PLC结构化文本编程一本通

本书特色如下： 1.跨平台，兼顾不同品牌PLC。鉴于ST语言的跨平台可移植性，在讲解的时候同时以西门子S7-1200和三菱FX3U两种典型的PLC为载体，满足不同读者的需求。 2.用实例引导读者学习，便于理解。精选大小案例几十个，包括每个知识点涉及的基础型小实例以及综合型大实例。为确保正确性，所有程序都在实际PLC上验证通过。 3.彩色印刷，视频讲解，学习更加便捷。全书程序段和重点内容均采用彩色标注，同时配备80段左右同步教学视频，扫对应二维码即可随时随地观看。 4.随书赠送所有实例源程序，易于进行工程移植；另有相关学习资料，方便进行知识的延伸及拓展。

 

本书通过彩色图解 视频讲解的方式，以西门子博途编程软件（TIA Portal）V16为主要工具，详细介绍了PLC结构化文本（ST）编程的相关知识。全书通过大量的实例由浅入深地介绍了ST语言的逻辑运算、比较和移位运算、程序控制语句、数学运算以及综合应用和PLC的通信。在编写实例时，通过函数和功能块的调用详细阐述了PLC基于ST语言的编程技术及结构化编程思想。同时，以三菱编程软件GX Works2和施耐德编程软件SoMachine V4.3作为辅助工具，重点介绍了ST语言的跨平台移植以及不同PLC之间ST语言的细微差别。书中的实例均以西门子TIA Portal V16呈现，移植到三菱和施耐德中请参考视频讲解及相关程序。每个实例均通过了仿真和上机验证，且附赠程序源文件，方便读者实践。本书内容丰富实用、讲解循序渐进，非常适合PLC技术人员等学习使用，也可用作职业院校及培训学校相关专业的教材及参考书。

第1章 ST语言基础

1.1 IEC 61131标准和PLCopen组织  1

1.1.1 IEC 61131标准  1

1.1.2 PLCopen组织  2

1.2 ST语言的特点  3

1.2.1 良好的跨平台移植性  3

1.2.2 方便的数学计算  3

1.2.3 轻松实现复杂算法  4

1.2.4 易于数据管理  4

1.3 ST语言的基本规则  5

1.3.1 标识符  5

1.3.2 空格和注释  5

1.3.3 关键字  5

1.4 数据类型  6

1.4.1 基本数据类型  6

1.4.2 扩展数据类型  11

1.4.3 复杂数据类型  11

1.4.4 参数类型  13

1.4.5 数据类型的转换  14

1.5 常数  16

1.5.1 数字常数  16

1.5.2 字符或字符串常数  17

1.5.3 时间常数  17

1.6 变量  18

1.6.1 从物理地址到变量  18

1.6.2 变量的属性  18

1.6.3 变量的定义  19

1.6.4 变量的前缀  22

1.7 程序组织单元  22

1.7.1 软件模型  22

1.7.2 函数和功能块中的变量  23

1.7.3 函数  25

1.7.4 功能块  26

1.7.5 函数和功能块的区别  27

第2章 逻辑控制与IF语句

2.1 ST语言的编程软件  28

2.1.1 西门子博途编程软件  28

2.1.2 三菱GX Works2编程软件  32

2.1.3 施耐德SoMachine编程软件  33

2.2 赋值与逻辑运算  35

2.2.1 赋值运算和逻辑表达式  35

2.2.2 [实例1] 电动机的自锁控制  37

2.2.3 [实例2] 点动与自锁控制  43

2.2.4 [实例3] 字中取位  48

2.3 IF选择语句  52

2.3.1 IF语句  52

2.3.2 [实例4] 使用IF语句实现自锁控制  54

2.3.3 [实例5] 使用IF语句实现点动与自锁控制  56

2.3.4 [实例6] 位组合成字  57

2.3.5 [实例7] 传送带传送方向指示  61

2.4 边沿触发  64

2.4.1 边沿触发指令  64

2.4.2 [实例8] 电动机的正反转控制  66

2.4.3 [实例9] 单按钮启停控制程序  69

2.5 定时器  71

2.5.1 定时器指令  71

2.5.2 [实例10] 任意周期脉冲输出  74

2.5.3 [实例11] 停机时风机对主电机延时冷却  75

2.5.4 [实例12] 电动机的顺序启动控制  78

2.5.5 [实例13] 电动机的Y-△降压启动控制  83

2.6 计数器  88

2.6.1 计数器指令  88

2.6.2 [实例14] 单按钮控制多台电动机的启停  90

2.6.3 [实例15] 停车场空闲车位指示  93

第3章 比较运算和移位运算

3.1 比较运算  96

3.1.1 比较运算符  96

3.1.2 [实例16] 传送带工件计数  96

3.1.3 [实例17] 密码锁  100

3.2 移位运算  104

3.2.1 移位运算函数  104

3.2.2 [实例18] 多台电动机的顺序启动控制  107

3.2.3 [实例19] 霓虹灯的控制  110

第4章 程序控制

4.1 CASE选择语句  114

4.1.1 CASE语句  114

4.1.2 [实例20] 温度测量与指示  115

4.1.3 [实例21] 运料小车控制  118

4.1.4 [实例22] 交通信号灯的控制  123

4.1.5 [实例23] 工件搬运  129

4.2 FOR循环语句  134

4.2.1 FOR语句  134

4.2.2 [实例24] 使用FOR循环初始化数组  135

4.2.3 [实例25] 使用FOR循环实现字中取位  136

4.2.4 [实例26] 使用FOR循环实现位组合成字  138

4.3 WHILE循环语句  140

4.3.1 WHILE语句  140

4.3.2 [实例27] 使用WHILE循环初始化数组  140

4.3.3 [实例28] 10台电动机的启停控制  142

4.4 REPEAT循环语句  144

4.4.1 REPEAT语句  144

4.4.2 [实例29] 使用REPEAT循环初始化数组  145

4.4.3 [实例30] 使用REPEAT语句实现多台电动机的启停  146

4.5 其他语句  150

4.5.1 退出循环语句EXIT  150

4.5.2 中断循环语句CONTINUE  150

4.5.3 RETURN语句  151

4.5.4 [实例31] 使用循环语句实现产品分类  152

第5章 数学运算

5.1 算术运算  157

5.1.1 算术运算指令  157

5.1.2 [实例32] 滑动平均值数字滤波  159

5.1.3 [实例33] 中值数字滤波  162

5.2 数学函数运算  164

5.2.1 数学函数  164

5.2.2 [实例34] 限幅数字滤波  168

5.2.3 [实例35] 机械臂的定位控制  171

第6章 综合实例

6.1 运算的优先级  178

6.1.1 优先级  178

6.1.2 优先级的应用  179

6.2 日期和时间的应用  180

6.2.1 [实例36] 带故障检测的电动机控制  180

6.2.2 [实例37] 计算设备运行时间  184

6.2.3 [实例38] 选取累积时间短的水泵运行  190

6.2.4 [实例39] 响铃控制  196

6.3 数据统计 198

6.3.1 [实例40] 统计数组元素正负值的个数  198

6.3.2 [实例41] 统计数据块中位为1的个数  200

6.3.3 [实例42] 使用Variant指针计算面积  205

6.3.4 [实例43] 使用可变长度数组计算最值  209

6.4 数据管理  218

6.4.1 [实例44] 配方管理  218

6.4.2 [实例45] 报警管理  224

6.5 运动控制与PID  229

6.5.1 [实例46] 伺服定位控制  229

6.5.2 [实例47] 温度的PID控制  235

第7章 PLC的通信

7.1 网络通信基础  244

7.2 西门子PLC的通信  245

7.2.1 以太网通信  245

7.2.2 [实例48] 两台S7-1200PLC的以太网通信  247

7.2.3 [实例49] 两台S7-1200PLC基于以太网的S7通信  258

7.2.4 [实例50] 两台S7-1200PLC的Modbus TCP通信  265

7.3 三菱PLC的通信  277

7.3.1 [实例51] 两台FXCPU的N∶N链接通信  277

7.3.2 [实例52] 两台FXCPU的CC-Link通信  285

7.4 PLC与变频器的通信  295

7.4.1 串行通信概述  295

7.4.2 [实例53] 西门子S7-1200PLC与变频器的USS通信  296

7.4.3 [实例54] 三菱PLC与变频器的通信  307

参考文献  316

 

随着生产力的发展和科学技术的进步，对设备的控制技术要求越来越高，特别是逻辑控制和运动控制的融合越来越紧密，工艺计算也越来越复杂，编程人员都感受到传统的梯形图（Ladder Diagram，LD）编程越来越力不从心。另外，不同PLC生产厂家的梯形图程序不同，即使同一厂家的不同系列也有差异，不能进行移植，需要重新学习梯形图语言，给广大编程人员带来了诸多不便，工作效率极低。

ST（Structured Text，结构化文本）语言的出现大大简化了编程的难度，提高了工作效率，使工程技术人员能够轻松面对各种复杂的控制任务。近几年，支持ST语言的PLC越来越多，很多厂家的高、中、低档PLC都支持ST语言，例如西门子的S7-1200系列、三菱FX系列都可以使用ST语言编程，给广大PLC技术人员提供了很好的学习便利。

然而，各大PLC生产厂商提供的帮助文档和编程手册中对ST语言的讲解非常简单，没有详细的用法和说明，让初学者很难理解和掌握。因此，编写一本以实例形式讲解ST语言的教程非常有必要。

本书以西门子博途编程软件Portal V16作为主要工具，以三菱GX Works2和施耐德SoMachine V4.3作为辅助工具，通过实例讲解ST语言的应用与移植。第1章简单介绍了ST语言基础，包括ST语言的基本规则、数据类型、变量和程序组织单元；第2章在介绍编程软件和基本指令的基础上，通过实例讲解逻辑运算、IF语句、边沿指令、定时器和计数器等的应用；第3章介绍了比较运算和移位运算；第4章介绍了程序控制语句，通过实例讲解了CASE选择语句、FOR循环语句、WHILE循环语句和REPEAT循环语句等的应用；第5章介绍了数学运算和数学函数的应用；第6章为ST语言的综合应用，重点介绍了日期和时间、数据统计、数据管理、运动控制与PID等的应用；第7章介绍了PLC之间以及PLC与变频器之间的通信。

本书实例大都以函数或功能块编写，使用仿真软件或实物进行了调试。每个实例都配有视频讲解和源程序，可以通过视频和程序学习ST语言程序的编写、运行及移植。

本书由赵春生主编，第1章、第3～7章由赵春生编写，第2章由甘润生编写。

由于编者水平有限且时间仓促，书中不足之处在所难免，恳请广大读者批评指正，衷心感谢！

编者