圖解西門子PLC、變頻器與觸摸屏組態(tài)技術(shù)
本書介紹了西門子PLC、變頻器和觸摸屏組態(tài)技術(shù)，主要內(nèi)容有PLC入門，西門子S7-200 SMART PLC介紹，S7-200 SMART PLC編程軟件的使用，基本指令的使用及應(yīng)用實(shí)例，順序控制指令的使用及應(yīng)用實(shí)例，功能指令說明及使用舉例，PLC通信，變頻器的基本結(jié)構(gòu)原理，西門子變頻器的接線、操作與參數(shù)設(shè)置，變頻器的典型應(yīng)用電路，變頻器與PLC的綜合應(yīng)用，西門子精彩系列觸摸屏（SMART LINE）介紹，西門子WinCC組態(tài)軟件快速入門，WinCC軟件常用對象及功能的使用舉例，用觸摸屏操作和監(jiān)控PLC實(shí)戰(zhàn)。本書起點(diǎn)較低，內(nèi)容由淺入深，語言通俗易懂，內(nèi)容結(jié)構(gòu)的安排符合讀者的學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律。另外，本書還配有教學(xué)視頻，可幫助讀者更快、更直觀地掌握有關(guān)技能。
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第 1 章 PLC入門
1.1 概述 1
1.1.1　PLC的定義 1
1.1.2　PLC的分類 1
1.1.3　PLC的特點(diǎn) 2
1.2　PLC控制與繼電器控制比較 3
1.2.1　繼電器正轉(zhuǎn)控制線路 3
1.2.2　PLC正轉(zhuǎn)控制線路 3
1.2.3　PLC、繼電器和單片機(jī)控制系統(tǒng)的比較 5
1.3 PLC的組成與工作原理 5
1.3.1　PLC的組成框圖 5
1.3.2　PLC內(nèi)部組成單元說明 6
1.3.3　PLC的工作方式 9
1.4　PLC的編程語言 10
1.4.1　梯形圖（LAD） 10
1.4.2　功能塊圖（FBD） 11
1.4.3　指令語句表（STL） 11
1.5 PLC應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)舉例 11
1.5.1　PLC應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的一般流程 11
1.5.2　PLC控制電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)的開發(fā)實(shí)例 11
第 2 章 西門子S7-200 SMART PLC介紹
2.1　PLC硬件介紹 15
2.1.1　兩種類型的CPU模塊 16
2.1.2　CPU模塊面板各部件說明 16
2.1.3　CPU模塊的接線 16
2.1.4　信號板的安裝使用與地址分配 18
2.1.5　S7-200 SMART常用模塊及附件與訂貨號含義 21
2.2　PLC的軟元件 23
2.2.1　輸入繼電器（ I ）和輸出繼電器（Q） 23
2.2.2　輔助繼電器（M）、特殊輔助繼電器（SM）和狀態(tài)繼電器（S） 24
2.2.3　定時(shí)器（T）、計(jì)數(shù)器（C）和高速計(jì)數(shù)器（HC） 25
2.2.4　累加器（AC）、變量存儲器（V）和局部變量存儲器（L） 25
2.2.5　模擬量輸入寄存器（AI）和模擬量輸出寄存器（AQ） 25
第 3 章 S7-200 SMART PLC編程軟件的使用
3.1　軟件的安裝、卸載與軟件窗口介紹 26
3.1.1　軟件的安裝與啟動(dòng) 26
3.1.2　軟件的卸載 28
3.1.3　軟件窗口組件說明 29
3.2　程序的編寫與下載 32
3.2.1　項(xiàng)目創(chuàng)建與保存 32
3.2.2　PLC硬件組態(tài)（配置） 33
3.2.3　程序的編寫 33
3.2.4　PLC與計(jì)算機(jī)的連接及通信設(shè)置 38
3.3　程序的編輯與注釋 44
3.3.1　程序的編輯 44
3.3.2　程序的注釋 46
3.4　程序的監(jiān)控與調(diào)試 49
3.4.1　用梯形圖監(jiān)控調(diào)試程序 49
3.4.2　用狀態(tài)圖表的表格監(jiān)控調(diào)試程序 52
3.4.3　用狀態(tài)圖表的趨勢圖監(jiān)控調(diào)試程序 54
3.5　軟件的一些常用設(shè)置及功能使用 55
3.5.1　軟件的一些對象設(shè)置 55
3.5.2　硬件組態(tài)（配置） 56
3.5.3　用存儲卡備份、復(fù)制程序和刷新固件 57
第 4 章 基本指令的使用及應(yīng)用實(shí)例
4.1　位邏輯指令 62
4.1.1 觸點(diǎn)指令 62
4.1.2 線圈指令 63
4.1.3 立即指令 64
4.1.4 RS觸發(fā)器指令 65
4.1.5 空操作指令 66
4.2 定時(shí)器 67
4.2.1 通電延時(shí)型定時(shí)器（TON） 67
4.2.2 斷電延時(shí)型定時(shí)器（TOF） 68
4.2.3 記憶型通電延時(shí)定時(shí)器（TONR） 69
4.3 計(jì)數(shù)器 71
4.3.1 加計(jì)數(shù)器（CTU） 71
4.3.2 減計(jì)數(shù)器（CTD） 72
4.3.3 加減計(jì)數(shù)器（CTUD） 73
4.4　常用的基本控制線路及梯形圖 75
4.4.1　啟動(dòng)、自鎖和停止控制線路與梯形圖 75
4.4.2　正、反轉(zhuǎn)聯(lián)鎖控制線路與梯形圖 76
4.4.3　多地控制線路與梯形圖 77
4.4.4　定時(shí)控制線路與梯形圖 79
4.4.5　長定時(shí)控制線路與梯形圖 81
4.4.6　多重輸出控制線路與梯形圖 82
4.4.7　過載報(bào)警控制線路與梯形圖 84
4.4.8　閃爍控制線路與梯形圖 85
4.5　基本指令應(yīng)用實(shí)例 86
4.5.1　噴泉的PLC控制線路與程序詳解 86
4.5.2　交通信號燈的PLC控制線路與程序詳解 89
4.5.3　多級傳送帶的PLC控制線路與程序詳解 92
4.5.4　車庫自動(dòng)門的PLC控制線路與程序詳解 95
第 5 章 順序控制指令的使用及應(yīng)用實(shí)例
5.1　順序控制與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 98
5.2　順序控制指令 99
5.2.1　指令名稱及功能 99
5.2.2 指令使用舉例 99
5.2.3 指令使用注意事項(xiàng) 101
5.3 順序控制的幾種方式 101
5.3.1 選擇性分支方式 101
5.3.2 并行分支方式 104
5.4 順序控制指令應(yīng)用實(shí)例 106
5.4.1 液體混合裝置的PLC控制線路與程序詳解 106
5.4.2 簡易機(jī)械手的PLC控制線路與程序詳解 110
5.4.3 大小鐵球分揀機(jī)的PLC控制線路與程序詳解 115
第 6 章 功能指令說明及使用舉例
6.1 功能指令使用基礎(chǔ) 121
6.1.1 數(shù)據(jù)類型 121
6.1.2 尋址方式 122
6.2 傳送指令 125
6.2.1 單一數(shù)據(jù)傳送指令 125
6.2.2 字節(jié)立即傳送指令 126
6.2.3 數(shù)據(jù)塊傳送指令 127
6.2.4 字節(jié)交換指令 128
6.3 比較指令 128
6.3.1 字節(jié)觸點(diǎn)比較指令 129
6.3.2 整數(shù)觸點(diǎn)比較指令 129
6.3.3 雙字整數(shù)觸點(diǎn)比較指令 130
6.3.4 實(shí)數(shù)觸點(diǎn)比較指令 131
6.3.5 字符串觸點(diǎn)比較指令 132
6.3.6 比較指令應(yīng)用舉例 132
6.4 數(shù)學(xué)運(yùn)算指令 133
6.4.1 加減乘除運(yùn)算指令 133
6.4.2 浮點(diǎn)數(shù)函數(shù)運(yùn)算指令 138
6.5 邏輯運(yùn)算指令 139
6.5.1 取反指令 139
6.5.2 與指令 140
6.5.3 或指令 141
6.5.4 異或指令 142
6.6 移位與循環(huán)指令 143
6.6.1 左移位與右移位指令 143
6.6.2 循環(huán)左移位與右移位指令 145
6.6.3 移位寄存器指令 146
6.7 轉(zhuǎn)換指令 148
6.7.1 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換指令 148
6.7.2 ASCII碼轉(zhuǎn)換指令 152
6.7.3 字符串轉(zhuǎn)換指令 158
6.7.4 編碼與解碼指令 161
6.8 表格指令 162
6.8.1 填表指令 162
6.8.2 查表指令 163
6.8.3 先進(jìn)先出和后進(jìn)先出指令 164
6.8.4 存儲區(qū)填充指令 165
6.9 字符串指令 165
6.9.1 字符串長度、復(fù)制和連接指令 166
6.9.2 復(fù)制子字符串指令 167
6.9.3 字符串與字符搜索指令 167
6.10 時(shí)鐘指令 169
6.10.1 時(shí)鐘指令說明 169
6.10.2 時(shí)鐘指令使用舉例 170
6.11 程序控制指令 172
6.11.1 跳轉(zhuǎn)與標(biāo)簽指令 172
6.11.2 循環(huán)指令 172
6.11.3 條件結(jié)束、停止和監(jiān)視定時(shí)器復(fù)位指令 174
6.12 子程序與子程序指令 175
6.12.1 子程序 175
6.12.2 子程序指令 175
6.12.3 帶參數(shù)的子程序調(diào)用指令 178
6.13 中斷指令及相關(guān)內(nèi)容說明 180
6.13.1 中斷事件與中斷優(yōu)先級 180
6.13.2 中斷指令 183
6.14 高速計(jì)數(shù)器指令及相關(guān)內(nèi)容說明 185
6.14.1 高速計(jì)數(shù)器指令說明 186
6.14.2 高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)模式 186
6.14.3 高速計(jì)數(shù)器分配的輸入端子及在各工作模式下的功能 189
6.14.4 高速計(jì)數(shù)器輸入端子濾波時(shí)間的設(shè)置 190
6.14.5 高速計(jì)數(shù)器的控制字節(jié) 191
6.14.6 高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值的讀取與設(shè)置 192
6.14.7 高速計(jì)數(shù)器的狀態(tài)字節(jié) 193
6.14.8 高速計(jì)數(shù)器的編程步驟與舉例 194
6.15 高速脈沖輸出指令及相關(guān)內(nèi)容說明 196
6.15.1 指令說明 196
6.15.2 高速脈沖輸出的控制字節(jié)、參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)位 196
6.15.3 PTO脈沖的產(chǎn)生與使用 198
6.15.4 PWM脈沖的產(chǎn)生與使用 202
6.16 PID指令及相關(guān)內(nèi)容說明 205
6.16.1 PID控制 205
6.16.2 PID指令介紹 206
6.16.3 PID指令應(yīng)用舉例 208
第 7 章 PLC通信
7.1 通信基礎(chǔ)知識 211
7.1.1 通信方式 211
7.1.2 通信傳輸介質(zhì) 214
7.2 PLC以太網(wǎng)通信 215
7.2.1 S7-200 SMART CPU模塊以太網(wǎng)連接的設(shè)備類型 215
7.2.2 IP地址的設(shè)置 216
7.2.3 以太網(wǎng)通信指令 221
7.2.4 PLC以太網(wǎng)通信實(shí)例詳解 224
7.3 RS485/RS232端口自由通信 228
7.3.1 RS232C、RS422A和RS485接口電路結(jié)構(gòu) 228
7.3.2 RS485/RS232各引腳功能定義 230
7.3.3 獲取端口地址（GET_ADDR）指令和設(shè)置端口地址（SET_ADDR）指令 231
7.3.4 發(fā)送（XMT）和接收（RCV）指令 231
7.3.5 PLC與打印機(jī)之間的通信（自由端口模式） 236
第 8 章 變頻器的基本結(jié)構(gòu)原理
8.1 異步電動(dòng)機(jī)的兩種調(diào)速方式 240
8.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)及原理 241
8.2.1 交-直-交型變頻器的結(jié)構(gòu)與原理 241
8.2.2 交-交型變頻器的結(jié)構(gòu)與原理 242
8.3 變頻調(diào)速控制方式 242
8.3.1 壓/頻控制方式 242
8.3.2 轉(zhuǎn)差頻率控制方式 243
8.3.3 矢量控制方式 245
8.3.4 直接轉(zhuǎn)矩控制方式 246
8.3.5 控制方式比較 247
第 9 章 西門子變頻器的接線、操作與參數(shù)設(shè)置
9.1 MM440變頻器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部接線 248
9.1.1 外形和型號（訂貨號）含義 248
9.1.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部接線圖 249
9.1.3 主電路的外部端子接線 250
9.1.4 控制電路外部端子的典型接線 251
9.1.5 數(shù)字量輸入端子的接線及參數(shù)設(shè)置 251
9.1.6 模擬量輸入端子的接線及參數(shù)設(shè)置 253
9.1.7 數(shù)字量輸出端子的接線及參數(shù)設(shè)置 255
9.1.8 模擬量輸出端子的接線及參數(shù)設(shè)置 255
9.2 變頻器的停車、制動(dòng)及再啟動(dòng)方式 256
9.2.1 電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)與變頻器對應(yīng)參數(shù) 256
9.2.2 變頻器的停車方式 257
9.2.3 變頻器的制動(dòng)方式 257
9.2.4 變頻器的再啟動(dòng)方式 258
9.3 用面板和外部端子操作調(diào)試變頻器 259
9.3.1 用SDP（狀態(tài)顯示板）和外部端子操作調(diào)試變頻器 259
9.3.2 用BOP（基本操作板）操作調(diào)試變頻器 260
9.3.3 用AOP（高級操作板）操作調(diào)試變頻器 262
9.4 MM440變頻器的參數(shù)調(diào)試及常規(guī)操作 263
9.4.1 變頻器所有參數(shù)的復(fù)位 263
9.4.2 變頻器參數(shù)快速調(diào)試步驟及說明 264
9.4.3 變頻器的常規(guī)操作 264
9.5 西門子MM440、MM430和MM420變頻器的主要區(qū)別與技術(shù)規(guī)格 267
9.5.1 MM440、MM430和MM420變頻器的主要區(qū)別 267
9.5.2 MM420變頻器的主要技術(shù)規(guī)格 267
9.5.3 MM430變頻器的主要技術(shù)規(guī)格 268
9.5.4 MM440變頻器的主要技術(shù)規(guī)格 270
第 10 章 變頻器的典型應(yīng)用電路
10.1 用變頻器輸入端子控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)和面板鍵盤調(diào)速的電路 272
10.1.1 電路接線 272
10.1.2 參數(shù)設(shè)置 272
10.1.3 操作過程及電路說明 273
10.2 變頻器輸入端子控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)和電位器調(diào)速的電路 274
10.2.1 電路接線 274
10.2.2 參數(shù)設(shè)置 274
10.2.3 操作過程及電路說明 274
10.3 變頻器的多段速控制功能及應(yīng)用電路 275
10.3.1 變頻器多段速控制的三種方式 275
10.3.2 變頻器多段速控制應(yīng)用電路 276
10.4 變頻器的PID控制電路 277
10.4.1 MM440變頻器的PID原理圖及有關(guān)參數(shù) 277
10.4.2 MM440變頻器的PID控制恒壓供水電路 278
第 11 章 變頻器與PLC的綜合應(yīng)用
11.1 PLC控制變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)延時(shí)正反轉(zhuǎn)的電路 282
11.1.1 PLC輸入/輸出（I/O）端子的分配 282
11.1.2 電路接線 282
11.1.3 變頻器參數(shù)設(shè)置 282
11.1.4 PLC控制程序及說明 283
11.2 PLC控制變頻器實(shí)現(xiàn)多段速運(yùn)行的電路 284
11.2.1 PLC輸入/輸出（I/O）端子的分配 284
11.2.2 電路接線 285
11.2.3 變頻器參數(shù)設(shè)置 285
11.2.4 PLC控制程序及說明 286
11.3 PLC以USS協(xié)議通信控制變頻器的應(yīng)用實(shí)例 287
11.3.1 S7-200 PLC與MM440變頻器串口通信的硬件連接 287
11.3.2 USS協(xié)議通信知識 288
11.3.3 在S7-200 PLC編程軟件中安裝USS通信庫 289
11.3.4 USS通信指令說明 290
11.3.5 S7-200 PLC以USS協(xié)議通信控制MM440變頻器的應(yīng)用實(shí)例 297
第 12 章 西門子精彩系列觸摸屏（SMART LINE）介紹
12.1 觸摸屏基礎(chǔ)知識 301
12.1.1 基本組成 301
12.1.2 四種類型的觸摸屏及工作原理 301
12.1.3 常用類型觸摸屏的性能比較 304
12.2 西門子精彩系列觸摸屏（SMART LINE）簡介 305
12.2.1 SMART LINE觸摸屏的特點(diǎn) 305
12.2.2 常用型號及外形 305
12.2.3 觸摸屏主要部件說明 306
12.2.4 技術(shù)規(guī)格 307
12.3 觸摸屏與其他設(shè)備的連接 308
12.3.1 觸摸屏的供電接線 308
12.3.2 觸摸屏與組態(tài)計(jì)算機(jī)（PC）的以太網(wǎng)連接 309
12.3.3 觸摸屏與西門子PLC的連接 309
12.3.4 觸摸屏與三菱、施耐德和歐姆龍PLC的連接 310
12.4 觸摸屏的操作設(shè)置 312
12.4.1 觸摸屏的屏幕鍵盤 312
12.4.2 觸摸屏的啟動(dòng) 312
12.4.3 觸摸屏的控制面板 313
12.4.4 觸摸屏的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù) 313
12.4.5 觸摸屏的以太網(wǎng)參數(shù)設(shè)置 315
12.4.6 觸摸屏的畫面方向、設(shè)備信息、觸摸位置校準(zhǔn)和許可信息的設(shè)置與查看 316
12.4.7 觸摸屏屏幕保護(hù)程序的設(shè)置 318
12.4.8 觸摸屏密碼的設(shè)置 318
12.4.9 觸摸屏傳送通道的開啟 319
12.4.10 觸摸屏聲音的設(shè)置 319
第 13 章 西門子WinCC組態(tài)軟件快速入門
13.1 WinCC flexible SMART V3軟件的安裝與卸載 320
13.1.1 系統(tǒng)要求 320
13.1.2 軟件的免費(fèi)下載 321
13.1.3 軟件的安裝 321
13.1.4 軟件的啟動(dòng)及卸載 325
13.2 用WinCC軟件組態(tài)一個(gè)簡單的項(xiàng)目 326
13.2.1 項(xiàng)目的創(chuàng)建與保存 326
13.2.2 組態(tài)變量 328
13.2.3 組態(tài)畫面 330
13.2.4 項(xiàng)目的模擬運(yùn)行 334
第 14 章 WinCC軟件常用對象及功能的使用舉例
14.1 IO域的使用舉例 336
14.1.1 組態(tài)任務(wù) 336
14.1.2 組態(tài)過程 336
14.1.3 運(yùn)行測試 340
14.2 按鈕的使用舉例 340
14.2.1 組態(tài)任務(wù) 340
14.2.2 組態(tài)過程 341
14.2.3 運(yùn)行測試 344
14.3 文本列表和圖形列表的使用舉例 345
14.3.1 組態(tài)任務(wù) 345
14.3.2 組態(tài)過程 345
14.3.3 運(yùn)行測試 350
14.4 變量控制對象動(dòng)畫的使用舉例 351
14.4.1 組態(tài)任務(wù) 351
14.4.2 組態(tài)過程 352
14.4.3 運(yùn)行測試 355
14.4.4 仿真調(diào)試 355
14.5 指針變量的使用舉例 356
14.5.1 組態(tài)任務(wù) 356
14.5.2 組態(tài)過程 357
14.5.3 運(yùn)行測試 360
14.6 開關(guān)和繪圖工具的使用舉例 361
14.6.1 組態(tài)任務(wù) 361
14.6.2 組態(tài)過程 362
14.6.3 運(yùn)行測試 366
14.7 報(bào)警功能的使用舉例 366
14.7.1 報(bào)警基礎(chǔ)知識 366
14.7.2 組態(tài)任務(wù) 368
14.7.3 組態(tài)過程 368
14.7.4 運(yùn)行測試 373
14.8 棒圖和趨勢圖的使用舉例 374
14.8.1 組態(tài)任務(wù) 374
14.8.2 組態(tài)過程 375
14.8.3 運(yùn)行測試 379
14.9 畫面的切換使用舉例 380
14.9.1 建立畫面 380
14.9.2 用拖放生成按鈕的方式設(shè)置畫面切換 381
14.9.3 用按鈕配合畫面切換函數(shù)來實(shí)現(xiàn)指定畫面的切換 382
14.9.4 用按鈕配合畫面切換函數(shù)來實(shí)現(xiàn)任意編號畫面的切換 383
第 15 章 用觸摸屏操作和監(jiān)控PLC實(shí)戰(zhàn)
15.1 明確要求、規(guī)劃變量和線路 385
15.1.1 控制要求 385
15.1.2 選擇PLC和觸摸屏型號并分配變量 385
15.1.3 設(shè)備連接與電氣線路 385
15.2 編寫和下載PLC程序 386
15.2.1 編寫PLC程序 386
15.2.2 PLC與計(jì)算機(jī)的連接與設(shè)置 387
15.2.3 下載和上傳PLC程序 389
15.3 組態(tài)和下載觸摸屏畫面項(xiàng)目 391
15.3.1 創(chuàng)建觸摸屏畫面項(xiàng)目文件 391
15.3.2 組態(tài)觸摸屏與PLC的連接 392
15.3.3 組態(tài)變量 393
15.3.4 組態(tài)指示燈 393
15.3.5 組態(tài)按鈕 394
15.3.6 組態(tài)狀態(tài)值監(jiān)視器 397
15.3.7 組態(tài)說明文本 397
15.3.8 下載項(xiàng)目到觸摸屏 398
15.3.9 無法下載項(xiàng)目的常見原因及解決方法 400
15.3.10 用ProSave軟件更新觸摸屏版本 402
15.4 觸摸屏連接PLC實(shí)際操作測試 404
15.4.1 觸摸屏和PLC用網(wǎng)線通信的硬件連接與通信設(shè)置 404
15.4.2 觸摸屏和PLC用串口線通信的硬件連接與通信設(shè)置 405
15.4.3 觸摸屏連接PLC進(jìn)行操作測試 406
附錄A 西門子S7-200 SMART CPU SR20/ST20 技術(shù)規(guī)范 409
附錄B 西門子S7-200 SMART CPU SR40/ST40/CR40技術(shù)規(guī)范 412

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