西门子S7-200 SMART PLC完全自学手册

第1章　PLC概述
1.1 PLC简介 1
1.1.1 PLC的定义 1
1.1.2 PLC的基本功能与特点 1
1.1.3 PLC的应用和分类 3
1.1.4 西门子PLC简介 7
1.2 PLC的组成及工作原理 8
1.2.1 PLC的组成 8
1.2.2 PLC的工作原理 13
1.3 PLC与其它顺序逻辑控制系统的比较 14
1.3.1 PLC与继电器控制系统的比较 14
1.3.2 PLC与微型计算机控制系统的比较 15
1.3.3 PLC与单片机控制系统的比较 16
1.3.4 PLC与DCS的比较 17

第2章　西门子S7-200 SMART PLC的硬件系统
2.1 西门子S7-200 SMART PLC的特点及硬件系统组成 19
2.1.1 西门子S7-200 SMART PLC的特点 19
2.1.2 西门子S7-200 SMART PLC的硬件系统组成 20
2.2 基本模块 20
2.2.1 基本模块的类别及性能 21
2.2.2 基本模块的外形结构 22
2.2.3 基本模块的I/O 23
2.3 扩展模块 29
2.3.1 数字量扩展模块 29
2.3.2 模拟量扩展模块 30
2.3.3 通信扩展模块 32
2.4 数据存储器 32
2.4.1 数据长度 32
2.4.2 数制 32
2.4.3 数据类型及数据范围 34
2.4.4 数据存储器的编址方式 35
2.5 西门子S7-200 SMART PLC的存储系统与寻址方式 35
2.5.1 西门子S7-200 SMART PLC的存储系统 35
2.5.2 西门子S7-200 SMART PLC存储器范围及特性 39
2.5.3 寻址方式 39

第3章　西门子S7-200 SMART PLC编程软件的使用
3.1 PLC编程语言 42
3.1.1 PLC编程语言的国际标准 42
3.1.2 梯形图 43
3.1.3 语句表 45
3.1.4 顺序功能图 46
3.1.5 功能块图 46
3.2 西门子S7-200 SMART PLC编程软件的使用 47
3.2.1 编程软件的安装 47
3.2.2 STEP7-Micro/WIN SMART编程软件界面 48
3.2.3 新建项目及硬件组态 51
3.2.4 程序的编写与编辑 60
3.2.5 程序的编译与下载 65
3.2.6 程序的调试与监控 67
3.3 西门子S7-200 SMART PLC的软件仿真 69

第4章　西门子S7-200 SMART PCL的基本指令及应用实例
4.1 基本位逻辑指令 72
4.1.1 基本位操作指令 72
4.1.2 块操作指令 76
4.1.3 逻辑堆栈指令 79
4.1.4 置位与复位指令 80
4.1.5 取反与空操作指令 82
4.1.6 立即指令 82
4.1.7 边沿脉冲指令 83
4.2 定时器指令及应用举例 86
4.2.1 定时器的基本知识 86
4.2.2 定时器指令 87
4.2.3 定时器指令的应用 90
4.3 计数器指令及应用举例 93
4.3.1 加计数器指令 93
4.3.2 减计数器指令 94
4.3.3 加/减计数器指令 95
4.3.4 计数器指令的应用 95
4.4 程序控制类指令 99
4.4.1 结束、暂停及看门狗指令 99
4.4.2 跳转及标号指令 101
4.4.3 循环指令 101
4.4.4 子程序控制指令 102
4.5 西门子S7-200 SMART基本指令的应用实例 105
4.5.1 三相交流异步电动机的星-三角降压启动控制 105
4.5.2 用4个按钮控制1个信号灯 109
4.5.3 简易6组抢答器的设计 111

第5章　西门子S7-200 SMART PLC的功能指令及应用
5.1 数据传送指令 115
5.1.1 单一传送指令 115
5.1.2 数据块传送指令 117
5.1.3 字节交换指令 118
5.1.4 字节立即传送指令 119
5.1.5 数据传送指令的应用 119
5.2 数据转换指令 121
5.2.1 数据类型转换指令 121
5.2.2 ASCII字符数组转换指令 125
5.2.3 编码与译码指令 128
5.2.4 七段显示译码指令 129
5.3 移位控制指令 130
5.3.1 移位指令 130
5.3.2 循环移位指令 132
5.3.3 移位寄存器指令 134
5.3.4 移位控制指令的应用 134
5.4 数学运算类指令 139
5.4.1 四则运算指令 139
5.4.2 数学函数指令 146
5.4.3 递增、递减指令 149
5.4.4 数学运算指令的应用 150
5.5 逻辑运算指令 153
5.5.1 逻辑“取反” 指令 153
5.5.2 逻辑“与” 指令 154
5.5.3 逻辑“或” 指令 155
5.5.4 逻辑“异或” 指令 156
5.5.5 逻辑运算指令的应用 157
5.6 表功能指令 160
5.6.1 填表指令 160
5.6.2 表取数指令 161
5.6.3 查表指令 163
5.6.4 存储器填充指令 164
5.6.5 表功能指令的应用 164
5.7 字符串指令 165
5.7.1 字符串操作指令 166
5.7.2 从字符串中复制子字符串指令 167
5.7.3 字符串查找指令 168
5.8 比较指令 170
5.8.1 数值比较指令 170
5.8.2 字符串比较指令 171
5.8.3 比较指令的应用 172
5.9 中断指令 173
5.9.1 中断基本概念 173
5.9.2 中断控制指令 175
5.9.3 中断程序 177
5.10 高速处理指令 178
5.10.1 高速计数器指令 179
5.10.2 高速计数器指令的应用 185
5.10.3 高速脉冲指令 187
5.10.4 高速脉冲指令的应用 191
5.11 实时时钟指令 196
5.11.1 设定和读取实时时钟指令 196
5.11.2 设定和读取扩展实时时钟指令 197
5.11.3 实时时钟指令的应用 197

第6章　西门子S7-200 SMART PLC数字量控制程序设计
6.1 翻译设计法及应用举例 199
6.1.1 翻译设计法简述 199
6.1.2 翻译设计法实例 200
6.2 经验设计法及应用举例 205
6.2.1 经验设计法简述 205
6.2.2 经验设计法实例 205
6.3 顺序控制设计法与顺序功能图 212
6.3.1 顺序控制设计法 212
6.3.2 顺序功能图的组成 212
6.3.3 顺序功能图的基本结构 214
6.4 启保停方式的顺序控制 215
6.4.1 单序列启保停方式的顺序控制 215
6.4.2 选择序列启保停方式的顺序控制 217
6.4.3 并行序列启保停方式的顺序控制 222
6.5 转换中心方式的顺序控制 228
6.5.1 单序列转换中心方式的顺序控制 228
6.5.2 选择序列转换中心方式的顺序控制 232
6.5.3 并行序列转换中心方式的顺序控制 237
6.6 西门子S7-200 SMART PLC顺序控制 244
6.6.1 西门子S7-200 SMART PLC顺控继电器指令 244
6.6.2 西门子S7-200 SMART PLC的顺序功能图 244
6.7 单序列的S7-200 SMART PLC顺序控制应用实例 247
6.7.1 液压动力滑台的PLC控制 247
6.7.2 PLC在注塑成型生产线控制系统中的应用 250
6.7.3 PLC在简易机械手中的应用 258
6.8 选择序列的S7-200 SMART PLC顺序控制应用实例 264
6.8.1 闪烁灯控制 264
6.8.2 多台电动机的PLC启停控制 269
6.8.3 大小球分拣机的PLC控制 277
6.9 并行序列的S7-200 SMART PLC顺序控制应用实例 285
6.9.1 人行道交通信号灯控制 285
6.9.2 双面钻孔组合机床的PLC控制 291

第7章　西门子S7-200 SMART PLC模拟量功能与PID 控制
7.1 模拟量的基本概念 304
7.1.1 模拟量处理流程 304
7.1.2 模拟值的表示及精度 305
7.1.3 模拟量输入方法 308
7.1.4 模拟量输出方法 308
7.2 西门子S7-200 SMART PLC的模拟量扩展模块 309
7.2.1 模拟量输入扩展模块 309
7.2.2 模拟量输出扩展模块 309
7.2.3 模拟量输入/输出扩展模块 310
7.3 模拟量控制的使用 312
7.3.1 模块的地址编排 312
7.3.2 模拟量信号的转换 312
7.3.3 模拟量扩展模块的应用 313
7.4 PID控制 315
7.4.1 PID控制原理 315
7.4.2 PID回路控制参数表及指令 318
7.4.3 PID回路控制 321
7.5 PID应用控制 322
7.5.1 PID指令应用控制 322
7.5.2 PID向导应用控制 324

第8章　西门子S7-200 SMART PLC的通信与网络
8.1 通信基础知识 332
8.1.1 传输方式 332
8.1.2 串行通信的分类 333
8.1.3 串行通信的数据通路形式 334
8.1.4 串行通信的接口标准 335
8.1.5 通信传输介质 339
8.2 工业局域网基础 340
8.2.1 网络拓扑结构 340
8.2.2 网络协议 341
8.2.3 现场总线 341
8.3 西门子S7-200 SMART PLC的通信部件及通信协议简介 343
8.3.1 西门子S7-200 SMART PLC的通信部件 343
8.3.2 西门子S7-200 SMART PLC的通信协议简介 348
8.4 西门子S7-200 SMART PLC的Modbus通信 351
8.4.1 Modbus通信协议 351
8.4.2 Modbus通信帧结构 353
8.4.3 Modbus RTU寻址 353
8.4.4 Modbus RTU通信指令 354
8.4.5 西门子S7-200 SMART PLC的Modbus通信应用举例 358
8.5 西门子S7-200 SMART PLC的自由口通信 374
8.5.1 自由口控制寄存器 374
8.5.2 自由口发送和接收数据指令 374
8.5.3 获取和设置通信口地址指令 376
8.5.4 西门子S7-200 SMART PLC的自由口通信应用举例 376
8.6 西门子S7-200 SMART PLC的MPI通信 386
8.6.1 MPI的通信方式 386
8.6.2 西门子S7-200 SMART PLC的MPI通信应用举例 387
8.7 西门子S7-200 SMART PLC的USS通信 394
8.7.1 USS协议的基本知识 394
8.7.2 西门子S7-200 SMART PLC的USS协议指令 395
8.7.3 西门子S7-200 SMART PLC的USS通信应用举例 399

第9章　西门子S7-200 SMART PLC的安装维护与系统设计
9.1 PLC的安装和拆卸 402
9.1.1 PLC安装注意事项 402
9.1.2 西门子S7-200 SMART设备的安装方法及安装尺寸 402
9.1.3 CPU模块的安装和拆卸 404
9.1.4 信号板与电池板的安装和拆卸 405
9.1.5 端子块连接器的安装和拆卸 406
9.1.6 扩展模块的安装和拆卸 406
9.2 接线及电源的需求计算 407
9.2.1 接线注意事项 407
9.2.2 安装现场的接线 408
9.2.3 电源的需求计算 409
9.3 PLC的维护和检修 411
9.3.1 定期检修 411
9.3.2 硬件故障诊断 412
9.3.3 硬件故障排除 414
9.3.4 错误代码 414
9.4 PLC应用系统的设计与调试 417
9.4.1 系统设计的基本步骤 417
9.4.2 系统调试方法和步骤 419
9.4.3 PLC应用系统设计实例 420

附录　
附录1 西门子S7-200 SMART PLC指令速查表 433
附录2 西门子S7-200 SMART PLC特殊寄存器 438

参考文献