前言
工控是指工业自动化控制，主要利用电子电气、机械、软件组合来实现工厂自动化控制，使工厂的生产和制造过程更加自动化、效率化、精确化，并具有可控性及可视性。工控技术的出现和推广带来了第三次工业革命，使工厂的生产速度和效率提高了300%以上。20世纪80年代初，国外先进的工控设备和技术进入我国，这些设备和技术大大推动了我国的制造业自动化进程，为我国现代化的建设作出了巨大的贡献。目前广泛使用的工业控制设备有PLC、变频器和触摸屏等。
PLC又称可编程序控制器，其外形像一只有很多接线端子和一些接口的箱子，接线端子分为输入端子、输出端子和电源端子，接口分为通信接口和扩展接口。通信接口用于连接计算机、变频器或触摸屏等设备，扩展接口用于连接一些特殊功能模块，增强PLC的控制功能。当用户从输入端子给PLC发送命令（如按下输入端子外接的开关）时，PLC内部的程序运行，再从输出端子输出控制信号，去驱动外围的执行部件（如接触器线圈），从而完成控制要求。PLC输出怎样的控制信号由内部的程序决定，该程序一般是在计算机中用专门的编程软件编写，再下载到PLC。
变频器是一种电动机驱动设备，在工作时，先将工频（50Hz或60Hz）交流电源转换成频率可变的交流电源并提供给电动机，只要改变输出交流电源的频率，就能改变电动机的转速。由于变频器输出电源的频率可连续变化，故电动机的转速也可连续变化，从而实现电动机无级变速调节。
触摸屏是一种带触摸显示功能的数字输入/输出设备，又称人机界面（HMI）。当触摸屏与PLC连接起来后，在触摸屏上不但可以对PLC进行操作，还可在触摸屏上实时监视PLC内部一些软元件的工作状态。要使用触摸屏操作和监视PLC，须在计算机中用专门的组态软件为触摸屏制作（又称组态）相应的操作和监视画面项目，再把画面项目下载到触摸屏。
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编者
前言
第1章PLC基础1
1.1概述1
1.1.1两种形式的PLC1
1.1.2PLC控制与继电器控制的比较1
1.1.3PLC的内部组成3
1.1.4PLC的工作方式3
1.1.5PLC的编程语言4
1.2西门子S7200 PLC介绍5
1.2.1S7系列PLC5
1.2.2S7200 PLC面板说明5
1.2.3S7200 PLC输入/输出端子内部电路及接线7
1.2.4S7200 PLC的实际接线8
1.2.5技术规范10
1.2.6S7200 PLC的编程元件（软元件）11
1.3PLC控制双灯亮灭的开发实例14
1.3.1PLC应用系统开发的一般流程14
1.3.2明确系统的控制要求14
1.3.3选择PLC型号并确定输入/输出设备及I/O端子14
1.3.4绘制PLC控制双灯亮灭电路15
1.3.5用编程软件编写PLC控制程序15
1.3.6DC24V电源适配器介绍16
1.3.7用编程电缆连接计算机和PLC并下载程序17
1.3.8模拟调试18
1.3.9实际接线19
1.3.10操作测试19
第2章S7200 PLC编程与仿真软件的使用 21
2.1S7200 PLC编程软件的使用21
2.1.1软件的启动和中文界面切换21
2.1.2软件界面说明22
2.1.3项目文件的建立、保存和打开23
2.1.4程序的编写24
2.1.5计算机与PLC的通信连接与设置28
2.1.6下载和上载程序32
2.2S7200 PLC仿真软件的使用33
2.2.1软件界面说明33
2.2.2CPU型号的设置与扩展模块的安装34
2.2.3程序的仿真34
第3章基本指令及应用38
3.1位逻辑指令38
3.1.1触点指令38
3.1.2线圈指令39
3.1.3立即指令40
3.1.4RS触发器指令40
3.1.5空操作指令42
3.2定时器42
3.2.1通电延时型定时器（TON）及使用举例43
3.2.2断电延时型定时器（TOF）及使用举例43
3.2.3记忆型通电延时定时器（TONR）及使用举例45
3.3计数器46
3.3.1加计数器（CTU）及使用举例46
3.3.2减计数器（CTD）及使用举例47
3.3.3加减计数器（CTUD）及使用举例48
3.4PLC常用控制电路49
3.4.1启动、自锁和停止控制电路49
3.4.2正、反转联锁控制电路50
3.4.3多地控制电路52
3.4.4定时控制电路53
3.4.5长定时控制电路55
3.4.6多重输出控制电路56
3.4.7过载报警控制电路57
3.4.8闪烁控制电路58
3.5PLC喷泉控制系统59
3.5.1控制要求59
3.5.2PLC用到的外部设备及分配的I/O端子59
3.5.3PLC喷泉控制系统电路59
3.5.4PLC喷泉控制系统的梯形图程序及详解60
3.6PLC交通信号灯控制系统61
3.6.1控制要求61
3.6.2PLC用到的外部设备及分配的I/O端子62
3.6.3PLC交通信号灯控制系统电路62
3.6.4PLC交通信号灯控制系统的梯形图程序及详解62
3.7PLC多级传送带控制系统65
3.7.1控制要求65
3.7.2PLC用到的外部设备及分配的I/O端子65
3.7.3PLC多级传送带控制系统电路65
3.7.4PLC多级传送带控制系统的梯形图程序及详解65
3.8PLC车库自动门控制系统67
3.8.1控制要求67
3.8.2PLC用到的外部设备及分配的I/O端子68
3.8.3PLC车库自动门控制系统电路68
3.8.4PLC车库自动门控制系统的梯形图程序及详解69
第4章顺序控制指令及应用71
4.1顺序控制与状态转移图71
4.2顺序控制指令72
4.2.1顺序控制指令名称及功能72
4.2.2顺序控制指令使用举例72
4.2.3顺序控制指令使用注意事项72
4.3顺序控制的几种方式73
4.3.1选择性分支方式74
4.3.2并行分支方式75
4.4顺序控制指令应用实例78
4.4.1PLC控制液体混合装置78
4.4.2PLC控制简易机械手82
4.4.3PLC控制大小铁球分拣机86
第5章功能指令及应用92
5.1功能指令使用基础92
5.1.1数据类型92
5.1.2寻址方式93
5.2传送指令95
5.2.1单一数据传送指令95
5.2.2字节立即传送指令96
5.2.3数据块传送指令97
5.2.4字节交换指令98
5.3比较指令99
5.3.1字节触点比较指令99
5.3.2整数触点比较指令100
5.3.3双字整数触点比较指令100
5.3.4实数触点比较指令101
5.3.5字符串触点比较指令101
5.3.6比较指令应用举例102
5.4数学运算指令102
5.4.1加减乘除运算指令102
5.4.2浮点数函数运算指令107
5.5逻辑运算指令108
5.5.1取反指令108
5.5.2与指令109
5.5.3或指令110
5.5.4异或指令111
5.6移位与循环指令112
5.6.1左移位与右移位指令112
5.6.2循环左移与右移指令113
5.6.3移位寄存器令114
5.7转换指令116
5.7.1标准转换指令116
5.7.2ASCII码转换指令119
5.7.3字符串转换指令124
5.7.4编码与解码指令127
5.8时钟指令128
5.9程序控制指令131
5.9.1跳转与标签指令131
5.9.2循环指令131
5.9.3结束、停止和监视定时器复位指令133
5.10子程序指令134
5.10.1子程序134
5.10.2子程序指令134
5.10.3带参数的子程序调用指令136
5.11中断与中断指令138
5.11.1中断事件与中断优先级138
5.11.2中断指令140
5.12高速计数器指令143
5.12.1指令说明143
5.12.2高速计数器的计数模式143
5.12.3高速计数器的工作模式146
5.12.4高速计数器的控制字节146
5.12.5高速计数器计数值的读取与预设147
5.12.6高速计数器的状态字节149
5.12.7高速计数器指令的使用149
5.13高速脉冲输出指令151
5.13.1指令说明151
5.13.2高速脉冲输出的控制字节、参数设置和状态位151
5.13.3PTO脉冲的产生与使用152
5.13.4PWM脉冲的产生与使用157
5.14PID指令及使用160
5.14.1PID控制160
5.14.2PID指令介绍161
5.14.3PID指令的应用举例164
第6章PLC通信167
6.1通信基础知识167
6.1.1通信方式167
6.1.2通信传输介质169
6.2 S7200 PLC通信硬件170
6.2.1PLC通信接口标准170
6.2.2通信端口172
6.2.3通信连接电缆172
6.2.4网络连接器173
6.3S7200 网络通信协议174
6.3.1PPI协议（点对点接口协议） 174
6.3.2MPI协议（多点接口协议）174
6.3.3PROFIBUS协议174
6.3.4TCP/IP协议175
6.3.5用户定义的协议（自由端口模式）175
6.4通信指令及应用176
6.4.1网络读写指令176
6.4.2两台PLC的PPI通信177
6.4.3发送和接收指令186
6.4.4获取和设置端口地址指令188
6.4.5PLC与打印机之间的通信（自由端口模式）189
第7章数字量与模拟量扩展模块的使用194
7.1数字量扩展模块的接线与使用195
7.1.1数字量输入模块EM221195
7.1.2数字量输出模块EM222196
7.1.3数字量输入/输出模块EM223199
7.2模拟量扩展模块的接线与使用201
7.2.1模拟量输入模块EM231201
7.2.2模拟量输出模块EM232205
7.2.3模拟量输入/输出模块EM235208
第8章西门子S7200 SMART PLC介绍210
8.1S7200 SMART PLC硬件介绍210
8.1.1两种类型的CPU模块211
8.1.2CPU模块面板各部件说明211
8.1.3CPU模块的接线212
8.1.4信号板的安装使用与地址分配213
8.1.5S7200 SMART常用模块与订货号含义216
8.2S7200 SMART PLC应用系统开发举例218
8.2.1明确系统的控制要求218
8.2.2选择PLC型号并分配I/O端子218
8.2.3绘制PLC控制线路图218
8.2.4编写PLC控制程序219
8.2.5连接计算机与PLC并下载PLC程序220
8.2.6模拟测试运行220
8.2.7安装实际线路并进行现场调试运行221
第9章S7200 SMART PLC编程软件的使用222
9.1软件的安装、卸载与软件窗口介绍222
9.1.1软件的安装与启动222
9.1.2软件的卸载225
9.1.3软件窗口组件说明226
9.2程序的编写与下载229
9.2.1项目创建与保存229
9.2.2PLC硬件组态（配置）230
9.2.3程序的编写231
9.2.4PLC与计算机的连接与通信设置235
9.3程序的编辑与注释241
9.3.1程序的编辑241
9.3.2程序的注释245
9.4程序的监控与调试247
9.4.1用梯形图监控调试程序247
9.4.2用状态图表的表格和趋势图监控调试程序250
9.4.3用状态图表的趋势图监控调试程序252
9.5软件的一些常用设置及功能使用253
9.5.1软件的一些对象设置253
9.5.2硬件组态（配置）253
9.5.3用存储卡备份、拷贝程序和刷新固件255
第10章S7200 SMART PLC的以太网通信261
10.1以太网通信的连接与设置261
10.1.1S7200 SMART CPU模块以太网连接的设备类型261
10.1.2IP地址的设置262
10.2以太网通信指令267
10.2.1SIP_ADDR和GIP_ADDR 指令267
10.2.2GET、PUT 指令267
10.3以太网通信实例269
10.3.1硬件连接及说明269
10.3.2GET、PUT指令TABLE表的设定270
10.3.3分流机的PLC以太网通信程序及说明271
第11章西门子S7300 PLC介绍274
11.1S7300 PLC的硬件组成、安装与地址分配274
11.1.1S7300 PLC硬件组成274
11.1.2S7300 PLC硬件安装与接线275
11.1.3单机架与多机架S7300 PLC硬件系统277
11.1.4S7300 PLC I/O模块的地址分配278
11.2CPU模块279
11.2.1分类279
11.2.2操作面板说明281
11.3数字量I/O模块283
11.3.1数字量输入模块SM321283
11.3.2数字量输出模块SM322285
11.3.3数字量输入输出模块SM323/SM327287
11.4电源模块289
11.4.1面板与接线289
11.4.2技术指标291
11.5其他模块292
11.5.1模拟量模块292
11.5.2通信模块292
11.5.3功能模块295
11.5.4特殊模块297
第12章S7300/400编程仿真软件（STEP7）的使用298
12.1STEP7的安装与使用298
12.1.1STEP 7的安装与卸载298
12.1.2STEP 7的启动与新建项目302
12.1.3组态（配置）硬件304
12.1.4编写程序 310
12.1.5定义符号地址315
12.1.6程序的下载与上传318
12.2S7PLCSIM仿真组件的使用321
12.2.1S7PLCSIM的安装321
12.2.2S7PLCSIM的启动及常用对象324
12.2.3仿真程序325
12.2.4在线监视程序330
第13章S7300/400 PLC应用系统的开发举例334
13.1S7300/400 PLC应用系统的一般开发流程334
13.2S7300/400 PLC应用系统的开发举例334
13.2.1明确系统的控制要求334
13.2.2确定输入输出设备，并为其分配合适的I/O端子335
13.2.3绘制系统控制线路图335
13.2.4在STEP7中组态机架并编写控制程序335
13.2.5选择安装硬件模块并接线337
13.2.6连接计算机（PC）与PLC并下载程序338
13.2.7系统调试运行339
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