PLC原理及应用

《PLC原理及应用》是作者多年来在可编程控制器的教学和科研的基础上编写的。以SIMTIC S7-300系列PLC为样机，从工程应用的角度出发，介绍了S7-300／400的硬件结构和硬件组态的方法、指令系统、程序结构和编程软件STEP 7的使用方法，并对PLC的使用和维护、故障判断及处理等做了详细介绍。书中有较多的编程实例、大量的习题和思考题，以帮助读者尽快地掌握PLC技术。
可编程控制器（简称PLC或PC）是一种新型的具有极高可靠性的通用工业自动化控制装置。它以微处理器为核心，有机地将计算机技术、自动化控制技术及通信技术融为一体，具有控制能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单、使用方便、易于扩展等优点，是当今及今后工业控制的主要手段和重要的自动化控制设备。可以这样说，到目前为止，无论从可靠性上，还是从应用领域的广度和深度上，还没有任何一种控制设备能够与PLC相媲美。
近年来，德国SIEMENS公司的SIMATIC S7系列的PLC，在我国已经广泛应用于各行各业生产过程的自动控制中。在我国的大中型企业中，SIEMENS公司的S7-300／400系列的PLC有着最广泛的应用和最高的市场占有率。

第1章 可编程控制器概述
1.1 可编程控制器的产生和定义
1.1.1 可编程控制器的产生
1.1.2 可编程控制器的定义
1.2 可编程控制器的发展过程及发展趋势
1.2.1 可编程控制器的发展过程
1.2.2 可编程控制器的发展趋势
1.3 可编程控制器的主要特点
1.4 可编程控制器的分类
1.5 可编程控制器的应用领域
1.6 西门子PLC简介
思考与练习题

第2章 可编程控制器的硬件组成和特性
2.1 S7-300PLC硬件简介
2.2 电源模块（PS模块）
2.3 中央处理器（CPU）
2.3.1 CPU模块概述
2.3.2 CPU的分类
2.3.3 CPU模块的方式选择和状态指示
2.3.4 CPIJ的主要特性
2.4 接口模块（IM）
2.5 信号模块（SM，Signal Model）
2.5.1 数字量输入模块
2.5.2 数字量输出模块
2.5.3 数字输入／输出模块
2.5.4 模拟量输入模块
2.5.5 模拟量输出模块
2.5.6 模拟量输入／输出模块
2.6 功能模块（FM）
2.7 通讯处理器（CP）
思考与练习题

第3章 SIMATICS7-300的硬件组态
3.1 STEP7软件介绍
3.1.1 STEP7概述
3.1.2 STEP7的硬件接口
3.1.3 STEP7的授权
3.2 STEP7的硬件组态与参数设置
3.2.1 项目的创建与项目的结构
3.2.2 硬件组态
3.3 输入／输出模块参数配置
3.3.1 数字量输入模块的参数设置
3.3.2 数字量输出模块的参数设置
3.3.3 模拟量输入模块的参数设置
3.3.4 模拟量输出模块的参数设置
3.4 地址分配和I／O符号表
3.5 硬件组态的保存、下载和上载
3.6 S7PLCSIM仿真软件在程序调试中的应用
3.6.1 S7PLCSIM的主要功能
3.6.2 使用S7PLCSIM仿真软件调试程序的步骤
思考与练习题

第4章 S7-300软件基础
4.1 PLC编程基础
4.1.1 STEP7编程语言
4.1.2 S7-300CPU的系统存储器
4.1.3 S7-300CPU的寄存器
4.1.4 STEP7数据类型
4.1.5 PLC编程的基本原则
4.2 STEP7的指令结构
4.2.1 指令操作数
4.2.2 寻址方式
4.3 位逻辑指令
4.3.1 触点与线圈
4.3.2 位逻辑运算指令
4.3.3 置位和复位指令
4.3.4 RS和SR触发器
4.3.5 位测试指令
4.4 定时器与计数器指令
4.4.1 定时器指令
4.4.2 计数器指令
4.4.3 CPU的时钟存储器
4.5 数据处理指令
4.5.1 装入和传送指令
4.5.2 梯形图中方块传送指令
4.6 转换指令
4.7 运算指令
4.7.1 算数运算指令
4.7.2 字逻辑运算指令
4.7.3 比较指令
思考与练习题

第5章 S7系列程序结构
5.1 S7-300的程序结构
5.2 程序块类型
5.3 用户定义的块
5.3.1 组织块（OB）
5.3.2 功能、功能块和数据块（FC、SFC、FB、SFB和DB、DI）
思考与练习题

第6章 7-300的故障诊断和维护
6.1 故障种类
6.2 检查与维护
6.3 外部故障的排除方法
6.3.1 故障检查
6.3.2 故障处理
6.4 内部错误的故障诊断
6.4.1 故障诊断的基本方法
6.4.2 错误处理的组织块
思考与练习题

第7章 S7-300系列PLC应用系统设计
7.1 系统设计的原则与内容
7.1.1 设计原则
7.1.2 系统设计和调试的主要步骤
7.2.1 PLC选型
7.2.2 PLC容量估算
7.2.3 I／O模块的选择
7.2.4 分配输入／输出点
7.2.5 安全回路设计
7.2.6 PLC控制系统设计实例
7.3 PLC应用系统的软件设计
7.3.1 PLC应用系统的软件设计内容
7.3.2 PLC应用系统的软件设计步骤
7.4 开关量控制系统的设计
7.4.1 开关量控制系统
7.4.2 开关量控制系统设计举例
7.5 模拟量控制系统的设计
7.5.1 模拟量控制系统
7.5.2 模拟量控制系统设计举例
思考与练习题
参考文献

7.1系统设计的原则与内容
按照规范的设计步骤进行PLC系统设计，可以提高工作效率。设计PLC系统的方法不是一成不变的，它与设计人员习惯遵守的设计规范及实践经验有关。但是，所有设计方法解决的基本问题是相同的，即：
（1）进行PLC系统的功能设计，根据受控对象的工艺要求和特点，明确PLC系统必须做的工作和因此必须具备的功能；
（2）进行PLC系统设计分析，通过分析系统功能实现的可能性及实现的基本方法和条件，提出PLC系统的基本规模和布局；
（3）根据系统功能设计和系统分析的结果，确定PLC的机型和系统的具体配置。
因此，可以提出适用于任何设计项目的一般性PLC的设计原则与设计过程的一些基本步骤。7.1.1设计原则
第一，最大限度满足被控设备或生产过程的控制要求。
最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计控制系统的首要前提。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究。收集控制现场的资料，收集控制过程中有效的控制经验，进行系统设计。同时要注意要和现场的管理人员、技术人员、工程操作人员紧密配合，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。
第二，在满足控制要求的前提下，力求系统简单、经济，操作方便。
一个新的控制工程固然能提高产品的质量，提高产品的数量，从而为工程带来巨大的经济效益和社会效益。但是，新工程的投入、技术的培训、设备的维护也会导致工程的投入和运行资金的增加。在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的运行成本。

可编程控制器（简称PLC或PC）是一种新型的具有极高可靠性的通用工业自动化控制装置。它以微处理器为核心，有机地将计算机技术、自动化控制技术及通信技术融为一体，具有控制能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单、使用方便、易于扩展等优点，是当今及今后工业控制的主要手段和重要的自动化控制设备。可以这样说，到目前为止，无论从可靠性上，还是从应用领域的广度和深度上，还没有任何一种控制设备能够与PLC相媲美。
近年来，德国SIEMENS公司的SIMATIC S7系列的PLC，在我国已经广泛应用于各行各业生产过程的自动控制中。在我国的大中型企业中，SIEMENS公司的S7-300／400系列的PLC有着最广泛的应用和最高的市场占有率。
本书是作者多年来在可编程控制器的教学和科研的基础上编写的。以SIMTIC S7-300系列PLC为样机，从工程应用的角度出发，介绍了S7-300／400的硬件结构和硬件组态的方法、指令系统、程序结构和编程软件STEP 7的使用方法，并对PLC的使用和维护、故障判断及处理等做了详细介绍。书中有较多的编程实例、大量的习题和思考题，以帮助读者尽快地掌握PLC技术。
本书可作为大专院校自动化、电气技术、机电一体化、计算机应用等相关专业的教学用书，也可以作为PLC的培训教材；对广大电气工程技术人员也是一本技术参考书。
由于编者水平有限，错误和不妥之处在所难免，敬请专家、同仁、读者批评指正。书中部分内容的编写参阅了有关文献，恕不一一列举，谨对书后所有参考文献的作者表示感谢。
另外特别感谢挚友刘跃礼先生对本书的帮助和支持。