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第1章　绪论1

1.1　PLC的发展概况1

1.1.1　PLC的由来1

1.1.2　PLC的发展简史2

1.1.3　PLC的发展趋势2

1.2　PLC的功能及应用3

1.2.1　PLC的功能3

1.2.2　PLC的应用5

1.3　PLC的分类和特点6

1.3.1　PLC的分类6

1.3.2　PLC的特点7

1.4　PLC的组成及工作原理9

1.4.1　PLC的基本组成9

1.4.2　PLC的简单工作原理11

1.5　S7系列PLC概述13

1.6　PLC控制系统的设计原则、内容和步骤14

第2章　S7-300/400的硬件系统及内部资源17

2.1　硬件系统基本构成17

2.1.1　概述17

2.1.2　S7-300/400 PLC的组成19

2.1.3　S7-300/400 PLC的结构23

2.2　CPU模块及性能特点28

2.2.1　S7-300的CPU模块28

2.2.2　S7-400的CPU模块33

2.3　输入／输出模块及模块地址的确定37

2.3.1　S7-300 PLC的信号模块37

2.3.2　S7-400 PLC的信号模块46

2.3.3　模块诊断与过程中断48

2.3.4　信号模块地址的确定49

2.4　S7-300/400 PLC的内部资源50

2.4.1　装载存储区51

2.4.2　工作存储区51

2.4.3　系统存储区52

2.4.4　外设I/O存储区与累加器53

2.4.5　状态字寄存器54

2.4.6　系统存储器区域的划分及功能55

2.5　分布式I/O57

第3章　S7-300/400 PLC的指令系统59

3.1　编程语言及PLC程序结构59

3.1.1　STEP 7的编程语言概述59

3.1.2　PLC的程序结构概述62

3.2　S7-300/400指令系统的基本知识63

3.2.1　数制63

3.2.2　数据类型63

3.2.3　参数类型65

3.2.4　数据的格式标记65

3.2.5　指令的基本组成67

3.2.6　操作数67

3.2.7　寻址方式68

3.3　S7-300/400 PLC的指令系统72

3.3.1　位逻辑指令72

3.3.2　数据处理指令83

3.3.3　计数器与定时器指令111

3.3.4　算术运算指令132

3.3.5　程序控制指令159

3.3.6　数据块指令177

3.3.7　逻辑控制指令178

3.3.8　其他指令189

3.4　编程举例197

3.4.1　STL编程197

3.4.2　LAD编程198

第4章 STEP 7编程环境及PLC应用系统设计199

4.1　S7-300/400 PLC应用系统设计概述199

4.1.1　PLC应用系统的硬件设计199

4.1.2　PLC应用系统的软件设计203

4.2　STEP 7概述205

4.2.1　STEP 7的标准软件包206

4.2.2　人机接口208

4.3　STEP 7的启动208

4.4　创建与编辑项目209

4.4.1　利用STEP 7创建项目的步骤209

4.4.2　项目结构211

4.4.3　创建项目212

4.4.4　编辑项目213

4.5　硬件组态215

4.5.1　硬件组态的任务与步骤215

4.5.2　CPU的参数设置218

4.5.3　I/O模块的参数设置222

4.6　定义符号225

4.6.1　共享符号与局域符号226

4.6.2　符号表228

4.7　逻辑块的生成231

4.7.1　建立逻辑软件块231

4.7.2　编辑变量声明表232

4.7.3　编辑语句和文字注释时的注意事项233

4.7.4　编制并输入程序235

4.8　刷新块调用与逻辑块存盘235

4.9　显示参考数据236

4.9.1　参考数据类型236

4.9.2　参考数据的使用243

4.10　下载与上传247

4.10.1　在线连接的建立与在线操作247

4.10.2　下载249

4.10.3　上传253

4.11　程序的调试254

4.11.1　PLC应用系统的调试254

4.11.2　用变量表调试程序255

4.11.3　用程序状态功能调试程序261

4.12　故障诊断266

4.12.1　诊断硬件和故障诊断266

4.12.2　用快速视窗诊断硬件268

4.12.3　用诊断视窗诊断硬件269

4.12.4　模块信息功能270

4.12.5　在停机模式下诊断271

4.13　PLC应用系统设计实例272

第5章 利用STEP 7编辑逻辑块276

5.1　程序布局及编程规则276

5.1.1　梯形图276

5.1.2　语句表277

5.1.3　功能块图278

5.2　在OB1中创建程序279

5.2.1　编程的准备工作279

5.2.2　用梯形逻辑编程OB1282

5.2.3　用语句表编程OB1284

5.2.4　用功能块图编程OB1285

5.3　创建一个有功能块和数据块的程序287

5.3.1　创建并打开功能块287

5.3.2　生成背景数据块并修改实际值291

5.3.3　编程块调用291

5.4　编程一个功能294

5.4.1　创建并打开功能294

5.4.2　在OB1中调用功能296

第6章　S7-300/400的用户程序结构299

6.1　CPU中的程序299

6.2　用户程序299

6.2.1　程序块299

6.2.2　堆栈302

6.2.3　编程方式303

6.3　功能块与功能的调用304

6.3.1　局域数据类型304

6.3.2　功能块与功能的调用305

6.3.3　功能块调用编程举例307

6.4　数据块与数据结构310

6.4.1　数据块的生成310

6.4.2　数据块中的数据结构312

6.4.3　多重背景315

6.4.4　创建并打开功能块FB1316

6.4.5　编程多重背景功能块FB10316

6.4.6　生成多重背景数据块DB10319

6.4.7　在OB1中调用多重背景319

6.5　组织块与中断处理321

6.5.1　中断的基本概念321

6.5.2　组织块的变量声明表323

6.5.3　用于中断程序处理的组织块324

6.5.4　日期时钟中断组织块OB10～OB17324

6.5.5　时间延迟中断组织块OB20～OB23326

6.5.6　循环中断组织块OB30～OB38327

6.5.7　硬件中断组织块OB40～OB47328

6.5.8　背景组织块OB90329

6.5.9　启动组织块OB100/OB101/OB102330

6.5.10　故障处理组织块OB70～OB87/OB121～OB122331

第7章　PLC的通信与网络333

7.1　PLC控制网络的基本特点和通信功能333

7.2　数据通信334

7.2.1　数据传输方式的分类334

7.2.2　线路通信方式和传输速率336

7.2.3　差错控制方式和检错码337

7.2.4　传输介质338

7.2.5　串行通信接口标准338

7.3　工业局域网概述341

7.3.1　计算机网络简介341

7.3.2　局域网的基本知识342

7.3.3　现场总线概述347

7.4　S7-300/400 PLC的通信网络概述349

7.4.1　工厂自动化系统网络349

7.4.2　S7-300/400 PLC的通信网络349

7.5　工业以太网352

7.5.1　概述352

7.5.2　工业以太网的网络部件353

7.5.3　工业以太网的交换机技术354

7.5.4　自适应与冗余网络356

7.5.5　工业以太网的网络方案356

7.6　MPI网络358

7.6.1　概述358

7.6.2　全局数据通信359

7.6.3　MPI网络的组建360

7.6.4　利用STEP 7组态MPI通信网络361

7.6.5　事件驱动的GD通信363

7.6.6　不用GD通信组态的MPI通信364

7.7　AS-i网络365

7.7.1　概述365

7.7.2　AS-i网络部件366

7.7.3　AS-i的工作模式369

7.7.4　AS-i的通信方式370

第8章　PROFIBUS通信网络372

8.1　概述372

8.2　PROFIBUS的物理层374

8.2.1　物理层概述374

8.2.2　PROFIBUS-DP/FMS的物理层协议375

8.2.3　PROFIBUS-PA的物理层协议375

8.3　PROFIBUS的通信协议376

8.3.1　总线存取协议376

8.3.2　PROFIBUS-DP378

8.3.3　PROFIBUS-PA384

8.3.4　PROFIBUS-FMS385

8.3.5　PROFIBUS网络的配置方案387

8.4　PROFIBUS的网络部件388

8.4.1　PROFIBUS的通信处理器模块388

8.4.2　PROFIBUS的其他网络部件389

8.5　利用STEP 7组态PROFIBUS-DP通信网络390

8.5.1　总线行规390

8.5.2　PROFIBUS-DP网络的组态391

8.5.3　主站与DP从站间主从通信的组态396

8.5.4　直接数据交换通信的组态397

8.6　系统功能与系统功能块在PROFIBUS通信中的应用402

8.6.1　用于PROFIBUS通信的SFC与SFB402

8.6.2　SFC/SFB在PROFIBUS中的应用举例404

第9章　点对点通信411

9.1　点对点通信的硬件411

9.1.1　S7-300C集成的PtP通信接口411

9.1.2　通信处理器411

9.2　点对点通信协议413

9.2.1　ASCII Driver通信协议413

9.2.2　3964（R）通信协议420

9.2.3　RK-512通信协议424

9.3　点对点通信在用户程序中的实现428

9.3.1　调用系统功能块概述428

9.3.2　ASCII/3964（R）的通信功能429

9.3.3　RK-512的通信功能431

9.3.4　用于PtP通信处理器的功能块437

9.3.5　利用系统功能块编程445

第10章　PLC的模拟量控制及系统抗干扰设计450

10.1　PID算法的模拟量闭环控制450

10.2　PLC实现的模糊控制器453

10.3　PLC的大时滞温度对象的动态矩阵控制457

10.4　PLC控制系统的抗干扰措施459

10.5　PLC控制系统的稳定性分析与提高461

第11章　PLC控制系统综合应用实例465

11.1　S7-400 PLC在热电厂自动控制系统中的应用465

11.2　S7-300 PLC在胎面联动线控制系统中的应用467

11.3　S7-300 PLC在污水处理系统中的应用471

11.4　S7-400 PLC在高速卷烟机中的应用474

11.5　S7-300 PLC在自来水厂自动控制中的应用477

附录480

附录A　所有语句表指令480

附录B　组织块、系统功能与系统功能块482

附录C　常用缩略语487

参考文献490