PLC控制技术天津科学技术

本书主要讲述S7-200SMART系列PLC从基础入门到提升应用的内容，主要介绍S7-20OSMART 系列PLC的硬件和接线,STEP7-Micro/AwinSMART软件的使用，PLC的 编程语言、编程方法与调试，PLC的通倍，PLC 在运动控制中的应用和PLC与变频调速等。内容丰富，突出，强调知识的实用性。本书可作为高职院校的由气自动化类、机电类的教材，也可作为学-200SMART系列PLC
入门和提高级的工程技术人员的参考用书。

敏1章可编程控制器概述

1.1PLC的定义与发展
1.1.1PLC的定义
1.1.2PLC技术的产生
1.1.3PLC的发展历史
1.1.4PLC技术的发展趋势
1.2PLC的特能及分类
1.2.1PLC的特点
1.2.2PL能
1.2.3PLC的分类
1.3PLC的基本结构与工作原理
1.3.1PLC的基本结构
1.3.2PLC的软件系统
1.3.3PLC的工作原理
1.3.4PLC的扫描工作方式
1.3.5PLC的输入/输出原则
1.4西门子S7系列PLC简介
1.4.1 西门子S7-300/400系列PLC
1.4.2西门子S7-1500系列PLC
第2章 S7-200SMART系列PLC的硬件及其内部资源
2.1西门子S7-200SMART系列PLC简介
2.2 S7-200SMART系列PLC的基本硬件单元
2.2.1 主机
2.2.2存储系统
2.3S7-200SMART系列PLC的扩展硬件单元
2.3.1I/0扩展模块
2.3.2I/0点数扩展和编址
2.4S7-200SMART系列PLC的寻址方式
2.4.1CPU224的有效范围和特性
2.4.2存储器的直接寻址
2.4.3间接寻址

第3章 S7-200SMART系列PLC的编程系统
S7-200SMART系列PLC编程系统简介
3.1
STEP 7-Micro/WIN编程软件的安装
3.2
3.2.1编程软件的系统要求
3.2.2 编程软件STEP 7-Micro/WIN的安装方法
3.2.3设置编程软件的中文界面
3.2.4编程软件的参数设置
STEP 7-Micro/WIN32编程软件简介
3.3
3.3.I STEP7-Micro/WIN32的能
3.3.2 STEP 7-Micro/WIN32的窗口组件
3.3.3 STEP 7-Micro/WIN32 主能介绍
334 STEP7.Micro/WIN32的工具条
33scTFp 7.MicroAWIN32. 软件能的使用3.4编程前准备
3.4.1指令集和编辑器的选择
3.4.2根据PLC类行参数检查
3.5程序的调试与监控
3.5.1选择工作方式
3.5.2状态图显示
3.5.3执行有限次扫描
3.5.4运行监控
第4章PLC的编程语言、编程方法与调试
4.1 S7-200SMART系列PLC的基本指令系统
4.1.1基本逻辑指令
4.1.2立即I/O指令
4.1.3电路块串、并联指令
4.1.4多路输出指令
计时器和计数器指令4.1.54.1.6正(负）跳变触点指令
4.1.7顺序控制继电器指令
4.1.8比较触点指令
4.2 S7-200SMART系列PL能指令程序控制指令4.2.1
传送指令
4.2.2
逻辑作指令
4.2.3
4.2.4移位和循环移位指令

4.2.5数算指令
4.2.6高速运算指令
4.2.7中断指令
4.2.8 PID指令
4.2.9数据转换指令
第5章顺序控制设计方法顺序控制设计方法概述
5.1.1能图
5.1.2指令STL和RET
5.1.3能图的种类及其编程方法
运料小车三地往返运行控制的设计
第6章
PLC的通信
通信的基本知识
6.1.1基本概念和术语
6.1.2差错控制
6.1.3传输介质
6.1.4串行通信接口标准
6.2工业局域网基础
6.2.1局域网的拓扑结构
6.2.2网络协议
6.2.3现线
6.3S7-200SMART系列PLC的网络通信部件
6.3.1通信端口
6.3.2PC/PPI电缆
6.3.3网络连接器
6.3.4 PROFIBUS 网络电缆
6.3.5网络中继器
6.3.6 EM277 PROFIBUS-DP模块
6.4 S7-200SMART系列PLC网络通信
6.4.1 概述
6.4.2西门子S7系列PLC的网络层级结构
6.5S7-200SMART系列PLC的通信指令
6.5.1网络读/写指令
6.5.2发送和接收指令

6.5.3 USS通信指令

第7章 PLC在运动控制中的应用和PLC与变频调速
电动机控制系统
7.1.1
系统概述·
系统硬件设计
7.1.2
系统软件设计
7.1.3
经验结
7.1.4
PLC与变频器控制电动机3速运转
7.2.1电动机三段速频率运转控制·

7.2.2自动扶梯变频调速系统的设计

PLC具有结构简单、编程方便、性能优越、灵活通用、使用方便、可靠性扰能力强等一系列优点，在工业生产过程自动控制领域得到了广泛应用。所以，掌握PLC技术是改造传统生产工艺和设备的重要途径。西门S7-200SMARTPLC作为小型PLC系统中的佼佼者，在各种工程中得到了广泛应用。因此，本书通过对S7-200SMART的介绍，希望使学生掌握PLC的基本工作原理、硬件结构、指令、梯形图编程的基本方法以及开发PLC控制生产过程的基本方法，为自动化等相关专业学生毕业后从事工业生产过程自动化打下良好的基础。

本书从PLC技术初学者自学的角度出发，由浅入深地介绍S7-200SMART系列PLC

的基础知识和应用开发方法。书中内括可编程控制器概述，S7-200SMART系列PLC的硬件和接线，STEP7-Micro/winSMART软件的使用，PLC的编程语言、编程方法与调试，顺序控制设计方法，PLC的通信，PLC在运动控制中的应用和PLC与变频调速。

本书在编写时力图文字精练，分析步骤详细、清晰，且图、文、表相结合，内容充实、通俗易懂。读者通过本书的学以全面快速地掌握S7-200SMART系列PLC的应用方法。本书适合广大初中级工控技术人员自学之用，也可供技术培训及在职人修学。

本书由、曾丽颖、陈善策担任主编，由黄林鹏、罗国威、罗晓琼、田茂恩、岑曦、温丽珍担任副主编。在编写本书的过程中，编者参考了大量的文献资料，在此向文献资料的作者致以诚挚的谢意。

由于编者有限且编写时间仓促，书中疏漏之处在所难免，欢迎广大读者提出宝贵的意见和建议。

编者

第pan style="font-family:宋体">章可编程控制器概述

可编程控制器（Programmable Logic Controlcr)简称PLC。它是在电器控制技术和计

算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计

算机技术、通信技术融为一体的一种新型工业自动化控制装置。PLC将传统的继电器控

、机器人、CAD/CAM)之一。本章将主要介绍PLC的发展历史以及相关技术的发展趋势而概述PLC的特点和应用范围，并详细讨论PLC的工作原理：

基本结构、软件系统、扫描工作方式、输入输出原则等，并详细讨论PLC

以及结构组成。最后对部分西门子S7系列PLC的性能特行了简单介绍。

1.1PLC的定义与发展

可编程控制器是一种数字运算作的电子系统，即计算机。不过PLC是专为在工业环境下应用而设计的工业计算机。具有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围，这也是其区别于其他计算机控制系统的一个重要特征。这种工业计算机采用“面向用户的指令”，因此编程更方便。PLC能完成逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等作，PLC具有数字量和模拟量输入输出能力，并且容易与工业控制系统连

成一个整体，易于“扩充”。由于PLC引入了微处理器及半导体存储器等新一代电子器

件，并用规定的指行编程，所以PLC是通过软件方式来实现“可编程”的，程序修改灵活、方便。

1.1.1PLC的定义

早期的可编程控制器主要用来实现逻辑控制。但随着技术的发展，PLC不仅有逻辑

能，还有算术运算、模拟处理和通信联能。PLC这一名称已不能准确反能。因此，1980年美国电气制造商协会(National Electrical Manufacturers Association,NEMA)将它命名为可编程序控制器(Programmable Controller)，并简称PC。但是由于个人计算机(Personal Computer)也简称为PC，为避免混淆，后来仍其为PLC。

为使PLC展标准化，1987年国际电工委员会(Intermational ElectricalCommitter)颁布了可编程序控制器标准草案第三稿，对可编程序控制器定义如下：“可编程序控制器是一种数字运算作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等作的直流，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过

程。可编程序控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩

能的原则设计。”

定义强调了PLC应用于工业环境，必须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力

和广阔的应用范围，这区别于一般微机控制系统的重要特征。综上所述，可编程序控制器是专为工业环境应用而设计制造的计算机。PLC具有丰

富的输入输出接口，并具有较强的驱动能力。但可编程序控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需行选用配置，其软件需要根据控制

需行设计编制。1.1.2PLC技术的产生

20世纪20年代，继电器控制系统开始盛行。继电器控制系统就是将继电器、定时器、接触器等电器件按照一定的逻辑关系连接起来而组成的控制系统。由于继电器控制

系统结构简单、作方便、价格低廉，在工业控制领域一直占据着主导地位。但是继电器控制系统具有明显的缺点：体积大，噪音大，能耗大，动作响应慢，可靠性差，维护性能单一，采用硬连线逻辑控制，设计安装调试周期长，通用性和灵活性差等。

1968年，美国通用汽车公司（GM)为了提高竞争力，更新汽车生产线，以便将生

产方式从少品种大批量转变为多品种小批量，公开招标一种新型工业控制器。为尽可能

减少更换继电器控制系统的硬件及连线，缩短重新设计、安装、调试周期，降低成本，GM提出了十条技术指标。

pan style="font-family:宋体">编程方便，可现场编辑及修改程序。

2)维护方便，是插件式结构。

3）可靠性高于继电器控制装置。

4）数据可直接输入管理计算机。

5)输入电压可为市电115V(国内PLC产品电压多为220V)。

6)输出电压可以为市电115V，电流大于2A，可直接驱动接触器、电磁阀等。

7)用户程序存储器容量大于4KB。

8)体积小于继电器控制装置。

9）扩展时系统变更最少。

10)成本与继电器控制装置相比，有一定的竞争力。

1969年，美国数字设备公司(DEC)根据上述要求，研制出了上第一台可编程

控制器(PLC)：型号为PDP-pan style="font-family:宋体">的一种新型工业控制器。它把计算机的能、灵活及通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、作方便、价格便宜等优点结合起来，制成了一种设和与工业环境的通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，用“面向控制过程，面向对象”的“自然语言行编程，使不熟悉计算机的人也能方便地使用。它在GM公司的汽车生产线上应用成果，取得了显著的经济效益，开创了工业控制的新局面。.......