西门子的S7-300／400是应用最广的大中型PLC，本书介绍：S7-300／400的硬件结构、性能指标和硬件组态的方法；指令系统、程序结构、编程软件STEP7的使用方法；梯形图的经验设计法、继电器电路转换法和顺序控制设计法，以及使用顺序功能图语言S7Graph的设计方法。这些设计方法易学易用，可以节约大量的设计时间。本书还介绍了S7-300／400的网络结构，AS-i和工业以太网，详细介绍了MPI、PROFIBUS网络、点对点通信、PRODAVE通信软件的组态、参数设置和编程的方法，以及使用系统功能块实现PID控制的方法。
本书包含了S7-300／400的编程手册和常用的用户手册中的主要内容。配套的光盘附有大量的中英文用户手册、软件和例程。本书介绍了基于STEP7编程软件和PLCSIM仿真软件的学习和实验的方法，通过这种方法没有PLC也可以较快地掌握S7-300／400的使用方法。
本书注重实际，强调应用，可供工程技术人员自学和作为培训教材使用，对S7-300／400的用户有很大的参考价值。也可以作为大专院较有关专业的参考教材。
第1章概述
1.1PLC的基本概念
1.1.1模块式PIZ；的基本结构
1.1.2PLC的特点
1.1.3PLC的应用领域
1.1.4PLC的主要生产厂家
1.1.5怎样下载西门子PLC的资料和软件
1.2PLC的工作原理
1.2.1逻辑运算
1.2.2PLC的循环处理过程
第2章S7-300／400的硬件组成
2.1S7—200系列PLC简介
2.1.1S7-200的基本结构
2.1.2S7-200的CPU模块
2.1.3S7-200的通信能力
2.1.4S7-200的编程软件
2.2S7—300系列PLC简介
2.2.1S7-300的概况.
2.2.2S7-300的组成部件
2.2.3S7-300的系统结构
2.2.4I／O模块地址的确定
2.2.5模块诊断与过程中断
2.3S7—300的CPU模块
2.3.1CPU模块的元件
2.3.2CPU模块的技术规范
2.4S7—300的输人输出模块
2.4.1数字量输入模块
2.4.2数字量输出模块
2.4.3数字量输入输出模块
2.4.4模拟量输入模块
2.4.5将模拟量输入模块的输出值转换为实际的物理量
2.4.6模拟量输出模块
2.4.7模拟量输入输出模块
2.4.8模拟量模块的诊断与中断
2.4.9EX系列与F系列输入输出模块
2.5S7—300的其他模块
2.5.1计数器模块
2.5.2位置控制与位置检测模块
2.5.3闭环控制模块
2.5.4称重模块
2.5.5电源模块
2.5.6前连接器与其他模块
2.6S7—400系列PLC的硬件组成
2.6.1S7-400的基本结构与特点
2.6.2机架与接口模块
2.6.3S7-400的通信功能
2.6.4冗余设计的容错自动化系统S7-400H
2.6.5安全型自动化系统S7-400F／FH
2.6.6多CPU处理
2.6.7CPU模块的元件
2.6.8CPU模块与电源模块的技术规范
2.6.9输入输出模块
2.6.10功能模块
2.7S7-300／400的维护
2.8ET200分布式I／O
2.8.1ET200的特点
2.8.2ET200的分类
第3章S7-300／400的编程语言与指令系统
3.1S7—300／400的编程语言
3.1.1PLC编程语言的国际标准
3.1.2STEP7中的编程语言
3.2S7—300／400CPU的存储区
3.2.1数制
3.2.2基本数据类型
3.2；3复合数据类型与参数类型
3.2.4CPU的存储区分布
3.2.5系统存储器
3.2.6CPU中的寄存器
3.2.7寻址方式
3.3位逻辑指令
3.3.1触点指令
3.3.2输出类指令
3.3.3其他指令
3.4定时器与计数器指令
3.4.1定时器指令
3.4.2计数器指令
3.5数据处理指令
3.5.1装入指令与传送指令
3.5.2比较指令
3.5.3数据转换指令
3.6数学运算指令
3.6.1整数数学运算指令
3.6.2浮点数数学运算指令
3.6.3移位指令
3.6.4循环移位指令
3.6.5字逻辑运算指令
3.6.6累加器指令
3.7逻辑控制指令
3.7.1跳转指令
3.7.2梯形图中的状态位触点指令
3.7.3循环指令
3.8程序控制指令
3.8.1逻辑块指令
3.8.2主控继电器指令
3.8.3数据块指令
3.8.4梯形图的编程规则
第4章STEP7编程软件的使用方法
4.1STEP7编程软件简介
4.1‘1STEP7概述
4.1.2STEP7的硬件接口
4.1.3STEP7的授权
4.1.4STEP7的编程功能
4.1.5STEP7的硬件组态与诊断功能
4.2硬件组态与参数设置
4.2.1项目的创建与项目的结构
4.2.2硬件组态
4.2.3CPU模块的参数设置
4.2.4数字量输入模块的参数设置
4.2.5数字量输出模块的参数设置
4.2.6.模拟量输入模块的参数设置
4.2.7模拟量输出模块的参数设置
4.3符号表与逻辑块
4.3.1符号表
4.3.2逻辑块
4.4S7—PLCSIM仿真软件在程序调试中的应用
4.4.1S7-PLCSIM的主要功能
4.4.2快速人门
4.4.3视图对象
4.4.4仿真软件的设置与存档
4.4.5仿真PLC与实际PLC的区别
4.5程序的下载与上载
4.5.1装载存储器与工作存储器
4.5.2在线连接的建立与在线操作
4.5.3下载与上载
4.6用变量表调试程序
4.6.1系统调试的基本步骤
4.6.2变量表的基本功能
4.6.3变量表的生成
4.6.4变量表的使用
4.7用程序状态功能调试程序
4.7.1程序状态功能的起动与显示
4.7.2单步与断点功能的使用
4.8故障诊断
4.8.1故障诊断的基本方法
4.8.2模块信息在故障诊断中的应用
4.8.3用快速视窗和诊断视窗诊断故障
4.9显示参考数据
4.9.1参考数据的生成与显示
4.9.2交叉参考表
4.9.3程序结构
4.9.4其他参考数据
4.9.5在程序中快速查找地址的位置
第5章数字量控制系统梯形图设计方法
5.1梯形图的经验设计法与继电器电路转换法
5.1.1用经验法设计梯形图
5.1.2根据继电器电路图设计梯形图
5.2顺序控制设计法与顺序功能图
5.2.1顺序控制设计法
5.2.2步与动作
5.2.3有向连线与转换
5.2.4顺序功能图的基本结构
5.2.5顺序功能图中转换实现的基本规则
5.2.6绘制顺序功能图的注意事项
5.2.7顺序控制设计法的本质
5.3使用起保停电路的顺序控制梯形图编程方法
5.3.1设计顺序控制梯形图的一些基本问题
5.3.2单序列的编程方法
5.3.3选择序列的编程方法
5.3.4并行序列的编程方法
5.3.5仅有两步的闭环的处理
5.3.6应用举例
5.4使用置位复位指令的顺序控制梯形图编程方法
5.4.1单序列的编程方法
5.4.2选择序列的编程方法
5.4.3并行序列的编程方法
5.4.4应用举例
5.5具有多种工作方式的系统的顺序控制梯形图编程方：
5.5.1机械手控制系统简介
5.5.2使用起保停电路的编程方法
5.5.3使用置位复位指令的编程方法
5.6顺序功能图语言S7Graph的应用
5.6.1S7Graph语言概述
5.6.2使用S7Gr印h编程的例子
5.6.3顺序控制器的运行模式与监控操作
5.6.4顺序控制器中的动作
5.6.5顺序控制器中的条件
5.6.6S7Graph功能块的参数设置
5.6.7用S7Graph编写具有多种工作方式的控制程序
5.6.8S7Graph功能块的参数优化设置
第6章S7-300／400的用户程序结构
6.1用户程序的基本结构
6.1.1用户程序中的块
6.1.2用户程序使用的堆栈
6.1.3线性化编程与结构化编程
6.2功能块与功能的生成与调用
6.2.1发动机控制系统的用户程序结构
6.2.2符号表与变量声明表
6.2.3功能块与功能
6.2.4功能块与功能的调用
6.2.5时间标记冲突与一致性检查
6.3数据块
6.3.1数据块中的数据类型
6.3.2数据块的生成与使用
6.4多重背景
6.4.1多重背景功能块
6.4.2多重背景数据块
6.4.3在OBI中调用多重背景
6.5组织块与中断处理
6.5.1中断的基本概念
6.5.2组织块的变量声明表
6.5.3日期时间中断组织块
6.5.4延时中断组织块
6.5.5循环中断组织块
6.5.6硬件中断组织块
6.5.7启动时使用的组织块
6.5.8异步错误组织块
6.5.9同步错误组织块
6.5.10背景组织块
第7章计算机通信网络与S7—300／400的通信功能
7.1it算机通信方式与串行通信接口
7.1.1计算机的通信方式
7.1.2串行通信接口的标准
7.2计算机通信的国际标准
7.2.1开放系统互连模型
7.2.21EEE802通信标准
7.2.3现场总线及其国际标准
7.3S7—300／400的通信功能
7.3.1S7—300／400的通信网络
7.3.2S7通信的分类
7.4MPI网络与全局数据通信
7.4.1MPI网络
7.4.2全局数据包
7.4.3MPI网络的组态
7.4.4全局数据表
7.4.5事件驱动的全局数据通信
7.4.6不用连接组态的MPI通信
7.5执行器传感器接口AS—i网络
7.5.IASi的网络结构
7.5.2ASi的寻址模式
7.5.3AS—i主站模块
7.5.4ASi从站模块
7.5.5ASi的主从通信方式
7.5.6AS-i从站的通信接口
7.5.7ASi的工作阶段
7.6工业以太网
7.6.1工业以太网简介
7.6.2工业以太网的网络方案
7.6.3工业以太网的交换技术
7.6.4自适应与冗余网络
7.6.5工业以太网的网卡与通信处理器
第8章现场总线PROF.BUS及其应用
8.1PROFIBUS的结构与硬件
8.1.1PROFIBUS的组成
8.1.2PROFIBUS的物理层
8.1.3PROFIBUS-DP设备的分类
8.1.4PROFIBUS通信处理器
8.1.5GSD电子设备数据文件
8.2PROFIBUS的通信协议
8.2.1PROFIBUS的数据链路层
8.2.2PROFIBUS-DP
8.2.3PROFIBUS-PA
8.2.4PROFIBUS-FMS
8.2.5PROFIBUS网络的配置方案
8.3基于组态的PROFIBUS通信
8.3.1PROFIBUS-DP从站的分类
8.3.2PROFIBUS-DP网络的组态
8.3.3主站与智能从站主从通信方式的组态
8.3.4直接数据交换通信方式的组态
8.4系统功能与系统功能块在PROFIBUS通信中的应用
8.4.1用于PROFIBUS通信的系统功能与系统功能块
8.4.2用SFCl4和SFCl5传输连续的数据
8.4.3分布式I／O触发主站的硬件中断
8.4.4一组从站的输出同步与输入锁定
8.4.5用系统功能诊断DP从站
8.4.6用系统功能传送数据记录与参数
8.4.7向模块传送数据记录与参数的例子
8.5PROFINet
第9章点对点通信
9.1点对点通信的硬件与通信协议
9.1.1点对点通信处理器与集成的点对点通信接口
9.1.2ASCIIDriver通信协议
9.1.3ASCIIDriver通信协议的参数设置
9.1.43964(R)通信协议
9.1.5RK512通信协议
9.2用于CPU31xC-2PtP点对点通信的系统功能块
9.2.1用于ASCII／3964(R)协议的系统功能块
9.2.2用于RI{512协议的系统功能块
9.3用于点对点通信处理器的功能块
9.3.1点对点通信软件包的下载与安装
9.3.2CP340的发送功能块与接收功能块
9.3.3向打印机输出报文文本的功能块
9.3.4读取和控制RS-232C接口的信号状态的功能块
9.3.5用于CP341的通信功能块
9.3.6用于CP440和CP441的通信功能块
9.4Prodave通信软件在点对点通信中的应用
9.4.1PRODAVE简介
9.4.2PRODAVE的硬件配置
9.4.3建立与断开连接
9.4.4数据传输函数
9.4.5读取和检测系统信息的函数
9.4.6数据处理函数
9.4.7PRODAVE在水轮发电动机组监控系统中的应用
第10章S7-300／400在模拟量闭环控制中的应用
10.1模拟量闭环控制的基本概念
10.1.1模拟量闭环控制系统的组成
10.1.2闭环控制的主要性能指标
10.1‘3闭环控制反馈极性的确定
10.2数字PID控制器
10.2.1PID控制器的优点
10.2.2PID控制器的数字化
10.3S7.300／400的模拟量闭环控制功能
10.3.1S7-300／400实现闭环控制的方法
10.3.2使用系统功能块实现闭环控制
10.4连续PID控制器SFB41
10.4.1设定值与过程变量的处理
10.4.2PID控制算法
10.4.3控制器输出值的处理
10.4.4SFB41的参数
10.5脉冲发生器$FB43
10.5.1脉冲发生器的功能与结构
10.5.2三级控制器
10.5.3二级控制器
10.5.4SFB43的参数
10.6步进PI控制器SFB42
10.6.1步进控制器的结构
10.6.2步进控制器的功能分析
10.6.3SFB42的参数
10.7PID控制的示例程序
10.7.1示例程序的下载与安装
10.7.2使用连续控制器的示例程序
10.8PID控制器的参数整定方法
10.8.1PID控制器的参数与系统动静态性能的关系
10.8.2确定PID控制器参数初值的工程方法
附录
附录AS7-300／400的指令一览表
附录B组织块、系统功能与系统功能块一览表
附录C光盘说明
附录D常用缩写词
参考文献
可编程序控制器(PLC)是应用十分广泛的通用微机控制装置，是自动控制系统中的关键设备。西门子公司的S7-300／400在大中型PLC中应用最广，市场占有率最高。S7-300／400及其编程软件STEP 7和通信网络的功能强大，程序结构复杂，其用户手册和编程手册有好几十本，中文资料很少，要求用户具有较高的计算机应用能力和英语水平，很多人觉得西门子PLC的技术门槛太高，初学者入门非常困难。因此，广大工程技术人员和大专院校师生迫切需要一本能帮助他们学习S7-300／400的书籍。
本书作者编著的PLC教材已发行10万余册，其中以S7-200为背景的《PLC编程及应用》在两年中已重印5次，该书在华储网上电脑书店(Vq~JqVg.huachu.com.cn)销售排行榜的自动化类书籍中稳居第1名。
本书对S7-300／400的硬件、编程语言、指令、程序结构、编程软件、通信网络和闭环控制等方面都作了较为全面深入的介绍。书中包含了S7-300／400的语句表、梯形图编程手册和用户手册中的主要内容。加上配套的光盘中大量的编程手册、用户手册和一些软件，以及作者编写的与书中内容配套的例程(见附录中的光盘说明)，本书既能帮助初学者入门，又是工程应用中内容丰富的资料库。
为了保证内容的准确性和新颖性，本书编写时以英文资料为准，参考了西门子公司提供的和在西门子网站(包括在德国的网站)下载的大量的最新资料，同时参考了编程软件STEP 7(V5.2)内容丰富的帮助文件和例程。书中介绍的各种组态、编程和监控操作都经过编程软件的检验，绝大部分程序都用仿真软件PLCSIM或PLC作了验证。
本书前5章是基础篇，第5章介绍了一整套先进完整的开关量控制系统的编程方法。它们易学易用，是作者在长期教学、科研和PLC工程应用实践中总结出来的。用它们能很容易地设计出任意复杂的开关量控制系统的梯形图，可以节约大量的设计时间。
第5章通过实例首次详细地介绍了使用顺序功能图语言S7Graph的编程方法，S7Graph的功能强大，使用方便，是设计顺序控制程序的理想工具。
通信是当今自动控制系统设计和应用的重点和难点。本书全面介绍了S7-300／400的各种通信网络、通信模块和软件工具，包括MPI、PROFIBUS、工业以太网和AS-i通信网络，点对点通信和通信软件PRODAVE，通信网络的组态和通信的编程方法。光盘中作者编写的通信测试软件可以用于PLC与计算机的通信实验。
本书详细介绍了模拟量闭环控制的有关问题，如模拟量模块的使用，PID控制功能块在闭环控制中的应用和闭环系统的软件仿真，PID控制器的参数整定方法等。
学好S7-300／400的关键是实践，由于昂贵的培训费用和硬件价格，一般人很难有用大量的PLC硬件进行实际操作的机会。本书详细介绍了基于STEP 7编程软件和PLCSIM仿真软件的实验方法，通过这种方法可以较快地掌握用STEP 7对S7-300／400的硬件和通信网络进行组态和设置参数的方法，用PLCSIM在计算机上可以模拟运行和监控PLC的用户程序，使读者可以较快地掌握S7-300／400的使用方法。
建议读者通过西门子产品的经销商获得STEP 7的演示版光盘，也可以在网上搜索有关的信息。演示版的功能与正式版没有区别，只是在使用过程中会经常搜索授权。
为了方便使用，在附录中提供了指令一览表、组织块、系统功能与系统功能块一览表、光盘说明和常用缩写词。
本书的篇幅较大，内容较多，较适合企业的技术人员使用。为了满足大专院校教学的需要，机械工业出版社即将出版本书的教材版《大中型PLC应用技术教程》，该书的篇幅适中，配有习题和实验指导书。
本书的编写得到了西门子(中国)有限公司的大力支持，马笑潇经理和王东滨先生对本书的编写提供了大量的资料、编程软件和实验用的硬件，在此表示衷心的感谢。
本书由廖常初主编，陈晓东、王云杰、李远树、周林、陈曾汉、侯世英、郑连清、范占华、徐波、孙伟、陈俊明、刘玉孝、张嵩、关朝旺、郑群英、余秋霞、张学锋、申敏、罗盛波、廖亮、孙明渝、唐世友、万莉、左源洁、孙剑、聂世珍参加了编写工作。
因作者水平有限，书中难免有错漏之处，恳请读者批评指正。
作者联系方法：电话023-65104154(H)，E-mail：liaosun@cqu.edu.cn。
重庆大学电气工程学院 廖常初
2004年8月
第二书店&China-pub战略联盟提供专业服务
第二书店联系方式 010-64348411 webmaster@dearbook.com