第2版前言
PLC 從產生到現在，無時無刻不在飛速發展。但是PLC的基本設計理念還是沒變，即作為基礎自動化的基本部件，采取循環掃描方式(而不是計算機那樣按字節處理數據)。變化主要體現在以下幾個方面：（1）通信由RS485/RS232通信變為支持總線協議和工業以太網協議；（2）加強了對模擬量和脈沖信號的處理能力；（3）由多CPU、遠程單元通信，改變為單CPU模塊，遠程單元通信；（4）通信介質支持光纖通信和無線通信；（5）出現競爭和替代產品(如PCbased產品、工控機等)。
隨著數字產業革命不斷深入，近年來，PLC日益強大，能夠處理更多輸入、更寬字節以及更為復雜的指令集，同時，模擬和傳感器技術領域的創新正在幫助制造商充分發揮計算資源的優勢，包括工廠內部和云端。由德國政府提出的工業4.0代表了將這種智能化與廣泛的檢測范圍、分布式控制以及可靠、無縫連接整合在一起的愿景。工業4.0(Industry4.0)是指利用物聯信息系統(Cyber-Physical System簡稱CPS)將生產中的供應、制造、銷售信息數據化、智慧化，最后達到快速、有效、個人化的產品供應。
2014年11月李克強總理訪問德國期間，中德雙方發表了《中德合作行動綱要：共塑創新》，宣布兩國將開展工業4.0合作，該領域的合作有望成為中德未來產業合作的新方向。而借鑒德國工業4.0計劃的是“中國制造2025”的既定方略。由德國工業4.0研究機構、中國相關院所和中德兩國企業組成的青島中德工業4.0推動聯盟，在中國第十一個國家級經濟新 區—青島西海岸新區成立，成為中國首個工業4.0聯盟。工業4.0是大數據革命、云計算、移動互聯時代背景下，對企業進行智能化、工業化相結合的改進升級，是中國企業更好的提升和發展的一條重要途徑。
工業4.0主要有兩大主題，一是“智能工廠”，重點研究智能化生產系統及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現；二是“智能生產”，主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。而當前數字化工廠的核心是“智能”。可以說工業4.0是從數字化工廠演變提升而來的，數字化工廠是支撐工業4.0的技術基礎和落腳點，只有實現了數字化工廠，才能實現工業4.0。就PLC而言，數字化工廠的智能型，決定未來PLC應是微型平臺，能以更低功耗、更少元件和更低成本實現工業4.0進程。
現在的工業智能化僅是單個產品或某一控制系統的智能化，例如PLC，即集中在控制器層面。隨著數字化工廠的不斷推進，工業領域將在整個工業生產流程實現全方位的智能化，即以客戶關系管理為前導，以生命周期管理為核心，用ERP(Enterprise Resource Planning，企業資源計劃)甚至更先進的系統承上啟下，以MES(Manufacturing Execution System，制造執行系統)執行PLC，MES取代生產管理者，WMS(Warehouse Management System，倉庫管理系統)取代倉儲管理，制造執行工藝與機械裝備高度融合，這些依賴于PLC實時操作系統來完成自動化設備的連接。因此，未來的PLC是不能與整個數字化工業平臺割裂開來的。
為了迎合工業4.0的需要，西門子推出了SIMATICS7-1200和S7-1500系列PLC。SIMATIC S7-1200是一款緊湊型、模塊化的PLC，可完成簡單邏輯控制、高級邏輯控制、HMI 和網絡通信等任務，是單機小型自動化系統的完美解決方案。 對于需要網絡通信功能和單屏或多屏HMI的自動化系統，易于設計和實施，具有支持小型運動控制系統、過程控制系統的高級應用功能。新型的SIMATICS7-1500 PLC除了包含多種創新技術之外，還設定了新標準，最大程度地提高生產效率。無論是小型設備還是對速度和準確性要求較高的復雜設備裝置，都完全適用。同時西門子推出了新的軟件平臺“TIA博途”，極大地提高了工程組態的效率。
本書第1版于2011年3月出版；考慮到S7-1200和S7-1500與S7-300/400的兼容性，以及S7-300/400的市場主流地位，第2版仍以S7-300機型為主，并兼顧新技術的應用。
由于PLC技術的飛速發展，在教材中體現所有的先進技術是不現實的。這就要求我們在學習的過程中，強調基本方法和基本能力的掌握。第2版重點調整了第5、8、9、10章的內容，完善了順序控制程序設計、模擬量閉環控制及通信網絡等內容，進一步增強了本書的工程性、實用性和可讀性，希望能對廣大讀者有所幫助。
本書由弭洪濤等編著；弭洪濤負責全書的策劃、統稿，并執筆第1、3章；第2章由麻丹丹執筆；第4章由楊偉鴻執筆；第5章由孫鐵軍執筆；第6章由辛平執筆；第7章由曹晶人執筆；第8章由程艷明執筆；第9章由牛國成執筆；第10章由胡冬梅執筆。
本書在修改過程中，得到了廣大同仁的大力支持，在此一并表示由衷的謝意。
編著者
緒論 （1）
第1章 PLC應用基礎 （3）
1．1 電氣技術基礎 （3）
1．1．1 接觸器 （3）
1．1．2 繼電器 （8）
1．1．3 主令電器 （12）
1．1．4 刀開關 （13）
1．1．5 自動開關 （14）
1．1．6 熔斷器 （15）
1．1．7 典型控制線路 （16）
1．2 PLC硬件基礎 （19）
1．2．1 PLC的組成 （19）
1．2．2 PLC的輸入/輸出單元 （21）
1．2．3 PLC的工作原理 （27）
1．3 PLC軟件基礎 （32）
1．4 PLC網絡基礎 （34）
1．4．1 數據通信 （34）
1．4．2 局部網絡 （36）
1．4．3 網絡協議 （37）
習題 （38）
第2章 西門子PLC硬件系統 （40）
2．1 概述 （40）
2．1．1 西門子PLC分類 （40）
2．1．2 S7-300/400 PLC的組成 （41）
2．1．3 S7-300 PLC的結構 （44）
2．2 硬件配置 （46）
2．2．1 CPU模塊 （46）
2．2．2 I/O模塊 （51）
2．2．3 分布式I/O （60）
2．3 S7-300 PLC的內部資源 （62）
習題 （67）
第3章 SIMATIC管理器――STEP7
入門 （68）
3．1 概述 （68）
3．1．1 安裝STEP7 （68）
3．1．2 使用STEP7的基本步驟 （69）
3．1．3 STEP 7的啟動 （69）
3．2 創建及編輯項目 （70）
3．2．1 項目結構 （70）
3．2．2 創建項目 （71）
3．2．3 編輯項目 （72）
3．3 硬件組態與參數設置 （74）
3．3．1 硬件組態的任務及步驟 （74）
3．3．2 CPU參數設置 （75）
3．3．3 I/O模塊參數設置 （79）
習題 （83）
第4章 西門子PLC軟件系統 （84）
4．1 概述 （84）
4．1．1 編程語言 （84）
4．1．2 數據類型 （87）
4．1．3 操作數 （91）
4．1．4 尋址方式 （91）
4．2 位指令 （94）
4．2．1 基本邏輯指令 （94）
4．2．2 置位和復位指令 （99）
4．2．3 RS和SR觸發器 （100）
4．2．4 跳變沿檢測指令 （102）
4．3 字指令 （104）
4．3．1 裝入與傳送指令 （104）
4．3．2 定時器指令 （105）
4．3．3 計數器指令 （111）
4．3．4 轉換指令 （114）
4．3．5 比較指令 （117）
4．3．6 移位指令 （119）
4．3．7 數據運算指令 （123）
4．4 控制指令 （128）
4．4．1 邏輯控制指令 （128）
4．4．2 程序控制指令 （130）
4．4．3 主控繼電器指令 （132）
4．4．4 數據塊指令 （134）
習題 （134）
第5章 PLC應用系統設計 （137）
5．1 PLC應用系統的硬件設計 （137）
5．1．1 PLC選型 （137）
5．1．2 PLC容量估算 （138）
5．1．3 I/O模塊的選擇 （139）
5．1．4 分配I/O點 （139）
5．1．5 設計安全回路 （140）
5．2 用經驗法設計程序 （140）
5．2．1 常用典型程序 （141）
5．2．2 利用原繼電接觸線路設計
梯形圖 （143）
5．3 順序控制編程方法 （145）
5．3．1 順序功能圖 （146）
5．3．2 順序功能圖的畫法 （146）
5．3．3 將順序功能圖轉化成梯形圖 （147）
習題 （154）
第6章 S7-300程序結構及編程
技術 （156）
6．1 STEP7中的程序對象 （156）
6．2 功能塊與功能的調用 （160）
6．2．1 堆棧 （160）
6．2．2 局域數據類型 （161）
6．2．3 編程方式 （162）
6．3 建立符號表 （163）
6．3．1 定義符號 （163）
6．3．2 符號表 （164）
6．3．3 邏輯塊的生成 （166）
6．4 在STEP7中創建程序 （168）
6．4．1 在OB1中創建程序 （168）
6．4．2 創建一個有功能塊和數據塊
的程序 （172）
6．4．3 編程一個功能 （175）
6．4．4 編程一個多重背景 （177）
6．4．5 編程實例 （179）
習題 （187）
第7章 PLC應用系統的調試 （188）
7．1 用變量表調試程序 （188）
7．1．1 概述 （188）
7．1．2 創建變量表 （189）
7．1．3 使用變量表 （191）
7．2 用程序狀態功能調試程序 （193）
7．2．1 程序狀態功能的啟動 （193）
7．2．2 程序狀態的顯示 （194）
7．2．3 單步與斷點功能的使用 （196）
7．2．4 HOLD模式 （197）
7．2．5 編程數據塊狀態 （197）
7．3 利用仿真軟件S7-PLCSIM調試
程序 （198）
7．3．1 S7-PLCSIM簡介 （198）
7．3．2 S7-PLCSIM的使用方法 （199）
7．3．3 S7-PLCSIM應用舉例 （200）
習題 （201）
第8章 S7-300 PLC在模擬量控制
中的應用 （202）
8．1 模擬量信號的處理 （202）
8．1．1 模擬量變送器 （202）
8．1．2 模擬量測量值的分辨率 （202）
8．1．3 模擬量模塊的測量范圍及設定 （203）
8．1．4 模擬量的規范化 （205）
8．2 模擬量閉環控制系統 （208）
8．2．1 模擬量閉環控制系統的組成 （208）
8．2．3 PID控制器的數字化 （209）
8．2．4 利用普通模擬量模塊實現
閉環控制 （211）
8．2．5 閉環控制模塊 （214）
8．2．6 溫度控制 （219）
8．3 模擬量系統應用實例 （220）
8．3．1 水箱溫度控制 （220）
8．3．2 基于PLC的恒壓供水系統 （223）
8．3．3 栽培室溫度控制 （227）
習題 （228）
第9章 西門子PLC通信網絡
及應用 （230）
9．1 SIMATIC NET通信系統概述 （230）
9．1．1 SIMATIC NET的組成 （230）
9．1．2 S7-300／400 PLC的通信
方式 （231）
9．2 MPI網絡 （232）
9．2．1 MPI接口的種類及通信速率 （232）
9．2．2 MPI網絡的拓撲結構 （233）
9．2．3 S7-200 PLC 與 S7-300 PLC
間的 MPI 通信 （234）
9．2．4 S7-300 PLC與S7-300 PLC
間的MPI通信 （239）
9．3 PROFIBUS通信網絡 （246）
9．3．1 PROFIBUS硬件接口種類 （246）
9．3．2 PROFIBUS網絡拓撲結構 （249）
9．3．3 S7-200 PLC與S7-300 PLC
間的現場總線通信 （251）
9．3．4 S7-300 PLC與S7-300 PLC
間的現場總線通信 （256）
9．3．5 PROFIBUS-DP和西門子變頻器
之間的通信 （261）
9．4 工業以太網 （266）
9．4．1 工業以太網簡介 （266）
9．4．2 工業以太網的接口 （268）
9．4．3 工業以太網的傳輸介質 （269）
9．4．4 S7-200 PLC與S7-300 PLC間
的以太網通信 （270）
9．4．5 S7-300 PLC間的以太網通信 （274）
習題 （279）
第10章 組態軟件WinCC入門
及應用 （280）
10．1 WinCC軟件的主要功能 （280）
10．2 WinCC工程項目開發的一般過程 （281）
10．3 WinCC的安裝與卸載 （282）
10．3．1 安裝前的準備 （282）
10．3．2 安裝WinCC （283）
10．3．3 WinCC卸載 （287）
10．4 工程實例 （287）
10．4．1 創建WinCC項目 （288）
10．4．2 顯示過程值 （299）
10．4．3 創建用戶登錄、注銷、退出
和自動運行等操作 （303）
10．4．4 設置運行系統屬性激活項目 （306）
習題 （307）
參考文獻 （308）
新書資訊