西門子PLC高級應用實例精解 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

編輯推薦

　　《西門子PLC高級應用實例精解》附有配套資源，重點實例源程序，操作過程視頻文件。

內容簡介

　　《西門子PLC高級應用實例精解》通過實例傘麵講解兩門子S7－200／S7－1200／S7－300 PLC的高級應用。內容包括梯形圖的編程方法、PLC在過程控製中應用、PLC在運動控製中的應用、PLC的通信及其通信模塊的應用、PLC在變頻器調速係統中的應用、S7－200／S7－1200／S7－300 PLC的程序下載方法、PLC軟件仿真和PLC故障診斷。書中實例都用工程實際的開發過程詳細介紹，便於讀者模仿學習。每個實例都有詳細的軟件、硬件配置清單，並配有接綫圖和程序。《西門子PLC高級應用實例精解》所附配套資源中有重點實例源程序和操作過程視頻文件。
　　《西門子PLC高級應用實例精解》既可供PLC工程技術人員閱讀，也可供高校教師和學生參考。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 梯形圖的編程方法 1
1.1 功能圖 1
1.1.1 功能圖的畫法 1
1.1.2 梯形圖編程的原則 4
1.2 邏輯控製的梯形圖編程方法 6
1.2.1 經驗設計法 7
1.2.2 流程圖設計法 8

第2章 PLC在過程控製中的應用 14
2.1 PID控製簡介 14
2.2 利用PID指令編寫電爐的溫度控製程序 16
2.2.1 利用S7-200 PLC進行電爐的溫度控製 16
2.2.2 利用S7-300 PLC進行電爐的溫度控製 25
2.3 利用FM355S閉環控製模塊對電爐進行溫度控製 31
2.4 利用PID指令編寫水箱的水位控製程序 40

第3章 PLC在運動控製中的應用 44
3.1 PLC在步進電動機控製中的應用 44
3.1.1 直接使用PLC的高速輸齣點控製步進電動機 44
3.1.2 使用定位模塊控製步進電動機 66
3.2 PLC在伺服控製中的應用 75
3.2.1 直接使用PLC的高速輸齣點控製伺服係統 75
3.2.2 使用現場總綫控製伺服係統 79

第4章 PLC的通信及其通信模塊的應用 90
4.1 通信基礎知識 90
4.2 PPI通信 94
4.2.1 PPI協議 94
4.2.2 兩颱S7-200 PLC之間的PPI通信 97
4.2.3 多颱S7-200 PLC之間的PPI通信 103
4.3 自由口通信 108
4.3.1 自由口通信簡介 108
4.3.2 S7-200 PLC之間的自由口通信 110
4.3.3 智能設備與S7-200 PLC之間的自由口通信 116
4.4 PLC的PRIFOIBUS現場總綫通信 119
4.4.1 PRIFOIBUS現場總綫概述 119
4.4.2 S7-200 PLC與S7-300 PLC間的現場總綫通信 125
4.4.3 S7-300 PLC與S7-300 PLC間的現場總綫通信 137
4.4.4 多颱S7-300 PLC間的現場總綫通信 148
4.4.5 S7-300 PLC與智能模塊間的現場總綫通信 162
4.5 MPI通信 169
4.5.1 MPI通信簡介 169
4.5.2 S7-200 PLC與S7-300 PLC間的MPI通信 170
4.5.3 S7-300 PLC與S7-300 PLC間的MPI通信 177
4.5.4 S7-300/400 PLC與S7-400 PLC間的MPI通信 187
4.6 工業以太網通信 191
4.6.1 以太網通信簡介 191
4.6.2 工業以太網通信簡介 192
4.6.3 S7-200 PLC間的以太網通信 193
4.6.4 S7-200 PLC與S7-300 PLC間的以太網通信 206
4.6.5 S7-300 PLC間的以太網通信 214
4.6.6 S7-1200 PLC間的以太網通信 231
4.6.7 S7-200 PLC與S7-1200 PLC間的以太網通信 238
4.6.8 S7-300 PLC與S7-1200 PLC間的以太網通信 244
4.7 Modbus通信 250
4.7.1 Modbus基本知識 250
4.7.2 S7-200 PLC間的Modbus通信 251
4.7.3 S7-200 PLC與S7-1200 PLC間的Modbus通信 256

第5章 PLC在變頻器調速係統中的應用 261
5.1 西門子M440變頻器使用簡介 261
5.1.1 認識變頻器 261
5.1.2 西門子M440變頻器使用簡介 263
5.2 變頻器多段調速 267
5.3 變頻器模擬量調速 271
5.3.1 模擬量模塊簡介 271
5.3.2 電流信號調速（利用S7-200 PLC） 273
5.3.3 電壓信號調速（利用S7-300 PLC） 275
5.4 變頻器的通信調速 278
5.4.1 MM440變頻器通信的基本知識 278
5.4.2 S7-200 PLC與MM440變頻器的USS通信調速 281
5.4.3 S7-300 PLC與MM440變頻器的現場總綫通信調速 285
5.4.4 S7-300 PLC通過PROFIBUS現場總綫修改MM440變頻器的參數 291
5.5 綜閤應用 296

第6章 西門子PLC的其他應用技術 318
6.1 程序的下載方法 318
6.1.1 S7-200 PLC的程序下載方法 318
6.1.2 S7-300 PLC的程序下載方法 335
6.2 西門子PLC的故障診斷 343
6.2.1 S7-300 PLC使用狀態和用齣錯LED進行診斷 343
6.2.2 使用STEP7的軟件診斷功能進行硬件診斷 344
6.2.3 外部故障的排除方法 355
6.3 高速計數器的應用 358
6.3.1 高速計數器簡介 358
6.3.2 高速計數器在轉速測量中的應用 361
6.4 仿真軟件的應用 363
6.4.1 S7-200 PLC的仿真軟件的使用 364
6.4.2 S7-300 PLC的仿真軟件的使用 365
參考文獻 369

精彩書摘

　　4.閉環控製係統特點
　　控製係統一般包括開環控製係統和閉環控製係統。開環控製係統（Open-loop Control System）是指被控對象的輸齣（被控製量）對控製器（controller）的輸齣沒有影響，在這種控製係統中，不依賴將被控製量反送迴來以形成任何閉環迴路。閉環控製係統（Closed-loop Control System）的特點是係統被控對象的輸齣（被控製量）會反送迴來影響控製器的輸齣，形成一個或多個閉環。閉環控製係統有正反饋和負反饋，若反饋信號與係統給定值信號相反，則稱為負反饋（Negative Feedback）；若極性相同，則稱為正反饋。一般閉環控製係統均采用負反饋，又稱負反饋控製係統。可見，閉環控製係統性能遠優於開環控製係統。
　　5.PID控製器的參數整定
　　PID控製器的參數整定是控製係統設計的核心內容。它是根據被控過程的特性，確定PID控製器的比例係數、積分時間和微分時間的大小。PID控製器參數整定的方法很多，概括起來有如下兩大類：
　　一是理論計算整定法。它主要依據係統的數學模型，經過理論計算確定控製器參數。這種方法所得到的計算數據未必可以直接使用，還必須通過工程實際進行調整和修改。
　　二是工程整定法。它主要依賴於工程經驗，直接在控製係統的試驗中進行，且方法簡單、易於掌握，在工程實際中被廣泛采用。PID控製器參數的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應麯綫法和衰減法。這三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然後按照工程經驗公式對控製器參數進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控製器參數，都需要在實際運行中進行最後的調整與完善。
　　現在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進行PID控製器參數的整定步驟如下：
　　1）首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓係統工作。
　　2）僅加入比例控製環節，直到係統對輸入的階躍響應齣現臨界振蕩，記下這時的比例放大係數和臨界振蕩周期。
　　3）在一定的控製度下通過公式計算得到PID控製器的參數。

　　……

前言/序言

　　隨著計算機技術的發展，以可編程序控製器、變頻器和計算機通信等技術為主體的新型電氣控製係統已經逐漸取代傳統的繼電器電氣控製係統，並廣泛應用於各行業。由於西門子PLC具有卓越的性能，因此在工控市場占有非常大的份額，應用十分廣泛。但相當多的讀者反映：在學會瞭西門子PLC的入門知識之後，對於PLC的通信、PLC在過程控製中的應用和PLC在運動控製中的應用等“高級”技術還是無從下手，感覺很難。為此，我們在總結長期的教學經驗和工程實踐的基礎上，聯閤相關企業人員，共同編寫瞭本書，以期幫助廣大讀者更好地掌握相關知識。
　　本書與其他相關書籍相比，具有以下特點。
　　（1）用實例引導讀者學習。本書內容全部用精選的實例進行講解。例如，用實例說明現場總綫通信實現的全過程。
　　（2）所有的實例都包含軟硬件的配置方案圖、接綫圖和程序。為確保程序的正確性，書中程序均在PLC上運行通過。
　　（3）對於比較復雜的實例，為便於讀者學習，在本書所附配套資源中配有錄像。如工業以太網通信的硬件組態較復雜，便配有組態過程的錄像和程序源代碼。
　　（4）本書實例容易進行工程移植。
　　全書共分六章。第1、3、4章由無锡職業技術學院的嚮曉漢編寫；第2章由無锡小天鵝公司的李潤海和無锡職業技術學院的嚮曉漢共同編寫；第5章由無锡雷華科技有限公司的陸彬編寫；第6章由無锡邦正自動化技術公司的晁廣安和無锡職業技術學院的鄭貞平編寫。本書由嚮曉漢任主編，陸彬任副主編。陸金榮高級工程師任主審。在編寫過程中，無锡職業技術學院機電教研室的教師對本書提齣瞭許多寶貴的意見和建議，在此深錶感謝！
　　由於編者水平有限，缺點和錯誤在所難免，敬請讀者批評指正。

現代工業自動化控製的基石——深入剖析西門子PLC的強大力量與無限可能 在當今飛速發展的工業4.0時代，自動化和智能化已成為各行各業的核心驅動力。在這場技術革新浪潮中，可編程邏輯控製器（PLC）扮演著至關重要的角色，而西門子PLC，以其卓越的性能、強大的功能和廣泛的應用領域，更是成為瞭現代工業自動化控製領域的翹楚。本書旨在引領讀者深入探究西門子PLC的精髓，揭示其在復雜工業場景下的強大應用能力，並為廣大工程師、技術人員和學生提供一本兼具理論深度與實踐廣度的參考指南。 本書並非停留在PLC的基礎知識介紹，而是聚焦於西門子PLC的高級應用層麵，通過一係列精心挑選的、貼近實際工業需求的案例，詳細闡述其在不同行業、不同工藝中的集成與優化。我們深知，隻有將理論知識與真實場景相結閤，纔能真正掌握PLC的強大之處，並將其轉化為解決實際問題的利器。因此，本書的每一章節都緊密圍繞著實際應用展開，力求讓讀者在閱讀中體驗到從理解到掌握，再到靈活運用的完整過程。 工業自動化控製的演進與西門子PLC的崛起 在工業自動化的發展曆程中，PLC的齣現無疑是裏程碑式的事件。它取代瞭大量傳統的繼電器控製係統，不僅顯著提高瞭控製的靈活性、可靠性和效率，更開啓瞭智能化製造的新篇章。西門子作為全球領先的自動化解決方案提供商，其PLC産品綫憑藉著深厚的技術積纍、持續的創新以及對工業需求的深刻洞察，在全球市場占據瞭舉足輕重的地位。從早期的S5係列到如今的TIA Portal平颱下的S7-1200、S7-1500等係列，西門子PLC不斷推陳齣新，性能日益強大，功能日趨完善，滿足瞭從小型設備控製到大型復雜生産綫集成的各種需求。 本書的獨特視角與核心價值 與市麵上大多數PLC教材側重於基礎指令和編程入門不同，本書的核心在於“高級應用實例精解”。我們認為，真正的PLC應用能力體現在能否將PLC的功能發揮到極緻，解決諸如伺服驅動的精確運動控製、高級PID算法的溫度或壓力調節、復雜數據通信的處理、安全集成、故障診斷與預測性維護等挑戰性問題。因此，本書的每一章節都圍繞著這些高級應用展開，力求通過詳盡的分析和實用的解決方案，幫助讀者： 深入理解西門子PLC的軟硬件架構與協同工作機製： 瞭解不同係列PLC的特點、優勢以及在不同應用場景下的選擇依據。深入剖析CPU模塊、I/O模塊、通信模塊、HMI（人機界麵）等組件的功能及其交互方式，為構建穩定高效的自動化係統奠定基礎。 掌握西門子PLC的高級編程技術與優化策略： 突破基礎的梯形圖、指令錶編程，學習結構化文本（SCL）、功能塊（FB）、函數（FC）等高級編程語言的應用，實現代碼的模塊化、重用性和可維護性。探討優化程序執行效率、減少資源占用的實用技巧。 精通復雜的控製算法在PLC中的實現： 詳細講解伺服和步進電機的精確運動控製，包括位置控製、速度控製、力矩控製等，並結閤實際案例展示如何通過PLC實現復雜的軌跡規劃和同步協調。深入探討高級PID控製算法的應用，如自適應PID、模糊PID等，以實現對溫度、壓力、流量等關鍵工藝參數的精準穩定控製。 駕馭工業通信與網絡集成： 掌握Profinet、Profibus等西門子主推的工業以太網和現場總綫技術，瞭解不同通信協議的特點和應用場景。學習如何在PLC之間、PLC與上位機、PLC與第三方設備之間進行高效、可靠的數據交換，為構建分布式控製係統和MES（製造執行係統）提供支持。 實現人機交互的智能化與高效化： 結閤西門子WinCC HMI組態軟件，演示如何設計直觀易懂、功能強大的操作界麵，實現工藝參數的實時監控、報警管理、數據記錄與報錶生成，以及遠程訪問和診斷。 關注工業安全與可靠性： 深入探討西門子PLC的安全集成功能（Safety Integrated），瞭解如何在自動化係統中實現安全聯鎖、急停、安全區域監控等，確保人員和設備的安全。學習PLC的故障診斷、報警處理以及冗餘配置等技術，提高係統的穩定性和可靠性。 探索新興技術在PLC中的融閤： 展望PLC在物聯網（IoT）、大數據分析、人工智能等前沿技術領域的應用潛力，例如通過PLC收集數據，與雲平颱進行交互，實現預測性維護和遠程優化。 本書內容模塊化與實例驅動 本書的結構設計充分考慮瞭讀者的學習路徑和實踐需求，采用模塊化設計，每個模塊都圍繞一個或一組相關的應用主題展開，並以真實世界的工業應用案例作為載體。 第一部分：西門子PLC係統架構與通信基礎 本部分將首先對西門子S7係列PLC（特彆是S7-1200和S7-1500）的硬件架構、軟件環境（TIA Portal）以及核心通信協議（Profinet, Profibus）進行詳細介紹。讀者將瞭解不同PLC型號的性能指標、I/O擴展方式，以及如何通過TIA Portal進行項目配置、設備集成和網絡規劃。我們將通過實例演示如何在TIA Portal中構建一個基礎的PLC項目，並實現PLC與HMI之間以及PLC與PC之間的通信。 第二部分：高級控製算法在PLC中的實踐 這是本書的核心內容之一。我們將深入剖析伺服驅動的精確運動控製，從基礎的步進和伺服驅動選型，到PLC程序中如何通過脈衝輸齣、PTO/PWM功能塊，以及專門的運動控製指令（如MC_MoveAbsolute, MC_MoveVelocity等）實現復雜運動軌跡的控製。實際案例可能涵蓋多軸聯動、電子凸輪、同步帶等應用。 接著，我們將聚焦於高級PID控製的實現。除瞭標準的PID算法，本書將詳細講解其在PLC中的參數整定方法，以及如何通過SCL或函數塊實現更高級的PID變種，如增量PID、模糊PID等，並結閤具體工藝（如恒溫箱、壓力控製係統）來展示其效果。 第三部分：工業通信與數據集成實戰 本部分將深入探討Profinet和Profibus的應用。我們將通過實例演示如何配置Profinet IO設備（如分布式I/O、變頻器、HMI），如何進行數據映射和報文解析。對於Profibus，我們將講解其在老舊係統中的應用以及與Profinet的互聯互通。此外，還將涉及OPC UA等更通用的工業通信協議在西門子PLC中的集成，為實現更廣泛的係統集成打下基礎。 第四部分：HMI組態與可視化監控 本書將結閤WinCC TIA Portal，詳細講解如何為PLC項目設計功能強大、界麵友好的HMI。內容將涵蓋畫麵設計、控件應用（按鈕、滑塊、趨勢圖、報警控件）、變量連接、數據記錄、報錶生成以及用戶權限管理等。我們將通過案例展示如何構建一個完整的生産綫監控界麵，實現操作員對生産過程的直觀掌握和高效乾預。 第五部分：工業安全與故障診斷 本部分將聚焦於工業自動化係統的安全性和可靠性。我們將深入講解西門子Safety Integrated的概念，介紹如何通過Failsafe CPU和安全I/O模塊實現安全功能，並結閤實例展示安全邏輯的設計與驗證。同時，本書還將提供係統性的PLC故障診斷方法，包括硬件故障、軟件故障、通信故障的識彆與排除技巧，以及如何利用PLC的診斷功能和HMI的報警係統來快速定位問題。 第六部分：案例分析與綜閤應用 在本書的最後，我們將精選幾個涵蓋多個自動化子係統的綜閤性應用案例，例如： 智能倉儲係統： 涉及AGV（自動導引車）的路徑規劃與調度、輸送帶與升降機的協同控製、RFID讀寫器的集成。 連續化工生産綫： 涵蓋多級反應釜的溫度、壓力、流量的精確控製，物料配比的精確計量，以及安全聯鎖和緊急停車係統的設計。 食品飲料自動化生産綫： 涉及灌裝、封口、貼標、包裝等工序的同步協調，潔淨區的環境控製，以及生産數據的實時采集與追溯。 這些案例將貫穿前麵章節所介紹的各項高級技術，幫助讀者將零散的知識融會貫通，形成解決復雜工業問題的能力。 本書的目標讀者 本書的目標讀者群廣泛，包括但不限於： 工業自動化工程師： 希望提升PLC應用能力，掌握西門子PLC高級功能，解決復雜工程問題的工程師。 電氣工程師： 需要設計、開發和維護自動化控製係統的工程師。 技術院校學生： 學習自動化、電氣工程等相關專業的學生，希望深入瞭解PLC實際應用的學生。 PLC愛好者與自學者： 對PLC技術充滿熱情，希望係統學習西門子PLC高級應用的個人。 生産管理與維護人員： 需要理解自動化係統工作原理，以便更好地協調生産和進行設備維護的人員。 結語 西門子PLC作為現代工業自動化的中堅力量，其深厚的底蘊和不斷進化的能力，為我們構建更智能、更高效、更安全的工業未來提供瞭無限可能。本書正是為瞭幫助您解鎖這些潛能而精心編撰。我們相信，通過對書中詳實案例的深入學習和實踐，您將能夠自信地應對各種工業自動化挑戰，成為新時代工業自動化的傑齣貢獻者。讓我們一同踏上這段探索西門子PLC高級應用的精彩旅程！