《PLC原理及应用：西门子S7-200》系统地讲解PLC原理及应用，共分10章。第1章概述、第2章继电器控制系统基础、第3章PLC的硬件组成与工作原理、第4章可编程控制器编程基础、第5章S7-200 PLC的编程方法、第6章S7-200 PLC的功能指令及其应用、第7章S7-200 PLC在模拟量控制系统中的应用、第8章S7-200 PLC控制系统的设计与应用、第9章HMI的组态与应用、第10章PLC的网络控制。每章后附有习题，供读者练习与上机实践。书中标有*号的章节可根据教学的要求进行选用。

本书可作为普通高等学校自动化、电气工程及自动化、机械设计及自动化、测控技术等专业的课程教材，高职高专也可根据需要选讲其中部分内容。本书还可供工程技术人员自学或培训使用。

1．本书的主要特点是案例内容仿真性强，并配套了丰富的制作精细的原始应用实例。

2．在表现形式上使用了大量的便于学生理解的图表及实际应用系统接线图，每个单元的任务内容均具有可操作性。

3．本书在总体设计上仍沿用传统教材的教学顺序，但采用模块化的设计，循序渐进地从简到繁逐步掌握PLC的知识和技能。

第1章　概述　1

1．1　继电器控制系统的发展简介　1

1．1．1　电器与电气控制的概念　1

1．1．2　继电器控制系统经历的两个

阶段　1

1．2　PLC控制系统的发展概况　2

1．2．1　可编程控制器的产生及其定义　2

1．2．2　可编程控制器的发展　2

1．3　PLC的分类　2

1．3．1　按I/O点数分类　2

1．3．2　按结构分类　3

1．4　PLC的特点　4

1．5　PLC的应用领域　5

习题　6

第2章　继电器控制系统基础　7

2．1　继电器控制系统的基本单元　7

2．1．1　电磁式继电器　7

2．1．2　接触器　8

2．1．3　热继电器　9

*2．1．4　时间继电器　9

2．1．5　速度继电器　10

2．1．6　按钮　11

2．1．7　万能转换开关　11

2．1．8　接近开关　12

2．1．9　红外线光电开关　12

2．2　继电器控制系统常用的控制方式　13

2．2．1　点动控制　13

2．2．2　长动控制　13

2．2．3　点动+长动复合控制　14

2．2．4　点动+延时复合控制　15

2．2．5　多地控制　15

2．2．6　正反向接触器的联锁控制　15

2．2．7　三相异步电动机起动控制电路的相关保护　16

*2．3　电液控制　17

2．3．1　电磁换向阀　17

2．3．2　电液控制的应用举例　17

2．4　项目实例：设计一个运料小车继电器控制系统　18

习题　19

第3章　PLC的硬件组成与工作原理　20

3．1　PLC的组成　20

3．2　PLC的输入输出接口电路　22

3．2．1　输入接口电路　22

3．2．2　输出接口电路　24

3．3　PLC的工作原理　25

3．3．1　PLC控制系统的等效电路　25

3．3．2　扫描工作方式　26

3．3．3　扫描周期　28

3．3．4　输入/输出滞后时间　28

习题　29

第4章　可编程控制器编程基础　30

4．1　S7-200可编程控制器的硬件组成　30

4．1．1　S7-200 PLC的CPU模块　31

4．1．2　S7-200 PLC的扩展模块　33

4．2　S7-200（CN）PLC的编程元件　33

4．2．1　编程元件的地址编号表示　34

4．2．2　S7-200（CN）的编程元件　34

4．3　STEP7-Micro/WIN V4．0编程软件的使用与安装　38

4．3．1　SIMATIC S7-200编程软件的基本功能　38

4．3．2　编程软件的安装（安装方法）　40

4．3．3　建立与S7-200 CPU的通信　41

4．3．4　程序编制　42

4．3．5　程序的监视、运行、调试　43

4．4　S7-200 PLC的编程语言及程序结构　43

4．4．1　S7-200编程语言　43

4．4．2　程序结构　45

4．5　S7-200 PLC的数据类型及寻址方式　45

4．5．1　数据类型、范围　45

4．5．2　常数表示　46

4．5．3　S7-200 PLC的寻址方式　46

4．6　基本编程指令及其应用　48

4．6．1　位操作指令　48

4．6．2　取非和空操作指令　49

4．6．3　边沿触发指令（脉冲生成）　49

4．6．4　置位和复位指令　50

4．6．5　复杂逻辑指令　52

4．6．6　定时器指令　55

4．6．7　计数器指令　57

4．6．8　比较指令　60

4．6．9　数据传送指令　61

4．7　梯形图程序的执行原理及编程规则　63

4．7．1　梯形图程序的执行原理　63

4．7．2　梯形图程序编程规则　63

4．8　S7-200系列PLC仿真软件及其应用　64

4．9　项目实例：用PLC实现多台电动机顺序起动、逆序停止控制　65

习题　68

第5章　S7-200 PLC的编程方法　70

5．1　梯形图的基本电路　70

5．1．1　应用可编程控制器实现对三相异步电动机的点动及连续运转控制　70

5．1．2　应用可编程控制器实现异步电动机的Y/△启动控制　72

5．1．3　定时器、计数器的应用程序　73

5．1．4　常闭触点输入信号的处理　75

5．2　梯形图的经验设计法　75

5．3　顺序控制设计法与顺序功能图　76

5．3．1　顺序控制设计法　76

5．3．2　步与动作　77

5．3．3　有向连线与转换　79

5．3．4　顺序功能图的基本结构　79

5．3．5　顺序功能图中转换实现的基本规则　82

5．3．6　绘制顺序功能图的注意事项　82

5．3．7　顺序控制设计法的本质　83

5．3．8　设计顺序控制程序的基本方法　83

5．4　使用起、保、停程序结构的顺序控制梯形图编程方法　84

5．4．1　单序列的编程方法　84

5．4．2　选择序列的编程方法　86

5．4．3　并行序列的编程方法　86

5．4．4　仅有两步的闭环处理　86

5．4．5　应用举例　87

5．5　以转换为中心的顺序控制梯形图程序编程方法　90

5．5．1　单序列的编程方法　90

5．5．2　选择序列的编程方法　91

5．5．3　并行序列的编程方法　92

5．5．4　应用举例　92

5．6　使用S7-200 PLC的顺序控制指令的编程方法　94

5．6．1　顺序控制继电器指令　94

5．6．2　单序列的顺序功能图SCR指令编程方法　94

5．6．3　有选择和并行序列的顺序功能图的SCR指令编程方法　95

5．7　具有多种工作方式的系统的编程方法　97

5．8　项目实例：具有多种工作方式的系统的编程设计　98

习题　104

第6章　S7-200 PLC功能指令及其应用　107

6．1　功能指令概述　107

6．2　运算指令　107

6．2．1　算术运算指令　107

6．2．2　数学函数指令　111

6．2．3　增1/减1指令　113

6．2．4　逻辑运算　113

6．3　移位/移位寄存器指令　114

6．3．1　移位指令　114

6．3．2　移位寄存器位指令　115

6．4　数据转换指令　116

6．4．1　数据类型转换指令　116

6．4．2　编码与译码指令　117

6．4．3　段译码指令　117

6．5　时钟指令　118

6．5．1　写实时时钟指令　118

6．5．2　读实时时钟指令TODR　118

6．6　程序控制类指令　120

6．6．1　系统控制类指令　120

6．6．2　跳转、循环指令　120

6．6．3　子程序调用指令（SBR）　122

6．6．4　中断　123

6．7　高速计数器指令　126

6．7．1　高速计数器　126

6．7．2　高速计数器的工作模式　128

6．7．3　高速计数指令　131

6．7．4　高速计数器的使用方法　131

6．8　高速脉冲输出指令　133

6．9　项目实例：基于步进电机的正反转控制　139

习题　147

第7章　S7-200 PLC在模拟量控制系统中的应用　148

7．1　模拟量闭环控制的基本概念　148

7．1．1　模拟量闭环控制系统的组成　148

7．1．2　闭环控制的主要性能指标　150

7．1．3　闭环控制反馈极性的确定　150

7．1．4　变送器的选择　151

7．2　S7-200 PLC的模拟量输入输出模块　151

7．2．1　PLC的模拟量输入接口　151

7．2．2　PLC的模拟量输出接口　152

7．2．3　模拟量扩展模块的功能　152

7．2．4　S7-200 PLC模拟量扩展模块的分类　153

7．2．5　根据模拟量输入模块的输出值计算对应的物理量　155

7．3　数字PID控制器　156

7．3．1　PID控制　156

7．3．2　PID算法　156

7．4　S7-200 PLC的PID控制及其应用　158

7．4．1　PID功能　158

7．4．2　PID向导　166

7．4．3　PID自整定　169

7．5　项目实例：自动称量混料系统的PLC控制设计　171

习题　174

第8章　S7-200 PLC控制系统的设计与应用　176

8．1　PLC控制的系统设计　176

8．1．1　系统设计的原则　176

8．1．2　PLC控制系统的设计和调试步骤　177

8．2　PLC应用系统的可靠性措施　179

8．2．1　S7-200 PLC使用中应注意的问题　179

8．2．2　安装和布线的注意事项　180

8．2．3　控制系统的接地　181

8．2．4　抑制电路的使用　181

8．2．5　强烈干扰环境中的隔离措施　181

8．2．6　故障的检测与诊断　182

8．3　节省PLC输入输出点数的方法　182

8．3．1　减少所需输入点数的方法　183

8．3．2　减少所需输出点数的方法　183

8．4　S7-200 SMART系列PLC及其应用　184

8．4．1　S7-200 SMART PLC的组成　184

8．4．2　S7-200 SMART PLC的编程软件　185

8．4．3　S7-200 SMART系列PLC的应用　187

8．5　项目实例1：直流电动机转速自动控制　189

8．6　项目实例2：基于PLC的伺服电机控制系统设计与应用　195

习题　202

第9章　HMI的组态与应用　204

9．1　人机操作界面　204

9．1．1　HMI设备的组成及工作原理　204

9．1．2　HMI设备的功能　205

9．1．3　HMI设备　205

9．2　文本显示器的组态与应用　205

9．2．1　概述　205

9．2．2　TD400C监控的设计及应用　206

9．3　触摸屏的组态与应用　210

9．3．1　触摸屏组态软件WinCC

flexible的特点　210

9．3．2　组态软件的应用方法　211

9．4　基于PC的组态与应用　215

9．4．1　组态王简介　215

9．4．2　WinCC监控软件　216

9．4．3　MCGS组态软件　217

9．5　组态软件对S7-200 PLC的监控应用举例　219

9．5．1　编写PLC的控制程序　219

9．5．2　建立组态王应用工程　219

9．6　项目实例：PLC及触摸屏在变频调速控制系统中的应用　223

习题　229

第10章　PLC的网络控制　230

10．1　PLC网络控制概述　230

10．1．1　PLC网络控制的类型　230

10．1．2　网络层次结构　231

10．2　S7-200 PLC的网络控制　232

10．2．1　S7-200 PLC通信类型及协议　232

10．2．2　通信设备　235

10．2．3　网络的建立　236

10．3　网络读写　239

10．3．1　网络指令　239

10．3．2　控制寄存器和传送数据表　240

10．3．3　使用网络读写向导编程　243

10．4　自由口通信　245

10．4．1　相关寄存器及标志　246

10．4．2　自由口指令　247

10．4．3　自由口通信发送指令（XMT）的应用　247

10．4．4　自由口通信接收指令（RCV）的应用　250

10．5　S7-200 PLC的PROFI BUS-DP通信　253

10．5．1　PROFIBUS从站模块EM 277　253

10．5．2　EM 277的PROFIBUS通信的数据交换　253

10．5．3　从站模块EM 277的组态应用举例　254

10．6　S7-200 PLC与变频器的USS协议通信　257

10．6．1　USS通信协议　257

10．6．2　USS指令　258

习题　264

附录　265

附录A　存储器类型和属性　265

附录B　S7-200 PLC的CPU模块的技术性能指标　266

附录C　可编程控制器的精简指令集　266

附录D　实验　270

参考文献　284