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第1章 S7-400组成与应用原理1

1.1 S7-400的硬件组成1

1.1.1 S7-400的基本结构1

1.1.2 S7-400机架种类及作用2

1.2 S7-400的通信功能3

1.3 S7-400 CPU模块3

1.4 电源模块6

1.5 数字量模块7

1.6 模拟量模块9

1.7 其他模块12

1.8 冗余设计的容错自动化系统S7-400H12

1.9 安全型自动化系统S7-400F/FH14

1.10 多CPU处理16

第2章 S7-400编程语言及指令18

2.1 S7-400的编程语言18

2.1.1 PLC编程语言的国际标准18

2.1.2 STEP7中的编程语言19

2.2 S7-400 CPU的存储区23

2.2.1 数制23

2.2.2 基本数据类型23

2.2.3 复合数据类型与参数类型26

2.2.4 CPU的存储区分布27

2.2.5 系统存储器28

2.2.6 CPU中的寄存器30

2.2.7 寻址方式32

2.3 位逻辑指令35

2.3.1 触点指令35

2.3.2 输出类指令38

2.3.3 其他指令39

2.4 定时器与计数器指令41

2.4.1 定时器指令41

2.4.2 计数器指令48

2.5 数据处理指令51

2.5.1 装入指令与传送指令52

2.5.2 比较指令55

2.5.3 数据转换指令57

2.6 数学运算指令61

2.6.1 整数数学运算指令62

2.6.2 浮点数数学运算指令64

2.6.3 移位指令69

2.6.4 循环移位指令72

2.6.5 字逻辑运算指令74

2.6.6 累加器指令76

2.7 逻辑控制指令78

2.7.1 跳转指令78

2.7.2 梯形图中的状态位触点指令82

2.7.3 循环指令83

2.8 程序控制指令83

2.8.1 逻辑块指令83

2.8.2 主控继电器指令86

2.8.3 数据块指令88

2.8.4 梯形图的编程规则89

第3章 软件使用基础90

3.1 STEP7编程软件90

3.1.1 STEP7的功能与使用条件90

3.1.2 STEP7的硬件接口91

3.1.3 STEP7的授权91

3.1.4 STEP7的硬件组态与诊断功能91

3.2 硬件组态与参数设置92

3.2.1 项目的创建与项目的结构92

3.2.2 硬件组态94

3.2.3 CPU模块的参数设置96

3.2.4 数字量输入模块的参数设置101

3.2.5 数字量输出模块的参数设置102

3.2.6 模拟量输入模块的参数设置103

3.2.7 模拟量输出模块的参数设置105

3.3 符号表与逻辑块105

3.3.1 符号表105

3.3.2 逻辑块107

3.4 S7-PLCSIM仿真软件在程序调试中的应用111

3.4.1 S7-PLCSIM的主要功能111

3.4.2 快速入门112

3.4.3 视图对象114

3.4.4 仿真软件的设置与存档115

3.5 程序的下载与上传116

3.5.1 装载存储器与工作存储器116

3.5.2 在线连接的建立与在线操作117

3.5.3 下载与上传119

3.6 用变量表调试程序121

3.6.1 系统调试的基本步骤121

3.6.2 变量表的基本功能122

3.6.3 变量表的生成122

3.6.4 变量表的使用124

3.7 用程序状态功能调试程序128

3.7.1 程序状态功能的启动与显示128

3.7.2 单步与断点功能的使用129

3.8 故障诊断131

3.8.1 故障诊断的基本方法132

3.8.2 模块信息在故障诊断中的应用132

3.8.3 用快速视窗和诊断视窗诊断故障135

第4章 组态软件WinCC与PLC通信137

4.1 组态软件概述137

4.1.1 什么是组态软件137

4.1.2 组态软件的功能137

4.1.3 常用组态软件137

4.1.4 WinCC组态软件及安装138

4.1.5 WinCC安装140

4.2 WinCC的功能部件及应用146

4.2.1 WinCC软件运行146

4.2.2 变量管理148

4.2.3 创建过程画面154

4.2.4 对象的使用156

4.3 过程及归档164

4.3.1 过程值归档164

4.3.2 组态过程值归档165

4.3.3 过程值归档的显示169

4.4 消息系统173

4.4.1 报警记录编辑器173

4.4.2 报警记录的组态174

4.4.3 报警消息输出177

4.4.4 报警消息应用举例179

4.5 报表系统181

4.5.1 页面布局编辑器181

4.5.2 组态报警消息报表布局182

4.5.3 组态消息报表183

4.6 ANSI-C脚本187

4.6.1 动作与函数187

4.6.2 ANSI-C脚本应用举例188

第5章 S7-400用户程序结构192

5.1 用户程序的基本结构192

5.1.1 用户程序中的块192

5.1.2 用户程序使用的堆栈195

5.1.3 线性化编程与结构化编程196

5.2 功能块和功能的生成与调用198

5.2.1 项目的创建和用户程序结构198

5.2.2 符号表与变量声明表199

5.2.3 功能块与功能201

5.2.4 功能块与功能的调用202

5.2.5 时间标记冲突与一致性检查204

5.3 数据块205

5.3.1 数据块中的数据类型205

5.3.2 数据块的生成与使用206

5.4 多重背景207

5.4.1 多重背景功能块与多重背景数据块208

5.4.2 在OB1中调用多重背景209

5.5 组织块与中断处理210

5.5.1 中断的基本概念210

5.5.2 组织块的变量声明表212

5.5.3 日期时间中断组织块213

5.5.4 延时中断组织块215

5.5.5 循环中断组织块217

5.5.6 硬件中断组织块219

5.5.7 启动时使用的组织块221

5.5.8 异步错误组织块222

5.5.9 同步错误组织块225

5.5.10 背景组织块227

第6章 计算机通信网络与S7-400的通信功能228

6.1 计算机通信方式与串行通信接口228

6.1.1 计算机的通信方式228

6.1.2 串行通信接口的标准230

6.2 计算机通信的国际标准231

6.2.1 开放系统互联模型231

6.2.2 IEEE 802通信标准232

6.2.3 现场总线及其国际标准233

6.3 S7-400的通信功能235

6.3.1 工厂自动化网络结构235

6.3.2 S7-400的通信网络236

6.3.3 S7通信的分类238

6.4 MPI网络与全局数据通信239

6.4.1 MNPI网络与全局数据包239

6.4.2 MPI网络的组态239

6.4.3 全局数据表240

6.4.4 事件驱动的全局数据通信243

6.4.5 不用连接组态的MPI通信244

6.5 PROFIBUS的结构与硬件244

6.5.1 PROFIBUS的组成245

6.5.2 PROFIBUS的特理层246

6.5.3 PROFIBUS-DP设备的分类248

6.5.4 PROFIBUS通信处理器249

6.6 PROFIBUS的通信协议250

6.6.1 PROFIBUS的数据链路层250

6.6.2 PROFIBUS-DP252

6.6.3 PROFLNet254

6.7 基于组态的PROFIBUS通信256

6.7.1 PROFIBUS-DP从站的分类256

6.7.2 PROFIBUS-DP网络的组态257

6.7.3 主站与智能从站主从通信方式的组态260

6.7.4 直接数据交换通信方式的组态262

6.8 用于PROFIBUS通信的系统功能与系统功能块265

6.8.1 用于PROFIBUS通信的系统功能与系统功能块265

6.8.2 用SFC14和SFC15传输连续的数据267

6.8.3 分布式I/O触发主站的硬件中断270

6.8.4 一组从站的输出同步与输入锁定272

6.9 点对点通信278

6.9.1 点对点通信处理器与集成的点对点通信接口278

6.9.2 ASCII Driver通信协议278

6.9.3 3964（R）通信协议280

6.9.4 用于CPU31XC-2PtP点对点通信的系统功能块283

6.9.5 用于点对点通信处理器的功能块285

6.10 PRODAVE通信软件在点对点通信中的应用286

6.10.1 PRODAVE简介286

6.10.2 PRODAVE的硬件配置287

6.10.3 建立与断开连接288

6.10.4 PRODAVE的通信函数289

6.10.5 PRODAVE在水轮发电机组监控系统中的应用290

第7章 S7-400 PLC应用实例292

7.1 S7-400冗余系统在某电厂中的应用292

7.1.1 系统介绍292

7.1.2 控制系统结构293

7.1.3 控制系统完成功能294

7.2 S7-400 PLC及WinCC实现高速数据采集299

7.2.1 问题的提出299

7.2.2 基本思路300

7.2.3 运用WinCC+S7-400实现高速数据采集300

7.2.4 效果304

7.3 西门子PLC远程访问诊断方案306

7.3.1 基于Modem拨号的TeleService306

7.3.2 基于互联网的TeleService306

7.4 用STEP7中的SFB41/FB41、SFB42/FB42、SFB43/FB43实现PID控制315

7.4.1 概述315

7.4.2 PID系统控制器的选择316

7.4.3 布线318

7.4.4 参数赋值工具介绍318

7.4.5 在用户程序中实现320

7.4.6 功能块介绍320

7.5 S7-400在甲醇项目中实现首发报警功能340

7.5.1 概述340

7.5.2 控制系统介绍340

7.5.3 控制系统完成的功能340

7.5.4 首发报警的实现341

7.5.5 小结342

7.6 西门子开放式IE通信在水电站监控系统中的应用343

7.6.1 引言343

7.6.2 简介343

7.6.3 计算机监控系统结构配置344