跟我动手学S7-300/400 PLC 第2版 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

编辑推荐

适读人群 ：工程技术人员
使用随书光盘中的中文编程软件和仿真软件做完书中的五十个实训，就能快速掌握S7-300/400的使用方法
随书光盘还附有西门子人机界面的组态软件WinCC flexible 2008 SP4、30多个视频教程、30多个例程和基本中文用户手册

内容简介

本书强调通过实际操作进行学习。书中有五十个实训，随书光盘有多个新版中文软件、三十多个与正文配套的例程和三十多个多媒体视频教程。读者一边看书，一边根据实训的要求，用随书光盘中的编程软件和仿真软件在计算机上做仿真实验，就能快速掌握软件安装、硬件和网络组态、编程、监控、故障诊断、指令应用、程序结构、编程方法、通信、人机界面应用和PID控制等方面的知识和操作方法。光盘中的PID闭环控制例程可以用来学习整定PID参数的方法。根据S7-300/400新版的硬件和软件，第2版对全书内容作了优化处理和修订。
本书可供工程技术人员自学，也可以用作高职高专、技工学校有关专业的教材。

目录

前言
第1章 概述 1
1.1 怎样学习S7-300/400 PLC 1
1.2 实训一 安装STEP 7和仿真软件PLCSIM 2
第2章 STEP 7使用入门 7
2.1 S7-300系列PLC简介 7
2.1.1 S7-300的系统结构 7
2.1.2 CPU模块 8
2.1.3 信号模块 9
2.2 实训二 生成项目与组态硬件 12
2.2.1 生成一个新的项目 12
2.2.2 组态硬件 15
2.3 实训三 异步电动机正反转控制 21
2.3.1 生成用户程序 21
2.3.2 用PLCSIM调试程序 24
2.4 实训四 小车控制系统 29
2.5 STEP 7与PLC通信的组态 32
2.5.1 使用MPI和DP接口通信的组态 32
2.5.2 以太网基础知识 36
2.5.3 使用以太网接口通信的组态 37
2.6 练习题 39
第3章　S7-300/400的指令应用 41
3.1 位逻辑指令 41
3.1.1 实训五 位逻辑指令的仿真实验 41
3.1.2 实训六 故障显示电路 46
3.2 定时器计数器指令 48
3.2.1 实训七 定时器指令的基本功能 48
3.2.2 实训八 卫生间冲水控制电路 53
3.2.3 实训九 运输带控制系统 54
3.2.4 实训十 小车控制系统 57
3.2.5 实训十一 计数器指令的基本功能 58
3.3 数据处理基础知识与逻辑控制指令 61
3.3.1 实训十二 数据处理基础知识的仿真实验 61
3.3.2 实训十三 数据传送指令与语句表程序状态监控 64
3.3.3 实训十四 状态字的仿真实验 66
3.3.4 实训十五 逻辑控制指令的仿真实验 69
3.3.5 实训十六 存储器间接寻址的仿真实验 72
3.3.6 实训十七 循环程序的仿真实验 74
3.4 数据处理指令 75
3.4.1 实训十八 比较指令的仿真实验 75
3.4.2 实训十九 数据转换指令的仿真实验 77
3.4.3 实训二十 移位与循环移位指令的仿真实验 80
3.5 数学运算指令 81
3.5.1 实训二十一 数学运算指令的仿真实验 81
3.5.2 实训二十二 字逻辑运算指令的仿真实验 84
3.6 练习题 85
第4章 S7-300/400的用户程序结构 87
4.1 功能与功能块 87
4.1.1 S7-300/400的用户程序结构 87
4.1.2 实训二十三 功能的生成与调用 88
4.1.3 实训二十四 功能块的生成与调用 90
4.1.4 实训二十五 共享数据块与系统功能的调用 95
4.1.5 实训二十六 多重背景的应用 98
4.2 组织块的应用 100
4.2.1 组织块与中断 100
4.2.2 实训二十七 使用循环中断的彩灯控制程序 102
4.2.3 实训二十八 时间中断组织块的仿真实验 106
4.2.4 实训二十九 硬件中断组织块的仿真实验 108
4.2.5 实训三十 延时中断组织块的仿真实验 110
4.3 练习题 112
第5章 梯形图的顺序控制设计法 114
5.1 顺序控制设计法与顺序功能图 114
5.1.1 顺序功能图的基本元件 114
5.1.2 顺序功能图的基本结构 117
5.1.3 顺序功能图中转换实现的基本规则 119
5.2 使用置位复位指令的顺序控制梯形图编程方法 120
5.2.1 实训三十一 编程的基本方法 120
5.2.2 实训三十二 选择序列与并行序列的顺序控制编程方法 123
5.2.3 实训三十三 3运输带顺序控制程序设计 124
5.2.4 实训三十四 专用钻床顺序控制程序设计 126
5.3 实训三十五 生成与显示参考数据 130
5.4 练习题 132
第6章 网络通信 134
6.1 PROFIBUS-DP网络通信 134
6.1.1 西门子工业通信网络简介 134
6.1.2 ET 200 135
6.1.3 实训三十六 DP主站与标准DP从站通信的组态 137
6.1.4 实训三十七 组态DP主站与S7-200的通信 140
6.1.5 实训三十八 组态DP主站与智能从站的主从通信 143
6.1.6 实训三十九 用SFC14和SFC15传输一致性数据 146
6.1.7 实训四十 组态S7-300与变频器的DP通信 149
6.2 S7通信的组态与编程 153
6.2.1 S7通信简介 153
6.2.2 实训四十一 基于DP网络的单向S7通信 154
6.2.3 实训四十二 基于以太网的双向S7通信 159
6.2.4 实训四十三 上传项目文件 163
6.3 练习题 165
第7章 人机界面的组态与仿真 166
7.1 人机界面的硬件与组态软件 166
7.1.1 人机界面与触摸屏 166
7.1.2 SIMATIC人机界面 167
7.1.3 安装WinCC flexible 168
7.2 实训四十四 人机界面的画面组态与仿真实验 169
7.2.1 创建项目和HMI站点 169
7.2.2 组态指示灯与按钮 173
7.2.3 组态文本域与IO域 175
7.2.4 生成液位显示画面 177
7.2.5 PLC与人机界面的集成仿真实验 178
7.3 练习题 180
第8章 DP网络故障诊断 181
8.1 DP从站的故障诊断 181
8.1.1 与网络通信有关的中断组织块 181
8.1.2 实训四十五 DP从站的故障诊断 183
8.2 实训四十六 自动显示有故障的DP从站的仿真实验 188
8.3 实训四十七 诊断信号模块故障的仿真实验 191
8.4 实训四十八 用报告系统错误功能诊断和显示硬件故障 196
8.4.1 生成PLC的报告系统错误的程序 196
8.4.2 人机界面的组态与仿真实验 199
8.5 实训四十九 编程错误的诊断 202
8.6 练习题 204
第9章 PID闭环控制 206
9.1 PID闭环控制系统 206
9.1.1 模拟量闭环控制系统的组成 206
9.1.2 PID控制器的结构与参数 208
9.2 实训五十 PID控制的编程与仿真实验 211
9.2.1 PID控制实例程序 211
9.2.2 PID控制器的参数整定方法 216
9.2.3 PID控制器参数整定的仿真实验 220
9.3 练习题 224
附录 随书光盘内容简介 225
参考文献 228

前言/序言

　　S7-300/400PLC是国内应用最广、市场占有率最高的大中型PLC，很多同行都觉得自学非常困难。可以在计算机上用仿真软件S7-PLCSIM做仿真实验，模拟S7-300/400硬件的运行和执行用户程序。仿真实验和做硬件实验时观察到的现象几乎完全一样。
　　看十遍书不如动一次手，本书的特点是强调通过实际操作来学习。本书提供了五十个精心设计的实训，随书光盘有三十多个与正文配套的例程，绝大多数实训都可以做仿真实验。对于操作中的重点和难点，随书光盘还提供了三十多个多媒体视频教程。读者可以一边看书，一边根据实训的要求，用编程软件和仿真软件进行操作。通过仿真实验，就能轻松掌握软件的操作方法和有关的知识点，并留下难忘的印象。
　　本书涵盖了S7-300/400应用技术主要的知识点，包括软件安装、硬件和网络组态、编程、监控、指令应用、程序结构、程序设计方法、通信、故障诊断、人机界面应用等内容。做完全部实训后，读者就能较全面地掌握S7-300/400的使用方法。可以通过随书光盘中的例程和仿真来学习PID参数的整定方法，实验结果用曲线显示，形象直观。
　　随书光盘还提供了中文版的STEP7V5.5SP4、PLCSIMV5.4SP5、西门子人机界面的组态软件WinCCflexible2008SP4和大量的中文用户手册。
　　建议一边阅读书中的内容，一边按实训的要求生成项目、组态硬件、编写程序和做仿真实验。如果已经熟悉了软件的操作方法，可以在了解例程的功能和读懂程序的基础上，直接运行随书光盘中比较复杂的例程，做仿真实验。
　　本书绝大多数实训都有仿真练习，读者可以在完成实训要求的操作后，按仿真练习的要求做类似的或进一步的操作和练习，以巩固所学的知识。各章配有适量的习题。本书可以供工程技术人员自学，也可以用作高职高专、技工学校有关专业的教材。
　　根据S7-300/400最新版的硬件和软件，第2版对全书的内容作了优化处理。例如删除了顺序功能图语言S7-Graph等章节，增加了存储器间接寻址、PLC与变频器的DP通信、自动显示有故障的DP从站，以及用报告系统错误功能自动诊断和显示硬件故障等内容。调整和增加了实训，充实了习题的内容。
　　本书由廖常初主编，范占华、关朝旺、余秋霞、陈曾汉、陈晓东、王云杰、李远树、廖亮、孙明渝、郑群英、唐世友、文家学参加了编写工作。
　　因作者水平有限，书中难免有错漏之处，恳请读者批评指正。
　　作者E-mail：。欢迎读者访问作者在中华工控网的博客。
　　重庆大学廖常初

聚焦西门子工业自动化前沿：现代控制系统工程实践导览 本书旨在为工业自动化领域的工程师、技术人员以及相关专业学生提供一套全面、深入且高度实用的现代控制系统工程实践指导。我们不再局限于某一特定硬件平台的技术细节，而是着眼于构建、优化和维护复杂工业过程控制系统的整体架构、设计理念与前沿技术应用。 本书的核心目标是培养读者在面对新型工业需求和数字化转型背景下，解决实际控制问题的综合能力，提升对系统性、集成化控制解决方案的理解与掌握。 第一部分：现代工业控制系统架构与设计原则 本部分内容全面解析了当前工业界主流的控制系统架构，并深入探讨了系统设计从概念到实施的关键步骤和指导原则。 1.1 工业控制系统（ICS）的演进与未来趋势 本章首先回顾了DCS（集散控制系统）、PLC（可编程逻辑控制器）和PC-Based控制系统的发展脉络，重点分析了基于Ethernet/IP、Profinet等工业网络协议的融合趋势。内容详述了云边协同、工业物联网（IIoT）对传统控制架构的影响，以及如何规划面向未来的、具有高扩展性和灵活性的控制系统蓝图。 1.2 过程控制理论的深化应用 本书详细阐述了先进过程控制（APC）的核心理论，包括但不限于模型预测控制（MPC）、模糊控制和自适应控制的原理及其在复杂、非线性、存在时间延迟的工业过程（如化工、冶金）中的实际部署方案。我们着重于从工程角度理解这些算法的建模要求、参数整定方法和鲁棒性验证。 1.3 硬件选型与系统冗余设计 本章聚焦于工业级控制器选型标准，内容涵盖高性能运动控制器（Motion Controller）与标准逻辑控制器的集成策略。重点内容包括：如何根据过程安全完整性等级（SIL）要求设计和验证冗余架构（如热备份、冷备份、三重模块冗余TMR），以及在严苛工业环境下对电源、I/O模块和通信接口进行可靠性评估的方法。 1.4 软件工程在控制系统开发中的应用 控制软件的质量直接决定了系统的可靠性。本节深入讨论了面向对象的编程范式在控制算法实现中的优势，引入了结构化文本（ST）的高级应用技巧，并介绍了如何采用版本控制系统（如Git）对控制程序进行规范化管理，实现多工程师协同开发和高效的代码审查。 第二部分：工业通信、网络安全与数据集成 在高度互联的现代工厂中，高效、安全的通信是控制系统正常运行的基石。本部分专注于工业网络技术、数据交换标准以及信息安全防护。 2.1 工业通信协议的深度解析与比较 本章详细对比了主流现场总线（Fieldbus）和工业以太网技术的工作机制。内容涵盖了Profibus/DeviceNet的架构特点、EtherCAT的超高速同步机制、以及Profinet在实时性与数据一致性方面的优势。同时，讲解了如何针对不同应用场景（高带宽数据采集 vs. 实时I/O控制）选择最优的通信介质和拓扑结构。 2.2 工业控制系统网络安全防护体系（OT Security） 面对日益严峻的网络攻击威胁，本章提供了构建多层纵深防御体系的实践指南。内容包括：基于IEC 62443标准的风险评估方法、如何部署网络分段（Segmentation）和访问控制列表（ACL）、安全网关的应用，以及对工控主机和嵌入式设备的漏洞管理流程。强调了安全事件响应与灾难恢复计划的制定。 2.3 操作员界面（HMI）与可视化设计标准 优秀的HMI设计是人机交互效率的关键。本节探讨了基于人因工程学（Ergonomics）的可视化设计原则，包括色彩应用规范、报警信息的分级与显示策略、以及3D可视化和虚拟现实（VR/AR）技术在远程监控和维护中的初步应用探索。 2.4 工业数据采集与集成（OPC UA与MQTT） 本章重点介绍了新一代数据交换标准。详细解析了OPC UA在提供安全、平台无关的数据访问方面的能力，以及如何利用其服务模型进行复杂的设备数据建模。同时，探讨了轻量级、低带宽消耗的MQTT协议在IIoT边缘数据采集场景中的部署优势与安全配置。 第三部分：高级控制应用与系统集成实践 本部分将理论知识转化为实际的工程解决方案，涵盖了自动化领域中对性能要求极高的特定应用。 3.1 复杂运动控制与伺服系统集成 深入探讨了多轴联动（Multi-axis Coordinated Motion）的运动学和动力学解算。内容包括了同步控制（Electronic Gearing and Camming）、CNC编程接口的标准化，以及在高速包装、精密装配等领域如何通过系统级的参数优化来提高生产节拍和定位精度。 3.2 批次过程控制（Batch Control）的标准化实现 针对制药、食品饮料等行业，本章详细介绍了ISA-88标准在批次控制系统设计中的应用。内容覆盖了S88模型（过程、单元、设备、操作、配方）的映射、配方管理系统的构建，以及如何确保批次记录的完整性和可追溯性，满足法规遵从性要求。 3.3 过程性能优化与在线诊断 本章关注于如何通过数据分析提升现有系统的运行效率。讲解了如何部署先进的在线监控工具，利用傅里叶分析和趋势分析技术识别机械振动、传感器漂移和回路失稳的早期迹象。内容还包括建立关键性能指标（KPI）的实时仪表盘，用于持续监控系统健康度。 3.4 数字化孪生（Digital Twin）的概念与初步构建 本部分介绍了如何利用高精度仿真工具构建物理过程的数字化镜像。从建立精确的数学模型（如使用MATLAB/Simulink），到将其与实时控制系统（PLC/DCS）集成，实现闭环的仿真验证。探讨了数字孪生在虚拟调试（Virtual Commissioning）和操作员培训中的巨大潜力。 全书内容注重工程实践的严谨性，旨在提供一套超越单一产品手册的、面向未来工业4.0挑战的控制系统方法论。