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第1章 PLC概述 1

1.1 PLC的定义 1

1.2 PLC的应用领域 2

1.3 PLC系统的组成及作用 4

1.4 练习 5

第2章 SIMATIC自动化系统概述 6

2.1 全集成自动化 6

2.2 SIMATIC自动化控制系统的组成 7

2.2.1 SIMATIC PLC 7

2.2.2 SIMATIC DP分布式I/O 8

2.2.3 PROFINET IO系统中的分布式I/O 8

2.2.4 SIMATIC HMI 8

2.2.5 SIMATIC NET 8

2.2.6 标准工具Step7 8

2.3 练习 9

第3章 S7-300/400硬件系统 10

3.1 S7-300/400PLC概况 10

3.2 机架 11

3.2.1 S7-300机架 11

3.2.2 S7-400机架 11

3.3 电源模块 12

3.3.1 S7-300电源模块 12

3.3.2 S7-400电源模块 12

3.4 CPU模块 13

3.4.1 S7-300CPU模块 13

3.4.2 S7-400CPU模块 14

3.5 信号模块 16

3.6 功能模块 18

3.7 通讯模块 19

3.8 接口模块 19

3.8.1 S7-300接口模块 19

3.8.2 S7-400接口模块 20

3.9 宽温产品 20

3.10 ET 200分布式I/O 20

3.10.1 ET 200分布式I/O简介 20

3.10.2 安装在控制柜内的ET 200 21

3.10.3 不需要控制柜的ET 200 22

3.1 1 练习 23

第4章 S7-300/400PLC的使用 24

4.1 SIMATIC软件的安装与授权 24

4.2 虚拟机技术的使用 25

4.2.1 虚拟机技术概述 25

4.2.2 VMware Workstation的基本使用方法 26

4.2.3 使用VMware Workstation连接PLC的必要步骤 30

4.3 无程序PLC的使用方法 34

4.3.1 新建项目 34

4.3.2 硬件组态 35

4.3.3 编写程序 40

4.3.4 连接PLC，下载组态和程序信息 44

4.3.5 在监视状态下进行调试 47

4.4 运行中PLC的使用方法 48

4.4.1 连接PLC，上载组态及程序信息 48

4.4.2 备份工程文件 49

4.4.3 修改工程文件或查看故障信息 50

4.4.4 下载工程文件，通过监视状态进行调试 51

4.5 PLC的工作模式和启动类型 51

4.6 CPU模块的参数设置 52

4.7 数字量I/O模块的参数设置 56

4.8 模拟量I/O模块的参数设置 57

4.8.1 模拟量输入模块的参数设置 57

4.8.2 模拟量输出模块的参数设置 59

4.9 PLC的维护 59

4.9.1 环境条件 59

4.9.2 日常维护与检查工作 59

4.9.3 定修工作 60

4.9.4 检修后系统投运与停运 61

4.10 练习 62

第5章 PLC的编程与仿真 63

5.1 PLC编程入门 63

5.1.1 案例1——门铃控制 64

5.1.2 PLC的输入如何通过程序控制输出 65

5.1.3 案例2——容器注水 65

5.1.4 案例3——冰箱照明 66

5.1.5 案例4——火灾探测与报警 67

5.1.6 案例5——入侵探测与报警 68

5.1.7 案例6——自动盖章机 70

5.1.8 案例7——瓶子传送带 70

5.1.9 案例8——双重控制 71

5.2 仿真软件S7-PLCSIM的使用 72

5.2.1 仿真的基本操作 73

5.2.2 仿真软件的特殊功能 76

5.3 PLC的常用程序 77

5.3.1 案例9——与、或、非、同或、异或 77

5.3.2 案例10——启动和复位（停止）控制程序（自锁程序） 78

5.3.3 案例11——互锁程序 79

5.3.4 案例12——延时通断控制程序 80

5.3.5 案例13——脉冲发生器控制程序 83

5.3.6 案例14——循环式顺序控制程序 84

5.3.7 案例15——分支结构控制程序 85

5.3.8 案例16——循环结构控制程序 86

5.4 练习 87

第6章 PLC的数据处理 91

6.1 PLC的系统存储区和基本数据类型 91

6.1.1 PLC的系统存储区 91

6.1.2 PLC的常用基本数据类型 93

6.2 整数、长整数和实数的数据处理 96

6.2.1 整数、长整数和实数运算的相关指令 96

6.2.2 案例17——整数、实数运算 97

6.2.3 案例18——数据类型的转换 99

6.3 字节、字和双字的数据处理 102

6.3.1 字节、字或双字的作用 102

6.3.2 案例19——使用字节、字或双字编程 102

6.4 PLC的其他数据类型 104

6.4.1 复合数据类型 104

6.4.2 参数数据类型 108

6.4.3 用户自定义数据类型 108

6.5 练习 109

第7章 PLC的程序结构 110

7.1 PLC程序的基本组成 110

7.2 从CPU角度看程序结构 113

7.2.1 组织块的变量声明表 114

7.2.2 循环执行组织块 115

7.2.3 启动组织块 115

7.2.4 日时间中断组织块 118

7.2.5 循环中断组织块 119

7.2.6 延时中断组织块 120

7.2.7 硬件中断组织块 120

7.2.8 异步错误组织块 121

7.2.9 同步错误组织块 124

7.2.10背景组织块 126

7.3 从用户角度看程序结构 126

7.3.1 线性化编程 126

7.3.2 案例20——模块化编程 127

7.3.3 结构化编程 129

7.4 练习 130

第8章 S7-300/400的模拟量闭环控制 131

8.1 模拟量闭环控制与PID控制器 131

8.1.1 模拟量闭环控制系统的组成 131

8.1.2 闭环控制的主要性能指标 133

8.1.3 PID控制器的数字化 134

8.2 S7-300/400的闭环控制功能 136

8.2.1 S7-300/400实现闭环控制的方法 136

8.2.2 使用闭环控制软件包中的功能块实现闭环控制 137

8.2.3 模拟量输入及数值整定 137

8.2.4 输入量的软件滤波 138

8.2.5 模拟量输出及整定 139

8.3 连续PID控制器FB41 140

8.3.1 设定值与过程变量的处理 140

8.3.2 PID控制算法 141

8.3.3 控制器输出值的处理 142

8.4 PID参数整定 142

8.4.1 PID参数与系统性能的关系 142

8.4.2 PID参数的整定方法 144

8.5 练习 145

第9章 S7-300/400PLC网络通讯 147

9.1 网络通讯基础知识 147

9.1.1 单工通讯、半双工通讯及全双工通讯 147

9.1.2 串行传输和并行传输 147

9.1.3 异步传输和同步传输 148

9.1.4 串行通讯接口 148

9.1.5 传输速率 149

9.1.6 OSI参考模型 149

9.2 SIMATIC通讯基础 149

9.2.1 SIMATIC NET 149

9.2.2 SIMATIC通讯基本概念 151

9.3 MPI网络通讯 154

9.3.1 基本概述 154

9.3.2 全局数据包通讯 155

9.3.3 S7基本通讯 156

9.3.4 S7通讯 156

9.4 PROFIBUS网络通讯 157

9.4.1 PROFIBUS协议 157

9.4.2 PROFIBUS设备分类 158

9.4.3 DP主站系统中的地址 159

9.4.4 PROFIBUS网络连接设备 159

9.4.5 PROFIBUS通讯处理器 159

9.5 工业以太网通讯 160

9.5.1 工业以太网概述 160

9.5.2 工业以太网的特点及优势 160

9.5.3 S7-300/S7-400工业以太网通讯处理器 161

9.5.4 带PN接口的CPU 161

9.5.5 PROFINET概述 162

9.6 练习 164

第10章 组态软件WinCC的使用 166

10.1 WinCC的使用方法 166

10.1.1 新WinCC项目 166

10.1.2 已有WinCC项目 167

10.2 WinCC Explorer项目 167

10.2.1 案例21——WinCC项目的制作 167

10.2.2 新建或打开项目 168

10.2.3 复制项目（备份项目） 172

10.3 变量通讯 172

10.4 制作画面 177

10.5 变量记录与数据趋势显示 183

10.5.1 组态变量记录 184

10.5.2 组态趋势显示 189

10.6 报警记录与显示 191

10.6.1 组态报警记录 191

10.6.2 组态报警显示 194

10.7 用户权限管理 196

10.8 练习 197

第11章 S7-1200/1500PLC与博途软件 198

11.1 S7-1200/1500PLC 198

11.2 博途软件概述 199

11.3 博途软件的基本使用 201

11.4 S7-1200/1500PLC的仿真 203

11.5 练习 206

第12章 西门子S120变频器 207

12.1 SINAMICS驱动系统 207

12.1.1 SINAMICS产品概述 207

12.1.2 SINAMICS产品与全集成自动化（TIA） 207

12.1.3 SINAMIC S120驱动系统简介 208

12.1.4 SINAMIC S120驱动系统的特点 210

12.2 西门子其他运动控制系统 211

12.2.1 SIMOTION 211

12.2.2 MasterDrives 212

12.3 使用STARTER软件调试S120 213

参考文献 218

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