PLC、變頻器與人機界面實戰手冊（西門子篇）

目錄
前言
第1章PLC基礎與西門子PLC入門實戰1
1.1PLC與PLC控制1
1.1.1什麼是PLC1
1.1.2PLC控制與繼電器控制比較2
1.2PLC種類與特點3
1.2.1PLC的種類3
1.2.2PLC的特點4
1.3PLC的組成與工作原理4
1.3.1PLC的組成框圖4
1.3.2CPU與存儲器5
1.3.3輸入接口電路6
1.3.4輸出接口電路6
1.3.5通信接口、擴展接口與電源7
1.3.6PLC的工作方式7
1.3.7例說PLC控制電路的軟、硬件工作過程8
1.4PLC的編程語言9
1.4.1梯形圖9
1.4.2功能塊圖10
1.4.3指令語句表10
1.5西門子PLC控制雙燈亮滅的開發實例10
1.5.1PLC應用系統開發的一般流程10
1.5.2系統的控制要求11
1.5.3選擇PLC型號並確定輸入/輸出設備及I/O端子11
1.5.4繪製PLC控制雙燈亮滅的電路圖（見圖1-16）11
1.5.5用編程軟件編寫PLC程序11
1.5.6DC24V電源適配器與電源線12
1.5.7用編程電纜連接計算機和PLC14
1.5.8下載程序到PLC14
1.5.9模擬調試15
1.5.10實際接線15
1.5.11實際操作測試16

第2章西門子S7-200SMARTPLC介紹17
2.1PLC硬件介紹17
2.1.1兩種類型的CPU模塊17
2.1.2CPU模塊面板各部件說明18
2.1.3CPU模塊的接線18
2.1.4信號板的安裝使用與地址分配20
2.1.5S7-200SMARTPLC常用模塊與訂貨號23
2.2PLC的軟元件25
2.2.1輸入繼電器與輸出繼電器25
2.2.2輔助繼電器、特殊輔助繼電器與狀態繼電器26
2.2.3定時器、計數器與高速計數器26
2.2.4累加器、變量存儲器與局部變量存儲器27
2.2.5模擬量輸入寄存器與模擬量輸出寄存器27

第3章S7-200SMARTPLC編程軟件的使用28
3.1STEP7-Micro/WINSMART編程軟件的窗口說明28
3.2程序的編寫與下載30
3.2.1項目創建與保存30
3.2.2PLC硬件組態30
3.2.3程序的編寫與編譯30
3.2.4PLC與計算機的連接與通信設置34
3.3程序的編輯與註釋39
3.3.1程序的編輯39
3.3.2程序的註釋42
3.4程序的監控與調試44
3.4.1用梯形圖監控調試程序44
3.4.2用狀態圖表的表格和趨勢圖監控調試程序47
3.4.3用狀態圖表的趨勢圖監控調試程序49
3.5對象設置、硬件組態與數據複製50
3.5.1常用對象的設置50
3.5.2硬件組態50
3.5.3用存儲卡備份、複製程序和刷新固件52

第4章基本指令的使用與實例56
4.1位邏輯指令56
4.1.1觸點指令56
4.1.2線圈指令57
4.1.3立即指令58
4.1.4RS觸發器指令59
4.1.5空操作指令60
4.2定時器604.2.1通電延時型定時器61
4.2.2斷電延時型定時器62
4.2.3記憶型通電延時定時器63
4.3計數器64
4.3.1加計數器64
4.3.2減計數器65
4.3.3加減計數器66
4.4常用的基本控制電路及梯形圖67
4.4.1起動、自鎖和停止控制電路與梯形圖67
4.4.2正、反轉聯鎖控制電路與梯形圖67
4.4.3多地控制電路與梯形圖70
4.4.4定時控制電路與梯形圖71
4.4.5長定時控制電路與梯形圖74
4.4.6多重輸出控制電路與梯形圖75
4.4.7過載報警控制電路與梯形圖76
4.4.8閃爍控制電路與梯形圖78
4.5噴泉的西門子PLC控制實例79
4.5.1系統控制要求79
4.5.2I/O端子及輸入/輸出設備79
4.5.3PLC控制電路79
4.5.4PLC控製程序及詳解79
4.6交通信號燈的西門子PLC控制實例82
4.6.1系統控制要求82
4.6.2I/O端子及輸入/輸出設備82
4.6.3PLC控制電路83
4.6.4PLC控製程序及詳解84
4.7多級傳送帶的西門子PLC控制實例86
4.7.1系統控制要求86
4.7.2I/O端子及輸入/輸出設備86
4.7.3PLC控制電路86
4.7.4PLC控製程序及詳解86
4.8車庫自動門的西門子PLC控制實例89
4.8.1系統控制要求89
4.8.2I/O端子及輸入/輸出設備89
4.8.3PLC控制電路89
4.8.4PLC控製程序及詳解89

第5章順序控制指令的使用與實例92
5.1順序控制與狀態轉移圖92
5.2順序控制指令93
5.2.1指令名稱及功能93
5.2.2指令使用舉例935.2.3指令使用注意事項93
5.3順序控制的幾種方式95
5.3.1選擇性分支方式95
5.3.2並行分支方式95
5.4液體混合裝置的西門子PLC控制實例100
5.4.1系統控制要求100
5.4.2I/O端子及輸入/輸出設備100
5.4.3PLC控制電路100
5.4.4PLC控製程序及詳解101
5.5簡易機械手的西門子PLC控制實例104
5.5.1系統控制要求104
5.5.2I/O端子及輸入/輸出設備104
5.5.3PLC控制電路104
5.5.4PLC控製程序及詳解105
5.6大小鐵球分揀機的西門子PLC控制實例108
5.6.1系統控制要求108
5.6.2I/O端子及輸入/輸出設備108
5.6.3PLC控制電路109
5.6.4PLC控製程序及詳解109

第6章功能指令的使用與實例113
6.1數據類型113
6.1.1字長113
6.1.2數據的類型和範圍113
6.1.3常數的編程書寫格式114
6.2傳送指令114
6.2.1單一數據傳送指令114
6.2.2字節立即傳送指令115
6.2.3數據塊傳送指令116
6.2.4字節交換指令117
6.3比較指令117
6.3.1字節觸點比較指令117
6.3.2整數觸點比較指令118
6.3.3雙字整數觸點比較指令119
6.3.4實數觸點比較指令120
6.3.5比較指令應用舉例120
6.4數學運算指令121
6.4.1加減乘除運算指令121
6.4.2浮點數函數運算指令126
6.5邏輯運算指令127
6.5.1取反指令127
6.5.2與指令1286.5.3或指令129
6.5.4異或指令130
6.6移位與循環指令131
6.6.1左移位與右移位指令131
6.6.2循環左移位與循環右移位指令132
6.7轉換指令134
6.7.1標準轉換指令134
6.7.2ASCII碼轉換指令136
6.8表格指令139
6.8.1填表指令139
6.8.2查表指令140
6.9時鐘指令141
6.9.1時鐘指令說明141
6.9.2時鐘指令使用舉例142
6.10程序控制指令143
6.10.1跳轉與標籤指令143
6.10.2循環指令144
6.10.3結束、停止和監視定時器復位指令145
6.11子程序與子程序指令146
6.11.1子程序146
6.11.2子程序指令147
6.12中斷事件與中斷指令149
6.12.1中斷事件與中斷優先級149
6.12.2中斷指令152

第7章PLC通信155
7.1通信基礎知識155
7.1.1通信方式155
7.1.2通信傳輸介質157
7.2PLC以太網通信158
7.2.1S7-200SMARTPLCCPU模塊以太網連接的設備類型158
7.2.2IP地址的設置159
7.2.3以太網通信指令163
7.2.4PLC以太網通信實例166
7.3PLC的RS-485/RS-232通信170
7.3.1RS-232C、RS-422A和RS-485接口電路結構170
7.3.2RS-485/RS-232引腳功能定義171
7.3.3獲取端口地址指令和設置端口地址指令172
7.3.4發送和接收指令173

第8章西門子變頻器的使用179
8.1變頻器的基本結構及原理179
.1.1異步電動機的兩種調速方式179
8.1.2兩種類型的變頻器結構與原理179
8.2西門子MM440變頻器的結構與接線181
8.2.1外形和型號（訂貨號）含義181
8.2.2內部結構及外部接線圖182
8.2.3主電路的外部端子接線182
8.2.4控制電路外部端子的典型實際接線185
8.2.5數字量輸入端子的接線及參數設置185
8.2.6模擬量輸入端子的接線及參數設置186
8.2.7數字量輸出端子的接線及參數設置189
8.2.8模擬量輸出端子的接線及參數設置189
8.3變頻器的停車、制動及再起動方式190
8.3.1電動機的銘牌數據與變頻器對應參數190
8.3.2變頻器的停車方式191
8.3.3變頻器的製動方式192
8.3.4變頻器的再起動方式193
8.4用面板和外部端子操作調試變頻器193
8.4.1用SDP和外部端子操作調試變頻器194
8.4.2用BOP操作調試變頻器194
8.4.3用AOP操作調試變頻器197
8.5MM440變頻器的參數調試及常規操作198

8.5.1變頻器所有參數的複位198
8.5.2變頻器參數快速調試設置的步驟及說明199
8.5.3變頻器的常規操作202

第9章變頻器應用電路203
9.1輸入端子控制正反轉和麵板鍵盤調速的變頻器電路203
9.1.1控制要求203
9.1.2電路及操作說明203
9.1.3參數設置204
9.2輸入端子控制正反轉和麵板電位器調速的變頻器電路204
9.2.1控制要求204
9.2.2電路及操作說明205
9.2.3參數設置205
9.3變頻器的多段速控制及應用電路206
9.3.1變頻器多段速控制的三種方式206
9.3.2變頻器多段速控制應用電路207
9.4變頻器PID控制電路209
9.4.1PID控制原理209
9.4.2PID有關參數210
9.4.3PID控制恆壓供水的變頻器電路及參數設置210

第10章PLC與變頻器綜合應用214
10.1PLC控制變頻器驅動電動機延時正反轉的電路214
10.1.1控制要求214
10.1.2PLC輸入輸出端子的分配214
10.1.3電路接線214
10.1.4變頻器參數設置214
10.1.5PLC控製程序及說明216
10.2PLC控制變頻器實現多段速運行的電路217
10.2.1控制要求217
10.2.2PLC輸入輸出端子的分配217
10.2.3電路接線217
10.2.4變頻器參數設置217
10.2.5PLC控製程序及說明218
10.3PLC以USS協議通信控制變頻器的應用實例219
10.3.1S7-200PLC與MM440變頻器串口通信的硬件連接219
10.3.2USS協議220
10.3.3在S7-200PLC編程軟件中安裝USS通信庫222
10.3.4USS通信指令223
10.3.5S7-200PLC以USS協議通信控制MM440變頻器的應用實例229

第11章西門子觸摸屏介紹232
11.1觸摸屏基礎知識232
11.1.1基本組成232
11.1.2工作原理232
11.2西門子精彩系列觸摸屏簡介234
11.2.1SMARTLINE觸摸屏的特點234
11.2.2常見型號及外形234
11.2.3觸摸屏主要部件說明235
11.2.4技術規格236
11.3觸摸屏與其他設備的連接237
11.3.1觸摸屏的供電接線237
11.3.2觸摸屏與組態計算機的以太網連接237
11.3.3觸摸屏與西門子PLC的連接237
11.3.4觸摸屏與三菱、施耐德和歐姆龍PLC的連接238

第12章西門子WinCC組態軟件快速入門241
12.1WinCCflexibleSMARTV3軟件的安裝241
12.1.1系統要求241
12.1.2軟件的下載與安裝242
12.2用WinCC軟件組態一個簡單的項目242
12.2.1項目的創建與保存24212.2.2組態變量244
12.2.3組態畫面246
12.2.4項目的模擬運行250

第13章WinCC軟件常用對象的使用251
13.1IO域的使用舉例251
13.1.1組態任務251
13.1.2組態過程251
13.1.3運行測試253
13.2按鈕的使用舉例254
13.2.1組態任務254
13.2.2組態過程255
13.2.3運行測試257
13.3變量控制對象動畫的使用舉例258
13.3.1組態任務258
13.3.2組態過程259
13.3.3運行測試261
13.3.4仿真調試261
13.4指針變量的使用舉例263
13.4.1組態任務263
13.4.2組態過程263
13.4.3運行測試266
13.5開關和繪圖工具的使用舉例267
13.5.1組態任務267
13.5.2組態過程268
13.5.3運行測試271
13.6報警功能的使用舉例271
13.6.1報警基礎知識271
13.6.2組態任務273
13.6.3組態過程273
13.6.4運行測試277
13.7棒圖和趨勢圖的使用舉例279
13.7.1組態任務279
13.7.2組態過程279
13.7.3運行測試283
13.8畫面的切換使用舉例284
13.8.1建立畫面（見表13-10）284
13.8.2用拖放生成按鈕的方式設置畫面切換285
13.8.3用按鈕配合畫面切換函數來實現指定畫面的切換（見表13-11）285
13.8.4用按鈕配合畫面切換函數來實現任意編號畫面的切換286

第14章西門子觸摸屏操控PLC實戰288
14.1明確要求、規劃變量和電路288
14.1.1控制要求288
14.1.2選擇PLC和触摸屏型號並分配變量288
14.1.3設備連接與電路289
14.2編寫和下載PLC程序289
14.2.1編寫PLC程序289
14.2.2PLC與計算機的連接與設置290
14.2.3下載和上傳PLC程序291
14.3組態和下載觸摸屏畫面項目293
14.3.1創建觸摸屏畫面項目文件293
14.3.2組態觸摸屏與PLC的連接294
14.3.3組態變量296
14.3.4組態指示燈296
14.3.5組態按鈕297
14.3.6組態狀態值監視器299
14.3.7組態說明文本300
14.3.8下載項目到觸摸屏300
14.3.9無法下載項目的常見原因及解決方法302
14.3.10用ProSave軟件更新觸摸屏版本304
14.4西門子觸摸屏連接PLC的操作與監視測試305
14.4.1觸摸屏用網線連接PLC的硬件連接與通信設置305
14.4.2觸摸屏用串口線連接PLC的硬件連接與通信設置306
14.4.3西門子觸摸屏連接PLC的實際操作測試306