S7-200 PLC应用基础与实例 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:人民邮电

作者:王曙光

出品人:

页数:164

译者:

出版时间:2007-9

价格:26.00元

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isbn号码:9787115162106

丛书系列:

图书标签:

• PLC
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工业自动化控制的入门指南：深度解析S7-200 PLC的应用精髓 在现代工业生产流程日益复杂精密的背景下，可编程逻辑控制器（PLC）已经成为实现自动化控制不可或缺的核心设备。它以其强大的逻辑处理能力、灵活的编程方式和高度的可靠性，极大地提升了生产效率、产品质量和设备安全性。对于初学者而言，掌握PLC的基础知识和实际应用技巧至关重要。本书旨在为读者提供一个全面而深入的S7-200 PLC应用基础指导，通过系统的理论讲解和丰富的实例演练，帮助您快速掌握S7-200 PLC的硬件构造、指令系统、编程方法以及在实际工业场景中的应用。 第一章：PLC系统概述与S7-200系列介绍 本章将带领读者初步认识PLC在工业自动化领域扮演的角色。我们将从PLC的基本概念、发展历程入手，阐述其与传统继电器控制的本质区别和技术优势。随后，重点聚焦于西门子S7-200系列PLC，详细介绍其家族成员的构成，包括不同型号的CPU模块、扩展模块（数字量输入/输出、模拟量输入/输出、通信模块等）以及配套的编程软件（如STEP 7-Micro/WIN）。我们将深入剖析S7-200 CPU的内部结构，如CPU的工作原理、存储器类型（程序存储器、数据存储器、输入/输出映像区）及其功能，为后续的学习打下坚实的理论基础。此外，还会介绍S7-200 PLC的特点，例如其紧凑的设计、优异的性价比、强大的扩展能力以及广泛的应用领域，让读者对其有一个整体的认知。 第二章：S7-200 PLC硬件构成与安装调试 扎实的硬件基础是成功应用S7-200 PLC的前提。本章将详细讲解S7-200 PLC的硬件组成部分。首先，我们将深入研究CPU模块，解析其上的接口（电源接口、编程接口、通信接口、I/O接口）、指示灯（运行指示、故障指示、I/O状态指示）的含义，以及CPU的工作模式（STOP、RUN、 mantanence）。接着，重点介绍各种扩展模块的类型、功能、接线方式和安装注意事项，例如数字量输入/输出模块（DI/DO）的电压、电流规格，模拟量输入/输出模块（AI/AQ）的信号类型（电压、电流、热电偶、热电阻）和精度要求，以及通信模块（如PPI、MPI、ETHLINK）的应用场景。 在硬件安装方面，我们将详细指导读者如何进行S7-200 PLC的选型，如何根据实际需求选择合适的CPU和扩展模块。随后，演示PLC的物理安装过程，包括导轨安装、接线规范、接地要求等，确保系统的安全稳定运行。最后，本章还将涉及PLC的系统调试，包括上电前的检查、首次通电的操作步骤、指示灯的初步判断以及如何通过编程软件进行硬件组态和初步的I/O测试，确保硬件连接的正确性和通信的畅通。 第三章：S7-200 PLC编程软件STEP 7-Micro/WIN的使用 STEP 7-Micro/WIN是S7-200 PLC的官方编程软件，掌握其使用方法是进行PLC编程的关键。本章将系统地介绍STEP 7-Micro/WIN软件的界面布局、菜单功能和常用操作。我们将从软件的安装和启动开始，引导读者熟悉软件的工作环境。 核心内容将围绕编程的几个重要环节展开： 项目创建与管理： 如何新建一个S7-200 PLC项目，如何设置CPU类型、语言以及项目属性。 硬件组态： 如何在软件中配置PLC硬件，包括CPU型号、所有插入的扩展模块及其地址分配。 梯形图（LAD）编程基础： 详细讲解梯形图的组成元素，如触点（常开、常闭）、线圈、定时器、计数器、比较指令、数据传送指令等。我们将通过大量简单的示例，展示如何利用这些基本指令构建逻辑。 指令表（STL）和功能块图（FBD）简介： 虽然梯形图是S7-200 PLC最常用的编程语言，但了解指令表和功能块图的编写方式也很有益。本章将简要介绍这两种编程语言的语法和应用场景。 符号表与注释： 如何为I/O点、定时器、计数器、内存位等创建有意义的符号名称，并添加详细的注释，以提高程序的可读性和可维护性。 下载与上传： 如何将编写好的程序下载到PLC中，以及如何从PLC中上传程序进行备份或修改。 在线监控与调试： 讲解如何进行在线监控，观察I/O状态、变量值、程序执行流程，并利用断点、单步执行等功能进行程序调试，找出并解决潜在的逻辑错误。 第四章：S7-200 PLC指令系统详解 本章将深入剖析S7-200 PLC丰富的指令系统，这是实现复杂控制逻辑的基础。我们将按照指令的功能进行分类讲解： 基本逻辑指令： 包含AND、OR、XOR、NOT、SET、RESET等逻辑运算指令，以及LD、LDI、OUT等基本触点和线圈指令。 位操作指令： 如SET/RESET位、置位/复位触点（S/R）、上升沿/下降沿检测指令（P、N）。 定时器指令： 详细讲解不同类型的定时器（TON、TOFF、TP）的工作原理、参数设置（时间基准、预设值）和应用场景，如延时启动、延时停止等。 计数器指令： 讲解计数器（CTU、CTD）的增计数、减计数、预设值、复位等功能，以及其在生产计数、位置检测等方面的应用。 数据传送与比较指令： 介绍MOV（传送）、SWAP（交换）、CMP（比较）等指令，以及不同数据类型（位、字节、字、双字）之间的转换和数据处理。 数学运算指令： 包括ADD（加）、SUB（减）、MUL（乘）、DIV（除）、INC（增1）、DEC（减1）等基础数学运算指令，以及SQRT（开方）、ABS（绝对值）等。 程序控制指令： 如CALL（调用子程序）、RET（子程序返回）、MCALL（调用主控块）、MRET（主控块返回）、JMP（跳转）、JC/JNC（条件跳转）等，用于实现程序的模块化和流程控制。 其他特殊指令： 介绍一些用于特殊功能的指令，如PID指令（用于PID控制）、通讯指令（用于与上位机或PLC之间通信）、中断指令等。 每条指令都将配以清晰的说明、参数解释和实际应用示例，帮助读者理解指令的工作机制，并能灵活地将其应用于实际控制任务中。 第五章：S7-200 PLC数据处理与存储器应用 本章将聚焦于S7-200 PLC的数据处理机制和各种存储器区域的有效利用。 数据类型： 详细介绍S7-200 PLC支持的各种数据类型，包括布尔型（BOOL）、字节型（BYTE）、字型（WORD）、双字型（DWORD）、整型（INT）、双整型（DINT）、实型（REAL）等，并说明它们在不同应用场景下的适用性。 输入/输出（I/O）映像区： 深入解析输入和输出映像区的概念，解释CPU如何通过这些区域与外部硬件进行数据交换，以及如何通过编程访问和修改I/O状态。 内存位（M区）： 讲解内存位的用途，包括作为中间变量、标志位、状态指示等，以及其在程序逻辑中的应用。 定时器（T区）和计数器（C区）： 再次强调定时器和计数器的概念，并说明它们在S7-200 PLC中的地址分配和数据结构，如何访问其当前值和预设值。 数据块（DB）： 介绍数据块（DB）的作用，如何创建和使用数据块来组织和存储大量数据，以及如何实现数据的持久化存储。 非常量存储区（V区）： 讲解V区的特性，其数据在PLC断电后仍然保留，常用于存储需要长期保存的参数或状态信息。 字符串处理： 介绍S7-200 PLC对字符串类型的支持，以及相关的字符串处理指令，如字符串连接、查找、替换等，用于处理文本信息。 数据的读写与转换： 详细讲解如何在不同存储区之间进行数据读写，以及如何进行不同数据类型之间的转换（如INT转REAL，BYTE转INT等），为数据的灵活运用提供支持。 第六章：S7-200 PLC通信功能与应用 现代工业自动化系统往往需要PLC之间、PLC与上位机之间进行信息交互。本章将深入探讨S7-200 PLC的通信能力。 通信接口： 介绍S7-200 PLC上的各种通信接口，包括RS232、RS485、MPI（多点接口）、PPI（点对点接口）以及可能的以太网接口。 通信协议： 详细讲解S7-200 PLC支持的通信协议，特别是PPI协议和MPI协议。我们将阐述其通信机制、报文结构、寻址方式以及在点对点和多点通信中的应用。 编程软件与PLC的通信： 演示如何使用STEP 7-Micro/WIN通过编程电缆与PLC建立通信连接，进行程序下载、上传、在线监控等操作。 S7-200 PLC之间的通信： 介绍如何利用PPI或MPI协议实现多台S7-200 PLC之间的数据交换，例如主从通信、数据共享等。 与上位机通信： 讲解S7-200 PLC如何通过串行接口或以太网接口与上位机（如SCADA系统、HMI触摸屏）进行通信。重点介绍常用的通信方式，如MODBUS RTU/ASCII协议，以及在STEP 7-Micro/WIN中如何配置和使用相关的通信指令。 通信参数配置： 指导读者如何正确配置通信参数，如波特率、校验位、停止位、站地址等，确保通信的稳定和可靠。 通信故障诊断： 提供一些常见的通信故障现象和排查方法，帮助读者快速定位和解决通信问题。 第七章：S7-200 PLC的模拟量控制 在许多自动化应用中，需要对连续变化的物理量（如温度、压力、流量、液位）进行测量和控制。本章将详细讲解S7-200 PLC的模拟量控制技术。 模拟量输入（AI）： 介绍模拟量输入模块的功能，如何将来自传感器（如温度传感器、压力变送器）的模拟信号（电压或电流）转换为PLC可识别的数字量。重点讲解模拟量输入信号的类型（0-10V, 4-20mA等）、量程、分辨率和精度。 模拟量输出（AQ）： 介绍模拟量输出模块的功能，如何将PLC内部处理的数字量转换为模拟信号，输出给执行机构（如变频器、执行器）。讲解模拟量输出信号的类型和输出精度。 模拟量信号的比例缩放： 详细讲解如何通过编程将采集到的模拟量原始数值（如ADC值）转换为实际的物理量单位（如摄氏度、巴），以及如何将需要输出的物理量转换为PLC可输出的模拟量数值。我们将介绍常用的比例缩放算法和对应的S7-200 PLC指令。 PID控制基础： 简要介绍比例-积分-微分（PID）控制的基本原理，以及S7-200 PLC内置的PID控制指令。我们将演示如何配置PID控制器，设置P、I、D参数，并通过实际示例展示PID控制在温度控制、液位控制等应用中的效果。 模拟量信号的滤波与处理： 讲解如何对采集到的模拟量信号进行滤波处理，以消除噪声干扰，提高测量精度。 模拟量控制的应用实例： 通过具体的应用案例，如恒温控制、恒压供水系统等，展示如何结合模拟量输入、输出和PID控制，实现精确的模拟量调节。 第八章：S7-200 PLC在典型工业控制中的应用实例 本章将通过一系列贴近实际的工程应用案例，展示S7-200 PLC的强大功能和灵活运用。我们将深入分析每个案例的控制需求、硬件配置、程序设计思路以及最终的实现效果。 实例一：电机正反转与启停控制：设计一个简单的电机控制系统，包括启动、停止、正转、反转、急停等功能，演示基本逻辑指令和位操作的应用。 实例二：输送带的自动启停与计数：实现输送带的自动运行，并对输送的物品进行计数，涉及定时器、计数器以及简单的逻辑判断。 实例三：液位自动控制系统：构建一个简易的液位控制系统，通过液位传感器检测液位，控制水泵的启停，实现液位的自动恒定，涉及模拟量输入、输出和简单的逻辑控制。 实例四：灯光照明的定时控制：设计一个基于时间的灯光自动开关系统，可以根据设定的时间表自动控制照明灯的开关，使用S7-200 PLC的定时器和实时时钟功能。 实例五：多点温度监测与报警：通过多个温度传感器监测不同区域的温度，当温度超过设定阈值时发出报警信号，展示模拟量输入和报警逻辑的应用。 实例六：简单PLC通信应用（如HMI联动）：演示S7-200 PLC如何与一台简单的HMI触摸屏通过PPI或MODBUS通信，实现数据的交换和人机界面的操作。 实例七：使用S7-200 PLC实现简单的变频器控制：展示如何通过S7-200 PLC的数字量输出控制变频器的启停、正反转，并通过模拟量输出控制变频器的频率，实现对电机速度的调节。 每个实例都将包含详细的电路图、PLC梯形图程序、详细的程序讲解和调试要点，帮助读者理解从需求分析到程序实现的完整过程。 第九章：S7-200 PLC系统的故障诊断与维护 在实际的工业生产中，设备的稳定运行是至关重要的。本章将重点讲解S7-200 PLC系统的故障诊断与维护技术。 常见故障现象分析： 总结S7-200 PLC系统中可能出现的各种故障，如PLC无法启动、程序运行异常、I/O信号错误、通信中断、传感器故障等，并分析其可能的原因。 硬件故障诊断： 如何通过观察CPU指示灯、电源指示灯、I/O模块指示灯来判断故障的发生位置，以及如何使用万用表等工具对电源、接线、模块进行初步的检查。 程序逻辑故障诊断： 利用STEP 7-Micro/WIN的在线监控功能，逐步排查程序中的逻辑错误，如使用断点、单步执行、监视变量值等方法。 通信故障诊断： 针对通信部分的故障，如何检查通信线缆、通信参数设置、站地址等，以及如何利用通信诊断工具。 PLC的报警与诊断功能： 介绍S7-200 PLC的内部诊断报警功能，以及如何解读报警信息，从而快速定位问题。 系统维护与保养： 提供S7-200 PLC系统的日常维护建议，包括定期检查接线、清洁设备、备份程序等，以预防故障的发生。 安全注意事项： 强调在进行故障诊断和维护时需要注意的安全事项，如断电操作、接地保护等。 第十章：S7-200 PLC的进阶应用与发展趋势 在掌握了S7-200 PLC的基础知识和应用之后，本章将带领读者展望其进阶应用的可能性，并介绍PLC技术的发展趋势。 S7-200 SMART PLC介绍： 简要介绍西门子新一代的S7-200 SMART系列PLC，其在性价比、功能集成、通信能力等方面相较于S7-200的优势，以及其在小型自动化项目中的广泛应用。 与其他自动化设备的集成： 讨论S7-200 PLC如何与上位机（SCADA/HMI）、变频器、伺服驱动器、机器人等更高级的自动化设备进行集成，构建更复杂的自动化系统。 网络化控制与工业物联网（IIoT）： 探讨PLC在工业4.0和工业物联网中的作用，如如何通过以太网连接实现PLC的远程监控、数据采集和分析，以及边缘计算等概念。 PLC编程的最佳实践： 分享一些提高PLC程序质量、可读性、可维护性和可靠性的编程技巧和原则，例如程序模块化、命名规范、错误处理机制等。 PLC技术的未来发展： 展望PLC技术的未来发展方向，如更强大的处理能力、更先进的通信技术、更智能的控制算法、与人工智能的融合等。 职业发展方向： 为有志于从事工业自动化领域的读者提供职业发展建议，包括所需的知识技能、认证考试以及未来的就业前景。 通过以上十章的系统学习，读者将能够全面掌握S7-200 PLC的应用基础，并能够自信地将其应用于各种工业自动化控制项目中。本书旨在成为您学习S7-200 PLC道路上不可或缺的良师益友。

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