西门子PLC精通案例教程

本书根据职业教育的特点，实现“做中学”和“学中做”相结合的教学理念，设计了七大教学项目，主要内容包括PLC运动控制技术概述、料车卷扬调速系统的变频调速控制、物品分选系统的位置控制、工业搅拌系统的PLC控制、钢铁生产脱硫喷吹系统的PLC网络控制、WinCC在矿井提升机控制系统中的应用和PLC控制系统的设计与实践，每个项目包含2～4个工作任务，项目内容包括学习目标、任务分配、任务实施、考核与评价等多个方面内容，并且提供知识准备。本书通过这7个教学项目，将相关原理与实践相结合，使学生在实际操作中理解PLC的基本原理并掌握编程应用技巧。本书既可作为中职和高职工业机器人专业、机电专业、电子专业、自动化专业及机械专业的教材，也可作为企业的培训用书，还可作为广大PLC爱好者的自学教材。

连硕教育教材编写组，是深圳市连硕教育投资管理有限公司为编写培训教材而组建的团队，团队成员来自于高校、科研机构以及系统集成应用企业，都是工业机器人领域的资深人士，具备丰富的教学培训和企业工作经验。深圳市连硕教育投资管理有限公司是一家聚焦智能制造人才培养、就业服务、提供智能制造解决方案与售后服务的国家高新技术企业。公司是上市公司的全资子公司，旗下拥有深圳市连硕机器人职业培训中心等多家子公司和投资控股合作企业、大型智能制造人才基地。公司依托连硕智能制造职教集团和连硕智能制造人才服务平台，致力于探索中国式“双元制”和“现代学徒制”培养模式，混合制办学体制，并积极参与国家“一带一路”战略布局发展，为沿线国家输出人才培养模式、提供智慧教育产品和教育服务。

目 录
第1章 PLC运动控制技术概述 1
1.1 PLC的发展概况 3
1.1.1 PLC的产生 3
1.1.2 PLC的发展历史 3
1.1.3 PLC的发展趋势 4
1.2 PLC的分类及特点 8
1.2.1 PLC的分类 8
1.2.2 PLC的特点 10
1.2.3 PLC的应用 12
1.3 PLC的结构与工作原理 16
1.3.1 PLC的基本结构 16
1.3.2 PLC的工作原理 19
1.4 S7系列PLC简介 24
第2章 料车卷扬调速系统的变频调速控制 33
2.1 系统概述 34
2.2 变频器及主要设备的选择 38
2.3 变频调速系统的设计 42
2.4 西门子变频器的操作与应用 48
第3章 物品分选系统的位置控制 68
3.1 系统概述 70
3.2 S7-300 PLC的硬件组态 75
3.2.1 S7-300 PLC的结构 75
3.2.2 S7-300 PLC的组成 78
3.3 S7-300 PLC硬件模块的安装与编址 82
3.3.1 S7-300 PLC硬件模块的安装 82
3.3.2 S7-300 PLC的编址 85
3.4 在STEP 7中组态S7-300 PLC 89
3.4.1 S7-300 PLC硬件组态实例 90
3.4.2 I/O模块参数设置 99
第4章 工业搅拌系统的PLC控制 108
4.1 系统概述 109
4.2 编程方法 120
4.2.1 结构化编程 120
4.2.2 用户程序中的块 121
4.3 功能块与功能的调用 127
4.3.1 功能块的组成 127
4.3.2 功能块局部变量声明 128
4.3.3 功能块与功能的应用举例 130
4.4 数据块 136
4.4.1 数据块的分类及使用 136
4.4.2 建立数据块 137
4.5 结构化程序设计 144
4.5.1 逻辑块的编程 144
4.5.2 功能块的编程 150
第5章 钢铁生产脱硫喷吹系统的PLC网络控制 157
5.1 系统概述 158
5.1.1 系统的网络结构及配置 159
5.1.2 PLC程序设计 161
5.1.3 变频器参数设置及系统分析 163
5.2 PROFIBUS现场总线 169
5.2.1 PROFIBUS的主要构成 169
5.2.2 PROFIBUS协议及通信方式 170
5.2.3 PROFIBUS的数据传输与总线拓扑 176
5.2.4 PROFIBUS-DP 179
5.2.5 如何建立DP主从通信 184
5.2.6 如何通过DP连接远程I/O站和模拟量模块 192
5.2.7 如何实现S7-300 PLC与MM变频器之间的DP通信 200
5.2.8 如何用普通网卡实现计算机与S7-300 PLC的通信 205
5.2.9 如何实现S7-300 PLC之间的以太网通信 206
第6章 WinCC在矿井提升机控制系统中的应用 221
6.1 系统概述 222
6.2 WinCC的安装 229
6.3 建立项目 234
6.3.1 在WinCC Explorer中创建项目 234
6.3.2 组态画面元件的操作 239
6.3.3 创建过程画面 244
6.4 组态变量记录 249
6.4.1 组态定时器 249
6.4.2 创建过程值归档 249
6.4.3 输出变量记录 251
第7章 PLC控制系统的设计与实践 259
7.1 基于S7-300 PLC的液压粉尘成型机设计 261
7.1.1 液压粉尘成型机概述 261
7.1.2 系统组成 261
7.1.3 控制系统设计 263
7.2 基于西门子S7-300 PLC的纺织厂温度/湿度监控系统设计 269
7.2.1 系统概述 269
7.2.2 系统硬件设计 270
7.2.3 系统软件设计 271
7.3 基于PLC的污水处理控制系统 277
7.3.1 系统概述 277
7.3.2 系统总体方案 277
7.3.3 控制系统硬件组成 279
7.3.4 控制系统软件设计 280

前  言

S7-300通用控制器是由德国西门子公司专门设计用于制造行业，特别是汽车和包装行业的一款中型可编程控制器。SIMATIC控制器有众多产品，而S7-300因其卓越的性能、简洁的模块化结构、强大的通信及扩展能力成为SIMATIC家族中的佼佼者，出现在各行各业的中小控制系统中。
S7-300所用编程软件为STEP 7，编程方式为欧美系列PLC的典型代表。根据市场上工程师的反映可知，学会西门子S7-300 PLC的编程，欧美系列的PLC就很容易上手。对于PLC初学者或以前接触的是日系PLC的技术人员，第一次接触西门子S7-300时也许会感到无从下手，甚至感觉很难。为此，我们在编写本书的时候，根据长期的教学经验和实际项目工程的实践总结，针对性地挑选了一些经典案例，从硬件选型组态、I/O地址分配、结构化的程序编程、网络控制中的通信设置，以及WinCC组态应用等方面做了阐述。希望本书能够帮助广大读者学到相关的知识。
本书共分7章，每章中都提供一些案例，这些案例都是从实际项目中挑选出来的。但是为了教学的需要，硬件组态或程序编程中有些部分做了删减。因此，文中的案例只可作为教学参考，不可直接应用于实际项目开发中，以免造成不必要的人身及财产伤害。
由于编者水平有限，书中难免有疏忽或错误之处，敬请各位读者批评指正。

编著者