本书介绍了西门子PLC、变频器和触摸屏组态技术，主要内容有PLC入门，西门子S7-200 SMART PLC介绍，S7-200 SMART PLC编程软件的使用，基本指令的使用及应用实例，顺序控制指令的使用及应用实例，功能指令说明及使用举例，PLC通信，变频器的基本结构原理，西门子变频器的接线、操作与参数设置，变频器的典型应用电路，变频器与PLC的综合应用，西门子精彩系列触摸屏（SMART LINE）介绍，西门子WinCC组态软件快速入门，WinCC软件常用对象及功能的使用举例，用触摸屏操作和监控PLC实战。本书起点较低，内容由浅入深，语言通俗易懂，内容结构的安排符合读者的学习认知规律。另外，本书还配有教学视频，可帮助读者更快、更直观地掌握有关技能。本书可作为PLC、变频器和触摸屏组态技术的自学图书，也可作为职业院校电类专业的PLC、变频器和触摸屏组态技术教材。

PLC又称可编程序控制器，其外形像一只有很多接线端子和一些接口的箱子，接线端子分为输入端子、输出端子和电源端子，接口分为通信接口和扩展接口。通信接口用于连接计算机、变频器或触摸屏等设备，扩展接口用于连接一些特殊功能模块，增强PLC的控制功能。当用户从输入端子给PLC发送命令（如按下输入端子外接的开关）时，PLC内部的程序运行，再从输出端子输出控制信号，去驱动外围的执行部件（如接触器线圈），从而完成控制要求。PLC输出怎样的控制信号由内部的程序决定，该程序一般是在计算机中用专门的编程软件编写，再下载到PLC的。 变频器是一种电动机驱动设备，在工作时，先将工频（50Hz或60Hz）交流电源转换为频率可变的交流电源并提供给电动机，只要改变输出交流电源的频率，就能改变电动机的转速。由于变频器输出电源的频率可以连续变化，故电动机的转速也可以连续变化，从而实现电动机的无级变速调节。 触摸屏是一种带触摸显示功能的数字输入/输出设备，又称人机界面（HMI）。当触摸屏与PLC连接起来后，在触摸屏上不但可以对PLC进行操作，还可以实时监视PLC内部一些软元件的工作状态。要使用触摸屏操作和监视PLC，须在计算机中用专门的组态软件为触摸屏制作（又称组态）相应的操作和监视画面，再把画面下载到触摸屏。 本书主要有以下特点。 ◆ 基础起点低。读者只需具有初中文化程度即可阅读本书。 ◆ 语言通俗易懂。书中少用专业化的术语，遇到较难理解的内容用形象的比喻说明，尽量避免复杂的理论分析和烦琐 的公式推导，阅读起来感觉会十分顺畅。 ◆ 内容解说详细。考虑到自学时一般无人指导，因此在编写过程中对书中的知识点进行详细解说，让读者能轻松理解 所学内容。 ◆ 采用图文并茂的表现方式。书中大量采用读者喜欢的直观形象的图表方式表现内容，使阅读变得非常轻松，不易疲 劳。 ◆ 内容安排符合认识规律。本书按照循序渐进、由浅入深的原则来确定各章节内容的先后顺序，读者只需从前往后阅 读，便会水到渠成。 ◆ 突出显示知识要点。为了帮助读者掌握书中的知识要点，书中用阴影和文字加粗的方法突出显示知识要点，指示学 习重点。 ◆ 网络免费辅导。读者在阅读时如遇到难以理解的问题，可以登录易天电学网：www.xxITee.com，观看有关辅导材 料或向老师提问，也可以在该网站了解相关新书信息。 本书在编写过程中得到了许多教师的支持，在此一并表示感谢。由于我们水平有限，书中的错误和疏漏在所难免，望广大读者和同仁予以批评指正。 编?者

第 1 章?PLC入门 1.1?概述 1 1.1.1　PLC的定义 1 1.1.2　PLC的分类 1 1.1.3　PLC的特点 2 1.2　PLC控制与继电器控制比较 3 1.2.1　继电器正转控制线路 3 1.2.2　PLC正转控制线路 3 1.2.3　PLC、继电器和单片机控制系统的比较 5 1.3?PLC的组成与工作原理 5 1.3.1　PLC的组成框图 5 1.3.2　PLC内部组成单元说明 6 1.3.3　PLC的工作方式 9 1.4　PLC的编程语言 10 1.4.1　梯形图（LAD） 10 1.4.2　功能块图（FBD） 11 1.4.3　指令语句表（STL） 11 1.5?PLC应用系统开发举例 11 1.5.1　PLC应用系统开发的一般流程 11 1.5.2　PLC控制电动机正、反转的开发实例 11 第 2 章?西门子S7-200 SMART PLC介绍 2.1　PLC硬件介绍 15 2.1.1　两种类型的CPU模块 16 2.1.2　CPU模块面板各部件说明 16 2.1.3　CPU模块的接线 16 2.1.4　信号板的安装使用与地址分配 18 2.1.5　S7-200 SMART常用模块及附件与订货号含义 21 2.2　PLC的软元件 23 2.2.1　输入继电器（ I ）和输出继电器（Q） 23 2.2.2　辅助继电器（M）、特殊辅助继电器（SM）和状态继电器（S） 24 2.2.3　定时器（T）、计数器（C）和高速计数器（HC） 25 2.2.4　累加器（AC）、变量存储器（V）和局部变量存储器（L） 25 2.2.5　模拟量输入寄存器（AI）和模拟量输出寄存器（AQ） 25 第 3 章?S7-200 SMART PLC编程软件的使用 3.1　软件的安装、卸载与软件窗口介绍 26 3.1.1　软件的安装与启动 26 3.1.2　软件的卸载 28 3.1.3　软件窗口组件说明 29 3.2　程序的编写与下载 32 3.2.1　项目创建与保存 32 3.2.2　PLC硬件组态（配置） 33 3.2.3　程序的编写 33 3.2.4　PLC与计算机的连接及通信设置 38 3.3　程序的编辑与注释 44 3.3.1　程序的编辑 44 3.3.2　程序的注释 46 3.4　程序的监控与调试 49 3.4.1　用梯形图监控调试程序 49 3.4.2　用状态图表的表格监控调试程序 52 3.4.3　用状态图表的趋势图监控调试程序 54 3.5　软件的一些常用设置及功能使用 55 3.5.1　软件的一些对象设置 55 3.5.2　硬件组态（配置） 56 3.5.3　用存储卡备份、复制程序和刷新固件 57 第 4 章?基本指令的使用及应用实例 4.1　位逻辑指令 62 4.1.1?触点指令 62 4.1.2?线圈指令 63 4.1.3?立即指令 64 4.1.4?RS触发器指令 65 4.1.5?空操作指令 66 4.2?定时器 67 4.2.1?通电延时型定时器（TON） 67 4.2.2?断电延时型定时器（TOF） 68 4.2.3?记忆型通电延时定时器（TONR） 69 4.3?计数器 71 4.3.1?加计数器（CTU） 71 4.3.2?减计数器（CTD） 72 4.3.3?加减计数器（CTUD） 73 4.4　常用的基本控制线路及梯形图 75 4.4.1　启动、自锁和停止控制线路与梯形图 75 4.4.2　正、反转联锁控制线路与梯形图 76 4.4.3　多地控制线路与梯形图 77 4.4.4　定时控制线路与梯形图 79 4.4.5　长定时控制线路与梯形图 81 4.4.6　多重输出控制线路与梯形图 82 4.4.7　过载报警控制线路与梯形图 84 4.4.8　闪烁控制线路与梯形图 85 4.5　基本指令应用实例 86 4.5.1　喷泉的PLC控制线路与程序详解 86 4.5.2　交通信号灯的PLC控制线路与程序详解 89 4.5.3　多级传送带的PLC控制线路与程序详解 92 4.5.4　车库自动门的PLC控制线路与程序详解 95 第 5 章?顺序控制指令的使用及应用实例 5.1　顺序控制与状态转移图 98 5.2　顺序控制指令 99 5.2.1　指令名称及功能 99 5.2.2?指令使用举例 99 5.2.3?指令使用注意事项 101 5.3?顺序控制的几种方式 101 5.3.1?选择性分支方式 101 5.3.2?并行分支方式 104 5.4?顺序控制指令应用实例 106 5.4.1?液体混合装置的PLC控制线路与程序详解 106 5.4.2?简易机械手的PLC控制线路与程序详解 110 5.4.3?大小铁球分拣机的PLC控制线路与程序详解 115 第 6 章?功能指令说明及使用举例 6.1?功能指令使用基础 121 6.1.1?数据类型 121 6.1.2?寻址方式 122 6.2?传送指令 125 6.2.1?单一数据传送指令 125 6.2.2?字节立即传送指令 126 6.2.3?数据块传送指令 127 6.2.4?字节交换指令 128 6.3?比较指令 128 6.3.1?字节触点比较指令 129 6.3.2?整数触点比较指令 129 6.3.3?双字整数触点比较指令 130 6.3.4?实数触点比较指令 131 6.3.5?字符串触点比较指令 132 6.3.6?比较指令应用举例 132 6.4?数学运算指令 133 6.4.1?加减乘除运算指令 133 6.4.2?浮点数函数运算指令 138 6.5?逻辑运算指令 139 6.5.1?取反指令 139 6.5.2?与指令 140 6.5.3?或指令 141 6.5.4?异或指令 142 6.6?移位与循环指令 143 6.6.1?左移位与右移位指令 143 6.6.2?循环左移位与右移位指令 145 6.6.3?移位寄存器指令 146 6.7?转换指令 148 6.7.1?标准转换指令 148 6.7.2?ASCII码转换指令 152 6.7.3?字符串转换指令 158 6.7.4?编码与解码指令 161 6.8?表格指令 162 6.8.1?填表指令 162 6.8.2?查表指令 163 6.8.3?先进先出和后进先出指令 164 6.8.4?存储区填充指令 165 6.9?字符串指令 165 6.9.1?字符串长度、复制和连接指令 166 6.9.2?复制子字符串指令 167 6.9.3?字符串与字符搜索指令 167 6.10?时钟指令 169 6.10.1?时钟指令说明 169 6.10.2?时钟指令使用举例 170 6.11?程序控制指令 172 6.11.1?跳转与标签指令 172 6.11.2?循环指令 172 6.11.3?条件结束、停止和监视定时器复位指令 174 6.12?子程序与子程序指令 175 6.12.1?子程序 175 6.12.2?子程序指令 175 6.12.3?带参数的子程序调用指令 178 6.13?中断指令及相关内容说明 180 6.13.1?中断事件与中断优先级 180 6.13.2?中断指令 183 6.14?高速计数器指令及相关内容说明 185 6.14.1?高速计数器指令说明 186 6.14.2?高速计数器的计数模式 186 6.14.3?高速计数器分配的输入端子及在各工作模式下的功能 189 6.14.4?高速计数器输入端子滤波时间的设置 190 6.14.5?高速计数器的控制字节 191 6.14.6?高速计数器计数值的读取与设置 192 6.14.7?高速计数器的状态字节 193 6.14.8?高速计数器的编程步骤与举例 194 6.15?高速脉冲输出指令及相关内容说明 196 6.15.1?指令说明 196 6.15.2?高速脉冲输出的控制字节、参数设置和状态位 196 6.15.3?PTO脉冲的产生与使用 198 6.15.4?PWM脉冲的产生与使用 202 6.16?PID指令及相关内容说明 205 6.16.1?PID控制 205 6.16.2?PID指令介绍 206 6.16.3?PID指令应用举例 208 第 7 章?PLC通信 7.1?通信基础知识 211 7.1.1?通信方式 211 7.1.2?通信传输介质 214 7.2?PLC以太网通信 215 7.2.1?S7-200 SMART CPU模块以太网连接的设备类型 215 7.2.2?IP地址的设置 216 7.2.3?以太网通信指令 221 7.2.4?PLC以太网通信实例详解 224 7.3?RS485/RS232端口自由通信 228 7.3.1?RS232C、RS422A和RS485接口电路结构 228 7.3.2?RS485/RS232各引脚功能定义 230 7.3.3?获取端口地址（GET_ADDR）指令和设置端口地址（SET_ADDR）指令 231 7.3.4?发送（XMT）和接收（RCV）指令 231 7.3.5?PLC与打印机之间的通信（自由端口模式） 236 第 8 章?变频器的基本结构原理 8.1?异步电动机的两种调速方式 240 8.2?变频器的基本结构及原理 241 8.2.1?交-直-交型变频器的结构与原理 241 8.2.2?交-交型变频器的结构与原理 242 8.3?变频调速控制方式 242 8.3.1?压/频控制方式 242 8.3.2?转差频率控制方式 243 8.3.3?矢量控制方式 245 8.3.4?直接转矩控制方式 246 8.3.5?控制方式比较 247 第 9 章?西门子变频器的接线、操作与参数设置 9.1?MM440变频器的内部结构及外部接线 248 9.1.1?外形和型号（订货号）含义 248 9.1.2?内部结构及外部接线图 249 9.1.3?主电路的外部端子接线 250 9.1.4?控制电路外部端子的典型接线 251 9.1.5?数字量输入端子的接线及参数设置 251 9.1.6?模拟量输入端子的接线及参数设置 253 9.1.7?数字量输出端子的接线及参数设置 255 9.1.8?模拟量输出端子的接线及参数设置 255 9.2?变频器的停车、制动及再启动方式 256 9.2.1?电动机的铭牌数据与变频器对应参数 256 9.2.2?变频器的停车方式 257 9.2.3?变频器的制动方式 257 9.2.4?变频器的再启动方式 258 9.3?用面板和外部端子操作调试变频器 259 9.3.1?用SDP（状态显示板）和外部端子操作调试变频器 259 9.3.2?用BOP（基本操作板）操作调试变频器 260 9.3.3?用AOP（高级操作板）操作调试变频器 262 9.4?MM440变频器的参数调试及常规操作 263 9.4.1?变频器所有参数的复位 263 9.4.2?变频器参数快速调试步骤及说明 264 9.4.3?变频器的常规操作 264 9.5?西门子MM440、MM430和MM420变频器的主要区别与技术规格 267 9.5.1?MM440、MM430和MM420变频器的主要区别 267 9.5.2?MM420变频器的主要技术规格 267 9.5.3?MM430变频器的主要技术规格 268 9.5.4?MM440变频器的主要技术规格 270 第 10 章?变频器的典型应用电路 10.1?用变频器输入端子控制电动机正反转和面板键盘调速的电路 272 10.1.1?电路接线 272 10.1.2?参数设置 272 10.1.3?操作过程及电路说明 273 10.2?变频器输入端子控制电动机正反转和电位器调速的电路 274 10.2.1?电路接线 274 10.2.2?参数设置 274 10.2.3?操作过程及电路说明 274 10.3?变频器的多段速控制功能及应用电路 275 10.3.1?变频器多段速控制的三种方式 275 10.3.2?变频器多段速控制应用电路 276 10.4?变频器的PID控制电路 277 10.4.1?MM440变频器的PID原理图及有关参数 277 10.4.2?MM440变频器的PID控制恒压供水电路 278 第 11 章?变频器与PLC的综合应用 11.1?PLC控制变频器驱动电动机延时正反转的电路 282 11.1.1?PLC输入/输出（I/O）端子的分配 282 11.1.2?电路接线 282 11.1.3?变频器参数设置 282 11.1.4?PLC控制程序及说明 283 11.2?PLC控制变频器实现多段速运行的电路 284 11.2.1?PLC输入/输出（I/O）端子的分配 284 11.2.2?电路接线 285 11.2.3?变频器参数设置 285 11.2.4?PLC控制程序及说明 286 11.3?PLC以USS协议通信控制变频器的应用实例 287 11.3.1?S7-200 PLC与MM440变频器串口通信的硬件连接 287 11.3.2?USS协议通信知识 288 11.3.3?在S7-200 PLC编程软件中安装USS通信库 289 11.3.4?USS通信指令说明 290 11.3.5?S7-200 PLC以USS协议通信控制MM440变频器的应用实例 297 第 12 章?西门子精彩系列触摸屏（SMART LINE）介绍 12.1?触摸屏基础知识 301 12.1.1?基本组成 301 12.1.2?四种类型的触摸屏及工作原理 301 12.1.3?常用类型触摸屏的性能比较 304 12.2?西门子精彩系列触摸屏（SMART LINE）简介 305 12.2.1?SMART LINE触摸屏的特点 305 12.2.2?常用型号及外形 305 12.2.3?触摸屏主要部件说明 306 12.2.4?技术规格 307 12.3?触摸屏与其他设备的连接 308 12.3.1?触摸屏的供电接线 308 12.3.2?触摸屏与组态计算机（PC）的以太网连接 309 12.3.3?触摸屏与西门子PLC的连接 309 12.3.4?触摸屏与三菱、施耐德和欧姆龙PLC的连接 310 12.4?触摸屏的操作设置 312 12.4.1?触摸屏的屏幕键盘 312 12.4.2?触摸屏的启动 312 12.4.3?触摸屏的控制面板 313 12.4.4?触摸屏的数据备份和恢复 313 12.4.5?触摸屏的以太网参数设置 315 12.4.6?触摸屏的画面方向、设备信息、触摸位置校准和许可信息的设置与查看 316 12.4.7?触摸屏屏幕保护程序的设置 318 12.4.8?触摸屏密码的设置 318 12.4.9?触摸屏传送通道的开启 319 12.4.10?触摸屏声音的设置 319 第 13 章?西门子WinCC组态软件快速入门 13.1?WinCC flexible SMART V3软件的安装与卸载 320 13.1.1?系统要求 320 13.1.2?软件的免费下载 321 13.1.3?软件的安装 321 13.1.4?软件的启动及卸载 325 13.2?用WinCC软件组态一个简单的项目 326 13.2.1?项目的创建与保存 326 13.2.2?组态变量 328 13.2.3?组态画面 330 13.2.4?项目的模拟运行 334 第 14 章?WinCC软件常用对象及功能的使用举例 14.1?IO域的使用举例 336 14.1.1?组态任务 336 14.1.2?组态过程 336 14.1.3?运行测试 340 14.2?按钮的使用举例 340 14.2.1?组态任务 340 14.2.2?组态过程 341 14.2.3?运行测试 344 14.3?文本列表和图形列表的使用举例 345 14.3.1?组态任务 345 14.3.2?组态过程 345 14.3.3?运行测试 350 14.4?变量控制对象动画的使用举例 351 14.4.1?组态任务 351 14.4.2?组态过程 352 14.4.3?运行测试 355 14.4.4?仿真调试 355 14.5?指针变量的使用举例 356 14.5.1?组态任务 356 14.5.2?组态过程 357 14.5.3?运行测试 360 14.6?开关和绘图工具的使用举例 361 14.6.1?组态任务 361 14.6.2?组态过程 362 14.6.3?运行测试 366 14.7?报警功能的使用举例 366 14.7.1?报警基础知识 366 14.7.2?组态任务 368 14.7.3?组态过程 368 14.7.4?运行测试 373 14.8?棒图和趋势图的使用举例 374 14.8.1?组态任务 374 14.8.2?组态过程 375 14.8.3?运行测试 379 14.9?画面的切换使用举例 380 14.9.1?建立画面 380 14.9.2?用拖放生成按钮的方式设置画面切换 381 14.9.3?用按钮配合画面切换函数来实现指定画面的切换 382 14.9.4?用按钮配合画面切换函数来实现任意编号画面的切换 383 第 15 章?用触摸屏操作和监控PLC实战 15.1?明确要求、规划变量和线路 385 15.1.1?控制要求 385 15.1.2?选择PLC和触摸屏型号并分配变量 385 15.1.3?设备连接与电气线路 385 15.2?编写和下载PLC程序 386 15.2.1?编写PLC程序 386 15.2.2?PLC与计算机的连接与设置 387 15.2.3?下载和上传PLC程序 389 15.3?组态和下载触摸屏画面项目 391 15.3.1?创建触摸屏画面项目文件 391 15.3.2?组态触摸屏与PLC的连接 392 15.3.3?组态变量 393 15.3.4?组态指示灯 393 15.3.5?组态按钮 394 15.3.6?组态状态值监视器 397 15.3.7?组态说明文本 397 15.3.8?下载项目到触摸屏 398 15.3.9?无法下载项目的常见原因及解决方法 400 15.3.10?用ProSave软件更新触摸屏版本 402 15.4?触摸屏连接PLC实际操作测试 404 15.4.1?触摸屏和PLC用网线通信的硬件连接与通信设置 404 15.4.2?触摸屏和PLC用串口线通信的硬件连接与通信设置 405 15.4.3?触摸屏连接PLC进行操作测试 406 附录A?西门子S7-200 SMART CPU SR20/ST20 技术规范 409 附录B?西门子S7-200 SMART CPU SR40/ST40/CR40技术规范 412