S7-200PLC原理与实用开发指南 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:260

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出版时间:2009-1

价格:39.00元

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isbn号码:9787111251576

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• S7-200PLC
• PLC编程
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PLC控制系统设计与应用 本书旨在为读者提供一个全面而深入的PLC（可编程逻辑控制器）控制系统设计与应用的学习路径。从基础概念到高级技巧，本书涵盖了PLC在工业自动化领域的核心知识和实践经验，帮助读者掌握构建、部署和优化高效自动化解决方案的能力。 第一部分：PLC控制系统基础 本部分将引导读者从零开始理解PLC的核心构成、工作原理以及在现代工业自动化中的关键作用。 PLC概述与发展历程 什么是PLC？其在自动化系统中的定位和优势。 PLC的发展演变，从早期继电器控制到现代高性能PLC的发展趋势。 PLC在不同工业领域（如制造业、能源、交通、建筑等）的应用场景及价值。 PLC硬件构成与选型 CPU模块：处理器类型、内存、指令集、通信接口等关键参数。 输入/输出（I/O）模块：数字量I/O、模拟量I/O、特殊功能I/O（如计数、定位、PID等）的原理与接口特性。 电源模块：供电方式、容量计算、冗余设计。 通信模块：串行通信（RS-232/485）、以太网通信（EtherNet/IP, PROFINET, Modbus TCP等）、现场总线（PROFIBUS, DeviceNet等）的原理与应用。 机架与扩展：PLC系统的基本架构、模块化设计理念、如何根据项目需求进行扩展。 PLC选型原则：根据项目规模、复杂程度、实时性要求、通信需求、成本预算等因素，选择合适的PLC品牌和型号。 PLC软件编程基础 PLC编程语言标准（IEC 61131-3）：梯形图（LD）、指令表（IL）、功能块图（FBD）、结构化文本（ST）、顺序功能图（SFC）的介绍、特点与适用场景。 基本指令与逻辑运算：逻辑AND、OR、NOT，比较指令，定时器，计数器，数据传送指令等。 数据类型与变量：布尔量、整数、浮点数、字符串、字节、字、双字等数据类型，以及局部变量、全局变量、输入/输出变量、定时器/计数器变量的定义与使用。 程序结构与组织：子程序、中断程序、功能块的创建与调用，提高程序的可读性、可维护性和复用性。 PLC工作原理与扫描周期 PLC的五步扫描工作模式：输入扫描、程序执行、输出扫描、通信刷新、检查与诊断。 扫描周期的影响因素：程序复杂度、I/O点数、通信负载、硬件性能等。 如何理解和优化扫描周期，避免因扫描周期过长导致的问题。 PLC通信与网络 串行通信：RS-232与RS-485的区别与应用，Modbus RTU协议详解。 以太网通信：TCP/IP协议基础，EtherNet/IP, PROFINET, Modbus TCP等工业以太网协议的特点与优势。 现场总线：PROFIBUS, DeviceNet等现场总线技术在分布式控制系统中的应用。 OPC UA：实现不同厂商设备之间互联互通的标准。 PLC与上位机（HMI/SCADA）的通信：协议选择、数据交换方式。 第二部分：PLC程序设计与开发实践 本部分将重点介绍PLC的实际编程技巧、故障排除方法以及高级应用开发。 经典控制算法实现 顺序控制：利用SFC或状态机实现复杂的工艺流程控制。 PID控制：原理、参数整定方法（手动整定、自整定、 Ziegler-Nichols方法等）、在温度、压力、流量控制中的应用。 运动控制：伺服驱动器、步进电机、步进/伺服控制指令（如定位、速度控制、回零等）的编程与调试。 高速计数与脉冲输出：实现高速信号采集与高精度脉冲生成。 PLC程序调试与故障诊断 调试工具的使用：在线监视、强制写入、断点设置、单步执行。 常见的程序错误及排查方法：逻辑错误、数据类型不匹配、地址冲突、指令误用等。 硬件故障诊断：指示灯分析、模块更换、回差测试。 通信故障诊断：通信参数检查、线缆测试、网络诊断工具。 利用PLC的诊断功能：诊断寄存器、事件日志。 人机界面（HMI）与监控系统（SCADA）集成 HMI设计原则：用户友好性、信息可视化、操作便捷性。 SCADA系统架构：数据采集、数据处理、报警管理、报表生成、历史趋势。 PLC与HMI/SCADA的数据交互：变量映射、通信协议选择、数据同步。 案例分析：如何为一个典型的自动化生产线设计HMI界面和SCADA监控系统。 PLC系统安全性与可靠性 PLC系统常见安全威胁：未授权访问、病毒攻击、通信劫持。 安全措施：密码保护、访问控制、防火墙、VPN、安全编码实践。 提高PLC系统可靠性：冗余设计（CPU冗余、电源冗余、网络冗余）、故障转移机制、预防性维护。 PLC应用案例分析 流水线自动化控制：从物料输送、工位控制到产品检测，全流程的PLC控制方案设计。 包装机械控制：伺服控制、传感器应用、PLC与视觉系统的集成。 水处理系统控制：液位控制、流量控制、化学品添加、水质监测等。 节能管理系统：利用PLC实现能源消耗的监测、优化与调度。 智能楼宇控制：照明、空调、安防等系统的集成与联动。 第三部分：高级PLC应用与发展趋势 本部分将探讨一些更具挑战性的PLC应用，并展望PLC技术未来的发展方向。 PLC与工业物联网（IIoT） IIoT概念与PLC的结合：如何通过PLC连接传感器、执行器和云平台。 数据采集与边缘计算：在PLC层面进行数据预处理和分析。 远程监控与诊断：利用IIoT技术实现设备的远程管理和维护。 PLC与机器人集成 PLC与机器人通信协议（如EtherNet/IP CIP Motion, PROFINET IRT）的应用。 协同工作：PLC控制生产线，机器人执行具体任务，实现高效的柔性制造。 安全联动：确保PLC与机器人之间的安全协同操作。 PLC在过程控制中的高级应用 先进过程控制（APC）：如模型预测控制（MPC）在PLC中的实现。 故障检测与诊断（FDD）：基于模型的FDD技术。 PLC的虚拟化与仿真 PLC仿真软件的应用：在离线状态下对PLC程序进行测试和优化。 虚拟PLC：在PC或其他平台上运行PLC仿真环境，降低硬件成本，加速开发。 PLC未来发展趋势 基于PC的控制（Soft PLC）：PLC功能在通用计算平台上的实现。 人工智能（AI）与机器学习（ML）在PLC中的应用：智能故障预测、自适应控制。 低代码/无代码开发平台：简化PLC程序的开发过程。 边缘AI：在边缘设备上运行AI模型，实现更快的响应速度。 通过本书的学习，读者将能够系统地掌握PLC控制系统的设计、编程、调试和维护技能，能够独立完成各种工业自动化项目的开发任务，并为应对未来工业自动化技术的发展打下坚实的基础。

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这本书的理论深度毋庸置疑，对于理解底层逻辑非常有帮助，它成功地构建了一个坚实的知识框架。但从工程应用的角度来看，总觉得“火候”差了一点。例如，在进行程序优化和内存管理时，书中的建议比较笼统，没有给出明确的量化指标。在实际的大型项目中，PLC的扫描时间和内存占用是至关重要的性能指标，我希望作者能提供一套系统性的性能评估方法论，比如如何通过监控表来判断哪些扫描周期的瓶颈最大，并给出针对性的优化方案。此外，对于安全编程这块，现在的篇幅显得有些单薄。在许多关键行业，程序逻辑的安全性和防篡改性越来越重要，如果能增加关于安全认证标准、访问权限控制和程序加密解密方面的介绍，这本书的实用价值会大大提升。它更像是一本扎实的入门教材，但距离成为一本能够指导复杂项目实施的“工具书”，还差临门一脚的工程化细节。

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这本书的文字风格非常严谨，学术气息浓厚，对于想系统学习控制理论的人来说是极好的财富。不过，我感觉它在面向“快速解决问题”的实用性方面做得还不够。市面上的很多技术书籍都倾向于提供“即插即用”的解决方案模块，这本书似乎不太热衷于这种“捷径”。比如，对于一些常见的PID参数整定问题，书中给出的公式推导很详尽，但缺乏针对不同类型负载（如温控、压力、流量）的参数初值推荐范围，这使得新手在启动调试时依然需要大量试错。我更希望看到一些经过验证的、针对特定行业（如化工、食品饮料）的常用功能块（Function Blocks）的源码级解析和应用场景说明。这本书更像是讲解“造车原理”，而我更想找到一本教我“如何上路竞速”的驾驶手册，希望能多一些来自实际调试现场的“血泪史”和经验总结，让理论和实践的鸿沟缩小一些。

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读完这本书，最大的感受是作者对基础知识的梳理达到了炉火纯青的地步，脉络清晰得像一张精密的电路图。然而，对于我这种刚从电工岗位转向自动化工程师的“半路出家者”来说，书中某些章节的抽象性略高，缺乏足够的“脚手架”来帮助理解。比如，在讲解定时器和计数器的指令集时，如果能穿插一些生动的比喻或者日常生活中类似功能的类比，可能会让初学者更容易建立直观认知。现在的叙述方式更像是一位经验丰富的专家在对同行讲解，假设读者已经拥有相当的背景知识。我个人比较偏爱那种“带着你一步步走”的叙述风格，多用流程图和思维导图来辅助理解复杂的逻辑跳转。另外，书中的示例代码虽然规范，但如果能增加一些“反面教材”，即错误的代码片段及其错误分析，能让我更清晰地认识到哪些地方是必须避开的逻辑陷阱，这比单纯展示正确答案更有启发性。

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我欣赏作者在概念阐述上的清晰度，使得复杂的电气和逻辑概念变得可以触摸。然而，这本书的视觉呈现和交互性方面有待加强。在涉及复杂的硬件连接图和软件逻辑图时，如果能采用更高分辨率的彩色印刷，并辅以动态的仿真演示（如果能配套在线资源包就更完美了），学习体验会提升一个档次。目前的图表虽然准确，但对于初学者来说，黑白线条有时会造成视觉疲劳，尤其是在区分输入输出点和内部标志位时。另外，这本书在处理异常流程和故障排除的系统性上可以做得更好。我们知道，在实际操作中，80%的时间可能都花在处理意料之外的错误上。如果书中能建立一个完善的“故障树”分析模型，例如，当某个传感器信号丢失时，PLC应如何响应，以及对应的诊断步骤，这将是对工程实践极大的助力。目前的内容更像是“正常运行手册”，但工厂的现实往往充满了“不正常运行”。

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这本书的排版和装帧确实很考究，拿在手里分量十足。我特别喜欢那种厚实的纸张质感，翻页的时候能感觉到一种专注和沉静。不过，我希望书中能增加一些不同厂商的案例对比，比如西门子和三菱在特定应用场景下的优劣分析，这样读者在实际选型时会更有参考价值。目前的内容侧重于原理的剖析，对于实际项目中的“坑”和规避方法讨论得还不够深入。比如，在高速运动控制模块的配置上，不同固件版本的兼容性问题，书中涉及的案例比较基础，没有深入到复杂工况下的故障排查流程图。如果能加入一些高级诊断工具的使用技巧，比如网络抓包分析PLC通信错误的实战步骤，那对于有一定经验的工程师来说，价值会翻倍。我期待在后续的版本中，能看到更多贴近一线生产环境的“实战手术刀”，而不是仅仅停留在教科书式的理论论证。尤其是关于工业物联网集成方面的内容，现在很多企业都在尝试MES对接，这本书在这块的探讨略显保守，期待能看到更前沿的架构设计思路。

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