本书

书名：《西门子S7-200 SMART PLC应用技术——编程、通信、装调、案例》
作者： 北岛李工
出版： 化学工业出版社/2020年4月第1版

基本信息

基本信息

本书亮点

  1. 紧跟技术发展。工业自动化控制行业的技术更新换代很快，以S7-200 SMART为例，2019年3月份，西门子发布了CPU V2.4固件版本，从此标准型CPU开始支持PROFINET通信。我当时写了一篇文章：《重磅！新版本S7-200 SMART支持PROFINET通信》，称这是个具有里程碑意义的事件，它标志着S7-200 SMART正式进入PROFINET大家庭，开启了“通信新纪元”。今年（2020年）1月份，西门子又发布了CPU V2.5固件版本，标准型CPU开始支持智能设备功能。具体请看我这篇文章《S7-200 SMART发布新版本——支持智能设备功能》。鉴于技术的更新，本书第一时间对书稿进行修正补充，增加了PROFIENT通信、智能设备等功能，对编程软件Step7 Micro/WIN SMART的介绍也更新到V2.5版本；
  2. 大量工程实例介绍。本书的第3章、第4章、第6章及第7章有大量的工程实例，比如：
    • 第3章中列举了行走电机的控制、饮料瓶的计数、空压机的延时关闭、获取反应罐的温度、获取压力传感器信号等工程实例，涉及到数字量、模拟量、定时器、计数器等知识的应用；
    • 第4章列举了扫码枪的串口应用、S7-200 SMART与S7-1200 CPU的Modbus-RTU通信、变频器的USS通信、PROFIBUS通信、以太网通信等工程实例；
    • 第6章列举了流量计的计数、PID控制、PWM控制、运动控制等工程实例；
    • 第7章为综合案例，以燃油密封性检测系统为例，综合运用本书所介绍的知识，对控制工艺、数字量、模拟量等知识和内容进行总结与复习。该案例以项目开发的时候，分析项目设计中的机械图纸、电气图纸、程序编写，使读者体会工业控制中步序控制的思路，做到学以致用。
  3. 工程实例贴近市场应用。本书的实例并非假想的例程，而是根据实际工程应用而设计的。例程中使用的传感器/执行器都使用市场上真实的产品，我在编写的过程中曾经花费大量的时间进行选型，许多产品都来自该行业中知名的供应商。比如，费斯托（Festo）的比例阀、易福门（IFM）的压力开关等，读者在实际项目中可以根据书中例程进行选型设计。
  4. 必要的工艺介绍。工业自动化控制必须符合生产工艺，工艺是设计的依据，也是工控系统工作的目标。本书在编写时对必要的工艺进行了介绍（比如第7章的燃油密封性测试）。读者在清楚生产工艺的情况下，才能更好的理解系统的设计及程序代码。
  5. 双色印刷+视频教程。本书在印刷上采用双色印刷，一些技术细节提供在线视频教程。读者可以通过扫描书上的二维码查看视频，从而更好的理解书中介绍的内容。
  6. 提供在线反馈交流。读者可以登录官网为本书设置的留言反馈网址留言文章在文章后面进行留言，我会及时查看并回答大家的问题。

本书目录

第1章 概述

1.1 S7-200 SMART的家族地位
1.2 S7-200 SMART的产品亮点

第2章 硬件

2.1 电源模块
2.1.1 供电功率计算
2.1.2 PM207电源模块
2.2 CPU模块
2.2.1 CPU模块概述
2.2.2 CPU ST40 2.2.3 CPU CR60s
2.3 数字量输入模块（EM DE）
2.3.1 数字量输入模块概述
2.3.2 数字量输入模块-DE08
2.3.3 数字量输入模块-DE16
2.4 数字量输出模块（EM DO）
2.4.1 数字量输出模块概述
2.4.2 数字量输出模块-DT08
2.4.3 数字量输出模块-DR08
2.4.4 数字量输出模块-QT16
2.4.5 数字量输出模块-QR16
2.5 数字量输入/输出模块
2.5.1 数字量输入/输出模块概述
2.5.2 数字量输入/输出模块-DT16
2.5.3 数字量输入/输出模块-DR16
2.5.4 数字量输入/输出模块-DT32
2.5.5 数字量输入/输出模块-DR32
2.6 模拟量输入模块（EM AI）
2.6.1 模拟量输入模块概述
2.6.2 模拟量输入模块-AE04
2.6.3 模拟量输入模块-AE08
2.7 模拟量输出模块（EM AQ）
2.7.1 模拟量输出模块概述
2.7.2 模拟量输出模块-AQ02
2.7.3 模拟量输出模块-AQ04
2.8 模拟量输入/输出模块
2.8.1 模拟量输入/输出模块概述
2.8.2 模拟量输入/输出模块-AM03
2.8.3 模拟量输入/输出模块-AM06
2.9 信号板
2.9.1信号板概述
2.9.2 数字量输入/输出信号板-SB DT04
2.9.3 模拟量输入信号板-SB AE01
2.9.4 模拟量输出信号板-SB AQ01
2.9.5 串行通信信号板-SB RS485/RS232
2.9.6 电池板-SB BA01
2.10 热电偶/热电阻扩展模块
2.10.1 什么是热电偶
2.10.2 热电偶模块-EM AT04
2.10.3 什么是RTD(热电阻)
2.10.4 热电阻模块-EM RTD
2.11 PROFIBUS-DP通信模块
2.12 扩展通信电缆
2.13 人机界面HMI设备
2.13.1 TD400C文本显示器
2.13.2 实例：使用文本显示向导配置TD400C
2.13.3 SMART Line触摸屏
2.13.4 实例：S7-200 SMART与SMART Line 700的连接
2.14 存储卡
2.14.1 存储卡的特性及功能
2.14.2 如何利用存储卡恢复出厂设置？
2.14.3 如何利用存储卡升级固件版本？
2.14.4 如何利用存储卡传输程序？

第3章 软件

3.1编程开发环境
3.1.1 STEP7-Micro/WIN SMART简介
3.1.2 使用STEP 7-Micro/WIN SMART进行固件升级
3.1.3 S7-200 SMART的编程语言
3.1.3.1 LAD语言
3.1.3.2 FBD语言
3.1.3.3 STL语言
3.2编程的基本概念
3.2.1 数制
3.2.2 数据类型
3.2.3 数据的存储方式
3.2.3.1 常量
3.2.3.2 变量
3.2.3.3 数据存储的顺序
3.2.4 数据存储区
3.2.5 寻址方式
3.2.6 程序结构
3.3常用指令
3.3.1 逻辑指令
3.3.2 比较指令
3.3.3 计数器指令
3.3.4 定时器指令
3.3.5 数学运算指令
3.3.6 字符串运算指令
3.3.7 转换指令
3.3.8 移动指令
3.3.9 时钟指令
3.3.10 程序控制指令
3.3.11 中断指令
3.3.12 PROFINET指令
3.4 用户指令库
3.4.1 什么是用户指令库
3.4.2 怎样创建用户指令库
3.5 符号表
3.6 变量表
3.7 组态
3.7.1 系统块的组态
3.7.2 数字量输入模块的组态
3.7.3 数字量输出模块的组态
3.7.4 模拟量输入模块的组态
3.7.5 模拟量输出模块的组态
3.7.6 通信模块的组态
3.7.7 数字量信号板的组态
3.7.8 模拟量输入信号板的组态
3.7.9 模拟量输出信号板的组态
3.7.10 串行通信信号板的组态
3.7.11 电池板的组态
3.7.12 热电偶模块的组态
3.7.13 热电阻模块的组态
3.8 工程实例
3.8.1 获取接近开关的信号（数字量输入）
3.8.2 控制中间继电器（数字量输出）
3.8.3 获取压力传感器的信号（模拟量输入）
3.8.4 比例阀的输出控制（模拟量输出）
3.8.5 行走电机的起保停控制
3.8.6 灌装生产线上饮料瓶的计数
3.8.7 空压机的延时关闭控制
3.8.8 获取反应罐的温度（RTD热敏电阻）

第4章 通信

4.1 串行通信
4.1.1自由口通信
4.1.1.1 什么是自由口通信？
4.1.1.2 自由口通信参数的定义
4.1.1.3 数据发送指令
4.1.1.4 数据接收指令
4.1.1.5 数据接收与控制
4.1.1.6 实例：S7-200 SMART与扫码枪的串口通信
4.1.2 MODBUS通信
4.1.2.1 Modbus协议家族
4.1.2.2 Modbus-RTU协议
4.1.2.3 Modbus-RTU主站指令
4.1.2.4 Modbus-RTU从站指令
4.1.2.5 实例：S7-200 SMART与S7-1200的Modbus-RTU通信
4.1.3 USS通信
4.1.3.1 USS协议简介
4.1.3.2 USS初始化指令
4.1.3.3 USS驱动控制指令
4.1.3.4 USS驱动参数读取指令
4.1.3.5 USS驱动参数写入指令
4.1.3.6 实例：S7-200 SMART与SINAMICS V20变频器的USS通信
4.2 PROFIBUS-DP通信
4.2.1 Profibus-DP协议简介
4.2.2 PROFIBUS-DP通信模块
4.2.3 实例：使用EM DP01连接到S7-300的PROFIBUS-DP网络
4.3 以太网通信
4.3.1 S7通信
4.3.1.1 S7通信协议简介
4.3.1.2 S7通信指令
4.3.1.3 实例：CPU ST40与CPU ST20的S7通信
4.3.2 TCP通信
4.3.2.1 TCP协议简介
4.3.2.2 TCP_CONNECT指令
4.3.2.3 TCP_SEND指令
4.3.2.4 TCP_RECV指令
4.3.2.5 DISCONNECT指令
4.3.2.6 实例：S7-200 SMART与S7-1200的TCP通信
4.3.3 ISO-ON-TCP通信
4.3.3.1 ISO-ON-TCP协议简介
4.3.3.2 ISO_CONNECT指令
4.3.3.3 TCP_SEND指令
4.3.3.4 TCP_RECV指令
4.3.3.5 DISCONNECT指令
4.3.3.6 实例：CPU ST40与CPU ST20的ISO-ON-TCP通信
4.3.4 UDP通信
4.3.4.1 UDP协议简介
4.3.4.2 UDP_CONNECT指令
4.3.4.3 UDP_SEND指令
4.3.4.4 UDP_RECV指令
4.3.4.5 DISCONNECT指令
4.3.4.6 实例：CPU ST20与CPU ST40的UDP通信
4.3.5 OPC通信
4.3.5.1 什么是OPC技术？
4.3.5.2 PC Access SMART简介
4.3.5.3 实例：S7-200 SMART与PC Access SMART的OPC通信
4.3.6 PROFINET 通信
4.3.6.1 PROFINET简介
4.3.6.2 PROFINET协议模型
4.3.6.3 PROFINET网络拓扑结构
4.3.6.4 S7-200 SMART的PROFINET新纪元
4.3.6.5 GSD文件管理
4.3.6.6 组建PROFINET网络
4.3.6.7 为PROFINET IO设备分配名称

第5章 PLC现场装调及诊断

5.1 安装与拆卸
5.1.1 CPU模块的安装与拆卸
5.1.2 扩展模块的安装与拆卸
5.1.3 信号板的安装与拆卸
5.2 调试
5.2.1 组态硬件
5.2.2 与CPU建立连接
5.2.3 创建示例程序
5.2.4 保存并下载示例程序
5.2.5 在线监控示例程序
5.2.6 在线程序比较
5.2.7 CPU的运行与停机
5.2.8 设置CPU的时钟
5.3 诊断
5.3.1 硬件信号灯的诊断
5.3.2 CPU诊断信息

第6章 PLC应用进阶

6.1 高速计数器
6.1.1 高速计数器资源
6.1.2 高速计数器的组态及接线
6.1.3 高速计数器指令
6.1.4 高速计数器指令向导
6.1.5 实例：S7-200 SMART获取流量计的高速脉冲
6.2 PID控制
6.2.1 开环系统与闭环系统
6.2.2 PID控制器
6.2.3 PID回路向导
6.2.4 实例：S7-200 SMART对反应罐的恒温控制
6.3 脉宽调制(PWM)技术
6.3.1 PWM技术简介
6.3.2 PWM向导
6.3.3 实例：使用PWM技术控制直流电机的转速
6.4 运动控制
6.4.1 什么是运动控制？
6.4.2 PTO及其输出方式
6.4.3 运动控制I/O映射
6.4.4 运动控制向导
6.4.5 运动控制子程序
6.4.6 认识SINAMICS V90伺服系统
6.4.7 实例：数控机床工作台的位置控制

第7章 综合案例

基于S7-200 SMART的整车燃油系统密封性与通气性检测
7.1 整车燃油系统组成
7.2 燃油系统气密性检测工艺
7.3 硬件需求分析
7.4 工艺步骤分析
7.5 PLC的组态与编程
7.6 案例应用知识点分析

第8章 附录

8.1CPU接线原理图
8.2数字量输入模块接线图
8.3数字量输出模块接线图
8.4数字量输入/输出模块接线图
8.5模拟量输入模块接线图
8.6模拟量输出模块接线图
8.7常用特殊存储器
8.8字节序的故事
8.9常用Modbus功能码及示例
8.10 ASCII码字符
8.11 参考资料

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致谢

本书在编写过程中得到了我家人的大力支持，特别是我母亲和我妻子，她们分担了很多的家务，我才能有大量的时间静心写作。

感谢化学工业出版社的领导及参与本书编辑出版的工作人员，特别感谢宋辉女士、毛亚囡女士对本书出版所做的一切。