第9章PLC应用中的一些问题176
91PLC控制系统的设计与调试步骤176
911系统设计176
912PLC硬件选型177
913硬件软件设计与调试178
92节省PLC输入输出点数的方法179
921减少所需输入点数的方法180
922减少所需输出点数的方法180
93PLC控制系统的可靠性措施181
931电源的抗干扰措施181
932安装的抗干扰措施182
933故障的检测与诊断183
94习题184
第10章STEP 7Micro/WIN编程软件与仿真软件使用指南185
101编程软件概述185
1011编程软件的安装与项目的组成185
1012通信参数的设置与在线连接的建立187
1013帮助功能的使用与S7200的出错处理188
102程序的编写与传送189
1021编程的准备工作189
1022编写与传送用户程序190
1023数据块的使用193
103用编程软件监控与调试程序194
1031基于程序编辑器的程序状态监控194
1032用状态表监控与调试程序196
1033用状态表强制改变数值197
1034在RUN模式下编辑用户程序199
1035调试用户程序的其他方法199
104使用系统块设置PLC的参数200
1041断电数据保持的设置200
1042创建CPU密码202
1043输出表与输入滤波器的设置204
1044脉冲捕捉功能与后台通信时间的设置205
105S7200仿真软件的使用206
106习题209
附录210
附录A实验指导书210
A1编程软件使用练习210
A2定时器计数器应用实验212
A3自动往返的小车控制系统的编程实验213
A4彩灯控制程序的编程实验214
A5使用起保停电路的顺序控制程序编程实验215
A6以转换为中心的顺序控制程序编程实验215
A7使用SCR指令的顺序控制程序的编程实验216
A8具有多种工作方式的系统的编程实验217
A9功能指令的编程实验217
A10子程序的编程实验219
A11中断程序的编程实验220
A12PLC与计算机的自由端口通信实验222
A13使用Modbus从站协议的PLC与计算机的通信实验223
A14两台PLC的通信实验223
A15高速输入与高速输出的编程实验224
A16用模拟电位器修改定时器设定值的实验226
A17PID闭环控制实验227
附录B部分习题参考答案228
附录CS7200的特殊存储器(SM)
标志位235
附录DS7200的SIMATIC指令集
简表237
附录E配套光盘说明242
参考文献245          

随着工业自动化程度的不断提高，可编程序控制器（PLC）正在走入工矿企业的每一个角落，只要有控制要求的场合，就有PLC的应用。PLC常被称为全能“工业电脑”，用它可以方便地对工业现场进行实时控制。在工业电气控制系统中，经常遇到控制常数设定和修改的问题，例如：某加热控制系统加热时间常数的设定和改变问题。PLC改变控制常数的常用方法有两种，其一，通过上位计算机对原程序中控制数据进行修改;其二，利用外部装置输入数据，控制系统运行。即由外设将数据送入PLC，进行数据处理，然后对PLC内部参数进行修改，实现对工业设备的实时控制。第二钟数据输入方法，具有不修改原程序，数据输入方法简单、操作方便，能实现实时控制等优点，不仅适用于计算机设计人员使用，而且还适用于普通操作人员。在电气控制设备上，有着非常广泛的应用，并且许多厂家PLC产品都具有外部数据输入功能。所以，利用PLC控制技术对外部BCD码数据进行输入，充分发挥工业控制计算机—PLC数值计算和处理能力的编程、控制方法，具有实际应用的推广意义。这里，以SIEMENS公司PLC构成的某加热系统为例，详细、具体地对加热时间常数外部数据输入方法及用户处理程序作以介绍。
1 BCD码数据外部输入应用设计举例
1.1 设计思路
首先介绍SIEMENS（西门子）公司PLC S7—200的物理存储区结构，一般情况下，物理存储区是以字节为单位的，所以存储单元为字节单元，操作数长度是字或双字时，标识符后给出的存储单元参数是字或双字内的最低字节单元号。图1（a）给出了字节、字、双字的相互关系及表示方法。当使用数据宽度为字或双字时，应保证没有生成任何重叠的存储器字节分配，例如，字地址编码应采用MW10、MW12、MW14••••••等偶数字地址或MW11、MW13、MW15•••••••等奇数字地址，由于存储器字MW10占用MB10、MB11两个字节，而MW11则要占用MB11、MB12两字节，存在字节地址重叠单元MB11，所以字地址编码时奇偶不能兼用，以免造成数据读写错误。图1（b）给出数据存储结构，数据的高位用MSB表示，低位用LSB表示。图1（a） 以字节单元为基准标记存储器单元 图1（b） 存储器中字节、字、双字之间的关系
其次，以德国SIEMENS（西门子）公司的S7—200 PLC为例。构成加热控制系统，加热时间采用三位十进制数的BCD码拨盘从PLC外部输入。PLC输入/输出接点分配如下表所示：
附表：PLC输入/输出接点地址分配
加热系统的加热元件用PLC输出点Q0.0控制，系统起动按钮由I1.4输入，复位按钮由I1.5输入。
这里选择两个字节的PLC输入映象寄存器IB0和IB1作为外部数据输入端，利用三个BCD码拨盘将外部数据分别置入IB0、IB1两个字节中。每个BCD码拨盘需用四位PLC输入点，如个位BCD码8421端分别接至PLC的I0.3、I0.2、I0.1、I0.0输入接点，分配PLC的输入接点IB0的低4位为BCD码的个位数、高4位为BCD码的十位数、IB1的低4位为BCD码的百位数、高4位为无效位。利用传送指令分别将个、十、百位数送入三个内部标志寄存器（或内部变量寄存器）保存，并将送入的十位、百位数分别乘以权10和权100，最后将处理好的个位、十位、百位数相加，运算结果作为加热器的加热时间常数，PLC在用户程序初始化时，将其送入加热时间定时器中，对加热器加热时间进行实时控制，PLC在每次运行开始初始化程序中读取BCD码拨盘数据。这样采用改变外部拨盘的数据。即可以灵活地改变加热时间。
最后，介绍了外部数据输入处理过程的基本思路。
1.2用户处理程序。用户程序由主程序和初始化子程序组成，根据特殊标志位SMO.1在程序首次扫描时给出的脉冲信号，调用初始化子程序，实现BCD码的数据输入。这样，在其后的扫描周期中不再会调用该程序，这减少了扫描时间且程序更结构化。用户程序说明：（1）程序段一实现子程序调用功能;（2）段二和段三实现加热器加热控制功能，输出继电器Q0.0由I1.4置位、定时器T37或I1.5复位，定时器T37的计时常数由内部标志寄存器MW8置入;（3）段5—段9为BCD码数据输入、处理子程序。段六、七分别将个位、十位、百位送MW2、6和VW2保存。段八实现十位乘10，百位乘100,运算结果分别送入VD4和VD8功能，并且将个位、十位、百位数求和运算结果送入MW8作为加热器加热时间。（4）段九为子程序返回。PLC S7-200梯形图程序。

2 设计关键技巧和注意事项
设计技巧：是用BCD码拨盘，把加热器的加热时间值置成BCD码数，并用PLC的数据传送指令读入输入映象寄存器，进行运算后，作为控制加热定时器的预置值，从而达到实时控制。注意事项：首先是应特别熟悉PLC物理寄存器内部结构，以便正确地确定BCD码数据输入位与PLC输入接点的关系，使之与定时器的时间常数相对应。其次，本参考程序在PLC由STOP状态进入RUN状态时读入外部数据，故只能在STOP状态修改BCD拨盘数据。若需在程序运行其间更改数据时，只要将子程序调用条件稍加改动即可。3 结束语
随着PLC技术在现代工业中的广泛应用，利用外部装置输入、修改控制数据的应用场合越来越多，PLC应用技术和技巧应迅速普及，以不断提高工业控制技术水平，提高劳动生产率，提高国民的生活水平和综合国力。以上，我们探讨的是一种简单而可靠的外部数据输入方法，可供专门从事PLC应用技术研究的工程技术人员参考。（一）PLC应用编程与维护技术（以西门子PLC S7-200/300/400为案例）1.  S7-200高级应用与案例分析； 2.  S7-300/400与ET200分布式I/O的硬件结构和硬件组态方法与使用技巧；4 . S7-PLCSIM仿真软件实现多台PLC同时仿真与网络仿真的技巧；5.  S7-300/400的编程语言、编程元件及指令系统；6.  S7-300/400在模拟量闭环控制中的应用，用系统功能块实现PID控制；7.  顺序控制梯形图的设计方法与技巧，顺序控制功能图语言S7 Graph的应用；8.  S7-300/400的程序结构（功能块、数据块、组织块），以及线性化编程、模块化编程、结构化编程和符号化编程；9.  S7-300程序的备份的技巧；10. STEP7程序的在线调试及程序错误的诊断（在线连接、程序的上传下载与故障诊断、程序的在线调试的技巧、诊断缓存区查找程序故障的方法、常见故障的查找与排除方法）；11. STEP7诊断PLC的系统故障和网络故障的方法；12. S7-300/400 通讯和网络的组态；13. PLC与人机界面的通讯原理、方法及案例分析；14. MPI网络与全局数据通信的组态；15. PROFIBUS现场总线通信与编程的几种方法与技巧16、工业以太网通讯与编程；（二）WINCC组态编程软件技术1. WINCC软件介绍；WINCC与S7 PLC的通信；2、WINCC的组态(建立项目、组态变量、创建过程画面)；3. WINCC软件与S7-PLCSIM仿真软件连接与调试技巧；（三）变频调速器的应用及故障处理1、变频器的应用：变频器的额定参数、选型及安装接线；变频器输出频率控制方法与选择；变频器同步控制的几种方案与设计；变频器闭环控制的设计方法；变频器速度反馈传感器及制动方法的选择，制动电阻参数的计算； 2、变频器调速系统常见故障与处理方法：过流、过压、欠压、过热、无故障显示；无故障显示、电动机不能启动；无故障显示，电动机能启动但不能调速；电动机加速过程中失速；外来干扰对变频的影响及抑制； 3、变频器维修案例分析：功率模块的损坏（主回路故障）；无任何显示（充电指示灯和键盘面板）；无故障显示，变频器不能工作；有故障显示（过流故障、欠压故障、过压故障、过热故障、输出缺相故障）；

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；　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，　　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，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。 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。

6ES7 390-1AJ30-0AA0 导轨(830mm)

6ES7 390-1BC00-0AA0 导轨(2000mm)

6ES7 392-1AJ00-0AA0 20针前连接器

6ES7 392-1AM00-0AA0 40针前连接器

功能模板

6ES7 350-1AH03-0AE0 FM350-1 计数器功能模块

6ES7 350-2AH00-0AE0 FM350-2 计数器功能模块

6ES7 351-1AH01-0AE0 FM351 定位功能模块

6ES7 352-1AH01-0AE0 FM352 电子凸轮控制器

6ES7 352-1AH00-8BG0 组态软件包

6ES7353-1AH01-0AE0 步进电机定位模块

6ES7 354-1AH01-0AE0 FM354 伺服电机定位模块

6ES7 355-0VH10-0AE0 FM355C闭环控制模块

6ES7 355-0VH00-8BA0 组态软件包

6ES7 355-1VH10-0AE0 FM355S 闭环控制系统

6ES7 355-2CH00-0AE0 FM355-2C闭环控制模块

6ES7 355-2SH00-0AE0 FM355-2S 闭环控制模块

6ES7 357-4AH01-0AE0 FM357-2多轴定位模块

6ES7 357-4AH03-3AE0 FM357-2L系统固件单独许可证

6ES7 357-4BH03-3AE0 FM357-2XL 系统固件单独许可证

6ES7 338-4BC01-0AB0 SM338绝对位置输入模块

6ES7 352-5AH00-0AE0 FM352-5高速布尔处理器

6ES7 352-5AH00-7XG0 FM352-5功能软件包

通讯模板

6ES7 340-1AH01-0AE0 CP340 通讯处理器（RS232）

6ES7 340-1BH02-0AE0 CP340 通讯处理器（20mA/TTY）

6ES7 340-1CH02-0AE0 CP340 通讯处理器（RS485/RS422）

6ES7 341-1AH01-0AE0 CP341 通讯处理器（RS232）

6ES7 341-1BH01-0AE0 CP341 通讯处理器（20mA/TTY）

6ES7 341-1CH01-0AE0 CP341 通讯处理器（RS485/RS422）

6ES7 341-1AH00-8BA0 CP341 通讯模块配置软件包

6ES7 870-1AA01-0YA0 可装载驱动 MODBUS RTU 主站

6ES7 870-1AB01-0YA0 可装载驱动 MODBUS RTU 从站

6GK7 342-5DA02-0XE0 CP342-5通讯模块

6GK7 342-5DF00-0XE0 CP342-5 光纤通讯模块

6GK7 343-5FA01-0XE0 CP343-5通讯模块

6GK7 343-1EX11-0XE0 CP343-1 以太网通讯模块

6GK7 343-1EX21-0XE0 CP343-1 以太网通讯模块

6GK7 343-1GX20-0XE0 CP343-1 IT 以太网通讯模块

6GK7 343-1HX00-0XE0 CP343-1PN PROFINET以太网通讯模

S7-300

• 模块化微型PLC系统，满足中、小规模的性能要求
• 各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务
• 简单实用的分布式结构和多界面网络能力，应用十分灵活
• 方便用户和简易的无风扇设计
• 当控制任务增加时，可自由扩展
• 大量的集成功能使它功能非常强劲

S7-300F

• 故障安全型自动化系统，满足工厂日益增加的安全需求
• 基于S7-300
• 可以连接带有安全相关模块的ET200S和ET200M分布式I/O 站；采用PROFIsafe协议通过 PROFIBUS DP进行与安全相关的通讯。
• 此外，还有用于与安全无关应用的标准模块