西门子PLC、触摸屏和变频器应用技巧与实战

PLC、变频器和触摸屏构成了现代自动化技术基本系统，为生产、生活带了几大的便利。同时这些技术是现代电工、自动化工程师的必修课，而快速掌握、上手实践又是重中之重。
《西门子PLC、触摸屏和变频器应用技巧与实战》则是从工程师的视角出发，进行了详细讲解，不在拘泥于传统图书以指令为主模式，取而代之的是案例驱动，更易理解，更易上手。
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《西门子PLC、触摸屏和变频器应用技巧与实战》为一部综合性读物，以西门子S7-200 SMART PLC、西门子SMART LINE触摸屏和西门子V20变频器为讲述对象，着眼工程实际，以西门子S7-200 SMART PLC、西门子SMART LINE触摸屏和西门子V20变频器之间的综合应用为重点，通过工程案例详细讲述了西门子S7-200 SMART PLC的编程技巧、西门子SMART LINE触摸屏画面设计及组态方法和变频调速的典型应用，全书在内容安排上循序渐进，由浅入深全面展开。
全书分为3篇，共计9章。主要内容包括S7-200 SMART PLC编程基础与控制系统开发流程、数字量控制程序的设计、模拟量控制程序的设计、运动控制程序的设计、通信控制程序的设计、西门子SMART LINE触摸屏应用案例、SMART LINE触摸屏与S7-200 SMART PLC综合应用案例、V20变频器应用案例、V20变频器与S7-200 SMART PLC综合应用案例等。

目录
前言
第1篇西门子PLC
第1章S7-200 SMART PLC编程基础与控制系统开发流程
1.1S7-200 SMART PLC概述
1.2S7-200 SMART PLC硬件组成
1.2.1CPU模块
1.2.2数字量扩展模块
1.2.3信号板
1.2.4模拟量扩展模块
1.2.5热电阻与热电偶模块
1.2.6相关设备
1.3S7-200 SMART PLC主机的外形结构
1.4S7-200 SMART PLC主机的接线及应用实例
1.4.1CPU SR20的接线
1.4.2CPU ST20的接线
1.4.3CPU模块与外围器件的接线实例
1.5例说西门子S7-200 SMART PLC编程软件快速应用
1.5.1STEP 7-Micro/WIN SMART编程软件的界面
1.5.2STEP 7-Micro/WIN SMART编程软件应用举例
1.6PLC控制系统设计基本原则与步骤
1.6.1PLC控制系统设计的应用环境
1.6.2PLC控制系统设计的基本原则
1.6.3PLC控制系统设计的一般步骤
第2章S7-200 SMART PLC数字量控制程序的设计
2.1常用的经典小程序
2.1.1起保停电路与置位复位电路
2.1.2互锁电路
2.1.3延时断开电路
2.1.4延时接通/断开电路
2.1.5长延时电路
2.1.6脉冲发生电路
2.2电动机星三角减压起动案例
2.2.1控制要求
2.2.2方法解析
2.2.3编程实现
2.3顺序控制设计法与顺序功能图
2.3.1顺序控制设计法
2.3.2顺序功能图简介
2.4送料小车控制程序的设计
2.4.1任务导入
2.4.2起保停电路编程法
2.4.3起保停电路编程法任务实施
2.4.4置位复位指令编程法
2.4.5置位复位指令编程法任务实施
2.4.6SCR指令编程法
2.4.7SCR指令编程法任务实施
2.4.8移位寄存器指令编程法
2.4.9移位寄存器指令编程法任务实施
2.5水塔水位控制程序的设计
2.5.1任务导入
2.5.2选择序列起保停电路编程法
2.5.3选择序列起保停电路编程法任务实施
2.5.4选择序列置位复位指令编程法
2.5.5选择序列置位复位指令编程法任务实施
2.5.6选择序列顺序控制继电器指令编程法
2.5.7选择序列顺序控制继电器指令编程法任务实施
2.6信号灯控制程序的设计
2.6.1任务导入
2.6.2并行序列起保停电路编程法
2.6.3并行序列起保停电路编程法任务实施
2.6.4并行序列置位复位指令编程法
2.6.5并行序列置位复位指令编程法任务实施
2.6.6并行序列顺序控制继电器编程法
2.6.7并列序列顺序控制继电器编程法任务实施
第3章S7-200 SMART PLC模拟量控制程序的设计
3.1模拟量控制概述
3.1.1模拟量控制简介
3.1.2模块扩展连接
3.2模拟量扩展模块
3.2.1模拟量输入模块
3.2.2模拟量输出模块
3.2.3模拟量输入输出模块
3.2.4热电偶模块
3.2.5热电阻模块
3.3工程量与内码的转换方法及案例
3.4模拟量转换库的添加及应用案例
3.4.1指令解析
3.4.2在STEP7-Micro/WIN编程软件中添加模拟量比例转换指令库
3.4.3模拟量比例转换指令库应用案例
3.5空压机控制案例
3.5.1控制要求
3.5.2设计过程
3.6PID控制及应用案例
3.6.1PID控制
3.6.2PID指令
3.6.3PID控制编程思路
3.6.4恒温控制
3.7PID向导及应用案例
3.7.1PID向导编程步骤
3.7.2恒温控制
第4章S7-200 SMART PLC运动控制程序的设计
4.1编码器基础
4.1.1增量式编码器
4.1.2式编码器
4.1.3编码器输出信号类型
4.1.4编码器与S7-200 SMART PLC的接线
4.1.5增量式编码器的选型
4.2高速计数器指令相关知识
4.2.1高速计数器输入端子和工作模式
4.2.2高速计数器控制字节及相关概念
4.2.3高速计数器指令
4.3高速计数器在转速测量中的应用
4.3.1直流电动机的转速测量
4.3.2直流电动机转速测量硬件设计
4.3.3直流电动机转速测量软件设计
4.4运动控制相关器件
4.4.1步进电动机
4.4.2步进电动机驱动器
4.5运动控制手动指令及案例
4.5.1任务引入
4.5.2软硬件配置
4.5.3PLC输入输出地址分配
4.5.4步进滑台控制系统的接线图
4.5.5运动控制向导组态
4.5.6图说常用的运动控制指令
4.5.7步进滑台运动控制程序及编程思路分析
4.6步进滑台相对定位控制案例
4.6.1任务引入
4.6.2软硬件配置
4.6.3PLC输入输出地址分配
4.6.4步进滑台控制系统的接线图
4.6.5运动控制向导组态
4.6.6图说常用的运动控制指令
4.6.7步进滑台相对定位控制程序
第5章S7-200 SMART PLC通信控制程序的设计
5.1PLC通信基础
5.1.1单工、全双工与半双工通信
5.1.2串行通信接口标准
5.1.3S7-200 SMART PLC及其信号板RS-485端口引脚分配
5.1.4通信传输介质
5.2S7-200 SMART PLC Modbus通信及案例
5.2.1Modbus寻址
5.2.2主站指令与从站指令
5.2.3应用案例
5.3GET/PUT指令及案例
5.3.1S7-200 SMART PLC基于以太网的S7通信简介
5.3.2GET/PUT指令
5.3.3GET/PUT指令应用案例
5.4GET/PUT向导及案例
5.4.1GET/PUT向导步骤及主动端程序
5.4.2被动端程序
5.5S7-200 SMART PLC基于以太网的开放式用户通信及案例
5.5.1开放式用户通信的相关协议简介
5.5.2开放式用户通信指令
5.5.3开放式用户通信指令应用案例
5.6S7-200 SMART PLC 的OPC软件操作简介
5.6.1S7-200 PC Access SMART简介
5.6.2S7-200 PC Access SMART软件界面组成及相关操作
5.7WinCC组态软件与S7-200 SMART PLC的OPC通信及案例
5.7.1任务引入
5.7.2任务分析
5.7.3任务实施
第2篇触摸屏
第6章西门子SMART LINE触摸屏应用案例
6.1西门子SMART LINE触摸屏
6.1.1西门子SMART LINE触摸屏简介
6.1.2西门子SMART LINE触摸屏外形及端口
6.1.3西门子SMART LINE触摸屏与PLC的通信连接
6.2WinCC flexible SMART V3组态软件快速应用
6.2.1西门子WinCC flexible SMART V3组态软件界面
6.2.2WinCC flexible SMART V3组态软件应用快速入门
6.3两盏彩灯循环点亮控制
6.3.1任务引入
6.3.2任务分析
6.3.3硬件电路设计
6.3.4PLC程序设计
6.3.5触摸屏画面设计及组态
6.4水泵控制
6.4.1任务引入
6.4.2任务分析
6.4.3硬件电路设计
6.4.4PLC程序设计
6.4.5触摸屏画面设计及组态
6.5小车往返运动动画制作
6.5.1任务引入
6.5.2任务分析
6.5.3PLC程序设计
6.5.4触摸屏画面设计及组态
第7章SMART LINE触摸屏与S7-200 SMART PLC综合应用案例
7.1SMART LINE触摸屏与S7-200 SMART PLC在交通灯控制中的应用
7.1.1交通灯的控制要求
7.1.2硬件电路设计
7.1.3硬件组态
7.1.4PLC程序设计
7.1.5触摸屏画面设计及组态
7.2SMART LINE V3触摸屏与S7-200 SMART PLC在水位控制中的应用
7.2.1任务引入
7.2.2任务分析
7.2.3硬件电路设计
7.2.4PLC程序设计
7.2.5触摸屏画面设计及组态
7.3模拟量信号发生与接收应用案例
7.3.1控制要求
7.3.2硬件电路设计
7.3.3硬件组态
7.3.4模拟量信号发生PLC程序设计
7.3.5模拟量信号发生触摸屏画面设计及组态
7.3.6模拟量信号接收PLC程序设计
7.3.7知识拓展
第3篇变频器
第8章V20变频器应用案例
8.1变频调速前导知识
8.1.1变频调速三相异步电动机与普通三相异步电动机的区别
8.1.2电磁转矩实用公式
8.1.3负载转矩特性
8.1.4电力拖动应用实例
8.1.5交流调速公式及调速方法
8.2V20变频器简述
8.2.1V20变频器简介及特点
8.2.2V20变频器技术参数
8.3V20变频器接线图及端子含义
8.3.1V20变频器的接线图
8.3.2V20变频器的接线端子
8.4V20变频器基本操作面板功能简介
8.5V20变频器菜单结构及参数设定实例
8.5.1V20变频器菜单结构及相互间的切换
8.5.2V20变频器参数的编辑
8.6V20变频器的快速调试
8.6.1通过设置菜单进行快速调试
8.6.2通过参数菜单进行快速调试
8.7V20变频器基本操作面板对电动机的控制
8.7.1任务引入
8.7.2电路连接
8.7.3通过设置菜单进行快速调试
8.7.4通过参数菜单进行快速调试
8.7.5试机
8.8V20变频器控制电动机的正反转及模拟量频率给定
8.8.1任务引入
8.8.2电路连接
8.8.3通过设置菜单进行快速调试
8.8.4通过参数菜单进行快速调试
8.8.5关键参数解析
8.8.6试机
8.9V20变频器三段调速控制
8.9.1任务引入
8.9.2电路连接
8.9.3通过设置菜单进行快速调试
8.9.4关键参数解析
8.9.5试机
8.10V20变频器七段调速控制
8.10.1任务引入
8.10.2电路连接
8.10.3通过设置菜单进行快速调试
8.10.4关键参数解析
8.10.5试机
第9章V20变频器与S7-200 SMART PLC综合应用案例
9.1V20变频器与S7-200 SMART PLC在冷却风机项目中的应用
9.1.1任务引入
9.1.2硬件电路设计
9.1.3知识链接
9.1.4PLC程序设计
9.1.5触摸屏画面的设计及组态
9.1.6V20变频器参数设置
9.1.7试机
9.2V20变频器与S7-200 SMART PLC在正压控制项目中的应用
9.2.1任务引入
9.2.2任务实施
9.2.3试机
参考文献

前言
在实际工程中，PLC、触摸屏和变频器组成的控制系统广泛地应用于工业控制的各行各业。其中，PLC是控制的核心，触摸屏（人机界面）是用户和PLC沟通的桥梁，变频器是重要的调速装置。
对于一个工控系统，视其复杂程度或客户需求，会涉及PLC、触摸屏和变频器三者之间两种或三种综合应用。对于初学或刚刚步入工控领域不久的电气工程技术人员来说，对上述设备的综合应用设计会感到陌生或吃力。基于此，笔者结合多年的教学和工程设计经验，为读者编写了这部综合性的作品。
本书以西门子S7-200SMART PLC、西门子SMART LINE触摸屏和西门子V20变频器为讲述对象，着眼工程实际，以西门子S7-200SMART PLC、西门子SMART LINE触摸屏和西门子V20变频器之间的综合应用为重点，通过工程案例详细讲述了西门子S7-200SMART PLC的编程技巧、西门子SMART LINE触摸屏画面设计及组态方法和变频调速的典型应用，全书在内容安排上循序渐进，由浅入深全面展开。
本书有以下特色:
1）去粗取精，直击要点。
2）以图解形式讲解，生动形象，并配有大量的教学视频，读者可扫描二维码观看，易于学习。
3）案例典型，读者可边学边用。
4）对西门子S7-200SMART PLC、西门子SMART LINE触摸屏和西门子V20变频器之间的综合应用，方法讲述系统，过程解析详细，便于读者模仿，可解决读者设计经验不足的难题。
5）控制系统设计完全从工程应用的角度出发，可与实际直接接轨，易于上手。
6）以西门子S7-200SMART PLC、西门子SMART LINE触摸屏和西门子V20变频器软硬件手册为手资料，直接和工程接轨。
7）设有“编者有料”“编者心语”等专栏，为读者指出关键点和注意事项。
全书分为3篇，共计9章。主要内容包括S7-200SMART PLC编程基础与控制系统开发流程、数字量控制程序的设计、模拟量控制程序的设计、运动控制程序的设计、通信控制程序的设计、西门子SMART LINE触摸屏应用案例、SMART LINE触摸屏与S7-200SMART PLC综合应用案例、V20变频器应用案例、V20变频器与S7-200SMART PLC综合应用案例等。
本书实用性强，图文并茂，不仅为初学者提供了一套有效处理以上三者综合应用的方法，还为广大工程技术人员提供了大量的实践经验，可作为广大电气工程技术人员自学和参考用书，也可作为高等工科院校、高等职业院校电气工程及自动化、机电一体化等专业综合实训参考教材。
全书由韩相争编著，乔海审阅，李艳昭、杜海洋、刘江帅校对，郑宏俊、李志远、张孝雨为本书的编写提供了帮助，在此一并表示衷心的感谢。
由于笔者水平有限，书中不足之处，敬请广大专家和读者批评指正。
笔者于沈阳