普通高等教育“十二五”規劃教材 可編程控製器原理及應用(西門子機型) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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楊晉萍 孫竹梅 著

圖書標籤:

• 可編程控製器
• PLC
• 西門子
• 自動化
• 工業控製
• 電氣工程
• 原理與應用
• 高等教育
• 教材
• 十二五規劃

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 中國電力齣版社

ISBN：9787512346635

商品編碼：29729842864

包裝：平裝

齣版時間：2013-09-01

基本信息

書名:普通高等教育“十二五”規劃教材 可編程控製器原理及應用(西門子機型)

：33.00元

售價：23.1元,便宜9.9元,摺扣70

作者:楊晉萍 孫竹梅

齣版社：中國電力齣版社

齣版日期：2013-09-01

ISBN：9787512346635

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.459kg

編輯推薦

S7-300可編程控製器為西門子生産的新型控製器，在市場中的應用越來越廣泛，因此有必要齣版該書，使學生更好地瞭解新技術、新設備，可有效縮短學生在校學習的知識與實際工作需要之間的距離。

內容提要

本書全麵深入地介紹瞭西門子S7-300/400的硬件結構與硬件組態、編程語言、指令、通信網絡、閉環控製、編程軟件的使用。主要內容包括可編程控製器工作原理、S7-300/400的體係結構和硬件組態、STEP 7的使用、編程語言與指令係統、組織塊及係統功能塊的使用、數字量控製係統的設計方法、SIMATIC S7 PLC的通信技術、西門子S7-300/400在模擬量控製係統中的應用等，在第9章設置瞭基礎實驗和綜閤型實驗實訓，幫助讀者理解和掌握編程語言和編程方法。

目錄

前言
緒論
　0．1可編程控製器的産生與定義
　0．2 PLC的主要特點及應用領域
章　可編程控製器工作原理
　1．1　可編程控製器的組成及各部分功能
　1．2 PLC的工作原理
　1 3 PLC的編程語言
第2章S7．300／400的體係結構和硬件組態
　2．1 S7係列的體係結構
　2．2 S7．300的模塊簡介
　2．3 S7—400係列PLC簡介
　2．4 S7．300硬件模塊的安裝
　2．5 S7—300 I／O模塊的地址分配
　2．6模擬量輸入／輸齣模塊與PLC的連接
第3章STEP 7的使用
　3．1　概述
　3．2安裝與卸載STEP 7
　3．3 SIMATIC管理器
　3．4設置PG／PC
　3．5硬件組態
　3．6硬件組態的調試
　3．7離綫／在綫程序塊的比較
　3．8利用變量錶調試
　3．9 PLCSIM簡介
第4章編程語言與指令係統
　4．1 STEP 7的編程語言
　4．2 S7．300指令基礎
　4．3位邏輯指令
　4．4定時器與計數器指令
　4．5字邏輯指令
　4．6控製指令
……

作者介紹

楊晉萍，山西大學工程學院副教授,多年來一直從事可編程控製器方麵的研究與教學，具有深厚的教學經驗與語言組織能力；參與編寫的實驗教材，質量較好。

文摘

序言

PLC編程與應用（西門子S7係列） 前言 在現代工業自動化領域，可編程邏輯控製器（PLC）扮演著至關重要的角色。它們是工業控製係統的“大腦”，負責接收各種傳感器信號，根據預設的程序進行邏輯判斷和運算，然後輸齣控製指令，驅動執行機構完成生産任務。西門子作為全球知名的自動化解決方案提供商，其S7係列PLC以其強大的性能、可靠的穩定性和廣泛的應用領域，在全球工業界占據著舉足輕重的地位。 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入理解西門子S7係列PLC原理與應用的學習平颱。我們不僅僅局限於介紹PLC的基本概念和硬件結構，更側重於教授如何利用西門子STEP 7等編程軟件，掌握PLC的梯形圖、指令錶、功能塊圖等編程語言，並結閤實際工業應用案例，指導讀者如何設計、開發、調試和維護自動化控製係統。本書力求做到理論與實踐相結閤，讓讀者在掌握核心知識的同時，也能具備解決實際工程問題的能力。 第一部分：PLC基礎理論與西門子S7係列概覽 第一章：工業自動化與PLC概述 工業自動化的發展曆程與趨勢： 從早期機械控製、電氣控製到微處理器控製，再到如今的數字化、智能化和網絡化，工業自動化經曆瞭深刻的變革。瞭解其發展脈絡有助於我們理解PLC齣現的必然性和其在現代工業中的地位。我們將探討自動化在提高生産效率、保證産品質量、降低生産成本、保障生産安全等方麵的重要作用。 PLC的定義、作用與優勢： PLC（Programmable Logic Controller）是一種專門為工業環境設計的數字計算機。它具備易於編程、通用性強、可靠性高、維護方便等優點，能夠替代傳統的繼電器控製係統，實現更復雜、更靈活的自動化控製。我們將詳細闡述PLC在邏輯控製、定時、計數、模擬量處理、通信等方麵的核心功能。 PLC與傳統控製方式的比較： 對比PLC與繼電器控製、微機控製等方式，突顯PLC在靈活性、可擴展性、編程便捷性、故障診斷和集成化方麵的顯著優勢。 第二章：西門子S7係列PLC體係結構與型號介紹 西門子S7係列PLC的整體架構： 介紹S7係列PLC的模塊化設計理念，包括CPU模塊、信號模塊（數字量和模擬量）、通信模塊、功能模塊等。講解CPU模塊在整個係統中的核心地位，以及不同模塊之間的協同工作方式。 S7-200、S7-300、S7-400、S7-1200、S7-1500係列PLC的特點與應用領域： 詳細介紹各個係列PLC的性能指標、硬件配置、擴展能力、通信協議等方麵的差異。 S7-200： 作為入門級PLC，適用於小型自動化設備和簡單的控製任務，價格經濟，易於上手。 S7-300： 中型PLC，性能強大，擴展性好，廣泛應用於中小型生産綫和分布式控製係統。 S7-400： 高端PLC，處理能力強，冗餘配置能力突齣，適用於大型復雜係統和關鍵過程控製。 S7-1200： 新一代緊湊型PLC，性能優異，集成度高，通信功能強大，適用於需要緊湊化和高性能的各種應用。 S7-1500： 西門子最新一代高性能PLC，集成瞭最新的技術，提供前所未有的性能、易用性和數字化功能，是麵嚮未來的自動化解決方案。 CPU模塊的組成與功能： 深入分析CPU模塊的微處理器、內存（程序存儲器、數據存儲器）、輸入/輸齣接口、通信接口等關鍵組成部分，講解其在指令執行、數據處理、I/O管理和通信交互中的作用。 第三章：西門子S7係列PLC硬件組成與選型 PLC硬件的組成模塊： 詳細解析PLC係統的基本構成，包括電源模塊、CPU模塊、輸入模塊、輸齣模塊、通信模塊、功能模塊（如計數器、定位模塊等）以及機架（導軌）。 輸入/輸齣（I/O）模塊詳解： 數字量輸入/輸齣模塊： 介紹不同電壓等級（如DC 24V、AC 110V/220V）、觸點類型（常開、常閉）、隔離方式（光耦隔離、繼電器隔離）的數字量I/O模塊。講解其工作原理和選型考慮因素，例如信號的瞬時性、電磁乾擾等。 模擬量輸入/輸齣模塊： 介紹電流信號（如4-20mA）和電壓信號（如0-10V）的模擬量I/O模塊。講解其量程、分辨率、精度等參數，以及在溫度、壓力、流量等參數采集和控製中的應用。 通信模塊： 介紹RS232、RS485、PROFIBUS-DP、PROFINET等常見的通信接口和協議，以及相應的通信模塊，為PLC與其他設備（如HMI、變頻器、其他PLC）的聯網通信打下基礎。 PLC的選型原則： 結閤實際項目需求，從控製規模、I/O點數、處理速度、通信需求、環境適應性、成本預算等多個方麵，指導讀者如何正確選擇閤適的西門子S7係列PLC型號和配置。 第二部分：西門子S7係列PLC編程與指令係統 第四章：STEP 7編程軟件環境介紹 STEP 7 V5.5/V5.6 (針對S7-300/400) 和TIA Portal V13/V14/V15/V16 (針對S7-1200/1500) 的安裝與界麵介紹： 詳細介紹兩種主流編程軟件的安裝步驟，並熟悉其主界麵、菜單欄、工具欄、項目瀏覽器、硬件配置窗口、編程編輯器等關鍵區域的功能。 項目管理與創建： 講解如何創建新項目、添加PLC硬件、配置硬件參數、保存項目等基本操作。 硬件組態與網絡配置： 詳細介紹如何在軟件中添加和配置CPU模塊、I/O模塊、通信模塊，以及如何進行Profibus/Profinet等現場總綫的網絡配置。 第五章：PLC的編程語言與指令係統 梯形圖（Ladder Diagram, LD）： 作為PLC最常用和最直觀的編程語言，我們將詳細介紹梯形圖的符號、觸點（常開、常閉、上升沿、下降沿）、綫圈（普通輸齣、置位/復位）、定時器、計數器等基本元素。通過大量實例，演示如何用梯形圖實現基本的邏輯控製、順序控製和聯鎖控製。 指令錶（Instruction List, IL）： 介紹指令錶語言的特點，學習基本的邏輯運算指令（LD, ST, AND, OR, NOT）、轉移指令（JMP, CALL）、比較指令（CMP）、數學運算指令（ADD, SUB, MUL, DIV）等。理解指令錶與梯形圖之間的對應關係。 功能塊圖（Function Block Diagram, FBD）： 介紹功能塊圖的圖形化編程方式，學習常用的邏輯功能塊（AND, OR, NOT, XOR）、定時器功能塊、計數器功能塊、比較功能塊等。通過實例展示功能塊圖在實現復雜控製邏輯時的優勢。 語句錶（Statement List, STL）： （可根據教材側重點選擇性介紹，SCL在現代應用中更常用） 結構化文本（Structured Text, SCL）： （SCL作為一種高級文本編程語言，在現代PLC編程中越來越重要，建議詳細介紹）。介紹SCL的語法結構、變量聲明、控製語句（IF-THEN-ELSE, CASE, FOR, WHILE）、函數、功能塊等。演示如何使用SCL實現復雜的算法和數據處理。 常用指令詳解： 詳細講解常用的位邏輯指令、定時器指令（TON, TOF, TP）、計數器指令（CTU, CTD, CTUD）、比較指令、算術運算指令、數據傳送指令、移位指令、轉換指令、通信指令等。 第六章：PLC程序結構與組織 組織塊（OB）： 介紹不同類型的組織塊，如啓動OB（OB100/101）、周期OB（OB1）、中斷OB（OB20/21/22/23等）、故障OB（OB82, OB86, OB121等）。講解它們在PLC程序運行中的作用和調用時機。 函數（FC）： 介紹函數的作用，如何創建和調用函數，以及函數與功能塊的區彆。 功能塊（FB）： 詳細講解功能塊的特點，包括實例數據塊（Instance Data Block, IDB）的使用，以及如何通過功能塊實現可重用的模塊化程序。 數據塊（DB）： 介紹全局數據塊（Global DB）和局部數據塊（Local DB）的創建和使用，以及如何組織和管理PLC的數據。 PLC程序的掃描周期： 深入分析PLC的掃描周期原理，包括輸入刷新、程序執行、輸齣刷新等階段，以及掃描周期的長短對控製係統性能的影響。 第三部分：西門子S7係列PLC應用技術與案例分析 第七章：PLC的輸入/輸齣（I/O）映射與地址分配 I/O地址的概念與分配： 講解PLC的I/O地址是如何映射到硬件的，以及不同模塊的I/O地址分配規則。 符號地址與絕對地址： 介紹使用符號地址（Tag Name）的優勢，提高程序的可讀性和可維護性。 I/O映射的理解與配置： 在STEP 7或TIA Portal中，如何進行I/O的硬件組態和地址分配，確保軟件與硬件的正確對應。 第八章：PLC的定時器與計數器應用 定時器應用： 延時定時器（TON）： 延時接通、延時斷開的應用。 脈衝定時器（TP）： 産生固定脈衝的應用。 開關定時器（TOF）： 信號消失後延時斷開的應用。 實例： 自動啓停設備、信號燈控製、延時開關等。 計數器應用： 加計數器（CTU）： 脈衝纍加計數。 減計數器（CTD）： 脈衝遞減計數。 加減計數器（CTUD）： 既可加又可減計數。 實例： 生産計數、物料檢測、位置控製等。 第九章：PLC的模擬量處理與PID控製 模擬量輸入/輸齣模塊的工作原理： 講解模擬量信號的轉換過程（ADC/DAC）、量程、零點、增益等參數。 模擬量數據的讀取與寫入： 在程序中如何讀取模擬量輸入值，並進行比例、偏移等轉換，使其符閤實際工程意義。如何將計算或設定的模擬量值寫入模擬量輸齣模塊。 PID控製算法概述： 介紹PID（比例-積分-微分）控製的基本原理，包括比例作用、積分作用、微分作用對係統響應的影響。 S7係列PLC的PID功能塊應用： 講解西門子PLC內置的PID功能塊（如PID_Compact, PID_Controller），如何在STEP 7或TIA Portal中進行配置和調用，實現自動或手動整定PID參數，完成閉環控製任務。 實例： 溫度控製、壓力控製、流量控製等。 第十章：PLC的通信技術與網絡應用 串行通信（RS232/RS485）： 介紹串行通信的基本原理，以及在PLC中如何實現與串口設備（如條碼掃描儀、打印機）的通信。 Profibus-DP總綫： 詳細介紹Profibus-DP的特點、主從概念、網絡拓撲結構、通信報文格式。講解如何在STEP 7/TIA Portal中組態Profibus-DP網絡，添加從站設備（如變頻器、遠程I/O站）。 Profinet工業以太網： 介紹Profinet的優勢、實時性、拓撲結構、通信機製。講解如何在TIA Portal中組態Profinet網絡，實現與Profinet設備的連接和通信。 上位機通信（HMI/SCADA）： 介紹PLC如何與人機界麵（HMI）和監控與數據采集（SCADA）係統進行通信，實現數據的可視化顯示、遠程監控和操作。 實例： 變頻器控製、遠程I/O擴展、多PLC協同工作等。 第十一章：PLC故障診斷與維護 PLC常見故障分析： 針對硬件故障（電源、CPU、I/O模塊）、軟件故障（程序錯誤、死循環、通信超時）、外部乾擾等，進行原因分析。 PLC的故障診斷方法： 利用PLC的狀態指示燈： 觀察CPU、通信模塊等指示燈的亮滅狀態，判斷故障類型。 利用STEP 7/TIA Portal的診斷工具： 檢查CPU的診斷緩衝區、在綫監視程序運行狀態、查看變量值等。 利用PLC的在綫幫助係統： 查詢故障代碼的含義和解決方案。 PLC程序的調試技巧： 在綫監視、斷點設置、單步執行、強製輸入/輸齣等調試方法。 PLC的日常維護與保養： 清潔、檢查、散熱、防潮、防靜電等。 PLC程序的備份與恢復： 強調程序備份的重要性，以及如何進行程序的備份和恢復操作。 第四部分：典型應用案例分析 第十二章：典型工業自動化應用案例 恒壓供水係統控製： 結閤變頻器和PLC，實現恒定的水壓輸齣。 輸送帶分揀係統控製： 利用光電傳感器、接近開關和PLC的邏輯控製，實現物料的自動分揀。 注塑機或包裝機控製： 演示PLC在機械設備中的運動控製、順序控製和安全聯鎖應用。 自動化生産綫控製： 多個PLC通過網絡協同工作，實現復雜生産流程的自動化。 環境監測與控製係統： 結閤模擬量采集和PID控製，實現對溫度、濕度等環境參數的精確控製。 （以上案例可根據實際情況選擇具體數量和側重點，每個案例都需要詳細介紹其控製需求、PLC選型、硬件配置、程序設計思路、關鍵控製邏輯和調試過程。） 附錄： 西門子S7係列PLC常用指令助記錶 西門子S7係列PLC常見故障代碼及解釋 相關技術術語解釋 結語 本書力求為讀者提供一個係統、實用、深入的學習路徑，幫助讀者掌握西門子S7係列PLC的核心技術，並能將其應用於實際的工業自動化項目。在工業4.0和智能製造的大背景下，PLC作為自動化係統的基石，其重要性將日益凸顯。希望本書能夠成為您學習和實踐PLC技術的得力助手，助您在自動化領域取得更大的成就。

評分☆☆☆☆☆

這本書在結構上體現齣一種明顯的“重理論輕實踐”的傾嚮，這讓我在嘗試用它來指導實際項目時感到一絲睏惑。理論部分的論述邏輯是清晰的，比如邏輯運算、定時器、計數器這些基礎元素的數學模型被講解得非常透徹。然而，一旦進入實際應用場景的描述，內容往往就變得過於概括化瞭。比如，書裏用瞭一整章來介紹狀態機的設計原則，並給齣瞭一個通用的流程圖，但當我試圖將這個流程圖映射到我正在調試的一個復雜配料係統時，我發現書中沒有提供任何關於如何處理異常情況、如何進行程序優化以適應實時性要求的具體代碼片段或調試思路。它更像是教科書，專注於知識體係的完整性，而不是工程實踐中的“陷阱”和“捷徑”。如果把這本書比作菜譜，它詳細描述瞭每種食材的化學成分和烹飪的物理原理，但卻很少告訴你炒菜時油溫的細微變化對最終口感的影響。因此，我必須配閤大量的在綫論壇資料和官方應用指南，纔能真正將書中的理論轉化為可運行、可維護的實際控製程序。

評分☆☆☆☆☆

這本關於可編程控製器的教材，盡管名字裏提到瞭“十二五”規劃，但給我的感覺更像是一本厚重的、適閤資深工程師案頭常備的工具書，而不是一本輕鬆入門的讀物。首先，從排版和內容組織上看，它就透露齣一種嚴謹到近乎刻闆的學術氣息。大量的理論推導和底層邏輯的剖析占據瞭核心篇幅，對於初學者來說，這簡直是一堵難以逾越的高牆。我記得有章節專門講解瞭西門子S7係列PLC的硬件中斷處理機製，那部分內容深入到瞭寄存器級彆，配圖也大多是晦澀的電氣原理圖和時序圖，而非生動的實際應用案例。如果你想快速上手搭建一個簡單的流水綫控製程序，這本書恐怕幫不上什麼大忙，它更傾嚮於告訴你“為什麼”要這樣設計，而不是“如何最快地”實現某個功能。舉個例子，關於模擬量處理的章節，它詳細闡述瞭AD轉換的非綫性誤差補償算法，這對於追求精確控製的實驗室項目或許至關重要，但在大多數工業現場的PID套用中，往往隻需要瞭解幾個關鍵參數即可。總而言之，它像是一位知識淵博但有些不近人情的導師，要求讀者具備紮實的自動化基礎和極大的耐心去啃食那些硬核的知識點。

評分☆☆☆☆☆

當我翻閱這本教材時，最直觀的感受是它對西門子特定型號的聚焦，這種專一性既是優點也是某種程度上的局限。書中幾乎所有的例程和深入探討都緊密圍繞著S7係列的經典架構展開，比如對STEP 7經典編程環境的依賴性非常強。這意味著，如果一個工程環境中主推的是TIA Portal下的新型CPU或者其他品牌的控製器，這本書的直接參考價值會直綫下降。我特彆注意到，它在介紹高級功能，比如網絡通信（Profibus/Profinet）的部分，雖然理論描述詳盡，但實際的配置步驟和故障排除技巧，更多的是通過大段的文字描述來完成，缺乏那種“手把手教你點鼠標”的直觀指導。想象一下，一個新手在麵對復雜的網絡拓撲時，需要對照書本上的原理圖去理解報文結構，這種學習效率是比較低下的。它更像是一部技術規範的匯編，而非麵嚮技能提升的實戰手冊。對於那些已經熟練掌握基礎梯形圖，但希望深入理解西門子係統底層架構的工程師來說，這本書的內容深度是令人滿意的，但對於需要快速適應多品牌、新平颱環境的讀者來說，它顯得有些“老派”和固執於某一技術棧。

評分☆☆☆☆☆

再者，這本書在作為教學材料時，其對讀者的“篩選”作用非常明顯。它並非那種麵嚮大眾的、試圖用生動比喻來降低學習門檻的教材。相反，它采用瞭非常學術化的語言風格，充斥著專業術語，且對這些術語的解釋往往是高度濃縮的。例如，在講解指令集時，書中更多地是羅列指令的功能代碼和操作數定義，而鮮有對該指令在實際應用中能解決什麼問題的場景化描述。這對於那些依賴於“先理解應用再學習原理”的學習模式的讀者是極其不友好的。我感覺作者的假定讀者是已經具備一定電工或電子技術背景的學生，他們已經對繼電器邏輯和基本電路有清晰認識。對於完全零基礎的新手來說，這本書更像是一本等待被“翻譯”的專業文獻，而不是一本能直接引導實踐的教科書。它要求讀者具備強大的自學能力和對自動化領域固有知識的預先掌握，纔能真正消化其所傳授的知識體係。

評分☆☆☆☆☆

從內容的更新速度和前沿性的角度來看，這本書的“十二五”標識似乎也暗示瞭其內容背景的年代感。雖然PLC的核心邏輯變化不大，但在工業物聯網（IIoT）和數據采集的背景下，現代PLC的應用場景已經發生瞭巨大的轉變。這本書在處理現代控製係統所必需的OPC UA通信、基於雲端的診斷功能或者更先進的安全集成方麵，明顯力不從心。它紮實地鞏固瞭傳統硬邏輯控製的基礎，但在談及如何將這些邏輯與MES係統、SCADA上層軟件進行高效、安全的數據交互時，內容顯得十分單薄，或者直接缺失。我期待看到更多關於西門子新型HMI如何集成診斷數據、如何利用最新的安全功能（如訪問控製）的內容，但這些在書中幾乎找不到蹤影。這使得它更適閤作為學習傳統離散控製的基石，對於緻力於推進智能製造和數字化轉型的工程師而言，它提供的視角顯得有些局限，需要讀者自行補充大量的現代信息技術知識。