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S7-300是西门子PLC的中端产品,有着非常广泛的应用基础。国内用户对于一本能够全面介绍S7-300系列PLC的书籍有着急切的需求。《深入浅出西门子S7-300PLC》是《深入浅出西门子自动化产品系列丛书》之一,本着“深入浅出”的原则,系统地讲解了S7-300系列PLC的硬件、软件的原理和应用方法,根据西门子工程师多年的经验,解答了实际应用中最常见的问题。
《深入浅出西门子S7-300PLC》附光盘1张,内容包括STEP 7多媒体自学系统、常用工具软件以及S7-300相关的全套中英文手册和技术文档。
《深入浅出西门子S7-300PLC》可作为大专院校相关专业师生、电气设计及调试编程人员自学参考书。
内容简介
《深入浅出西门子S7-300PLC》编者凭借对S7-300 PLC的透彻理解和丰富的工程实践经验,对S7-300的软硬件功能进行了深入浅出和贴近实际的阐释。全书共分为9章:第1~3章主要围绕S7-300 PLC的硬件系统,介绍了S7-300的系统概述、工作原理、硬件结构、安装配置以及模块特性;第4~7章重点介绍了编程软件STEP 7的使用方法,包括结构化编程思想、STEP 7程序块的类型、具体的编程实现以及如何进行硬件组态;第8章系统地介绍了MPI、PROFIBUS和工业以太网的通讯原理和实现方法;第9章简要介绍了基于S7-300的工艺解决方案。
目录
第1章 SIMATIC S7—300 PLC系统概述
1.1全集成自动化简介
1.1.1概述
1.1.2 TIA的统一性
1.1.3 TIA的开放性
1.2 SIMATIC可编程控制器概述(家族系列)
1.2.1选择SIMATIC可编程控制器的理由
1.2.2 SIMATIC系列控制器
1.3 S7—300通用型PLC产品简介
1.3.1自动化工程领域中的多面手
1.3.2一般特性
1.3.3编程工具
1.3.4通讯
1.3.5模块的种类
1.3.6扩展功能选项
1.4手册向导
第2章 S7—300硬件和安装
2.1 S7—300的模块
2.2组态
2.2.1基本原理
2.2.2单机架或多机架上安排模块
2.2.3机柜的选型和安装
2.2.4参考电位接地或浮动参考电位的S7-300安装
2.2.5接地
2.3安装
2.3.1安装导轨
2.3.2将模块安装在导轨上
2.3.3对模块贴标签
2.4接线
2.4.1保护接地导线和导轨的连接
2.4.2前连接器接线
2.4.3前连接器的插入
2.4.4模块I/O标签
2.4.5更换模块
2.5寻址
2.5.1模块通道寻址方式
2.5.2寻址信号模块
2.6 CPU模块结构介绍
2.6.1操作员控制和显示单元
2.6.2接口
2.6.3存储区域
2.6.4循环时间和响应时间
2.6.5性能数据举例
2.6.6集成I/O布置和使用
第3章 S7—300模块特性
3.1电源
3.2数字量模块
3.3模拟量模块
3.3.1模拟值的表示
3.3.2模拟值输入通道的测量方法和测量范围的设定
3.3.3模拟值模块转换、循环、设置和响应时间
3.3.4模拟量模块参数
3.4.5连接传感器至模拟量输入
3.3.6传感器的连接
3.3.7热电偶的连接
3.3.8连接模拟量输出模块
3.4特殊模块
第4章 STEP 7软件入门
4.1 STEP 7介绍
4.2使用STEP 7完成一个项目
4.3 STEP 7的安装
4.3.1硬件要求
4.3.2软件要求
4.3.3安装步骤
4.3.4授权管理
4.3.5卸载
4.4 STEP 7标准软件包
4.4.1 SIMATIC管理器
4.4.2硬件组态
4.4.3编程工具
4.4.4符号编辑器
4.4.5硬件诊断
4.4.6 NetPro网络组态
4.4.7 STEP 7帮助系统
4.5 STEP 7标准软件包的扩展
4.5.1 STEP 7可选软件包
4.5.2实用的PLC仿真软件——PLCSIM
4.6 STEP 7项目结构
4.7 STEP 7使用设置
4.7.1语言环境设置
4.7.2常规选项设置
4.7.3 PG/PC接口设置
第5章 STEP 7编程
5.1 STEP 7程序结构
5.1.1 CPU中的程序
5.1.2 STEP 7中的块
5.1.3结构化编程
5.2数据类型
5.2.1基本数据类型
5.2.2复杂数据类型
5.2.3参数数据类型
5.3符号编程
5.3.1绝对地址寻址和符号寻址
5.3.2全局符号和局部符号
5.3.3符号表和符号编辑器
5.4编程语言
5.4.1 LAD/STL/FBD
5.4.2代码编辑区
5.4.3编程元素
5.5 STEP 7指令系统简介
5.5.1 LAD/FBD指令系统
5.5.2 STL指令系统
5.6生成参考数据
5.7 LAD/STL编程示例
5.7.1任务描述
5.7.2创建项目
5.7.3编辑符号表
5.7.4插入程序块
5.7.5用LAD编写FC1
5.7.6用IAD编写FB1
5.7.7创建与编辑背景DB
5.7.8用LAD编写OB1
5.7.9 STL编程示例
5.8打印和归档
5.8.1打印项目文献
5.8.2项目归档
第6章 STEP 7硬件组态
6.1创建一个项目
6.1.1使用向导创建项目
6.1.2直接创建项目
6.2硬件组态程序
6.3配置主机架
6.3.1主机架配置原则
6.3.2主机架配置方法
6.4 CPU参数配置
6.4.1常规设置
6.4.2启动
6.4.3循环/时钟存储器
6.4.4保持存储器
6.4.5诊断/时钟
6.4.6保护
6.4.7通讯
6.4.8中断设置
6.5 I/O模块参数配置
6.5.1数字量I/O模块参数配置
6.5.2模拟量I/O模块参数配置
6.5.3显示地址信息
6.5.4添加符号
6.6机架扩展
6.7分布式系统组态
6.8硬件更新
第7章 在线调试
7.1建立在线连接
7.1.1设置PG/PC接口
7.1.2建立在线连接
7.2下载与上载
7.2.1下载
7.2.2上载
7.3硬件调试与诊断
7.3.1硬件状态指示灯
7.3.2诊断缓冲区
7.4控制和监视变量
7.4.1变量表
7.4.2监视和修改变量
7.4.3强制变量
7.5测试程序
7.5.1监视程序状态
7.5.2断点调试
7.6访问数据块
7.7 PLCSIM
7.7.1 PLCSIM简介
7.7.2 PLCSIM使用
7.7.3 PLCSIM与真实PLC的差别
第8章 S7—300的通讯和网络组态
8.1网络通讯概述
8.2 MPI通讯介绍
8.2.1拓扑结构
8.2.2应用场合
8.2.3网络连接
8.2.4通讯方式
8.3 PROFIBUS
8.3.1 PROFIBUS通讯介绍
8.3.2拓扑结构
8.3.3应用场合
8.3.4网络连接
8.3.5通讯方式
8.4工业以太网通讯介绍
8.4.1拓扑结构
8.4.2应用场合
8.4.3网络连接
8.5串口通讯
第9章 S7—300的工艺功能简介
9.1简介
9.2实现工艺功能的解决方案
9.2.1 S7—300 C系列的集成工艺功能
9.2.2基于功能模块的工艺功能
9.2.3 CPU 317T
附录A S7—300 CPU技术规格
附录B 随书光盘使用指南
前言/序言
作为全球自动化领域技术、标准与市场的领导者,有着150余年历史的西门子公司,以其一贯的朴实、稳健的作风和博大精深的创新文化,致力于以最先进的自动化技术与产品,向用户提供具有前瞻性的和最优可靠的解决方案,以实现用户最大限度的可持续发展和长期的利益保障。 全集成自动化技术TIA(Totally Integrated Automation)是西门子自动化系统技术与产品的核心思想和主导理念。 TIA集高度的集成统一性和前所未有的开放性于一身,标准化的网络体系结构、统一的编程组态环境和高度一致的数据集成,使TIA为企业实现了横向和纵向的信息集成。
《掌控自动化:S7-300 PLC实战精解》 前言 在现代工业飞速发展的浪潮中,自动化技术扮演着至关重要的角色。其中,可编程逻辑控制器(PLC)更是自动化系统的“大脑”,而西门子S7-300系列PLC,凭借其稳定可靠的性能、强大的功能以及广泛的应用领域,成为全球制造业青睐的解决方案之一。本书旨在为广大自动化从业者、工程技术人员、高校学生以及对PLC技术充满热情的爱好者,提供一本系统、深入、实用的S7-300 PLC学习指南。我们深知,理论知识的枯燥与实践操作的脱节,常常是学习路上的绊脚石。因此,本书在理论讲解的同时,更加注重实践操作的指导,力求让读者在阅读中就能掌握核心技能,并在实际工作中游刃有余。 第一部分:S7-300 PLC基础架构与硬件认知 本部分将引领您走进S7-300 PLC的世界,从硬件层面深入了解其构成。我们将详细解析S7-300系列PLC的整体架构,包括其模块化设计的优势,以及不同类型CPU(如CPU 312、CPU 314、CPU 315、CPU 317等)的性能特点和适用场景。读者将了解到CPU模块如何成为整个系统的核心,处理逻辑运算和指令执行。 CPU模块的奥秘: 您将深入了解CPU模块内部的处理器、存储器(RAM、ROM、EEPROM)、通信接口等关键组成部分。我们将解析CPU的核心功能,如扫描周期、中断处理、定时器与计数器等。 不同通信处理器的差异: 对于集成通信处理器(CP)和专用通信处理器(CP),我们将阐述它们的硬件接口、支持的通信协议(如MPI、PROFIBUS DP、PROFINET IO等)以及在网络通信中的作用。 输入/输出(I/O)模块的感知世界: 数字量输入/输出模块(DI/DO)、模拟量输入/输出模块(AI/AO)是PLC与外部设备进行信息交互的关键。本书将详细介绍这些模块的工作原理、接线方式、性能参数(如点数、电压等级、电流范围、分辨率等),以及如何根据实际需求选择合适的I/O模块。 功能模块的增值力量: 除了标准I/O模块,S7-300还提供了丰富的功能模块,如技术模块(TM)、通信模块(CM)等。我们将重点讲解这些功能模块的应用,例如步进电机控制、PID调节、串行通信等,让您了解如何通过这些模块扩展PLC的功能,实现更复杂的控制任务。 电源模块与机架: 电源模块是PLC稳定运行的基石,我们将介绍不同电源模块的规格、接线要求以及供电原理。机架(Rack)作为PLC硬件的载体,其结构布局、模块安装顺序以及电缆布线规范也将得到详细阐述。 第二部分:STEP 7 V5.x 编程环境与软件操作 强大的硬件需要与之匹配的软件工具来驱动。STEP 7 V5.x作为S7-300 PLC的官方编程软件,其熟练掌握是进行PLC编程的基础。本部分将从零开始,引导您熟悉STEP 7 V5.x的安装、配置以及各项基本操作。 STEP 7 V5.x的安装与配置: 您将学习如何正确安装STEP 7 V5.x软件,并进行必要的硬件配置,包括创建新的项目、选择目标PLC类型、配置硬件组态等。 项目管理与硬件组态: 掌握项目文件的管理,包括文件的保存、导入、导出以及不同项目间的切换。硬件组态是STEP 7 V5.x的核心功能之一,我们将详细讲解如何添加、删除和配置CPU、I/O模块、通信模块等硬件设备,并理解硬件组态对程序运行的影响。 网络组态与通信设置: 对于复杂的工业网络,网络组态至关重要。您将学习如何配置MPI、PROFIBUS DP、PROFINET IO等通信网络,设置节点地址、波特率、通信参数等,确保PLC与其他设备之间能够顺畅通信。 PLC编程软件的界面与工具: 熟悉STEP 7 V5.x的各个窗口、菜单栏、工具栏,掌握如何使用变量表(Symbol Table)、地址表(Address Table)、在线监视等工具进行程序开发和调试。 第三部分:S7-300 PLC指令系统与编程语言 本部分是PLC编程的核心内容,我们将深入讲解S7-300 PLC支持的指令系统以及各种编程语言。 梯形图(LAD): 作为最直观、易于理解的PLC编程语言,梯形图在工业界应用广泛。我们将详细介绍梯形图的基本触点、线圈、定时器、计数器、比较指令、数学运算指令等,并通过实例演示如何使用梯形图实现基本的逻辑控制。 指令表(STL): 指令表是一种更底层的编程语言,能够实现更精细的控制和更复杂的逻辑。您将学习STL的指令格式、寻址方式,以及如何使用STL指令实现位操作、字节操作、字操作、数据传输、跳转、子程序调用等。 功能块图(FBD): 功能块图以图形化的方式表示程序逻辑,适用于实现复杂的控制算法和功能模块。我们将介绍FBD的基本图形符号、连接方式,以及如何使用FBD实现PID控制、运动控制等高级功能。 结构化文本(SCL): 结构化文本是一种高级编程语言,类似于Pascal,适用于实现复杂的算法和数据处理。您将学习SCL的变量声明、语句结构、函数、过程等,并了解如何使用SCL提高编程效率和代码的可读性。 常用指令详解: 除了以上四种基本编程语言,本书还将详细讲解S7-300 PLC系统中常用的指令,包括: 位逻辑指令: 如AND, OR, XOR, NOT, SET, RESET等,用于基本的逻辑运算。 定时器指令: 如TON (定时开延时), TOF (定时关延时), TP (脉冲定时器),用于实现延时功能。 计数器指令: 如CTU (加计数器), CTD (减计数器), CTUD (加减计数器),用于实现计数功能。 比较指令: 如>, <, =, >=, <=, <>,用于对数值进行比较。 数学运算指令: 如ADD, SUB, MUL, DIV, INC, DEC等,用于进行加减乘除等数学运算。 数据传输指令: 如MOVE, TRANSFER, LADE, LODA等,用于数据的移动和传输。 跳转指令: 如JUMP, CALL, RETURN,用于实现程序的流程控制。 位与字节操作指令: 用于对单个位或字节进行操作。 字符串操作指令: 用于对字符串进行处理,如查找、拼接、截取等。 功能块(FC)与组织块(OB): 详细讲解FC和OB的作用、类型、调用方式,以及它们在程序结构中的重要性。 第四部分:S7-300 PLC高级应用与调试技巧 掌握了基本指令和编程语言后,本部分将带领您进入S7-300 PLC的高级应用领域,并分享实用的调试技巧,帮助您解决实际工程中的难题。 中断与异常处理: 理解中断的概念,学习如何配置和使用不同类型的硬件中断(如定时中断、I/O中断)和软件中断,以及如何处理PLC运行中的异常情况,提高系统的响应速度和稳定性。 PID控制算法实现: PID控制器是自动化控制中应用最广泛的算法之一。我们将详细讲解PID控制的原理,并在S7-300 PLC上演示如何通过编程实现PID控制,例如用于温度控制、压力控制等。 步进电机与伺服电机控制: 步进电机和伺服电机在运动控制领域扮演着重要角色。您将学习如何通过S7-300 PLC控制这些电机,包括位置控制、速度控制、加减速等,并了解相关的硬件接口和编程方法。 通信协议的应用: 深入讲解PROFIBUS DP、PROFINET IO等西门子常用的工业通信协议,包括其通信原理、网络配置、主从站设置,以及如何在PLC程序中实现数据的收发和共享。 故障诊断与排除: PLC系统的正常运行离不开及时的故障诊断和排除。我们将介绍S7-300 PLC常见的故障现象,如硬件故障、程序错误、通信中断等,并提供一套系统的故障诊断方法和技巧,帮助您快速定位问题并解决。 在线调试技巧: 熟练掌握STEP 7 V5.x的在线调试功能,如在线监视、断点设置、单步执行、强制变量等,能够极大地提高调试效率,快速找出程序中的逻辑错误。 PLC系统集成与上位机通信: 讲解如何将S7-300 PLC与其他设备(如HMI、SCADA系统、MES系统)进行集成,实现数据的采集、监控和管理。 第五部分:项目案例分析与实践演练 理论与实践相结合才能真正掌握技能。本部分将通过实际的项目案例,将前面学到的知识融会贯通,让您亲身体验PLC项目的开发过程。 经典工业场景模拟: 我们将选取一些具有代表性的工业自动化场景,例如: 输送带控制系统: 实现自动启停、速度调节、物品识别等功能。 恒压供水系统: 利用PID控制实现水泵的自动启停和速度调节,维持水压稳定。 自动化仓储系统: 实现货物的入库、出库、搬运等自动化操作。 化工流程控制: 实现反应釜的温度、压力、液位等参数的自动控制。 从需求分析到最终实现: 对于每个案例,我们将详细展示从需求分析、硬件选型、PLC编程、组态设置到最终调试的完整过程,并提供详细的图纸、程序代码和操作步骤。 代码优化与效率提升: 在案例分析中,我们还将探讨如何对程序进行优化,提高代码的可读性、可维护性和运行效率。 结语 西门子S7-300 PLC作为自动化领域的经典之作,其强大的生命力和广泛的应用领域,使其在可预见的未来仍将是许多自动化项目的首选。本书的编写,旨在为广大读者提供一条通往S7-300 PLC精通之路。我们相信,通过深入学习和大量实践,您将能够自信地驾驭S7-300 PLC,为工业自动化事业贡献自己的力量。自动化之路,任重道远,我们期待与您一同探索与进步。