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第9章PLC應用中的一些問題176
91PLC控制系統(tǒng)的設計與調試步驟176
911系統(tǒng)設計176
912PLC硬件選型177
913硬件軟件設計與調試178
92節(jié)省PLC輸入輸出點數(shù)的方法179
921減少所需輸入點數(shù)的方法180
922減少所需輸出點數(shù)的方法180
93PLC控制系統(tǒng)的可靠性措施181
931電源的抗干擾措施181
932安裝的抗干擾措施182
933故障的檢測與診斷183
94習題184
第10章STEP 7Micro/WIN編程軟件與仿真軟件使用指南185
101編程軟件概述185
1011編程軟件的安裝與項目的組成185
1012通信參數(shù)的設置與在線連接的建立187
1013幫助功能的使用與S7200的出錯處理188
102程序的編寫與傳送189
1021編程的準備工作189
1022編寫與傳送用戶程序190
1023數(shù)據(jù)塊的使用193
103用編程軟件監(jiān)控與調試程序194
1031基于程序編輯器的程序狀態(tài)監(jiān)控194
1032用狀態(tài)表監(jiān)控與調試程序196
1033用狀態(tài)表強制改變數(shù)值197
1034在RUN模式下編輯用戶程序199
1035調試用戶程序的其他方法199
104使用系統(tǒng)塊設置PLC的參數(shù)200
1041斷電數(shù)據(jù)保持的設置200
1042創(chuàng)建CPU密碼202
1043輸出表與輸入濾波器的設置204
1044脈沖捕捉功能與后臺通信時間的設置205
105S7200仿真軟件的使用206
106習題209
附錄210
附錄A實驗指導書210
A1編程軟件使用練習210
A2定時器計數(shù)器應用實驗212
A3自動往返的小車控制系統(tǒng)的編程實驗213
A4彩燈控制程序的編程實驗214
A5使用起保停電路的順序控制程序編程實驗215
A6以轉換為中心的順序控制程序編程實驗215
A7使用SCR指令的順序控制程序的編程實驗216
A8具有多種工作方式的系統(tǒng)的編程實驗217
A9功能指令的編程實驗217
A10子程序的編程實驗219
A11中斷程序的編程實驗220
A12PLC與計算機的自由端口通信實驗222
A13使用Modbus從站協(xié)議的PLC與計算機的通信實驗223
A14兩臺PLC的通信實驗223
A15高速輸入與高速輸出的編程實驗224
A16用模擬電位器修改定時器設定值的實驗226
A17PID閉環(huán)控制實驗227
附錄B部分習題參考答案228
附錄CS7200的特殊存儲器(SM)
標志位235
附錄DS7200的SIMATIC指令集
簡表237
附錄E配套光盤說明242
參考文獻245          

隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，可編程序控制器（PLC）正在走入工礦企業(yè)的每一個角落，只要有控制要求的場合，就有PLC的應用。PLC常被稱為全能“工業(yè)電腦”，用它可以方便地對工業(yè)現(xiàn)場進行實時控制。在工業(yè)電氣控制系統(tǒng)中，經(jīng)常遇到控制常數(shù)設定和修改的問題，例如：某加熱控制系統(tǒng)加熱時間常數(shù)的設定和改變問題。PLC改變控制常數(shù)的常用方法有兩種，其一，通過上位計算機對原程序中控制數(shù)據(jù)進行修改;其二，利用外部裝置輸入數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)運行。即由外設將數(shù)據(jù)送入PLC，進行數(shù)據(jù)處理，然后對PLC內(nèi)部參數(shù)進行修改，實現(xiàn)對工業(yè)設備的實時控制。第二鐘數(shù)據(jù)輸入方法，具有不修改原程序，數(shù)據(jù)輸入方法簡單、操作方便，能實現(xiàn)實時控制等優(yōu)點，不僅適用于計算機設計人員使用，而且還適用于普通操作人員。在電氣控制設備上，有著非常廣泛的應用，并且許多廠家PLC產(chǎn)品都具有外部數(shù)據(jù)輸入功能。所以，利用PLC控制技術對外部BCD碼數(shù)據(jù)進行輸入，充分發(fā)揮工業(yè)控制計算機—PLC數(shù)值計算和處理能力的編程、控制方法，具有實際應用的推廣意義。這里，以SIEMENS公司PLC構成的某加熱系統(tǒng)為例，詳細、具體地對加熱時間常數(shù)外部數(shù)據(jù)輸入方法及用戶處理程序作以介紹。
1 BCD碼數(shù)據(jù)外部輸入應用設計舉例
1.1 設計思路
首先介紹SIEMENS（西門子）公司PLC S7—200的物理存儲區(qū)結構，一般情況下，物理存儲區(qū)是以字節(jié)為單位的，所以存儲單元為字節(jié)單元，操作數(shù)長度是字或雙字時，標識符后給出的存儲單元參數(shù)是字或雙字內(nèi)的最低字節(jié)單元號。圖1（a）給出了字節(jié)、字、雙字的相互關系及表示方法。當使用數(shù)據(jù)寬度為字或雙字時，應保證沒有生成任何重疊的存儲器字節(jié)分配，例如，字地址編碼應采用MW10、MW12、MW14••••••等偶數(shù)字地址或MW11、MW13、MW15•••••••等奇數(shù)字地址，由于存儲器字MW10占用MB10、MB11兩個字節(jié)，而MW11則要占用MB11、MB12兩字節(jié)，存在字節(jié)地址重疊單元MB11，所以字地址編碼時奇偶不能兼用，以免造成數(shù)據(jù)讀寫錯誤。圖1（b）給出數(shù)據(jù)存儲結構，數(shù)據(jù)的高位用MSB表示，低位用LSB表示。圖1（a） 以字節(jié)單元為基準標記存儲器單元 圖1（b） 存儲器中字節(jié)、字、雙字之間的關系
其次，以德國SIEMENS（西門子）公司的S7—200 PLC為例。構成加熱控制系統(tǒng)，加熱時間采用三位十進制數(shù)的BCD碼撥盤從PLC外部輸入。PLC輸入/輸出接點分配如下表所示：
附表：PLC輸入/輸出接點地址分配
加熱系統(tǒng)的加熱元件用PLC輸出點Q0.0控制，系統(tǒng)起動按鈕由I1.4輸入，復位按鈕由I1.5輸入。
這里選擇兩個字節(jié)的PLC輸入映象寄存器IB0和IB1作為外部數(shù)據(jù)輸入端，利用三個BCD碼撥盤將外部數(shù)據(jù)分別置入IB0、IB1兩個字節(jié)中。每個BCD碼撥盤需用四位PLC輸入點，如個位BCD碼8421端分別接至PLC的I0.3、I0.2、I0.1、I0.0輸入接點，分配PLC的輸入接點IB0的低4位為BCD碼的個位數(shù)、高4位為BCD碼的十位數(shù)、IB1的低4位為BCD碼的百位數(shù)、高4位為無效位。利用傳送指令分別將個、十、百位數(shù)送入三個內(nèi)部標志寄存器（或內(nèi)部變量寄存器）保存，并將送入的十位、百位數(shù)分別乘以權10和權100，最后將處理好的個位、十位、百位數(shù)相加，運算結果作為加熱器的加熱時間常數(shù)，PLC在用戶程序初始化時，將其送入加熱時間定時器中，對加熱器加熱時間進行實時控制，PLC在每次運行開始初始化程序中讀取BCD碼撥盤數(shù)據(jù)。這樣采用改變外部撥盤的數(shù)據(jù)。即可以靈活地改變加熱時間。
最后，介紹了外部數(shù)據(jù)輸入處理過程的基本思路。
1.2用戶處理程序。用戶程序由主程序和初始化子程序組成，根據(jù)特殊標志位SMO.1在程序首次掃描時給出的脈沖信號，調用初始化子程序，實現(xiàn)BCD碼的數(shù)據(jù)輸入。這樣，在其后的掃描周期中不再會調用該程序，這減少了掃描時間且程序更結構化。用戶程序說明：（1）程序段一實現(xiàn)子程序調用功能;（2）段二和段三實現(xiàn)加熱器加熱控制功能，輸出繼電器Q0.0由I1.4置位、定時器T37或I1.5復位，定時器T37的計時常數(shù)由內(nèi)部標志寄存器MW8置入;（3）段5—段9為BCD碼數(shù)據(jù)輸入、處理子程序。段六、七分別將個位、十位、百位送MW2、6和VW2保存。段八實現(xiàn)十位乘10，百位乘100,運算結果分別送入VD4和VD8功能，并且將個位、十位、百位數(shù)求和運算結果送入MW8作為加熱器加熱時間。（4）段九為子程序返回。PLC S7-200梯形圖程序。

2 設計關鍵技巧和注意事項
設計技巧：是用BCD碼撥盤，把加熱器的加熱時間值置成BCD碼數(shù)，并用PLC的數(shù)據(jù)傳送指令讀入輸入映象寄存器，進行運算后，作為控制加熱定時器的預置值，從而達到實時控制。注意事項：首先是應特別熟悉PLC物理寄存器內(nèi)部結構，以便正確地確定BCD碼數(shù)據(jù)輸入位與PLC輸入接點的關系，使之與定時器的時間常數(shù)相對應。其次，本參考程序在PLC由STOP狀態(tài)進入RUN狀態(tài)時讀入外部數(shù)據(jù)，故只能在STOP狀態(tài)修改BCD撥盤數(shù)據(jù)。若需在程序運行其間更改數(shù)據(jù)時，只要將子程序調用條件稍加改動即可。3 結束語
隨著PLC技術在現(xiàn)代工業(yè)中的廣泛應用，利用外部裝置輸入、修改控制數(shù)據(jù)的應用場合越來越多，PLC應用技術和技巧應迅速普及，以不斷提高工業(yè)控制技術水平，提高勞動生產(chǎn)率，提高國民的生活水平和綜合國力。以上，我們探討的是一種簡單而可靠的外部數(shù)據(jù)輸入方法，可供專門從事PLC應用技術研究的工程技術人員參考。（一）PLC應用編程與維護技術（以西門子PLC S7-200/300/400為案例）1.  S7-200高級應用與案例分析； 2.  S7-300/400與ET200分布式I/O的硬件結構和硬件組態(tài)方法與使用技巧；4 . S7-PLCSIM仿真軟件實現(xiàn)多臺PLC同時仿真與網(wǎng)絡仿真的技巧；5.  S7-300/400的編程語言、編程元件及指令系統(tǒng)；6.  S7-300/400在模擬量閉環(huán)控制中的應用，用系統(tǒng)功能塊實現(xiàn)PID控制；7.  順序控制梯形圖的設計方法與技巧，順序控制功能圖語言S7 Graph的應用；8.  S7-300/400的程序結構（功能塊、數(shù)據(jù)塊、組織塊），以及線性化編程、模塊化編程、結構化編程和符號化編程；9.  S7-300程序的備份的技巧；10. STEP7程序的在線調試及程序錯誤的診斷（在線連接、程序的上傳下載與故障診斷、程序的在線調試的技巧、診斷緩存區(qū)查找程序故障的方法、常見故障的查找與排除方法）；11. STEP7診斷PLC的系統(tǒng)故障和網(wǎng)絡故障的方法；12. S7-300/400 通訊和網(wǎng)絡的組態(tài)；13. PLC與人機界面的通訊原理、方法及案例分析；14. MPI網(wǎng)絡與全局數(shù)據(jù)通信的組態(tài)；15. PROFIBUS現(xiàn)場總線通信與編程的幾種方法與技巧16、工業(yè)以太網(wǎng)通訊與編程；（二）WINCC組態(tài)編程軟件技術1. WINCC軟件介紹；WINCC與S7 PLC的通信；2、WINCC的組態(tài)(建立項目、組態(tài)變量、創(chuàng)建過程畫面)；3. WINCC軟件與S7-PLCSIM仿真軟件連接與調試技巧；（三）變頻調速器的應用及故障處理1、變頻器的應用：變頻器的額定參數(shù)、選型及安裝接線；變頻器輸出頻率控制方法與選擇；變頻器同步控制的幾種方案與設計；變頻器閉環(huán)控制的設計方法；變頻器速度反饋傳感器及制動方法的選擇，制動電阻參數(shù)的計算； 2、變頻器調速系統(tǒng)常見故障與處理方法：過流、過壓、欠壓、過熱、無故障顯示；無故障顯示、電動機不能啟動；無故障顯示，電動機能啟動但不能調速；電動機加速過程中失速；外來干擾對變頻的影響及抑制； 3、變頻器維修案例分析：功率模塊的損壞（主回路故障）；無任何顯示（充電指示燈和鍵盤面板）；無故障顯示，變頻器不能工作；有故障顯示（過流故障、欠壓故障、過壓故障、過熱故障、輸出缺相故障）；

以電動機控制為案例，用邏輯分析的方法介紹如何用PLC實現(xiàn)簡單邏輯控制；　本書以實際工程應用和便于教學使用為出發(fā)點，以西門子S7-300系列可編程序控制器（簡稱PLC）為藍本，主要介紹可編程序控制器的特點、結構組成、工作原理、內(nèi)部存儲區(qū)、指令系統(tǒng)、程序結構、編程軟件使用、編程規(guī)則與技巧、控制系統(tǒng)設計與應用技術等。 本書以工作過程為導向安排內(nèi)容，盡可能做到語言簡捷、內(nèi)容豐富、實用性強、理論聯(lián)系實際，詳細敘述了PLC的應用技術，并通過大量工程案例介紹PLC的設計方法和安裝技巧。大部分章節(jié)都有相關技能訓練，以突出實踐技能和應用能力的培養(yǎng)。 本書適合作為電氣自動化、樓宇智能化、機電一體化、機械設計與制造及相關專業(yè)“PLC基礎與應用”課程的教學用書，也可作為電氣技術人員的參考書和培訓教材。本書配有授課電子教案，　　前 言

可編程序控制器（簡稱PLC）是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術發(fā)展起來的一種新型、通用的工業(yè)自動控制裝置。它具有高可靠性、配置擴充的靈活性等特點，且具有易于編程、使用維護方便等優(yōu)點，在工業(yè)自動化控制的各個領域得到了廣泛應用，它代表著控制技術的發(fā)展方向，被業(yè)界稱為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱之一。 近年來，PLC的發(fā)展勢頭有增無減，新產(chǎn)品、新技術不斷涌現(xiàn)，尤其是德國西門子公司的SIMATIC S7系列PLC，具有功能強、性價比高等優(yōu)點，能為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案，深受用戶的歡迎，特別適合當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。 本書以實際工程應用和便于教學使用為出發(fā)點，以西門子S7-300系列PLC為藍本，以工作任務為導向安排內(nèi)容，以基于工作過程的思想組織與編寫內(nèi)容，注重過程性知識講解，適度介紹概念和原理，突出技能訓練和能力培養(yǎng)，力爭使本書滿足“教、學、練、做”一體化的教學需要。 全書共10章，第1章介紹PLC的定義、基本結構、基本原理，西門子S7系列PLC的分類、S7-300 PLC的工作過程、模塊安裝及默認地址；第2章介紹STEP 7編程軟件的使用、編程規(guī)則與方法，第3章介紹基本邏輯指令、邊沿檢測指令的基本應用；第4章在介紹S7-300 PLC的定時器及CPU時鐘存儲器等預備知識的基礎上，以人行橫道的控制為案例，用時序分析的方法介紹如何用PLC實現(xiàn)時序控制；第5章在介紹置位指令和復位指令等預備知識的基礎上，以搶答器和多級傳送帶控制為案例，分析如何實現(xiàn)類似物流傳送（加工）系統(tǒng)的順序起?？刂?；第6章在介紹計數(shù)器、比較指令、移位指令等預備知識的基礎上，以多臺電動機的單個按鈕控制為案例，分析如何實現(xiàn)輸入點的復用；第7章介紹轉換指令、算術運算指令、字邏輯運算等功能指令的應用；第8章在介紹模擬量信號模塊、模擬信號的處理等預備知識的基礎上，以攪拌器系統(tǒng)的控制為案例，介紹如何實現(xiàn)對模擬量的采集與控制；第9章在介紹順序控制系統(tǒng)、順序功能圖的結構、順序功能圖的梯形圖編程方法、S7 GRAPH語言等預備知識的基礎上，分別以洗車控制系統(tǒng)設計、飲料灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設計為案例，介紹如何用梯形圖實現(xiàn)選擇性分支、并進分支流程的控制；第10章介紹S7-300 PLC的通信知識，說明如何運用PROFIBUS總線技術實現(xiàn)主站與從站之間的數(shù)據(jù)交換與傳送。 本書盡可能做到語言簡捷、內(nèi)容豐富、實用性強、理論聯(lián)系實際，詳細敘述了PLC的應用技術，并通過大量工程案例介紹PLC的設計方法和安裝技巧，大部分章節(jié)都有相關技能訓練，以突出實踐技能和應用能力的培養(yǎng)。 本書適合作為電氣自動化、樓宇智能化、機電一體化、機械設計與制造及相關專業(yè)“PLC基礎與應用”課程的教學用書，也可作為電氣技術人員的參考書和培訓教材。 由于編者水平有限，書中難免存在錯誤和不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。 編 者 出 版 說 明 根據(jù)“教育部關于以就業(yè)為導向深化高等職業(yè)教育改革的若干意見”中提出的高等職業(yè)院校必須把培養(yǎng)學生動手能力、實踐能力和可持續(xù)發(fā)展能力放在突出的地位，促進學生技能的培養(yǎng)，以及教材內(nèi)容要緊密結合生產(chǎn)實際，并注意及時跟蹤先進技術的發(fā)展等指導精神，機械工業(yè)出版社組織全國近60所高等職業(yè)院校的骨干教師對在2001年出版的“面向21世紀高職高專系列教材”進行了全面的修訂和增補，并更名為“全國高等職業(yè)教育規(guī)劃教材”。 本系列教材是由高職高專計算機專業(yè)、電子技術專業(yè)和機電專業(yè)教材編委會分別會同各高職高專院校的一線骨干教師，針對相關專業(yè)的課程設置，融合教學中的實踐經(jīng)驗，同時吸收高等職業(yè)教育改革的成果而編寫完成的，具有“定位準確、注重能力、內(nèi)容創(chuàng)新、結構合理和敘述通俗”的編寫特色。在幾年的教學實踐中，本系列教材獲得了較高的評價，并有多個品種被評為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。在修訂和增補過程中，除了保持原有特色外，針對課程的不同性質采取了不同的優(yōu)化措施。其中，核心基礎課程的教材在保持扎實的理論基礎的同時，增加實訓和習題；實踐性較強的課程強調理論與實訓緊密結合；涉及實用技術的課程則在教材中引入了最新的知識、技術、工藝和方法。同時，根據(jù)實際教學的需要對部分課程進行了整合。

6ES7 390-1AJ30-0AA0 導軌(830mm)

6ES7 390-1BC00-0AA0 導軌(2000mm)

6ES7 392-1AJ00-0AA0 20針前連接器

6ES7 392-1AM00-0AA0 40針前連接器

功能模板

6ES7 350-1AH03-0AE0 FM350-1 計數(shù)器功能模塊

6ES7 350-2AH00-0AE0 FM350-2 計數(shù)器功能模塊

6ES7 351-1AH01-0AE0 FM351 定位功能模塊

6ES7 352-1AH01-0AE0 FM352 電子凸輪控制器

6ES7 352-1AH00-8BG0 組態(tài)軟件包

6ES7353-1AH01-0AE0 步進電機定位模塊

6ES7 354-1AH01-0AE0 FM354 伺服電機定位模塊

6ES7 355-0VH10-0AE0 FM355C閉環(huán)控制模塊

6ES7 355-0VH00-8BA0 組態(tài)軟件包

6ES7 355-1VH10-0AE0 FM355S 閉環(huán)控制系統(tǒng)

6ES7 355-2CH00-0AE0 FM355-2C閉環(huán)控制模塊

6ES7 355-2SH00-0AE0 FM355-2S 閉環(huán)控制模塊

6ES7 357-4AH01-0AE0 FM357-2多軸定位模塊

6ES7 357-4AH03-3AE0 FM357-2L系統(tǒng)固件單獨許可證

6ES7 357-4BH03-3AE0 FM357-2XL 系統(tǒng)固件單獨許可證

6ES7 338-4BC01-0AB0 SM338絕對位置輸入模塊

6ES7 352-5AH00-0AE0 FM352-5高速布爾處理器

6ES7 352-5AH00-7XG0 FM352-5功能軟件包

通訊模板

6ES7 340-1AH01-0AE0 CP340 通訊處理器（RS232）

6ES7 340-1BH02-0AE0 CP340 通訊處理器（20mA/TTY）

6ES7 340-1CH02-0AE0 CP340 通訊處理器（RS485/RS422）

6ES7 341-1AH01-0AE0 CP341 通訊處理器（RS232）

6ES7 341-1BH01-0AE0 CP341 通訊處理器（20mA/TTY）

6ES7 341-1CH01-0AE0 CP341 通訊處理器（RS485/RS422）

6ES7 341-1AH00-8BA0 CP341 通訊模塊配置軟件包

6ES7 870-1AA01-0YA0 可裝載驅動 MODBUS RTU 主站

6ES7 870-1AB01-0YA0 可裝載驅動 MODBUS RTU 從站

6GK7 342-5DA02-0XE0 CP342-5通訊模塊

6GK7 342-5DF00-0XE0 CP342-5 光纖通訊模塊

6GK7 343-5FA01-0XE0 CP343-5通訊模塊

6GK7 343-1EX11-0XE0 CP343-1 以太網(wǎng)通訊模塊

6GK7 343-1EX21-0XE0 CP343-1 以太網(wǎng)通訊模塊

6GK7 343-1GX20-0XE0 CP343-1 IT 以太網(wǎng)通訊模塊

6GK7 343-1HX00-0XE0 CP343-1PN PROFINET以太網(wǎng)通訊模

S7-300

• 模塊化微型PLC系統(tǒng)，滿足中、小規(guī)模的性能要求
• 各種性能的模塊可以非常好地滿足和適應自動化控制任務
• 簡單實用的分布式結構和多界面網(wǎng)絡能力，應用十分靈活
• 方便用戶和簡易的無風扇設計
• 當控制任務增加時，可自由擴展
• 大量的集成功能使它功能非常強勁

S7-300F

• 故障安全型自動化系統(tǒng)，滿足工廠日益增加的安全需求
• 基于S7-300
• 可以連接帶有安全相關模塊的ET200S和ET200M分布式I/O 站；采用PROFIsafe協(xié)議通過 PROFIBUS DP進行與安全相關的通訊。
• 此外，還有用于與安全無關應用的標準模塊