目 录
前言
第1章 工业自动化系统概述1
第2章 可编程序控制器基础2
2.1 可编程序控制器的产生和定义2
2.2 可编程序控制器的特点3
2.3 可编程序控制器的应用3
2.4 可编程序控制器的分类4
2.4.1 按照I/O点数容量分类4
2.4.2 按照结构形式分类4
2.4.3 按照使用情况分类5
2.5 可编程序控制器的组成5
2.5.1 中央处理单元6
2.5.2 存储器6
2.5.3 输入/输出单元6
2.5.4 电源9
2.5.5 I/O扩展接口9
2.5.6 通信接口9
2.5.7 智能单元9
2.5.8 外部设备9
2.6 可编程序控制器的工作特点9
2.6.1 PLC循环扫描工作过程9
2.6.2 PLC的扫描周期11
2.6.3 输入/输出映像寄存器11
2.6.4 PLC的输入/输出滞后11
第3章 自动化工程项目设计13
3.1 物料灌装自动生产线13
3.2 自动化控制系统设计流程13
3.2.1 确定系统控制任务与设计要求14
3.2.2 制定电气控制方案14
3.2.3 确定控制系统的输入/输出信号15
3.2.4 硬件选型与配置15
3.2.5 I/O分配15
3.2.6 控制程序设计15
3.2.7 现场运行调试16
3.2.8 项目归档16
3.3 自动生产线控制要求16
3.4 自动生产线信号分析17
3.5 工程项目设计报告18
3.6 自动化项目设计软件STEP719
3.6.1 SIMATIC 管理器19
3.6.2 创建用户项目21
3.6.3 STEP7 帮助系统23
任务1 新建物料灌装自动生产线项目24
第4章 PLC的硬件设计25
4.1 S7-300/400硬件模块25
4.1.1 机架25
4.1.2 电源模块26
4.1.3 CPU模块26
4.1.4 接口模块29
4.1.5 信号模块30
4.1.6 通信模块31
4.1.7 功能模块31
4.1.8 占位模块32
4.1.9 仿真器模块32
4.2 硬件安装33
4.2.1 S7-300系列模块的安装规范33
4.2.2 S7-400系列模块的安装规范34
4.3 更换模块34
4.3.1 更换S7-300的SM模块34
4.3.2 更换S7-400的SM模块34
4.4 硬件组态34
4.4.1 组态硬件模块35
4.4.2 配置模块参数36
4.4.3 保存、下载和上传组态参数42
4.4.4 更新硬件目录44
4.4.5 复位CPU和暖启动46
4.5 自动生产线硬件设计46
4.5.1 硬件模块选择与配置46
4.5.2 I/O分配表47
4.5.3 I/O接线图48
任务2 物料灌装自动生产线项目硬件设计50
第5章 PLC的软件设计51
5.1 STEP7编程基础51
5.1.1 数制和编码51
5.1.2 数据类型及表示格式52
5.1.3 S7-300/400的内部资源54
5.1.4 存储区的寻址方式56
5.1.5 STEP7编程语言58
5.2 程序结构设计61
5.2.1 程序块类型61
5.2.2 程序结构形式62
5.2.3 工程项目程序结构63
5.3 程序块的编辑64
5.3.1 新建用户程序块64
5.3.2 LAD/STL/FBD编辑器65
5.3.3 程序块的调用66
5.3.4 下载块到CPU66
5.3.5 监视程序运行67
任务3 设计手动运行程序68
5.4 符号表68
5.4.1 定义全局符号68
5.4.2 使用全局符号69
任务4 编辑项目的符号表71
5.5 开关量的控制72
5.5.1 逻辑与、或、异或指令72
5.5.2 置位、复位指令73
5.5.3 触发器的置位/复位指令74
5.5.4 影响RLO的指令74
5.5.5 边沿检测指令74
任务5 设计启动物料灌装生产线运行的程序76
5.6 数据传送指令77
5.7 计数器的使用--计数统计77
5.7.1 计数器各端口的功能77
5.7.2 加减计数器的功能图78
5.8 定时器的使用--时间控制79
5.8.1 接通延时定时器ODT79
5.8.2 带保持的接通延时定时器ODTS81
5.8.3 关断延时定时器OFFDT81
5.8.4 脉冲定时器PULSE82
5.8.5 扩展脉冲定时器PEXT83
任务6 设计物料灌装生产线自动运行的程序84
5.9 数据的运算操作85
5.9.1 基本数学运算指令85
5.9.2 比较指令86
5.9.3 转换指令86
任务7 生产线数据处理88
5.10 程序调试方法88
5.10.1 S7-PLCSIM仿真软件88
5.10.2 使用程序编辑器调试程序89
5.10.3 使用变量表调试程序90
5.11 数据块的使用92
5.11.1 数据的类型92
5.11.2 定义全局数据块93
5.11.3 完全表示方法访问数据块94
5.11.4 数据块的应用95
5.11.5 恢复数据块的初值98
任务8 应用数据块进行计数统计98
5.12 编写带形参的函数99
5.12.1 任务要求--故障报警99
5.12.2 编写带形参的FC99
5.12.3 编写带形参的FB101
5.12.4 调用修改了参数的函数FC或FB104
任务9 生产线故障报警105
5.13 故障诊断105
5.13.1 模块信息106
5.13.2 硬件诊断107
5.13.3 参考数据109
5.13.4 重新接线114
任务10 重新接线点动传送带电动机118
5.14 组织块与中断系统119
5.14.1 组织块的类型与优先级119
5.14.2 启动组织块119
5.14.3 中断组织块120
5.14.4 组织块的启动信息124
任务11 日期时间中断组织块的应用125
5.15 模拟量的处理方法126
5.15.1 模拟量模板的用途126
5.15.2 量程卡的设置126
5.15.3 AI/AO地址分配126
5.15.4 模拟量输入模块的组态127
5.15.5 模拟量输出模块的组态129
5.15.6 模拟量转换的数值表达方式131
5.15.7 模拟量的规范化132
任务12 模拟量液位值的处理134
第6章 PLC的网络通信技术及应用135
6.1 通信基础知识135
6.1.1 数据传输方式135
6.1.2 数据传送方向135
6.1.3 传输介质136
6.1.4 串行通信接口136
6.1.5 西门子工业网络通信137
6.2 PROFIBUS网络概述138
6.2.1 PROFIBUS的优点138
6.2.2 PROFIBUS的访问机理139
6.2.3 PROFIBUS的通信协议139
6.2.4 PROFIBUS的网络特性140
6.2.5 PROFIBUS网络连接部件141
6.3 PROFIBUS-DP网络的主站与从站143
6.3.1 PROFIBUS-DP网络中的主站143
6.3.2 PROFIBUS-DP网络中的从站143
6.3.3 PROFIBUS通信处理器145
6.4 建立PROFIBUS-DP网络146
6.4.1 集成DP接口的CPU作主站146
6.4.2 CP342-5作为主站150
任务13 组态PROFIBUS-DP网络157
6.5 PROFIBUS-DP网络故障诊断157
6.5.1 故障指示灯LED157
6.5.2 用STEP7软件进行网络诊断158
6.5.3 通过组织块OB86进行诊断159
6.5.4 用BT200进行硬件测试与诊断162
第7章 WinCC监控系统164
7.1 人机界面概述164
7.1.1 HMI的主要任务164
7.1.2 HMI产品164
7.1.3 WinCC的特点165
7.1.4 HMI项目设计方法165
7.2 项目管理器166
7.2.1 启动WinCC项目管理器166
7.2.2 WinCC项目管理器的结构166
7.2.3 项目类型167
7.2.4 创建和编辑项目168
7.2.5 运行项目174
7.2.6 复制项目175
任务14 建立物料灌装自动生产线监控项目175
7.3 组态变量175
7.3.1 变量管理器176
7.3.2 通信驱动程序177
7.3.3 创建和编辑变量180
任务15 建立WinCC与PLC的通信连接181
7.4 创建过程画面182
7.4.1 WinCC图形编辑器182
7.4.2 组态过程画面186
7.4.3 对象动态化举例191
任务16 组态物料灌装自动生产线监控画面216
7.5 过程值归档216
7.5.1 组态过程值归档216
7.5.2 显示过程数据219
7.5.3 使用WinCC变量模拟器223
任务17 显示液位值和温度值趋势图225
7.6 消息系统226
7.6.1 组态报警系统227
7.6.2 报警显示234
任务18 编辑监控系统报警消息236
7.7 报表系统236
7.7.1 报表系统概述236
7.7.2 组态报警消息报表236
7.7.3 组态过程值表格报表239
7.7.4 组态过程值趋势图报表241
7.8 用户管理242
任务19 组态用户管理系统245
7.9 基于OPC的数据访问245
7.9.1 OPC的概念245
7.9.2 WinCC支持的OPC服务器规范246
7.9.3 WinCC作为OPC DA服务器247
7.9.4 WinCC作为OPC DA客户机251
任务20 组态WinCC与Microsoft Excel的连接255
附录 任务分析与讨论256
任务3 设计手动运行程序256
任务5 设计启动物料灌装生产线运行的程序257
任务6 设计物料灌装生产线自动运行的程序258
任务7 生产线数据处理261
任务11 日期时间中断组织块的应用264
任务12 模拟量液位值的处理265
参考文献268