PLC技术实用手册

　　本手册从基础和实用出发，以方便读者学习PLC技术和在工作中查阅为目的，系统介绍了5个常用PLC机型的应用技术，即西门子S7-200/300/400系列PLC、三菱FX系列PLC和欧姆龙CP1系列PLC。全书共分六篇，内容从PLC的基础知识到高级应用，由浅入深、循序渐进分别讲解了不同型号PLC的硬件和接线、编程软件的使用、PLC的编程语言、编程方法与程序调试；在高级应用篇，系统介绍了PLC的通信、PLC在过程控制中的应用、PLC在运动控制中的应用和工程应用案例等。本手册内容丰富，重点突出，理论与实践紧密结合，并且讲解了大量的实用案例，方便读者模仿学习，同时每章*后都配有习题供读者训练之用。书中大部分实例都有详细的软件、硬件配置清单，并配有接线图和程序，本书所附电子资源中有重点内容的程序和操作视频资料，读者可以到出版社网站上下载（网址见本书前言）。本手册可供PLC工程技术人员学习和作为工具书查阅使用，也可供大中专院校相关专业师生学习参考。

　　向晓汉，黎雪芬 主编

第1篇基础入门第1章可编程序控制器（PLC）基础21.1概述21.1.1PLC的发展历史21.1.2PLC的主要特点31.1.3PLC的应用范围31.1.4PLC的分类与性能指标41.1.5PLC与继电器系统的比较51.1.6PLC与微机的比较51.1.7PLC的发展趋势51.1.8PLC在我国61.2可编程序控制器的结构和工作原理61.2.1可编程序控制器的硬件组成61.2.2可编程序控制器的工作模式101.2.3可编程序控制器的工作原理101.2.4可编程序控制器的立即输入、输出功能121.3PLC前导知识121.3.1低压电器简介121.3.2传感器和变送器131.3.3隔离器191.3.4浪涌保护器191.3.5安全栅19第2篇西门子S7-200PLC硬件和指令系统介绍第2章S7-200PLC的硬件222.1S7-200系列PLC222.1.1西门子S7系列模块简介222.1.2S7-200的性能特点232.2S7-200CPU模块及其接线232.2.1S7-200CPU模块232.2.2S7-200CPU的接线242.3S7-200扩展模块272.3.1数字量I/O扩展模块272.3.2模拟量I/O扩展模块282.3.3其他扩展模块302.4电源需求计算322.4.1最大I/O配置322.4.2电源需求计算32第3章S7-200PLC编程软件STEP7-Micro/WIN343.1STEP7-Micro/WIN编程软件的安装343.1.1STEP7-Micro/WIN编程软件概述343.1.2STEP7-Micro/WIN编程软件的安装步骤353.1.3安装和使用STEP7-Micro/WINV4.0注意事项363.2STEP7-Micro/WIN的使用373.2.1STEP7-Micro/WIN软件的打开373.2.2STEP7-Micro/WIN软件的界面介绍373.2.3创建新工程413.2.4保存工程413.2.5打开工程423.2.6系统块的设置433.2.7数据块453.2.8程序调试463.2.9交叉引用483.2.10符号表483.2.11变量表493.2.12工具浏览条503.2.13帮助菜单503.3用户自定义指令库513.4S7-200扩展模块的地址分配523.4.1模块的地址分配523.4.2模块的地址查询533.5用STEP7-Micro/WIN建立一个完整的项目553.6仿真软件的使用613.6.1仿真软件简介613.6.2仿真软件S7-200SIM2.0的使用61第4章S7-200PLC的指令及其应用634.1S7-200的编程基础知识634.1.1数据的存储类型634.1.2元件的功能与地址分配654.1.3STEP7中的编程语言694.2位逻辑指令694.2.1基本位操作指令694.2.2置位/复位指令714.2.3RS触发器指令724.2.4边沿触发指令734.3定时器与计数器指令754.3.1定时器指令754.3.2计数器指令804.3.3基本指令的应用实例834.4功能指令914.4.1比较指令914.4.2数据处理指令934.4.3移位与循环指令964.4.4算术运算指令1024.4.5功能指令的应用1104.5S7-200PLC的程序控制指令及其应用1114.5.1子程序调用1124.5.2中断调用1124.5.3跳转指令1154.5.4循环指令1164.5.5暂停指令1174.5.6结束指令1174.5.7指针1184.5.8顺控继电器指令（SCR）1184.5.9程序控制指令的应用1204.6S7-200的高速输入及其应用1204.6.1高速计数器的简介1204.6.2高速计数器在转速测量中的应用124第3篇西门子S7-300/400PLC硬件和指令系统介绍第5章S7-300/400PLC的硬件1285.1S7-300PLC概述1285.1.1西门子PLC简介1285.1.2S7-300的基本结构1285.2S7-300的CPU模块及其接线1295.2.1CPU模块的技术规范1305.2.2紧凑型CPU的接线1335.3数字量模块及其接线1355.3.1数字量输入模块SM3211355.3.2数字量输出模块SM3221375.4模拟量模块及接线1405.4.1模拟量输入模块SM331连接1405.4.2模拟量输出模块SM332连接1425.4.3模拟量输入/输出模块SM334连接1435.5S7-300的其他模块简介1455.5.1S7-300系列PLC的通信处理模块1455.5.2S7-300系列PLC的功能模块1455.5.3ET-200的模块1465.5.4电源模块1465.5.5接口模块1475.5.6导轨（RACK）1475.6S7-400PLC概述1485.6.1S7-400的结构1485.6.2S7-400的特点1485.7S7-400CPU模块1495.7.1S7-400CPU模块的基本结构1495.7.2S7-400CPU模块的分类和技术规范1495.8S7-400PLC的机架1515.8.1S7-400PLC的机架简介1515.8.2UR1机架（通用机架）1515.8.3CR2和CR3机架1525.8.4UR2-H机架1525.9数字量模块及其连接1525.9.1数字量输入模块SM421及其连接1525.9.2数字量输出模块SM422及其连接1545.10模拟量模块及其连接1565.10.1模拟量输入模块SM431及其连接1565.10.2模拟量输出模块SM432及其连接1575.11S7-400的其他模块1585.11.1电源模块1585.11.2通信处理模块1595.11.3功能模块1595.11.4接口模块159第6章S7-300/400PLC编程软件STEP71606.1STEP7简介1606.1.1初识STEP71606.1.2安装STEP7的软硬件条件1616.1.3安装STEP7注意事项1616.1.4安装STEP7的过程1616.1.5卸载STEP7的过程1656.2编程界面的SIMATIC管理器1656.2.1创建项目1656.2.2编辑项目1676.3硬件组态与参数设置1686.3.1硬件组态1686.3.2参数设定1706.3.3硬件的更新和GSD文件安装1756.4下载和上传1776.4.1下载1776.4.2上传1816.5软件编程1826.6打印和归档1836.6.1打印1836.6.2归档1846.7用STEP7建立一个完整的项目1856.8使用帮助1876.8.1查找关键字或者功能1876.8.2了解某个逻辑块FB/SFB/FC/SFC的功能及引脚的定义1876.9PLCSIM软件的使用1886.9.1S7-PLCSIM简介1886.9.2S7-PLCSIM应用1886.9.3S7-PLCSIM与真实PLC的差别189第7章S7-300/400PLC的指令及其应用1927.1S7-300/400PLC的编程基础知识1927.1.1编程元件1927.1.2数制和数据类型1937.1.3寻址方式1957.1.4编程语言1997.2CPU中的寄存器2007.2.1累加器（ACCUx）2007.2.2地址寄存器2007.2.3数据块寄存器2007.2.4状态字2007.3位逻辑指令2037.3.1触点与线圈2037.3.2对RLO的直接操作指令2047.3.3电路块的串联和并联2047.3.4RS/SR双稳态触发器2067.3.5边沿检测指令2077.3.6能流取反触点2097.3.7中间输出2097.3.8SAVE指令2097.3.9SET和CLR指令2107.4定时器与计数器指令2107.4.1定时器2107.4.2IEC定时器2187.4.3计数器2197.4.4IEC计数器2227.5数据处理与运算指令2227.5.1装载与传送指令2227.5.2比较指令2277.5.3转换指令2307.5.4移位与循环指令2347.5.5算术运算指令2407.5.6逻辑控制指令2447.5.7字逻辑运算指令2477.5.8其他指令2477.6实例2497.6.1电动机的控制2497.6.2定时器和计数器应用251第8章S7-300/400PLC的程序结构2548.1STEP7编程方法简介2548.1.1线性化编程2548.1.2模块化编程2548.1.3结构化编程2548.2功能、数据块和功能块2558.2.1块的概述2558.2.2功能（FC）及其应用2568.2.3共享数据块（DB）及其应用2598.2.4自定义数据类型（UDT）及其应用2618.2.5功能块（FB）及其应用2628.2.6系统功能（SFC）及其应用2668.3多重背景2678.3.1多重背景的简介2678.3.2多重背景的应用2678.4库的应用2708.4.1库的介绍2708.4.2库的应用介绍2708.5组织块（OB）及其应用2728.5.1中断的概述2728.5.2主程序（OB1）2748.5.3日期时钟中断组织块及其应用2748.5.4循环中断组织块及其应用2768.5.5硬件中断组织块及其应用2778.5.6错误处理组织块及其应用2798.5.7背景组织块2948.5.8启动组织块及其应用2948.6实例295第4篇三菱FXPLC硬件和指令系统介绍第9章FXPLC的硬件3009.1三菱可编程序控制器简介3009.1.1三菱可编程序控制器系列3009.1.2三菱FX可编程序控制器的特点3019.2三菱FX系列PLC及其接线3019.2.1FX2N系列PLC模块介绍3019.2.2FX2N系列PLC模块的接线3039.2.3FX3U系列PLC模块介绍3069.2.4FX3U系列PLC模块的接线3079.3FXPLC的扩展单元和扩展模块及其接线3109.3.1FXPLC扩展单元及其接线3119.3.2FXPLC扩展模块及其接线3139.4FXPLC的特殊模块及其接线3159.4.1FX模拟量输入模块（A/D）3159.4.2FX模拟量输出模块（D/A）318第10章FXPLC编程软件GXDeveloper/GXWorks232110.1GXDeveloper编程软件的安装32110.1.1GXDeveloper编程软件的概述32110.1.2GXDeveloper编程软件的安装32310.2GXDeveloper编程软件的使用32510.2.1GXDeveloper编程软件工作界面的打开32510.2.2创建新工程32610.2.3保存工程32710.2.4打开工程32810.2.5改变程序类型32810.2.6程序的输入方法32810.2.7连线的输入和删除33110.2.8注释33210.2.9程序的复制、修改与清除33410.2.10软元件查找与替换33710.2.11常开常闭触点互换33910.2.12程序变换34010.2.13程序检查34010.2.14程序的下载和上传34010.2.15远程操作（RUN/STOP）34310.2.16在线监视34410.2.17软元件测试34410.2.18设置密码34510.2.19仿真34710.2.20PLC诊断34810.3用GXDeveloper建立一个完整的项目34810.4GXWorks使用入门35610.4.1GXWorks2的功能35710.4.2GXWorks2的特点35710.4.3GXWorks2的使用简介357第11章FXPLC的指令及其应用36511.1编程基础36511.1.1数制36511.1.2编程语言简介36511.1.3三菱FX系列PLC内部软组件36711.1.4存储区的寻址方式37411.2FX系列PLC的基本指令37411.2.1输入指令与输出指令（LD、LDI、OUT）37411.2.2触点的串联指令（AND、ANI）37511.2.3触点并联指令（OR、ORI）37611.2.4串联回路的并联块操作指令（ORB）37611.2.5并联回路的串联块操作指令（ANB）37711.2.6脉冲式触点指令（LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF）37711.2.7脉冲输出指令（PLS、PLF）37811.2.8置位与复位指令（SET、RST）37911.2.9主控指令（MC、MCR）38011.2.10逻辑反、空操作与结束指令（INV、NOP、END）38111.3基本指令应用38111.3.1单键启停控制（乒乓控制）38111.3.2定时器和计数器应用38211.3.3取代特殊继电器的梯形图38511.3.4电动机的控制38611.4FX系列PLC的功能指令38911.4.1功能指令的格式38911.4.2传送和比较指令39011.4.3程序流指令39411.4.4四则运算39811.4.5移位和循环指令40111.4.6数据处理指令40211.4.7高速处理指令40511.4.8方便指令40811.4.9外部I/O设备指令40911.4.10外部串口设备指令40911.4.11浮点数运算指令41211.4.12触点比较指令41411.5功能指令应用实例41511.6步进梯形图指令42311.7模拟量模块相关指令应用实例42411.7.1FX2N-2AD模块42411.7.2FX2N-4AD模块42611.7.3FX2N-2DA模块42711.7.4FX2N-4DA模块429第5篇欧姆龙CP1PLC硬件和指令系统介绍第12章CP1PLC的硬件43212.1CP1系列PLC43212.1.1欧姆龙CP1系列模块简介43212.1.2CP1的性能特点43212.2CP1系列的CPU模块及其接线43312.2.1CP1的CPU模块43312.2.2CP1LCPU的接线43612.3CP1的扩展模块44012.3.1数字量I/O扩展模块44012.3.2模拟量I/O扩展模块44112.3.3其他扩展模块44412.4电源需求计算44612.4.1最大I/O配置44612.4.2电源需求计算447第13章CP1PLC编程软件CX-One44813.1CX-One软件包的介绍44813.2CX-Programmer编程软件的安装44913.2.1CX-Programmer编程软件概述44913.2.2CX-Programmer编程软件的安装步骤44913.3CX-Programmer的使用45413.3.1CX-Programmer软件的打开45413.3.2CX-Programmer软件的界面介绍45413.3.3创建新工程46413.3.4保存工程46513.3.5打开工程46513.3.6程序调试46613.3.7交叉引用表47013.3.8地址引用47013.3.9帮助菜单47113.4用CX-Programmer创建一个完整的工程47113.5CX-Simulator仿真软件的使用47713.5.1仿真软件简介47713.5.2仿真软件CX-Simulator的使用477第14章CP1PLC的指令及其应用47914.1CP1系列PLC的编程基础知识47914.1.1数据的存储类型47914.1.2I/O存储器区域地址的指定方法47914.1.3欧姆龙PLC的编程语言48214.2基本逻辑指令48314.2.1时序输入指令48314.2.2时序输出指令48814.3定时器与计数器指令49114.3.1定时器指令49114.3.2计数器指令49814.3.3基本指令的应用实例50214.4功能指令50814.4.1比较指令50814.4.2数据传送指令51214.4.3移位与循环指令51714.4.4算术运算指令52214.4.5时钟及相关指令53314.5CP系列PLC的时序控制指令及其应用53914.5.1NOP和END指令53914.5.2IL和ILC指令54014.5.3JMP和JME指令54114.5.4循环指令54114.5.5工序步进控制指令54214.6CP1PLC的子程序及其应用54414.6.1子程序指令54414.6.2功能块及其应用54714.6.3CP1系列PLC的中断功能55114.6.4CP1系列PLC的中断指令55314.6.5CP1系列PLC的定时模式中断55514.6.6CP1系列PLC的直接输入模式中断55714.7CP1系列PLC的高速计数器55914.7.1高速计数器简介55914.7.2高速计数器指令56414.7.3高速计数器的应用568第6篇常用PLC高级应用第15章PLC的编程方法与调试57415.1功能图57415.1.1功能图的画法57415.1.2梯形图编程的原则58015.2逻辑控制的梯形图编程方法58215.2.1经验设计法58215.2.2功能图设计法58215.2.3利用基本指令编写梯形图程序58415.2.4利用功能指令编写逻辑控制程序59315.2.5利用复位和置位指令编写逻辑控制程序59915.3实例607第16章PLC在通信中的应用62116.1通信基础知识62116.1.1通信的基本概念62116.1.2PLC网络的术语解释62216.1.3OSI参考模型62416.2现场总线概述62516.2.1现场总线的概念62516.2.2主流现场总线的简介62516.2.3现场总线的特点62616.2.4现场总线的现状62616.2.5现场总线的发展62616.3PPI通信及其应用62716.3.1PPI通信基础62716.3.2PPI通信的应用62716.4自由口通信及其应用63116.4.1自由口通信概述63116.4.2S7-200系列PLC自由口通信应用63416.5MODBUS通信及其应用63816.5.1MODBUS通信概述63816.5.2S7-200的MODBUS通信应用63916.6MPI通信及其应用64216.6.1MPI通信简介64216.6.2S7-200与S7-300间的MPI通信64316.6.3S7-300与S7-300间的MPI通信65016.6.4S7-300/400与S7-400间的MPI通信65716.7PROFIBUS通信及其应用66116.7.1PROFIBUS通信概述66116.7.2PROFIBUS总线拓扑结构66216.7.3S7-300与ET200M的PROFIBUS-DP通信66516.7.4S7-300与S7-200间的PROFIBUS-DP通信66916.7.5S7-300与S7-300间的PROFIBUS-DP通信67516.7.6CP342-5作主站的PROFIBUS-DP通信68216.7.7CP342-5作从站的PROFIBUS-DP通信68716.8以太网通信及其应用69216.8.1以太网通信基础69216.8.2S7-300间的以太网通信69416.8.3S7-400与远程I/O模块ET200间的PROFINET通信70216.8.4S7-400与S7-200SMART间的以太网通信70716.9网络路由功能71216.9.1网络路由功能概述71216.9.2网络路由功能应用71216.10FX系列PLC的N∶N网络通信71616.10.1相关的标志和数据寄存器的说明71616.10.2参数设置71616.10.3实例讲解71716.11并行链接通信71816.11.1并行链接通信基础71816.11.2并行链接通信的应用71916.12无协议通信72016.12.1无协议通信基础72016.12.2S7-200PLC与三菱FX系列PLC的无协议通信72116.13CC-Link通信72416.13.1CC-Link家族72416.13.2CC-Link通信的应用725第17章PLC在运动控制中的应用73217.1运动控制简介73217.2S7-200PLC的高速输出及其应用73217.2.1S7-200的高速输出简介73217.2.2S7-200系列PLC的高速输出点控制步进电动机73417.2.3使用定位模块控制步进电动机73517.2.4步进电动机的调速控制74517.2.5步进电动机的正反转控制74517.2.6S7-200PLC控制伺服系统74917.3FXPLC的高速输出及其应用75317.3.1FXPLC控制步进驱动系统75317.3.2FXPLC控制伺服系统75517.4CP1PLC的高速输出及其应用75617.4.1CP1PLC控制步进驱动系统75617.4.2CP1PLC在伺服驱动系统中的应用766第18章PLC在过程控制中的应用76918.1PID控制简介76918.1.1PID控制原理简介76918.1.2PID控制的算法和图解77018.2用PLC对电炉进行温度控制77318.2.1用S7-200PLC对电炉进行温度控制77318.2.2用S7-300PLC对电炉进行温度控制78218.2.3用FXPLC对电炉进行温度控制79118.3PID控制器的参数整定793第19章PLC工程应用案例79619.1高峰和非高峰时段的交通灯PLC控制系统79619.2行车呼叫PLC控制系统80519.3送料小车自动往复运动的PLC控制系统81919.4小型搅拌机系统的PLC控制83019.5跳动度测试仪控制84219.6刨床PLC控制系统851参考文献865