PLC应用技术与项目实践（西门子S7-300）

全书以S7-300为样机，以SIMATIC STEP7 v5.5软件为平台，从工程应用出发，以典型项目案例为媒介，按照”项目引导、任务驱动”为中心，将PLC的相关知识与技能划分为9个项目、31个任务之中，力争通过一系列项目的学习与训练，使学员逐步掌握S7-300/400 PLC硬件系统配置及硬件调试，STEP7软件的应用及仿真，PLC程序结构、LAD语言程序设计及系统调试，顺序功能图的结构、顺序功能图的设计及调试，PROFIBUS DP网络组态及网络调试的方法和技巧，并具备可编程控制器程序设计员(师）所要求的基本能力。

目录
第1模块 基础应用 1
项目一 小车控制系统 1
1.1任务1——认识S7-300PLC 2
任务描述与分析 2
相关知识与技能 2
1.1.1 S7-300的系统结构 2
任务实施与拓展 12
1.1.2 S7-300的硬件安装 12
1.1.3 S7-300的硬件维护 15
1.2任务2——安装STEP7和仿真软件PLCSIM 17
任务描述与分析 17
相关知识与技能（STEP7和PLCSIM简介） 17
1.2.1 STEP7简介 17
1.2.2 S7-PLCSIM简介 17
任务实施与拓展 18
1.2.3 安装STEP 7 18
1.2.4 安装S7-PLCSIM 21
1.3任务3——小车控制系统的项目生成与硬件组态 22
任务描述与分析 22
相关知识与技能（项目生成与硬件组态简介） 22
1.3.1项目生成 22
1.3.2硬件组态 24
任务实施与拓展 28
1.3.3小车控制系统的硬件电路 28
1.3.4小车控制系统的项目生成与硬件组态 29
1.4任务4——小车控制系统的控制程序 29
任务描述与分析 29
相关知识与技能——PLC的循环处理过程、位指令 29
1.4.1 PLC的循环处理过程 29
1.4.2位逻辑指令 31
任务实施与拓展 38
1.4.3小车控制系统用户程序的生成 38
1.5任务5——小车控制系统的调试与运行 40
任务描述与分析 40
相关知识与技能 40
1.5.1仿真调试 40
1.5.2硬件PLC的在线操作 40
1.5.3仿真PLC与实际PLC的区别 40
任务实施与拓展 41
1.5.4小车控制系统的仿真调试 41
1.5.5小车控制系统的硬件PLC在线操作 43
项目小结 43
能力测试 43
思考练习 44
项目二 运输带控制系统 45
2.1任务1——运输带控制系统的项目生成与硬件组态 45
任务描述与分析 45
任务实施与拓展 46
2.1.1控制系统的硬件电路 46
2.1.2控制系统的项目生成与硬件组态 47
2.2任务2——运输带控制系统的控制程序 47
任务描述与分析 47
相关知识与技能——定时器指令 47
2.2.1定时器指令 47
2.2.2定时器指令的应用举例 53
任务实施与拓展 55
2.2.3 运输带控制系统程序设计 55
任务拓展 57
2.3任务3——运输带控制系统的调试与运行 63
任务描述与分析 63
相关知识与技能——用仿真软件调试仓库存储控制系统程序 63
任务实施与拓展 64
项目小结 65
能力测试 66
思考练习 66
项目三 仓库存储控制系统 68
3.1任务1——仓库存储控制系统的项目生成与硬件组态 69
任务描述与分析 69
相关知识与技能——光电开关 69
3.1.1光电开关 69
任务实施与拓展 70
3.1.2控制系统的硬件电路 70
3.1.3控制系统的项目生成与硬件组态 72
3.2任务2——仓库存储控制系统的控制程序 72
任务描述与分析 72
相关知识与技能——计数器指令、转换指令、算术指令、比较指令 72
3.2.1计数器指令 72
3.2.2转换指令 78
3.2.3算术指令 88
3.2.4比较指令 99
任务实施与拓展 101
3.2.5仓库存储控制系统梯形图程序 101
3.2.6任务拓展 105
3.3任务3——仓库存储控制系统的调试与运行 108
任务描述与分析 108
相关知识与技能——用程序状态功能调试程序 108
3.3.1程序状态功能的起动与显示 108
任务实施与拓展 108
3.3.2用程序状态功能调试仓库存储控制系统程序 108
3.3.3用仿真软件调试仓库存储控制系统程序 111
项目小结 112
能力测试 112
思考练习 113
项目四 工业机械手顺序控制系统 114
4.1任务1——工业机械手顺序控制系统的项目生成与硬件组态 115
任务描述与分析 115
相关知识与技能——电磁阀 115
4.1.1电磁阀 116
任务实施与拓展 117
4.1.2控制系统的硬件电路 117
4.1.3控制系统的项目生成与硬件组态 119
4.2任务2——工业机械手顺序控制系统的控制程序 119
任务描述与分析 119
相关知识与技能——顺序控制设计法 120
4.2.1顺序控制设计法 120
4.2.2顺序功能图的基本结构 120
任务实施与拓展 121
4.2.2工业机械手顺序控制系统梯形图程序 121
4.2.3任务拓展——绘制顺序功能图的注意事项 130
4.3任务3——工业机械手顺序控制系统的调试与运行 131
任务描述与分析 131
相关知识与技能——用变量表调试程序 131
4.3.1变量表的基本功能 131
4.3.2变量表的生成 131
4.3.3变量表的使用 132
任务实施与拓展 134
4.3.4用变量表调试工业机械手顺序控制系统程序 134
4.3.5用仿真软件调试工业机械手控制系统程序 136
项目小结 137
能力测试 137
思考练习 138
项目五 四台电机顺序控制系统 138
5.1任务1——四台电机顺序控制系统的硬件组态 139
任务描述与分析 139
任务实施与拓展 139
5.1.1控制系统的硬件电路 139
5.1.2控制系统的项目生成与硬件组态 141
5.2任务2——四台电机顺序控制系统的控制程序 141
任务描述与分析 141
相关知识与技能——用户程序结构 141
5.2.1用户程序结构 142
任务实施与拓展 143
5.2.2编辑四台电机顺序控制系统的功能（FC） 143
5.2.3在OB1中调用有参功能（FC）实现四台电机顺序启停控制 145
5.3任务3——四台电机顺序控制系统的调试与运行 149
任务描述与分析 149
相关知识与技能——用变量表调试程序 149
5.3.1用变量表调试程序的基本步骤 149
任务实施与拓展 150
5.3.2用变量表调试四台电机顺序控制系统程序 150
5.3.3用仿真软件调试四台电机顺序控制系统程序 152
项目小结 153
能力测试 153
思考练习 154
项目六 交通信号灯控制系统 154
6.1任务1——交通信号灯控制系统的硬件组态 155
任务描述与分析 156
任务实施与拓展 156
6.1.1控制系统的硬件电路 156
6.1.2控制系统的项目生成与硬件组态 157
6.2任务2——交通信号灯控制系统的控制程序 157
任务描述与分析 157
相关知识与技能——功能块、数据块、背景数据块 157
6.2.1功能块 158
6.2.2数据块 158
6.2.3背景数据块 158
任务实施与拓展 158
6.2.4编辑交通信号灯控制系统的功能块（FB1） 158
6.2.5编辑启动组织块OB100 163
6.2.6在OB1中调用功能块（FB1）实现交通信号灯的控制 164
6.3任务3——交通信号灯控制系统的调试与运行 167
任务描述与分析 167
相关知识与技能——背景数据块的监视 167
6.3.1背景数据块的监视 168
任务实施与拓展 168
6.3.2用监视背景数据块来调试交通信号灯控制系统程序 168
6.3.3用仿真软件调试交通信号灯控制系统程序 169
项目小结 169
能力测试 170
思考练习 170
第2模块 综合应用 171
项目七 S7-300PLC的通信 171
7.1任务1——SIMATIC S7-300 PLC的AS-Interface 通信 172
任务描述与分析 172
相关知识与技能 172
7.1.1  AS-i的特点与功能 173
7.1.2  AS-i的组成 173
7.1.3  AS-i 的硬件设置 174
7.1.4  AS-i的硬件配置 175
任务实施与拓展 184
7.2任务2——S7-300PLC的PROFIBUS 现场总线通信 186
7.2.1  SIMATIC S7-300 PLC PROFIBUS DP分布式I/O通信 186
任务描述与分析 186
相关知识与技能 186
任务实施与拓展 187
7.2.2  SIMATIC S7-300 PLC PROFIBUS DP与S7-200PLC的通信 189
相关知识与技能 190
任务实施与拓展 190
7.2.3 SIMATIC S7-300 PLC PROFIBUS DP主站与智能从站的通信 193
任务描述与分析 193
相关知识与技能 193
任务实施与拓展 194
7.3 任务3——SIMATIC S7-300 PLC的以太网通信 201
任务描述与分析 202
相关知识与技能 202
7.3.1 以太网技术 202
7.3.2 工业以太网与传统以太网络的比较 202
7.3.3 西门子工业以太网技术 203
7.3.4 S7-300PLC的工业以太网通信方法 204
7.3.5 S7-300PLC利用S5兼容的通信协议进行工业以太网通信 205
7.3.6 S7-300PLC利用S7通信协议进行工业以太网通信 219
任务实施与拓展 225
项目小结 227
能力测试 227
思考练习 227
项目八 基于MM440与S7-300的自动生产线多段速控制系统 228
8.1任务1——自动生产线多段速控制系统的硬件设计 230
任务描述与分析 230
相关知识与技能——MM440简介及相关参数设置 230
8.1.1 MM440简介及相关参数设置 230
任务实施与拓展 236
8.1.2 自动生产线多段速控制系统的硬件电路 236
8.1.3控制系统的项目生成与硬件组态 238
8.2任务2——自动生产线多段速控制的软件设计 238
任务描述与分析 238
相关知识与技能——自动生产线多段速控制的工作原理 238
8.2.1自动生产线多段速控制的工作

前     言
可编程序控制器（PLC）是应用十分广泛的通用微机控制装置，是自动控制系统中的关键设备。S7-300是德国西门子公司生产的可编程序控制器(PLC)系列产品之一。S7-300由于其模块化结构、易于实现分布式的配置以及性价比高、电磁兼容性强、抗震动冲击性能好，使其在广泛的工业控制领域中，成为一种既经济又切合实际的解决方案。
本书以S7-300为样机，以SIMATIC STEP7 v5.5软件为平台，从工程应用出发，以典型项目案例为媒介，按照“项目引导、任务驱动”为中心，将PLC的相关知识与技能划分为9个项目、31个任务之中，力争通过一系列项目的学习与训练，使学员逐步掌握S7-300PLC硬件系统配置及硬件调试，STEP7软件的应用及仿真，PLC程序结构、LAD语言程序设计及系统调试，顺序功能图的结构、顺序功能图的设计及调试，S7-300PLC之间的PROFIBUS通信、 以太网通信的方法和技巧，并具备可编程控制器程序设计员(师）所要求的基本能力。
全书分为基础应用和综合应用两大模块。
基础应用模块包括项目1~项目6：项目1为小车控制系统，项目2为运输带控制系统，项目3为仓库存储控制系统，项目4为工业机械手顺序控制系统，项目5为四台电机顺序控制系统，项目6为交通信号灯控制系统。通过这6个项目的学习，了解S7-300PLC的结构；理解PLC的循环处理过程；掌握STEP7和仿真软件PLCSIM的安装方法；掌握基于S7-300的PLC控制系统的项目生成与硬件组态；掌握常用指令的使用方法；掌握简单控制程序的编写方法；掌握顺序控制设计法；掌握结构化程序设计法；掌握基于S7-300的PLC控制系统的调试方法。
综合应用模块包括项目7~项目9：项目7为S7-300PLC的通信，项目8为基于MM440与S7-300的自动生产线多段速控制系统，项目九为基于S7-300、变频器、触摸屏的水箱水位控制系统。通过这三个项目的学习，掌握SIMATIC S7-300 PLC的MPI 通信，掌握SIMATIC S7-300 PLCPROFIBUS DP分布式I/O通信，掌握SIMATIC S7-300 PLC PROFIBUS DP主站与智能从站的通信，掌握S7-300PLC的以太网通信，掌握自动生产线多段速控制系统的设计与调试，掌握MM440常用参数单元的设置，掌握基于S7-300、变频器、触摸屏的水箱水位控制系统的设计与调试，掌握触摸屏的使用。
本书主要由江阴职业技术学院电子信息工程系的老师编写，郁琰担任主编，并负责全书的统稿工作。吴繁红担任副主编。项目1、项目3~项目6、项目8~项目9由郁琰编写；项目2、项目7由吴繁红编写。沈灿钢、黄波也参加了部分内容的编写工作，并对编写工作提供了很多帮助。
由于编者水平有限，书中难免有错漏之处，恳请广大读者批评指正。

 编 者
2016年3月