RS触发器指令 65
4．1．5?空操作指令 66
4．2?定时器 67
4．2．1?通电延时型定时器（TON） 67
4．2．2?断电延时型定时器（TOF） 68
4．2．3?记忆型通电延时定时器（TONR） 69
4．3?计数器 71
4．3．1?加计数器（CTU） 71
4．3．2?减计数器（CTD） 72
4．3．3?加减计数器（CTUD） 73
4．4　常用的基本控制线路及梯形图 75
4．4．1　启动、自锁和停止控制线路与梯形图 75
4．4．2　正、反转联锁控制线路与梯形图 76
4．4．3　多地控制线路与梯形图 77
4．4．4　定时控制线路与梯形图 79
4．4．5　长定时控制线路与梯形图 81
4．4．6　多重输出控制线路与梯形图 82
4．4．7　过载报警控制线路与梯形图 84
4．4．8　闪烁控制线路与梯形图 85
4．5　基本指令应用实例 86
4．5．1　喷泉的PLC控制线路与程序详解 86
4．5．2　交通信号灯的PLC控制线路与程序详解 89
4．5．3　多级传送带的PLC控制线路与程序详解 92
4．5．4　车库自动门的PLC控制线路与程序详解 95
第 5 章?顺序控制指令的使用及应用实例
5．1　顺序控制与状态转移图 98
5．2　顺序控制指令 99
5．2．1　指令名称及功能 99
5．2．2?指令使用举例 99
5．2．3?指令使用注意事项 101
5．3?顺序控制的几种方式 101
5．3．1?选择性分支方式 101
5．3．2?并行分支方式 104
5．4?顺序控制指令应用实例 106
5．4．1?液体混合装置的PLC控制线路与程序详解 106
5．4．2?简易机械手的PLC控制线路与程序详解 110
5．4．3?大小铁球分拣机的PLC控制线路与程序详解 115
第 6 章?功能指令说明及使用举例
6．1?功能指令使用基础 121
6．1．1?数据类型 121
6．1．2?寻址方式 122
6．2?传送指令 125
6．2．1?单一数据传送指令 125
6．2．2?字节立即传送指令 126
6．2．3?数据块传送指令 127
6．2．4?字节交换指令 128
6．3?比较指令 128
6．3．1?字节触点比较指令 129
6．3．2?整数触点比较指令 129
6．3．3?双字整数触点比较指令 130
6．3．4?实数触点比较指令 131
6．3．5?字符串触点比较指令 132
6．3．6?比较指令应用举例 132
6．4?数学运算指令 133
6．4．1?加减乘除运算指令 133
6．4．2?浮点数函数运算指令 138
6．5?逻辑运算指令 139
6．5．1?取反指令 139
6．5．2?与指令 140
6．5．3?或指令 141
6．5．4?异或指令 142
6．6?移位与循环指令 143
6．6．1?左移位与右移位指令 143
6．6．2?循环左移位与右移位指令 145
6．6．3?移位寄存器指令 146
6．7?转换指令 148
6．7．1?标准转换指令 148
6．7．2?ASCII码转换指令 152
6．7．3?字符串转换指令 158
6．7．4?编码与解码指令 161
6．8?表格指令 162
6．8．1?填表指令 162
6．8．2?查表指令 163
6．8．3?先进先出和后进先出指令 164
6．8．4?存储区填充指令 165
6．9?字符串指令 165
6．9．1?字符串长度、复制和连接指令 166
6．9．2?复制子字符串指令 167
6．9．3?字符串与字符搜索指令 167
6．10?时钟指令 169
6．10．1?时钟指令说明 169
6．10．2?时钟指令使用举例 170
6．11?程序控制指令 172
6．11．1?跳转与标签指令 172
6．11．2?循环指令 172
6．11．3?条件结束、停止和监视定时器复位指令 174
6．12?子程序与子程序指令 175
6．12．1?子程序 175
6．12．2?子程序指令 175
6．12．3?带参数的子程序调用指令 178
6．13?中断指令及相关内容说明 180
6．13．1?中断事件与中断优先级 180
6．13．2?中断指令 183
6．14?高速计数器指令及相关内容说明 185
6．14．1?高速计数器指令说明 186
6．14．2?高速计数器的计数模式 186
6．14．3?高速计数器分配的输入端子及在各工作模式下的功能 189
6．14．4?高速计数器输入端子滤波时间的设置 190
6．14．5?高速计数器的控制字节 191
6．14．6?高速计数器计数值的读取与设置 192
6．14．7?高速计数器的状态字节 193
6．14．8?高速计数器的编程步骤与举例 194
6．15?高速脉冲输出指令及相关内容说明 196
6．15．1?指令说明 196
6．15．2?高速脉冲输出的控制字节、参数设置和状态位 196
6．15．3?PTO脉冲的产生与使用 198
6．15．4?PWM脉冲的产生与使用 202
6．16?PID指令及相关内容说明 205
6．16．1?PID控制 205
6．16．2?PID指令介绍 206
6．16．3?PID指令应用举例 208
第 7 章?PLC通信
7．1?通信基础知识 211
7．1．1?通信方式 211
7．1．2?通信传输介质 214
7．2?PLC以太网通信 215
7．2．1?S7-200 SMART CPU模块以太网连接的设备类型 215
7．2．2?IP地址的设置 216
7．2．3?以太网通信指令 221
7．2．4?PLC以太网通信实例详解 224
7．3?RS485/RS232端口自由通信 228
7．3．1?RS232C、RS422A和RS485接口电路结构 228
7．3．2?RS485/RS232各引脚功能定义 230
7．3．3?获取端口地址（GET_ADDR）指令和设置端口地址（SET_ADDR）指令 231
7．3．4?发送（XMT）和接收（RCV）指令 231
7．3．5?PLC与打印机之间的通信（自由端口模式） 236
第 8 章?变频器的基本结构原理
8．1?异步电动机的两种调速方式 240
8．2?变频器的基本结构及原理 241
8．2．1?交-直-交型变频器的结构与原理 241
8．2．2?交-交型变频器的结构与原理 242
8．3?变频调速控制方式 242
8．3．1?压/频控制方式 242
8．3．2?转差频率控制方式 243
8．3．3?矢量控制方式 245
8．3．4?直接转矩控制方式 246
8．3．5?控制方式比较 247
第 9 章?西门子变频器的接线、操作与参数设置
9．1?MM440变频器的内部结构及外部接线 248
9．1．1?外形和型号（订货号）含义 248
9．1．2?内部结构及外部接线图 249
9．1．3?主电路的外部端子接线 250
9．1．4?控制电路外部端子的典型接线 251
9．1．5?数字量输入端子的接线及参数设置 251
9．1．6?模拟量输入端子的接线及参数设置 253
9．1．7?数字量输出端子的接线及参数设置 255
9．1．8?模拟量输出端子的接线及参数设置 255
9．2?变频器的停车、制动及再启动方式 256
9．2．1?电动机的铭牌数据与变频器对应参数 256
9．2．2?变频器的停车方式 257
9．2．3?变频器的制动方式 257
9．2．4?变频器的再启动方式 258
9．3?用面板和外部端子操作调试变频器 259
9．3．1?用SDP（状态显示板）和外部端子操作调试变频器 259
9．3．2?用BOP（基本操作板）操作调试变频器 260
9．3．3?用AOP（高级操作板）操作调试变频器 262
9．4?MM440变频器的参数调试及常规操作 263
9．4．1?变频器所有参数的复位 263
9．4．2?变频器参数快速调试步骤及说明 264
9．4．3?变频器的常规操作 264
9．5?西门子MM440、MM430和MM420变频器的主要区别与技术规格 267
9．5．1?MM440、MM430和MM420变频器的主要区别 267
9．5．2?MM420变频器的主要技术规格 267
9．5．3?MM430变频器的主要技术规格 268
9．5．4?MM440变频器的主要技术规格 270
第 10 章?变频器的典型应用电路
10．1?用变频器输入端子控制电动机正反转和面板键盘调速的电路 272
10．1．1?电路接线 272
10．1．2?参数设置 272
10．1．3?操作过程及电路说明 273
10．2?变频器输入端子控制电动机正反转和电位器调速的电路 274
10．2．1?电路接线 274
10．2．2?参数设置 274
10．2．3?操作过程及电路说明 274
10．3?变频器的多段速控制功能及应用电路 275
10．3．1?变频器多段速控制的三种方式 275
10．3．2?变频器多段速控制应用电路 276
10．4?变频器的PID控制电路 277
10．4．1?MM440变频器的PID原理图及有关参数 277
10．4．2?MM440变频器的PID控制恒压供水电路 278
第 11 章?变频器与PLC的综合应用
11．1?PLC控制变频器驱动电动机延时正反转的电路 282
11．1．1?PLC输入/输出（I/O）端子的分配 282
11．1．2?电路接线 282
11．1．3?变频器参数设置 282
11．1．4?PLC控制程序及说明 283
11．2?PLC控制变频器实现多段速运行的电路 284
11．2．1?PLC输入/输出（I/O）端子的分配 284
11．2．2?电路接线 285
11．2．3?变频器参数设置 285
11．2．4?PLC控制程序及说明 286
11．3?PLC以USS协议通信控制变频器的应用实例 287
11．3．1?S7-200 PLC与MM440变频器串口通信的硬件连接 287
11．3．2?USS协议通信知识 288
11．3．3?在S7-200 PLC编程软件中安装USS通信库 289
11．3．4?USS通信指令说明 290
11．3．5?S7-200 PLC以USS协议通信控制MM440变频器的应用实例 297
第 12 章?西门子精彩系列触摸屏（SMART LINE）介绍
12．1?触摸屏基础知识 301
12．1．1?基本组成 301
12．1．2?四种类型的触摸屏及工作原理 301
12．1．3?常用类型触摸屏的性能比较 304
12．2?西门子精彩系列触摸屏（SMART LINE）简介 305
12．2．1?SMART LINE触摸屏的特点 305
12．2．2?常用型号及外形 305
12．2．3?触摸屏主要部件说明 306
12．2．4?技术规格 307
12．3?触摸屏与其他设备的连接 308
12．3．1?触摸屏的供电接线 308
12．3．2?触摸屏与组态计算机（PC）的以太网连接 309
12．3．3?触摸屏与西门子PLC的连接 309
12．3．4?触摸屏与三菱、施耐德和欧姆龙PLC的连接 310
12．4?触摸屏的操作设置 312
12．4．1?触摸屏的屏幕键盘 312
12．4．2?触摸屏的启动 312
12．4．3?触摸屏的控制面板 313
12．4．4?触摸屏的数据备份和恢复 313
12．4．5?触摸屏的以太网参数设置 315
12．4．6?触摸屏的画面方向、设备信息、触摸位置校准和许可信息的设置与查看 316
12．4．7?触摸屏屏幕保护程序的设置 318
12．4．8?触摸屏密码的设置 318
12．4．9?触摸屏传送通道的开启 319
12．4．10?触摸屏声音的设置 319
第 13 章?西门子WinCC组态软件快速入门
13．1?WinCC flexible SMART V3软件的安装与卸载 320
13．1．1?系统要求 320
13．1．2?软件的免费下载 321
13．1．3?软件的安装 321
13．1．4?软件的启动及卸载 325
13．2?用WinCC软件组态一个简单的项目 326
13．2．1?项目的创建与保存 326
13．2．2?组态变量 328
13．2．3?组态画面 330
13．2．4?项目的模拟运行 334
第 14 章?WinCC软件常用对象及功能的使用举例
14．1?IO域的使用举例 336
14．1．1?组态任务 336
14．1．2?组态过程 336
14．1．3?运行测试 340
14．2?按钮的使用举例 340
14．2．1?组态任务 340
14．2．2?组态过程 341
14．2．3?运行测试 344
14．3?文本列表和图形列表的使用举例 345
14．3．1?组态任务 345
14．3．2?组态过程 345
14．3．3?运行测试 350
14．4?变量控制对象动画的使用举例 351
14．4．1?组态任务 351
14．4．2?组态过程 352
14．4．3?运行测试 355
14．4．4?仿真调试 355
14．5?指针变量的使用举例 356
14．5．1?组态任务 356
14．5．2?组态过程 357
14．5．3?运行测试 360
14．6?开关和绘图工具的使用举例 361
14．6．1?组态任务 361
14．6．2?组态过程 362
14．6．3?运行测试 366
14．7?报警功能的使用举例 366
14．7．1?报警基础知识 366
14．7．2?组态任务 368
14．7．3?组态过程 368
14．7．4?运行测试 373
14．8?棒图和趋势图的使用举例 374
14．8．1?组态任务 374
14．8．2?组态过程 375
14．8．3?运行测试 379
14．9?画面的切换使用举例 380
14．9．1?建立画面 380
14．9．2?用拖放生成按钮的方式设置画面切换 381
14．9．3?用按钮配合画面切换函数来实现指定画面的切换 382
14．9．4?用按钮配合画面切换函数来实现任意编号画面的切换 383
第 15 章?用触摸屏操作和监控PLC实战
15．1?明确要求、规划变量和线路 385
15．1．1?控制要求 385
15．1．2?选择PLC和触摸屏型号并分配变量 385
15．1．3?设备连接与电气线路 385
15．2?编写和下载PLC程序 386
15．2．1?编写PLC程序 386
15．2．2?PLC与计算机的连接与设置 387
15．2．3?下载和上传PLC程序 389
15．3?组态和下载触摸屏画面项目 391
15．3．1?创建触摸屏画面项目文件 391
15．3．2?组态触摸屏与PLC的连接 392
15．3．3?组态变量 393
15．3．4?组态指示灯 393
15．3．5?组态按钮 394
15．3．6?组态状态值监视器 397
15．3．7?组态说明文本 397
15．3．8?下载项目到触摸屏 398
15．3．9?无法下载项目的常见原因及解决方法 400
15．3．10?用ProSave软件更新触摸屏版本 402
15．4?触摸屏连接PLC实际操作测试 404
15．4．1?触摸屏和PLC用网线通信的硬件连接与通信设置 404
15．4．2?触摸屏和PLC用串口线通信的硬件连接与通信设置 405
15．4．3?触摸屏连接PLC进行操作测试 406
附录A?西门子S7-200 SMART CPU SR20/ST20 技术规范 409
附录B?西门子S7-200 SMART CPU SR40/ST40/CR40技术规范 412