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西门子S7-300 PLC基础与应用

出版社: 机械工业出版社; 第1版 (2011年3月1日)

丛书名: 全国高等职业教育规划教材

平装: 226页 正文语种: 简体中文

开本: 16

ISBN: 9787111331605, 7111331605

条形码: 9787111331605

产品尺寸及重量: 25.6 x 18 x 1 cm ; 340 g

内容简介

本书以实际工程应用和便于教学使用为出发点，以西门子S7-300系列可编程序控制器（简称PLC）为蓝本，主要介绍可编程序控制器的特点、结构组成、工作原理、内部存储区、指令系统、程序结构、编程软件使用、编程规则与技巧、控制系统设计与应用技术等。

本书以工作过程为导向安排内容，尽可能做到语言简捷、内容丰富、实用性强、理论联系实际，详细叙述了PLC的应用技术，并通过大量工程案例介绍PLC的设计方法和安装技巧。大部分章节都有相关技能训练，以突出实践技能和应用能力的培养。

本书适合作为电气自动化、楼宇智能化、机电一体化、机械设计与制造及相关专业“PLC基础与应用”课程的教学用书，也可作为电气技术人员的参考书和培训教材。

本书配有授课电子教案，读者可以登录机械工业出版社教材服务网注册后免费下载，

前 言

可编程序控制器（简称PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型、通用的工业自动控制装置。它具有高可靠性、配置扩充的灵活性等特点，且具有易于编程、使用维护方便等优点，在工业自动化控制的各个领域得到了广泛应用，它代表着控制技术的发展方向，被业界称为现代工业自动化的三大支柱之一。

近年来，PLC的发展势头有增无减，新产品、新技术不断涌现，尤其是德国西门子公司的SIMATIC S7系列PLC，具有功能强、性价比高等优点，能为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，深受用户的欢迎，特别适合当前工业企业对自动化的需要。

本书以实际工程应用和便于教学使用为出发点，以西门子S7-300系列PLC为蓝本，以工作任务为导向安排内容，以基于工作过程的思想组织与编写内容，注重过程性知识讲解，适度介绍概念和原理，突出技能训练和能力培养，力争使本书满足“教、学、练、做”一体化的教学需要。

全书共10章，第1章介绍PLC的定义、基本结构、基本原理，西门子S7系列PLC的分类、S7-300 PLC的工作过程、模块安装及默认地址；第2章介绍STEP 7编程软件的使用、编程规则与方法，以电动机控制为案例，用逻辑分析的方法介绍如何用PLC实现简单逻辑控制；第3章介绍基本逻辑指令、边沿检测指令的基本应用；第4章在介绍S7-300 PLC的定时器及CPU时钟存储器等预备知识的基础上，以人行横道的控制为案例，用时序分析的方法介绍如何用PLC实现时序控制；第5章在介绍置位指令和复位指令等预备知识的基础上，以抢答器和多级传送带控制为案例，分析如何实现类似物流传送（加工）系统的顺序起停控制；第6章在介绍计数器、比较指令、移位指令等预备知识的基础上，以多台电动机的单个按钮控制为案例，分析如何实现输入点的复用；第7章介绍转换指令、算术运算指令、字逻辑运算等功能指令的应用；第8章在介绍模拟量信号模块、模拟信号的处理等预备知识的基础上，以搅拌器系统的控制为案例，介绍如何实现对模拟量的采集与控制；第9章在介绍顺序控制系统、顺序功能图的结构、顺序功能图的梯形图编程方法、S7 GRAPH语言等预备知识的基础上，分别以洗车控制系统设计、饮料灌装生产线控制系统设计为案例，介绍如何用梯形图实现选择性分支、并进分支流程的控制；第10章介绍S7-300 PLC的通信知识，说明如何运用PROFIBUS总线技术实现主站与从站之间的数据交换与传送。

本书尽可能做到语言简捷、内容丰富、实用性强、理论联系实际，详细叙述了PLC的应用技术，并通过大量工程案例介绍PLC的设计方法和安装技巧，大部分章节都有相关技能训练，以突出实践技能和应用能力的培养。

本书适合作为电气自动化、楼宇智能化、机电一体化、机械设计与制造及相关专业“PLC基础与应用”课程的教学用书，也可作为电气技术人员的参考书和培训教材。

本书由黄河水利职业技术学院吴丽担任主编，并编写第5～7章，刘玉宾担任副主编，并编写第2章和第3章，胡健编写第1章、第4章和第10章，杜广朝编写第8章和第9章。

由于编者水平有限，书中难免存在错误和不妥之处，恳请广大读者批评指正。

编 者

出 版 说 明

根据“教育部关于以就业为导向深化高等职业教育改革的若干意见”中提出的高等职业院校必须把培养学生动手能力、实践能力和可持续发展能力放在突出的地位，促进学生技能的培养，以及教材内容要紧密结合生产实际，并注意及时跟踪先进技术的发展等指导精神，机械工业出版社组织全国近60所高等职业院校的骨干教师对在2001年出版的“面向21世纪高职高专系列教材”进行了全面的修订和增补，并更名为“全国高等职业教育规划教材”。

本系列教材是由高职高专计算机专业、电子技术专业和机电专业教材编委会分别会同各高职高专院校的一线骨干教师，针对相关专业的课程设置，融合教学中的实践经验，同时吸收高等职业教育改革的成果而编写完成的，具有“定位准确、注重能力、内容创新、结构合理和叙述通俗”的编写特色。在几年的教学实践中，本系列教材获得了较高的评价，并有多个品种被评为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。在修订和增补过程中，除了保持原有特色外，针对课程的不同性质采取了不同的优化措施。其中，核心基础课程的教材在保持扎实的理论基础的同时，增加实训和习题；实践性较强的课程强调理论与实训紧密结合；涉及实用技术的课程则在教材中引入了最新的知识、技术、工艺和方法。同时，根据实际教学的需要对部分课程进行了整合。

归纳起来，本系列教材具有以下特点：

1）围绕培养学生的职业技能这条主线来设计教材的结构、内容和形式。

2）合理安排基础知识和实践知识的比例。基础知识以“必需、够用”为度，强调专业技术应用能力的训练，适当增加实训环节。

3）符合高职学生的学习特点和认知规律。对基本理论和方法的论述容易理解、清晰简洁，多用图表来表达信息；增加相关技术在生产中的应用实例，引导学生主动学习。

4）教材内容紧随技术和经济的发展而更新，及时将新知识、新技术、新工艺和新案例等引入教材。同时注重吸收最新的教学理念，并积极支持新专业的教材建设。

5）注重立体化教材建设。通过主教材、电子教案、配套素材光盘、实训指导和习题及解答等教学资源的有机结合，提高教学服务水平，为高素质技能型人才的培养创造良好的条件。

由于我国高等职业教育改革和发展的速度很快，加之我们的水平和经验有限，因此在教材的编写和出版过程中难免出现问题和错误。我们恳请使用这套教材的师生及时向我们反馈质量信息，以利于我们今后不断提高教材的出版质量，为广大师生提供更多、更适用的教材。

目录

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出版说明

前言

第1章 PLC的基本知识 1

1.1 PLC概述 1

1.1.1 PLC的定义和基本结构 1

1.1.2 PLC的基本原理 3

1.2 S7-300 PLC概述 7

1.2.1 西门子PLC系列 7

1.2.2 S7-300 PLC的组成 9

1.2.3 CPU的操作模式 11

1.2.4 S7-300 PLC的工作过程 12

1.2.5 S7-300 PLC的模块安装 13

1.2.6 S7-300 PLC数字量信号模

块的系统默认地址 17

1.3 习题 18

第2章 STEP 7编程软件 19

2.1 STEP 7软件安装 19

2.1.1 安装需求 19

2.1.2 安装STEP 7软件包 19

2.1.3 STEP 7的授权管理 21

2.1.4 STEP 7软件在安装及使用

过程中的注意事项 23

2.1.5 STEP 7软件的硬件更新与

版本升级 25

2.2 SIMATIC管理器 26

2.2.1 SIMATIC管理器概述 26

2.2.2 STEP 7项目结构 27

2.2.3 SIMATIC Manager自定义

选项设置 27

2.2.4 PG/PC接口设置 29

2.3 技能训练 电动机起/停控制 30

2.3.1 用继电器-接触器控制三相

交流异步电动机起/停 30

2.3.2 用PLC控制三相交流异步

电动机起/停 31

2.3.3 PLC系统的硬件组态及

程序编制 33

2.3.4 方案调试 42

2.4 总结分析 44

2.4.1 PLC控制与继电器-接触器

控制的区别 44

2.4.2 PLC系统的设计步骤 45

2.4.3 PLC设计项目的下载 46

2.4.4 仿真PLC与实际PLC的

区别 46

2.5 习题 47

第3章 基本逻辑指令的应用 48

3.1 指令基础 48

3.1.1 指令的基本知识 48

3.1.2 寻址方式和状态字 51

3.2 触点与线圈 55

3.3 基本逻辑指令 56

3.3.1 逻辑“与”指令 56

3.3.2 逻辑“或”指令 57

3.3.3 逻辑“异或”指令 58

3.3.4 逻辑块的操作 58

3.3.5 信号流取反指令 59

3.4 边沿检测指令 59

3.4.1 RLO的上升沿检测指令 59

3.4.2 RLO的下降沿检测指令 60

3.4.3 触点信号的上升沿检测指令 61

3.4.4 触点信号的下降沿检测指令 61

3.5 技能训练 电动机的基本控制 62

3.5.1 控制要求 62

3.5.2 用PLC实现三相交流异步

电动机可逆旋转控制 62

3.5.3 PLC系统的硬件组态及程序

编制 65

3.5.4 方案调试 69

3.6 习题 70

第4章 定时器的应用 72

4.1 定时器 72

4.1.1 定时器指令 72

4.1.2 CPU的时钟存储器 80

4.2 技能训练 人行横道控制 81

4.2.1 控制要求 81

4.2.2 任务实施 82

4.2.3 方案调试 87

4.3 总结分析 89

4.3.1 常闭输入触点的处理 89

4.3.2 定时器扩展 90

4.3.3 注意事项 90

4.4 习题 91

第5章 置位与复位指令的应用 93

5.1 置位与复位 93

5.1.1 置位与复位指令 93

5.1.2 RS触发器指令与SR触发器

指令 94

5.2 STEP 7的程序结构 96

5.3 技能训练1 抢答器的控制 97

5.3.1 控制要求 97

5.3.2 任务分析 97

5.3.3 任务实施 97

5.4 技能训练2 多级传送带

控制 101

5.4.1 控制要求 101

5.4.2 任务分析 101

5.4.3 任务实施 102

5.4.4 方案调试 108

5.4.5 总结分析 109

5.5 习题 110

第6章 计数器的应用 111

6.1 计数器指令 111

6.1.1 加/减计数器（S_CUD） 111

6.1.2 加计数器（S_CU） 112

6.1.3 减计数器（S_CD） 113

6.1.4 线圈形式的计数器 114

6.2 数据传送指令 115

6.3 比较指令 115

6.3.1 整数比较指令 115

6.3.2 双整数比较指令 116

6.3.3 实数比较指令 117

6.4 移位指令 118

6.4.1 基本移位指令 118

6.4.2 循环移位指令 119

6.5 技能训练 多台电动机单个

按钮控制 120

6.5.1 控制要求 120

6.5.2 任务分析 120

6.5.3 任务实施 120

6.6 总结分析 125

6.6.1 顺序循环扫描方式带来的

问题及解决办法 125

6.6.2 启动组织块的应用 126

6.6.3 计数器与定时器配合使用 127

6.6.4 计数器的扩充 127

6.7 习题 130

第7章 功能指令 132

7.1 数据装入、传输和转换

指令 132

7.1.1 数据装入指令和传输指令 132

7.1.2 转换指令 136

7.2 算术运算指令 139

7.2.1 基本算术运算指令 139

7.2.2 扩展算术运算指令 142

7.3 字逻辑运算指令 143

7.4 技能训练1 功能指令的

应用 144

7.4.1 转换指令的应用 144

7.4.2 求补指令的应用 144

7.4.3 运算指令的应用 145

7.4.4 移位指令的应用 146

7.4.5 循环指令的应用 146

7.5 技能训练2 节日彩灯控制 147

7.5.1 控制要求 147

7.5.2 任务分析 147

7.5.3 任务实施 147

7.5.4 方案调试 150

7.6 习题 151

第8章 模拟量的控制 152

8.1 模拟量的处理 152

8.1.1 模拟量输入通道的量程

调节 152

8.1.2 模拟量输入模块的接线 153

8.1.3 模拟量输出模块的接线 157

8.1.4 模拟量模块的系统默认

地址 159

8.1.5 模拟量的表达方式及测量

值的分辨率 159

8.1.6 在不同测量范围下模拟量

的表达方式 160

8.1.7 模拟量的规范化读入 160

8.1.8 模拟量的规范化输出 161

8.2 技能训练 搅拌器控制 162

8.2.1 控制要求 162

8.2.2 任务分析 163

8.2.3 任务实施 163

8.2.4 调试运行 171

8.2.5 总结分析 173

8.3 习题 173

第9章 顺序控制系统控制方法的

设计 175

9.1 顺序控制系统 175

9.1.1 顺序控制 175

9.1.2 顺序控制系统的结构 176

9.2 顺序功能图 177

9.2.1 顺序功能图的结构 177

9.2.2 顺序功能图的类型 178

9.3 顺序功能图的梯形图编程

方法 179

9.3.1 简单流程的编程 179

9.3.2 选择分支流程的编程 180

9.3.3 并进分支流程的编程 181

9.4 S7 GRAPH语言 183

9.4.1 认识S7 GRAPH的语言

环境 183

9.4.2 步与步的动作命令 186

9.4.3 在主程序中调用S7 GRAPH

功能块 190

9.5 技能训练1 洗车控制 194

9.5.1 控制要求 194

9.5.2 任务分析 194

9.5.3 任务实施 195

9.5.4 方案调试 198

9.6 技能训练2 饮料灌装生产线

控制 199

9.6.1 控制要求 199

9.6.2 任务分析 200

9.6.3 任务实施 200

9.6.4 方案调试 202

9.7 习题 203

第10章 PLC通信 205

10.1 西门子PLC网络 205

10.2 PROFIBUS总线技术 206

10.2.1 PROFIBUS的组成 206

10.2.2 PROFIBUS协议结构 207

10.2.3 传输技术 208

10.2.4 PROFIBUS总线连接器 209

10.2.5 PROFIBUS介质存取

协议 210

10.3 PROFIBUS DP设备分类 211

10.4 CPU 31x-2DP之间的DP

主从通信 213

10.4.1 PROFIBUS DP系统结构 213

10.4.2 组态智能从站 213

10.4.3 组态主站 216

10.4.4 连接从站 217

10.4.5 编辑通信接口区 217

10.4.6 简单编程 219

10.5 PROFIBUS-DP从站之间的

DX方式通信 219

10.5.1 PROFIBUS系统结构 219

10.5.2 建立工作站 220

10.5.3 组态发送数据的从站 220

10.5.4 组态DP主站 221

10.5.5 连接从站 222

10.5.6 组态接收数据的从站 222

10.5.7 编写读/写程序 223

10.6 习题 225

参考文献 226