西门子S7-200 PLC编程及应用案例精选

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出版者:机械工业
作者:刘华波,等
出品人:
页数:240
译者:
出版时间:2009-3
价格:33.00元
装帧:
isbn号码:9787111262985
丛书系列:
图书标签:
  • 自动化
  • PLC
  • S7-200
  • 西门子
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具体描述

《西门子S7-200 PLC编程及应用案例精选》以案例式教学为特色,通过38个案例(项目)讲解西门子S7-200 PLC的编程及应用。这些项目分为基本指令和功能指令两部分,分别介绍了位逻辑、定时器、计数器、程序控制、表处理、数据处理、中断、高速计数及高速脉冲输出等基础指令,以及配方、数据记录、面板、PID向导、嗵信、定位模块、称重模块等复杂功能,每个项目给出了程序清单及注释,并适当进行点评。

现代工业控制系统——基于西门子S7-1500系列PLC的深度实践与前沿技术解析 本书面向对象: 工业自动化工程师、电气自动化专业学生、系统集成商、以及希望从传统PLC平台(如S7-200/300/400系列)升级或深入掌握当前主流、高性能工业控制系统的技术人员。 图书定位: 本书旨在成为一本全面、深入且紧密结合实际应用的权威参考手册,专注于当前工业自动化领域的核心设备——西门子S7-1500系列可编程逻辑控制器(PLC)。它将完全摒弃对S7-200/300等老旧平台的叙述,聚焦于S7-1500平台带来的技术飞跃、编程范式的转变以及在现代智能制造中的集成能力。 --- 第一部分:S7-1500平台核心架构与技术革新 本部分将详细剖析S7-1500系列PLC相对于前几代产品的架构升级和核心技术优势,为读者构建一个坚实的理论基础。 第一章:S7-1500的硬件剖析与选型策略 1.1 S7-1500系列PLC的家族谱系:CPU型号(1511、1513、1515、1518等)的性能参数对比,包括处理速度、内存容量、指令集支持。 1.2 模块化设计深度解析:电源模块(PM)、数字量/模拟量I/O模块(DI/DO/AI/AO)的特点、高密度I/O的优势及热插拔技术的应用。 1.3 分布式I/O系统集成:深入讲解PROFINET IO在S7-1500中的核心地位,ET 200SP、ET 200MP等分布式I/O站点的配置、接线与参数设置。 1.4 关键差异点聚焦: S7-1500如何通过集成诊断功能、内置Web服务器和System Time Sync等特性,实现比S7-200时代更高的系统可靠性和维护效率。 第二章:TIA Portal V18/V19及S7-1500的软件环境构建 2.1 TIA Portal(集成自动化工程组态平台)的全面介绍:从项目初始化到硬件组态的全流程管理。 2.2 硬件配置的精细化控制:设备树的搭建、网络拓扑的规划、设备命名规范化。 2.3 驱动程序与库管理:理解和使用标准库(Standard Library)与功能块库(Function Block Library),以及如何导入和管理第三方硬件的GSDML文件。 2.4 安全集成: S7-1500内置的安全机制——访问保护(Password Protection)、固件保护(Intellectual Property Protection)的设置与应用。 --- 第二部分:S7-1500高级编程语言与结构化思维 本部分彻底转向S7-1500推荐使用的高级语言,强调结构化、模块化和面向对象的设计思想。 第三章:结构化控制语言(SCL)的精通之路 3.1 SCL基础语法回顾与数据类型深化:UDT(用户数据类型)的复杂结构定义、数组和结构体的应用。 3.2 控制结构的应用:IF...THEN...ELSE、CASE、WHILE、FOR 循环在SCL程序中的高效应用场景。 3.3 面向对象编程初步: 实例化对象、方法调用与属性访问在S7-1500环境中的实现,为软件复用打下基础。 第四章:面向功能块(FB)的模块化编程实践 4.1 FB的设计原则:输入/输出/内部数据块(IO/DB/Static)的合理划分。 4.2 状态机设计:使用FB实现复杂逻辑的有限状态机(FSM)控制,提高程序的可读性和可维护性。 4.3 故障处理与诊断的集成:如何将系统诊断信息(如I/O错误、通信错误)封装进功能块,实现统一的报警处理机制。 第五章:指令集与运动控制集成 5.1 S7-1500专有指令集:深入解析高性能运算指令、数据处理指令以及定时器和计数器的现代实现方式。 5.2 集成化运动控制(Technology Objects, TO): 在S7-1500中配置和调用运动控制对象(如PTO/PWM、Positioning Encoder),实现简单的轴控制逻辑。 5.3 坐标系与运动规划:初识Technology Functions在实现复杂机械同步动作中的作用。 --- 第三部分:S7-1500的通信、网络与数据交互 本部分重点阐述S7-1500作为工业互联网节点的角色,强调其在现代化网络架构中的地位。 第六章:PROFINET IO与工业网络深度应用 6.1 PROFINET IO的配置与优化:实时等级(RT/Isochrone)的选择与应用场景。 6.2 拓扑结构设计:星型、环型冗余(MRP/MRP-D)的配置与故障切换测试。 6.3 设备替换(Device Replacement): 利用S7-1500的特性,实现不改变IP地址和网络配置的模块快速更换。 第七章:OPC UA与数据服务 7.1 OPC UA服务器的激活与配置:将S7-1500的变量直接发布为OPC UA服务器节点。 7.2 数据建模与安全连接:通过TIA Portal对OPC UA接口进行安全证书配置,实现与MES/SCADA系统的安全通信。 7.3 面向云端的数据推送: 利用内置功能或第三方库,实现PLC数据向云平台(如Azure IoT Hub)的初步数据采集实践。 第八章:HMI/SCADA无缝集成与数据可视化 8.1 WinCC Advanced/Professional在TIA Portal中的集成开发:画面设计规范与标准控件的使用。 8.2 Smart Client与移动访问: S7-1500 Web Server的高级定制,实现跨平台(PC/平板/手机)的工艺监控。 8.3 报警管理与历史数据记录:利用SCADA系统高效配置基于S7-1500诊断信息的统一报警界面。 --- 第四部分:实战案例精选与系统诊断 本部分提供多个贴近现代生产线的实战案例,重点展示S7-1500的诊断工具和高级调试技术。 第九章:S7-1500典型应用案例详解 9.1 复杂批次控制系统(BMS)案例:利用S7-1500实现配方管理、物料追溯和流程切换的SCL/FB实现。 9.2 高速包装生产线集成案例:涉及高速计数器、高速I/O模块和简单运动控制的协同工作。 9.3 网络冗余与故障转移实战: 针对关键生产线的PROFINET环形冗余切换验证。 第十章:高级诊断、调试与故障排除 10.1 在线调试的终极技巧: 监控表的高级用法、断点设置与程序强制(Force)的最佳实践。 10.2 利用内置诊断缓冲区:如何准确解读System Events、Cycle Time分析和硬件故障代码。 10.3 性能优化: 循环时间分析工具的应用,识别程序中的性能瓶颈,并进行优化处理,确保控制周期的稳定性。 --- 总结: 本书构建了一个完全基于西门子当前旗舰平台S7-1500的技术体系。它不涉及老旧平台的特定指令集或配置流程,而是致力于传授如何利用TIA Portal的全部能力,结合S7-1500强大的硬件性能和集成化通信功能,构建安全、高效、面向未来的现代化工业控制解决方案。学习者将掌握从基础硬件选型到高级网络通信和面向对象编程的完整知识链条。

作者简介

目录信息

前言 第一部分 基本指令项目1 用接通延时定时器实现断开延时、脉冲和扩展脉冲项目2 统计一台设备的运行时间项目3 楼梯灯的定时点亮项目4 输入信号的边缘检测项目5 彩灯控制项目6 使用Fill、FOR/NEXT指令以及置位、复位位和字节的几种方法项目7 计算最近一段时间的流量累计值项目8 组合机床动力头进给运动控制(顺序控制设计法)项目9 读写S7-200实时时钟项目10 S7-200的模拟电位器作为定时器定时值项目11 模拟输入量的处理项目12 模拟量的转换项目13 建立库文件项目14 使用EM231热电偶模块项目15 处理定时中断项目16 处理FO中断项目17 使用高速脉冲输出项目18 利用高速脉冲输出控制灯泡亮度项目19 处理脉宽调制项目20 使用脉冲输出触发步进电动机驱动器项目21 使用高速计数器项目22 使用高速计数器累计模拟量/频率转换器的脉冲来模拟电压值 第二部分 功能指令项目23 使用配方功能项目24 使用数据记录项目25 自由口通信模式的应用项目26 使用文本显示向导连接TD400C与S7-200项目27 使用PID指令向导项目28 使用PID调节控制面板项目29 S7-200的PPI通信项目30 S7-200的Modbus通信项目31 S7-200的Modem通信项目32 S7-200与S7-300的MPI通信项目33 通过PROFIBUS连接S7-300和S7-200项目34 S7-200的以太网通信项目35 使用USS协议控制MM4系列变频器项目36 使用EM253定位模块项目37 S7-200称重模块的使用项目38 S7-200的GPRS通信参考文献
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读后感

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用户评价

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这本书的标题是“西门子S7-200 PLC编程及应用案例精选”,我拿到手的时候,对它寄予了厚望,希望能学到扎实的PLC基础知识,特别是S7-200这个在工业自动化领域非常普及的控制器。毕竟,掌握PLC技术是很多工程师的必备技能,而S7-200凭借其稳定性和成本效益,更是受到了广泛的青睐。我一直对自动化控制系统充满好奇,也渴望能够亲手搭建和调试一些实际的控制项目。这本书的“应用案例精选”更是吸引我,意味着我不仅仅能学到枯燥的指令和逻辑,还能看到这些指令如何在实际的生产环境中发挥作用,解决实际问题。我想象着书中会详细介绍各种典型工业场景,比如传送带的启停控制、生产线的节拍同步、温度或液位的自动调节等等,并且会针对这些场景,一步步地解析如何使用S7-200的编程软件(STEP 7-Micro/WIN)来实现。我特别期待能够学习到如何将传感器信号读入PLC,如何根据程序逻辑输出控制信号给执行器(如电机、电磁阀),以及如何通过PLC实现复杂的联动和安全保护功能。此外,书中对PLC通信和人机界面的结合应用也应该有所涉及,毕竟在现代自动化系统中,PLC与上位机或HMI的交互是必不可少的。我对书中可能包含的详细编程步骤、清晰的电路接线图、以及对每一个代码段的深入解释抱有很高的期望,相信这些能够帮助我快速上手,并建立起对PLC编程的系统性认知。我同时也希望这本书能够引导我理解PLC的硬件结构,包括CPU模块、输入/输出模块、通信模块等,以及它们之间的配合关系。

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在我阅读《西门子S7-200 PLC编程及应用案例精选》的过程中,我发现它在逻辑控制和定时器/计数器指令的应用方面,提供了一些非常实用的技巧和思路。书中的案例设计普遍比较贴近工业现场的实际需求,不仅仅是简单的开关量控制,还包含了对模拟量信号的处理以及对时间、事件的精确控制。我特别喜欢书中对步进指令(STEP)和特殊功能指令(如PID控制、高速计数等)的讲解,这些指令在实现复杂的运动控制和工艺流程自动化方面扮演着关键角色。书中通过详细的程序段示例,展示了如何利用步进指令来模拟串行或并行的工作流程,清晰地阐述了状态转移和条件判断的逻辑。对于定时器和计数器,书中不仅仅列举了基本的ON延时、OFF延时、脉冲定时器、加计数器、减计数器等,还深入探讨了它们在实际应用中的组合使用,例如如何通过计数器来完成产品的计数并触发后续动作,或者如何利用延时来控制电机启动的顺序和间隔。我发现书中的一些案例,比如自动售货机控制、电梯运行逻辑、水泵启停控制等,都很好地运用了这些基础指令,并且通过逻辑的巧妙组合,实现了相对复杂的功能。这些案例的解析过程,让我对如何将抽象的逻辑转化为具体的PLC程序有了更深刻的理解,也让我认识到,看似简单的指令,通过合理的编程,可以实现非常强大的控制能力。

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这本《西门子S7-200 PLC编程及应用案例精选》给我留下了深刻的印象,尤其是在对PLC系统架构和通信协议的讲解方面,让我受益匪浅。虽然书名为“精选”,但我发现它在基础概念的引入上相当到位,并没有直接跳到复杂的案例,而是循序渐进地勾勒出PLC工作的基本原理。例如,关于CPU的工作周期、扫描过程、输入映像区、输出映像区等核心概念,书中通过生动形象的比喻和流程图,让我这个初学者也能迅速理解PLC内部的数据流动和逻辑处理过程。更让我惊喜的是,书中对S7-200系列PLC的硬件构成进行了详细的介绍,包括不同型号的CPU、扩展模块的类型和功能,以及它们如何通过背板总线进行连接和通信。这对于我理解一个完整的PLC系统如何被组建起来至关重要。在通信方面,书中对PPI、MPI、PROFIBUS等通信方式的介绍,并结合S7-200的实际应用场景,让我对PLC如何与其他设备进行数据交换有了更清晰的认识。我尤其关注书中对RS232和RS485接口的应用案例,以及如何通过这些接口实现PLC与上位机、变频器、其他PLC之间的数据传输和控制。书中对通信参数设置、通信指令的使用,以及可能遇到的通信故障排除也给予了较为细致的指导,这对于我在实际项目中搭建复杂的分布式控制系统非常有帮助。总而言之,这本书在PLC系统基础和通信技术的广度和深度上都表现出色,为我后续深入学习PLC应用打下了坚实的基础。

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《西门子S7-200 PLC编程及应用案例精选》在介绍S7-200 PLC的扩展性和可升级性方面,也为我打开了新的视野。随着工业自动化技术的不断发展,很多时候,一套PLC系统需要在后期进行功能的扩展或性能的升级。书中对S7-200 PLC的通信模块、扩展I/O模块、以及与其他PLC或自动化设备集成的能力进行了详细的介绍,让我对PLC系统的可扩展性有了更清晰的认识。我尤其关注书中关于“S7-200的通信扩展”和“与其他自动化设备的互联互通”的章节。它详细阐述了如何通过不同的通信方式(如PPI、MPI、PROFIBUS DP)来连接更多的I/O模块,扩展PLC的处理能力,以及如何将S7-200 PLC集成到更复杂的自动化系统中,例如与SCADA系统、MES系统进行数据交互。书中也提到了如何通过第三方模块来增加S7-200的功能,例如增加模拟量输入输出、特殊功能处理等。这些关于扩展性和可升级性的介绍,让我明白,PLC不仅仅是一个独立的控制器,更是一个可以灵活配置和扩展的自动化平台,这为我在设计和实施自动化项目时,提供了更多的可能性和灵活性。

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这本书的“应用案例精选”部分,着实为我打开了一扇通往实际自动化应用的大门。我一直认为,学习PLC最重要的一点就是理论联系实际,而这本书恰恰在这方面做得非常出色。书中涵盖了多种不同行业的典型应用场景,从制造业的生产线自动化,到楼宇自动化中的环境控制,再到水处理系统中的液位和流量控制,这些案例的选取非常广泛且具有代表性。我尤其对其中关于“生产线速度同步控制”和“恒压供水系统”的案例印象深刻。在生产线同步案例中,书中详细讲解了如何利用PLC的输出脉冲来精确控制不同设备(如电机、传送带)的转速,以及如何通过编码器反馈信号来实现闭环控制,确保整个生产线的协调运行。在恒压供水系统案例中,书中不仅展示了如何利用模拟量输入读取压力传感器信号,还详细介绍了如何通过PID算法在S7-200 PLC中实现对水泵变频器的控制,从而稳定供水压力。这些案例的分析,不仅仅是提供了一个解决方案,更重要的是,它展示了解决问题的思路和方法。书中对于每个案例的背景介绍、控制需求分析、PLC选型、硬件连接、程序设计思路、梯形图或指令表实现,以及调试要点都进行了详细的阐述,让我能够深入理解每个案例的设计逻辑和实现过程。通过这些案例的学习,我仿佛置身于实际的工业现场,亲手去解决那些自动化控制的难题。

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这本书对于S7-200 PLC的指令集进行了非常全面而深入的解析,让我对PLC编程的底层逻辑有了更透彻的理解。我一直认为,掌握PLC的各种指令是实现复杂控制功能的基础,而这本书恰恰在这方面做得非常出色。书中不仅仅列举了常用的基本指令,比如LD(常开触点)、LDI(常闭触点)、OUT(输出线圈)、SET/RST(置位/复位)等,还详细介绍了STL(语句表)、LAD(梯形图)、FBD(功能块图)等不同编程语言的特点和应用。我尤其对书中关于“位逻辑指令”、“定时器/计数器指令”、“比较指令”、“传送指令”、“算术指令”以及“块调用指令”的详细讲解印象深刻。它不仅解释了每个指令的语法和功能,还通过具体的编程示例,展示了这些指令在实际应用中的用法。例如,在解释比较指令时,书中详细说明了如何使用“大于”、“小于”、“等于”等指令来实现数据范围的判断,这在很多控制逻辑中都非常关键。同样,对于传送指令,书中展示了如何将数据从一个地址复制到另一个地址,以及如何进行数据块(DB)的读写操作。此外,书中还提到了如何利用“块调用指令”来组织和复用程序,从而提高编程效率和程序的可读性。这种对指令集细致入微的讲解,让我能够更自信地去设计和实现各种复杂的控制算法。

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《西门子S7-200 PLC编程及应用案例精选》在人机交互(HMI)与PLC的集成应用方面,为我提供了不少有益的参考。现代工业自动化离不开人机界面的可视化操作和监控,而PLC正是整个自动化系统的核心。书中对S7-200 PLC与西门子SmartLINE、TP系列等常见HMI设备的数据交换和通信进行了详细的介绍。我尤其关注书中关于“数据块(DB)的组织和访问”以及“HMI画面元素的绑定”的章节。书中清晰地阐述了如何设计合理的数据块结构,将PLC中的变量(如传感器读数、控制参数、设备状态等)存储在DB中,并说明了如何在HMI组态软件中访问这些DB中的数据,并将它们映射到屏幕上的指示灯、数字显示、滑块、按钮等可视化元素上。书中还演示了如何通过HMI来修改PLC的控制参数,例如设定PID的比例、积分、微分参数,或者修改生产线的节拍时间。此外,书中也涉及了HMI的报警显示和事件记录功能,以及如何通过HMI界面来触发PLC中的特定程序块。这些关于PLC与HMI集成的知识,让我明白了如何构建一个完整的自动化控制系统,让操作人员能够直观地了解生产过程,并方便地进行操作和监控。

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在我深入阅读《西门子S7-200 PLC编程及应用案例精选》后,我发现这本书在错误处理和故障诊断方面,也提供了一些非常有价值的见解和实用的方法。在工业自动化领域,稳定性和可靠性至关重要,而PLC程序的健壮性和系统的故障排除能力直接关系到生产的连续性。书中针对PLC运行时可能出现的各种常见故障,例如输入/输出信号异常、通信中断、程序死循环、超温保护等,提供了一系列行之有效的诊断和处理策略。我特别留意了书中关于“程序异常中断处理”和“报警系统的设计”的部分。它详细讲解了如何利用PLC的特殊位和特殊寄存器来监测CPU状态、I/O模块状态以及其他系统参数,并在检测到异常时触发相应的报警机制。书中还介绍了一些高级的诊断技巧,比如如何利用PLC的监控表(Watch Table)来实时查看变量状态,如何通过PLC的报警记录功能来分析历史故障,以及如何使用STEP 7-Micro/WIN软件的在线调试功能来逐步跟踪程序执行,定位问题。对于一些硬件层面的故障,比如接线错误、模块损坏等,书中也给出了一些基本的排查步骤。这些关于故障诊断和处理的内容,对于任何一个PLC工程师来说都是不可或缺的技能,它能够帮助我们在最短的时间内恢复生产,减少损失。

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从这本书的案例分析中,我汲取了许多关于PLC程序优化和效率提升的宝贵经验。虽然S7-200是一款相对经典的PLC系列,但即便如此,在实际应用中,如何编写出高效、稳定、易于维护的程序,仍然是至关重要的。书中在讲解具体的应用案例时,往往会穿插一些关于程序优化的技巧和建议。例如,在处理大量的输入/输出点时,书中会引导读者使用“位逻辑指令”的组合来简化代码,而不是一味地堆砌大量的线圈。在涉及循环操作时,书中会提及如何利用“定时器”和“计数器”的组合来控制循环的次数和周期,避免使用过多的分支判断,从而提高程序的执行效率。对于一些需要重复执行的复杂功能,书中也会鼓励读者将其封装成“子程序”或“功能块”,并通过“块调用指令”来调用,这样不仅可以减少代码量,还能提高程序的可读性和可维护性。我尤其对书中关于“扫描时间优化”的讨论印象深刻,它提醒了我关注程序中的长延时、复杂的计算和频繁的I/O读写操作,并提供了一些避免这些情况的策略。这些关于程序优化的内容,并非是那些基础的指令介绍,而是更深层次的编程思想,对于提升PLC编程能力非常有帮助。

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这本书对于PLC安全性和可靠性方面的考虑,也让我印象深刻。在工业自动化环境中,PLC系统的稳定运行不仅关系到生产效率,更关系到人员和设备的安全。书中在介绍各个应用案例时,都或多或少地融入了安全防护的理念。例如,在电机控制的案例中,书中会详细讲解如何通过PLC程序实现过载保护、短路保护、相序保护等功能,并且会提示相关的硬件接线和保护装置的配合。对于一些关键的生产流程,书中还会强调如何设计“紧急停止”逻辑,确保在发生危险情况时能够迅速有效地中断设备运行。此外,书中还提及了一些关于PLC程序备份和恢复的策略,以及如何通过设置访问密码来防止非法操作。这些关于安全性和可靠性的讨论,让我在学习PLC编程的同时,也能够树立起“安全第一”的意识,并且学会如何在程序设计中充分考虑潜在的风险,并采取相应的措施来规避它们。这对于我将来在实际工作中编写安全、可靠的PLC程序,具有非常重要的指导意义。

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