本书以高职教育倡导的能力目标为主线编写, 结合工程实际, 以西门子 S7-200 SMART 和 S7-1200PLC 作为研究对象, 共分为 8 章。 第 1 ~ 4 章以西门子 S7-200 SMART PLC 为对象, 围绕多个案例展开,主要介绍 PLC 基础知识、 STEP 7-Micro / WIN SMART 编程软件、 交流电动机的 PLC 控制、 灯的 PLC 控制以及气动设备的 PLC 控制; 第 5 ~ 8 章主要介绍西门子 S7-1200 PLC 的软硬件结构、 TIA 博途软件项目组态过程、 PLC 的运动控制以及以太网通信控制, 围绕变频伺服控制、 机器人运动控制, 以及 PLC的 S7 通信、 PROFINET 通信和开放式用户通信技术等展开。 本书每章各节都配套有 PPT 和视频讲解,读者可以扫描二维码查看。
本书适合作为高职院校机电类专业教材, 也可作为企业技术人员的 PLC 培训教材。

      在生产制造企业中, 智能化生产设备和流水线应用越来越广泛, 这些设备按照控制要求井然有序地进行工作, 不犯错误、 不知疲惫, 它们为何如此听话? 这离不开设备上的检测元件———各类传感器, 执行元件———电动机、 气缸, 还有一个重要的控制器———可编程序逻辑控制器 (programmable logic controller, PLC)。 PLC 作为智能设备的大脑, 发挥着和人脑一样的作用, 它时刻响应各输入点的状态变化, 根据程序控制要求更新输出口执行元件的状态。
      PLC 不仅可以实现逻辑运算、 数学运算、 模/ 数转换, 还具有 PID (比例积分微分)处理、 通信处理等功能, 可以说, PLC 在很多方面的功能强于我们的大脑, 所以它才可以把一条复杂的流水线控制得如此 “听话”!
      本书第一版自 2019 年出版以来, 被众多高校采用, 受到师生欢迎。 因 S7-200 PLC 已经停产, 本次修订以西门子 S7-200 SMART 和 S7-1200 PLC 作为对象进行讲解, 内容结合大量的实践案例展开, 聚焦于 PLC 的基础编程、 运动控制及网络通信技术。 本版将第一版中 S7-200 PLC 的相关知识替换为 S7-200 SMART PLC, 删除了 S7-200 PLC 模拟量控制部分内容, 增加了 S7-1200 PLC 的编程实例和通信应用。


      全书分 8 章进行讲解:
       第 1 章为 S7-200 SMART PLC 的应用基础, 主要介绍 PLC 的工作原理、 输入/ 输出接口、 S7-200 SMART PLC 的结构和 STEP 7-Micro / WIN SMART 编程软件。
       第 2 章介绍交流电动机的 PLC 控制, 以三相异步电动机为控制对象, 讲解正反转、星-三角、 输送带多级启停等的 PLC 控制。
       第 3 章围绕灯的 PLC 控制展开, 讲解灯的循环计数、 锁相续启、 十字路口交通灯和带数码管的六路抢答器的 PLC 控制。
       第 4 章讲解气动设备的 PLC 控制, 围绕气动冲压机、 物料分拣装置和气动机械手的PLC 控制展开。
       第 5 章为 S7-1200 PLC 的应用基础, 主要介绍 S7-1200 PLC 的硬件结构和 TIA 博途编程软件的应用。
       第 6 章围绕三个典型案例介绍 S7-1200 PLC 的编程应用, 分别讲解水塔水位控制、 液体混料控制和全自动洗衣机控制的项目组态及调试过程。
       第 7 章为西门子 PLC 的运动控制及相关应用, 以企业需求的技术技能为依据, 围绕变频控制、 伺服控制和机器人的 I/ O 控制展开讲解。
       第 8 章介绍西门子 PLC 的以太网通信控制, 讲解西门子 PLC 的 S7 通信、 PROFINET通信和开放式用户通信技术。


      作为高职院校学生和企业技术人员的 PLC 入门教材, 本书的讲解本着 “理论够用,实践为主” 的原则, 教学内容的选取贴合企业对技能人才的需求, 教材每章各节都配有视频讲解, 读者可以通过扫描二维码查看。
      中国共产党第二十次全国代表大会报告指出: “教育是国之大计、 党之大计。 培养什么人、 怎样培养人、 为谁培养人是教育的根本问题。 育人的根本在于立德。 全面贯彻党的教育方针, 落实立德树人根本任务, 培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。” 本书注重马克思主义信仰的培养, 反映中华民族灿烂文化, 并将工匠精神、 创新精神、 奉献精神、 劳动精神、 合作精神, 以及科技兴国、 绿色发展理念等贯穿于视频讲解中。 读者可登录中国大学 MOOC 或者智慧职教平台查找与本书匹配的在线课程 “ PLC 应用技术”。 在线课程配套大量的练习题、 讨论题, 并提供 PPT、 电路图、 PLC 程序等配套资源, 对学习者提供帮助。
本书由无锡科技职业学院刘媛媛、 武彩霞和无锡职业技术学院冯宏伟任主编, 无锡
科技职业学院付光怀、 沈小燕和周瑶任副主编, 无锡奥特维科技股份有限公司黄明珠、
殷庆辉, 以及无锡威孚高科技集团股份有限公司戴天参与编写。
       因编者水平有限, 书中难免有疏漏与不妥之处, 恳请读者批评指正。 编者 E-mail:18961759360@ 163. com。
编 者
2023 年 6 月

 第 1 章 S7-200 SMART PLC 的应用基础  1

1. 1 认识可编程控制器  1

1. 1. 1 可编程控制器概述  1

1. 1. 2 可编程控制器组成  2

1. 1. 3 PLC 的基本工作原理及分类  4

1. 1. 4 输入/ 输出接口电路 7

1. 1. 5 PLC 的编程语言 10

本节习题  11

1. 2 认识 S7-200 SMART PLC  12

1. 2. 1 S7-200 SMART PLC 的结构和性能  12

1. 2. 2 S7-200 SMART PLC 的内存结构  16

1. 2. 3 S7-200 SMART PLC 的编址和寻址方式  17

1. 2. 4 S7-200 SMART PLC 的外部接线  19

本节习题  23

1. 3 STEP 7-Micro / WIN SMART 编程软件的应用  24

1. 3. 1 STEP 7-Micro / WIN SMART 编程软件  24

1. 3. 2 SMART PLC 的程序下载及在线调试  25

1. 3. 3 S7-200 SMART PLC 的位逻辑指令  28

1. 3. 4 创建编程项目 31

1. 3. 5 西门子 STEP 7 仿真软件  34

本节习题  36

第 2 章 交流电动机的 PLC 控制 38

2. 1 电动机正反转的 PLC 控制 38

2. 1. 1 电动机正反转控制介绍 38

2. 1. 2 电动机正反转控制实施 41

2. 1. 3 工作台往返运动的 PLC 控制  41

2. 1. 4 工作台往返运动的 PLC 控制实践操作  43

本节习题  44

2. 2 电动机星-三角减压启动的 PLC 控制  45

2. 2. 1 星-三角减压启动控制介绍  45

2. 2. 2 定时器指令讲解 46

2. 2. 3 星-三角减压启动实施及调试  49

2. 2. 4 双向星-三角减压启动控制  50

本节习题  52

2. 3 三级输送线的 PLC 控制 53

2. 3. 1 三级输送线介绍 53

2. 3. 2 PLC 程序设计 54

2. 3. 3 三级输送线的调试 57

本节习题  57

第 3 章 灯的 PLC 控制 59

3. 1 灯的循环计数 PLC 控制 59

3. 1. 1 彩灯的顺序循环控制 59

3. 1. 2 多时段点亮的输出口编程 61

3. 1. 3 灯的循环计数控制 61

3. 1. 4 流水灯控制 65

本节习题  67

3. 2 锁相续启及十字路口交通灯 PLC 控制  69

3. 2. 1 锁相续启的灯控制 69

3. 2. 2 锁相续启的 PLC 程序  70

3. 2. 3 十字路口交通灯控制 71

3. 2. 4 十字路口交通灯的 PLC 程序  73

本节习题  76

3. 3 六路抢答器的 PLC 控制 77

3. 3. 1 六路抢答器介绍 77

3. 3. 2 六路抢答器的电气原理图设计 78

3. 3. 3 六路抢答器程序设计 79

本节习题  84

第 4 章 气动设备的 PLC 控制 85

4. 1 气动冲压机的 PLC 控制 85

4. 1. 1 气动冲压机介绍 85

4. 1. 2 气动回路分析及电气原理图设计 86

4. 1. 3 气动冲压机单缸控制程序编写与调试 88

4. 1. 4 气动冲压机双缸控制程序编写与调试 89

本节习题  91

4. 2 物料分拣装置的 PLC 控制 91

4. 2. 1 物料分拣装置介绍 91

4. 2. 2 物料分拣装置分析 92

4. 2. 3 物料分拣装置电气原理图设计 94

4. 2. 4 物料分拣装置的程序编写与调试 96

本节习题  98

4. 3 气动机械手的 PLC 控制 99

4. 3. 1 气动机械手介绍 99

4. 3. 2 气动原理图和电气原理图设计  100

4. 3. 3 子程序调用指令和顺序控制指令  102

4. 3. 4 气动机械手的程序编写与调试  103

本节习题 110

第 5 章 S7-1200 PLC 的应用基础  111

5. 1 认识西门子 S7-1200 PLC  111

5. 1. 1 西门子系列 PLC 产品  111

5. 1. 2 S7-1200 PLC 基本模块 113

5. 1. 3 硬件安装与接线  116

本节习题 119

5. 2 西门子 TIA 博途软件  119

5. 2. 1 TIA 博途软件介绍  120

5. 2. 2 创建项目与硬件组态  123

5. 2. 3 S7-1200 的数据存储区 127

5. 2. 4 S7-1200 的程序结构 129

本节习题 132

5. 3 TIA 博途编程指令及项目创建  132

5. 3. 1 位逻辑指令介绍  132

5. 3. 2 电动机启保停电路的 PLC 控制  136

5. 3. 3 输送带的 PLC 控制  143

本节习题 148

第 6 章 S7-1200 PLC 的项目实例  149

6. 1 水塔水位的 PLC 控制  149

6. 1. 1 项目介绍  149

6. 1. 2 电气原理图设计  150

6. 1. 3 PLC 程序设计  150

6. 1. 4 水塔水位控制调试  157

本节习题 157

6. 2 液体混料装置的 PLC 控制  158

6. 2. 1 项目介绍  158

6. 2. 2 电气原理图设计  159

6. 2. 3 PLC 程序设计  161

6. 2. 4 液体混料控制调试  165

本节习题 165

6. 3 全自动洗衣机的 PLC 控制  165

6. 3. 1 项目介绍  165

6. 3. 2 电气原理图设计  166

6. 3. 3 PLC 程序设计  167

6. 3. 4 全自动洗衣机控制调试  171

本节习题 171

第 7 章 西门子 PLC 的运动控制及相关应用  173

7. 1 三相异步电动机的变频调速控制  173

7. 1. 1 变频调速控制介绍  173

7. 1. 2 汇川 MD200 变频器介绍  174

7. 1. 3 通信拓扑图及电气原理图设计  179

7. 1. 4 Modbus 通信指令  180

7. 1. 5 PLC 程序设计  183

7. 1. 6 三相异步电动机变频调速的项目调试  189

本节习题 189

7. 2 伺服工作台的位移控制  190

7. 2. 1 伺服工作台的位移控制介绍  190

7. 2. 2 三菱伺服控制系统  191

7. 2. 3 电气原理图设计  192

7. 2. 4 PLC 程序设计  193

7. 2. 5 伺服工作台位移控制的项目调试  198

本节习题 198

7. 3 ABB 机器人的运动控制  199

7. 3. 1 PLC 与 ABB 机器人联合控制介绍  199

7. 3. 2 电气原理图设计  201

7. 3. 3 PLC 程序设计  201

7. 3. 4 ABB 机器人程序设计  203

7. 3. 5 ABB 机器人运动控制的调试  206

本节习题 206

第 8 章 西门子 PLC 的以太网通信控制  207

8. 1 西门子 PLC 的 S7 通信 207

8. 1. 1 S7 通信介绍  207

8. 1. 2 GET 和 PUT 通信指令  208

8. 1. 3 S7 通信组态实施  210

8. 1. 4 西门子 S7 通信的项目调试 219

本节习题 220

8. 2 西门子 PLC 的 PROFINET 通信  221

8. 2. 1 PROFINET 通信介绍  221

8. 2. 2 PROFINET 通信组态实施  222

8. 2. 3 PROFINET 通信的项目调试  224

本节习题 225

8. 3 西门子 PLC 的开放式用户通信  225

8. 3. 1 开放式用户通信介绍  225

8. 3. 2 开放式用户通信指令讲解  226

8. 3. 3 OUC 通信组态实施  228

8. 3. 4 开放式用户通信的项目调试  233

本节习题 234

附录 A 维修电工(中级)考工编程练习题  235

A. 1 电动机星-三角减压启动控制  235

A. 2 往返控制  235

A. 3 顺序控制  236

参考文献 238

 

      刘媛媛，无锡科技职业学院教授，本科毕业于山东理工大学，机械设计制造及其自动化专业；研究生毕业于南京航空航天大学，机械制造及其自动化专业；博士毕业于江南大学，控制科学与工程专业。主讲“PLC应用技术‘’电机与电气控制‘’工控网络与组态技术’等课程。 主要研究方向为智能设备控制技术，作为主持人立项无锡市精品课程1项，江苏省规划教材1本，先后以第一作者发表学术论文20多篇，其中北大核心10篇，SCI二区论文2篇，EI收录2篇；作为第一发明人申请专利10余项，主持多项校企合作横向课题。

      武彩霞，无锡科技职业学院讲师，本科毕业于辽宁工程技术大学，自动化专业；研究生辽毕业于辽宁工程技术大学，控制理论与控制工程专业。主讲“PLC应用技术“”自动化生产线技术应用“”运动控制技术“”电工技术”等课程。主持《自动化生产线技术应用》等2门课程的课程改革、主持《智能装备系统集成》等2门在线课程的建设；参与无锡市精品课程《PLC应用技术》建设，参与编写国家规划教1本、省规划教材2本、其他教材2本、专著1本，先后以第一作者发表学术论文10多篇，其中北大核心2篇，SCI论文1篇，EI会议1篇；作为第一发明人申请专利4项，主持多项校企合作横向课题。

江苏省“十四五”职业教育规划教材