本書以西門子公司的S7-300/400PLC為主要敘述對象，介紹了PLC的原理、應用及控制系統(tǒng)設計。本書的主要內容有PLC的基礎知識，S7-300/400PLC控制系統(tǒng)硬件特性與組態(tài)，S7-300/400PLC的指令系統(tǒng)及編程，編程軟件STEP7的應用，以及S7-300/400PLC的通信網絡等。書中進行指令講解時穿插給出了編程舉例，并在終章介紹了5個S7-300/400PLC工程應用案例，供讀者參考。本書遵循教學規(guī)律，內容闡述循序漸進、深入本質、切中要害，結構合理、嚴謹，概念準確，易讀易懂。本書可作為電氣類相關專業(yè)高專、本科生的課程教材以及畢業(yè)設計教材，也可供相關工程技術人員、電氣工程師參考。
適讀人群：電氣類相關專業(yè)高專、本科學生，相關工程技術人員和電氣工程師
《S7-300/400 PLC編程設計與應用》一書系統(tǒng)地對西門子中高端300/400 PLC進行了介紹，書中穿插給出了指令應用實例，可供讀者在學習之余，進行體驗操作。此外，本書還給出了很多實際工程案例，為讀者提供了可靠的參考。可以說本書是讀者了解、使用西門子中高端300/400 PLC不可多得的一本好書。
隨著科學技術的進步和微電子技術的迅猛發(fā)展，可編程序控制器（PLC）技術已廣泛應用于各種自動化控制領域，在現代工礦企業(yè)的生產、加工與制造過程中，起到了十分重要的作用。隨著PLC功能的不斷提升，以及其可靠性高、操作簡便等特點，使其應用成為了一種工業(yè)發(fā)展的趨勢。特別是隨著工業(yè)控制網絡化進程的發(fā)展，使得PLC與現場總線技術獲得了更加完美的結合，具有網絡功能的PLC系統(tǒng)越發(fā)顯示出了在先進工業(yè)控制中的作用與優(yōu)勢。目前，PLC、計算機輔助設計/計算機輔助制造（CAD/CAM）、機器人（Robot）和數控（NC）技術已發(fā)展成為工業(yè)自動化的支柱技術。因此熟悉和掌握先進的控制手段與方法，學習PLC技術已成為高等院校相關專業(yè)和工程自動化技術人員的一項迫切任務。
本書以西門子公司的S7-300/400PLC為主要敘述對象，在作者多年教學與科研工作的基礎上，借鑒相關領域專家學者的研究成果最終撰寫成稿。本書的主要內容有PLC的基礎知識，S7-300/400PLC的硬件特性與組態(tài)、S7-300/400PLC的指令系統(tǒng)及編程，編程軟件STEP7的應用，以及S7-300/400PLC的通信網絡等。最后一章介紹了5個S7-300/400PLC工程應用案例，供讀者學習參考。
本書注重硬件特性和指令系統(tǒng)的敘述和講解，注重編程基礎，并配以應用性示例，使讀者容易理解和掌握。
由于作者水平有限，書中錯誤和不妥之處在所難免，請廣大讀者批評指正。
朱文杰
于長沙
2017年4月
前言
第1章 PLC的基礎知識 1
1.1 概述 1 1.1.1 PLC的產生和定義 1
1.1.2 PLC的主要功能與性能指標 1
1.2 PLC的基本結構和各部分的作用 3
1.2.1 中央處理單元 3
1.2.2 存儲器單元 3
1.2.3 電源單元 4
1.2.4 輸入/輸出單元 5
1.2.5 接口單元 5
1.2.6 外部設備 6
1.3 PLC的工作原理 6
1.3.1 PLC對繼電器控制系統(tǒng)的仿真 6
1.3.2 PLC的循環(huán)掃描工作方式 7
1.4 PLC的軟件基礎 10
1.4.1 系統(tǒng)監(jiān)控程序 10
1.4.2 用戶程序 11
1.4.3 PLC的編程語言 12
1.4.4 PLC控制系統(tǒng)設計的一般步驟 13
第2章 S7-300/400PLC的硬件特性與組態(tài) 14
2.1 S7-300PLC的硬件組成 14
2.1.1 S7-300PLC概述 14
2.1.2 S7-300PLC的CPU模塊 19
2.1.3 S7-300PLC的I/O模塊及其他模塊 25
2.1.4 S7-300PLC的配置與組態(tài) 40
2.2 S7-400PLC的硬件組成 43
2.2.1 S7-400PLC的基本結構與特點 43
2.2.2 機架與接口模塊 45
2.2.3 S7-400PLC的CPU模塊和電源模塊 46
2.2.4 S7-400PLC的輸入/輸出模塊及其他模塊 52
第3章 S7-300/400PLC的指令系統(tǒng)及編程 56
3.1 S7-300/400PLC的編程基礎 56
3.2 S7-300/400PLC的基本指令與編程 64
3.2.1 位邏輯指令 643.2.2 定時器指令 74
3.2.3 計數器指令 82
3.3 S7-300/400PLC的功能指令及編程 87
3.3.1 裝載與傳輸指令 88
3.3.2 比較指令 913.3.3 數據轉換指令 93
3.3.4 移位和循環(huán)移位指令 99
3.3.5 運算指令 105
3.3.6 控制指令 1123.3.7 累加器指令 119
3.3.8 數據塊指令 121
3.3.9 S7-300/400PLC功能塊簡介 122
3.4 梯形圖編程規(guī)則 126
3.4.1 繼電器線路與程序梯形圖的轉換 126
3.4.2 梯形圖的優(yōu)化 130
第4章 編程軟件STEP7的應用 132
4.1 STEP7介紹 132
4.1.1 關于STEP7 132
4.1.2 STEP7標準軟件包 134
4.1.3 STEP7V5.4中的內容 136
4.1.4 STEP7標準軟件包的擴展應用 137
4.2 編程軟件STEP7的安裝與卸載 139
4.3 設計自動化解決方案 140
4.3.1 設計自動化項目的一般步驟 140
4.3.2 設計油壓裝置自動化示例 140
4.4 用戶程序結構基礎 145
4.4.1 數據塊及其數據結構 146
4.4.2 數組 148
4.4.3 結構 149
4.4.4 用戶數據類型 150
4.5 功能塊編程及調用 151
4.5.1 符號表與變量聲明表（局域數據） 152
4.5.2 邏輯塊局部數據的類型 155
4.5.3 塊調用過程及內存分配 157
4.5.4 參數傳遞的限制 159
4.5.5 時間標記沖突與一致性檢查 160
4.5.6 功能塊編程與調用舉例 161
4.6 組織塊OB與中斷優(yōu)先級 168
4.6.1 中斷過程 168
4.6.2 組織塊的分類 169
4.6.3 組織塊優(yōu)先級 188
4.6.4 中斷控制 190
4.6.5 其他組織塊 192
4.7 PLC控制系統(tǒng)的可靠性設計 192
4.7.1 影響PLC控制系統(tǒng)可靠性的因素 193
4.7.2 PLC控制系統(tǒng)工程應用的抗干擾設計 194
4.7.3 提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的硬件措施 194
4.7.4 提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的軟件措施 198
第5章 S7-300/400PLC的通信網絡 203
5.1 現場總線與S7-300/400PLC集成通信網絡 203
5.1.1 現場總線 203
5.1.2 S7-300/400PLC的集成通信網絡 206
5.2 MPI網絡與全局數據通信 209
5.2.1 MPI網絡 2095.2.2 MPI的通信及組態(tài) 211
5.3 AS-I接口網絡 218
5.3.1 AS-I的網絡結構及技術指標 218
5.3.2 AS-I的主站模塊 221
5.4 工業(yè)以太網 230
5.4.1 工業(yè)以太網概述 230
5.4.2 工業(yè)以太網的連接 231
5.4.3 工業(yè)以太網交換技術 233
5.4.4 工業(yè)以太網的網卡與通信處理器 234
5.4.5 工業(yè)以太網的通信 235
第6章 S7-300/400PLC控制系統(tǒng)案例解析 239
6.1 S7-300PLC與S7-200PLC實現自由口無線通信 239
6.1.1 自由口無線通信項目簡介 239
6.1.2 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件及網絡結構 239
6.1.3 通信功能的實現 239
6.1.4 數傳電臺選型和故障判斷 246
6.1.5 小結 246
6.2 S7-300PLC在變電站中的應用 246
6.2.1 硬件系統(tǒng)構成 2476.2.2 監(jiān)控系統(tǒng)軟件 247
6.2.3 小結 253
6.3 S7-300PLC在斷路器極限電流測試系統(tǒng)中的應用 253
6.3.1 極限電流測試系統(tǒng)介紹 254
6.3.2 串行通信的實現 2546.3.3 控制系統(tǒng)完成的功能 255
6.3.4 小結 257
6.4 S7-300PLC與DCS串行通信 257
6.4.1 系統(tǒng)連接 257
6.4.2 CP341模塊應用簡述 258
6.4.3 軟件組態(tài) 259
6.4.4 實施過程中的注意事項 260
6.4.5 小結 260 6.5 S7-300/400PLC在永久船閘系統(tǒng)中的應用 261
6.5.1 船閘控制系統(tǒng)的組成與運行 261
6.5.2 船閘控制系統(tǒng)的基本配置 262
6.5.3 西門子PLC在船閘系統(tǒng)中的控制特點 263
6.5.4 小結 266
附錄 S7-300/400PLC指令一覽表 267
參考文獻 272
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