本书从实际工程应用和教学需要出发，介绍了常用低压电器和电气控制电路的基本知识，以及PLC 的基本组成和工作原理；以西门子S7-200 SMART PLC 为教学机型，重点介绍了PLC 的系统配置、指令系统、通信与网络、运动控制指令及控制系统程序设计等内容；用许多典型应用实例，包括开关量控制、模拟量PID 控制等，介绍了常用逻辑指令和功能指令的使用方法和技巧，实例程序均经过调试运行。本书各章附有思考与练习题。
本书可作为高等学校自动化、电气工程及其自动化、机械电子工程等相关专业的教学用书，也可作为控制工程、电气工程领域工程技术人员的培训教材或参考书。
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目 录

前 言 第1 章继电器-接触器控制系统基础 1
1.1 常用低压电器 1
1.1.1 低压电器分类 1
1.1.2 低压隔离电器 2
1.1.3 熔断器 3
1.1.4 接触器 4
1.1.5 继电器 5
1.1.6 主令电器 7
1.2 电动机基本控制电路 9
1.2.1 电气控制系统图及绘制原则 9
1.2.2 电气控制基本电路 10 思考与练习题 15 第2 章西门子S7-200 SMART PLC 编程基础 16
2.1 初识PLC 16
2.1.1 PLC 的诞生 16
2.1.2 PLC 的名称和定义 16
2.1.3 PLC 的分类 17
2.1.4 PLC 的特点 17
2.1.5 PLC 的功能和发展 18
2.2 PLC 硬件系统的基本组成 19
2.3 PLC 的软件系统 23
2.3.1 PLC 软件系统的组成 23
2.3.2 编程语言概述 23
2.4 PLC 的工作原理 25
2.4.1 PLC 的控制作用 25
2.4.2 PLC 的工作过程 27
2.4.3 PLC 的输出滞后问题 29
2.5 S7-200 SMART PLC 常用的数据类型 29
2.5.1 数据类型 30
2.5.2 数制 31
2.6 S7-200 SMART PLC 的编程变量 32
2.6.1 输入映像寄存器 32
2.6.2 输出映像寄存器 32
2.6.3 中间继电器 32
2.6.4 定时器 33
2.6.5 计数器 33
2.6.6 累加器 33
2.6.7 全局变量存储器 33
2.6.8 局部变量 33
2.6.9 模拟量输入映像寄存器 34
2.6.10 模拟量输出映像寄存器 34
2.6.11 顺控继电器 34
2.7 S7-200 SMART PLC 的变量访问与寻址 34
2.7.1 立即数寻址 34
2.7.2 直接寻址 34
2.7.3 间接寻址 36
2.8 S7-200 SMART PLC 的硬件模块及接线 37
2.8.1 S7-200 SMART PLC 简介 37
2.8.2 S7-200 SMART PLC 的硬件结构 38
2.8.3 S7-200 SMART PLC 的扩展模块 41
2.8.4 S7-200 SMART PLC 的接线 43
思考与练习题 46 第3 章PLC 的组态技术与组态软件 47
3.1 PLC 的组态技术 47
3.1.1 组态的概念 47
3.1.2 组态的技术 47
3.2
S7-200 SMART PLC 的组态软件 48
3.2.1
S7-200 SMART PLC 的组态软件的概述 48
3.2.2
STEP 7-Micro/WIN SMART 的组态环境介绍 48
3.2.3
系统块 56
3.2.4
用STEP 7-Micro/WIN SMART 建立一个完整的项目 65
思考与练习题 73 第4 章S7-200 SMART PLC 编程基本指令 74
4.1
S7-200 SMART PLC 编程指令与RLO 74
4.1.1
西门子PLC 编程语言 74
4.1.2
逻辑操作结果 74
4.1.3
S7-200 SMART PLC 指令分类 75
4.2
位逻辑操作指令 75
4.2.1 基本位逻辑指令 75

4.2.2
置位与复位指令 78

4.2.3
边沿触发指令 80
4.2.4
立即读/写、立即置位和立即复位指令 81
4.3
定时器指令 82

4.3.1
定时器概述 82
4.3.2
定时器的设定值、当前值和状态值 82
4.3.3
接通延时定时器 84
4.3.4
保持型接通延时定时器 84

4.3.5
断开延时定时器 85
4.3.6
不同时基的定时器的刷新方式 85
4.4
计数器指令 87
4.4.1
计数器指令概述 87
4.4.2
递增计数器指令 87
4.4.3
递减计数器指令 88
4.4.4
增减计数器指令 88
4.5
基本指令的应用实例 91
4.5.1
过载告警控制电路与梯形图 91
4.5.2
喷泉的PLC 控制电路与梯形图 93

思考与练习题 96 第5 章S7-200 SMART PLC 编程功能指令 99
5.1
传送指令 99
5.1.1
单一数据传送指令 99
5.1.2
块传送指令 101
5.1.3
字节交换指令 102
5.2
比较指令 103
5.3
移位指令 105

5.4
数据转换指令 108
5.4.1
数据类型转换指令 108
5.4.2
BCD 转换指令 110
5.4.3
编码、解码转换指令 111
5.4.4
七段码转换指令 111
5.5
运算指令 112
5.5.1
算术运算指令 112
5.5.2
逻辑运算指令 117
5.5.3
数学功能指令 119
5.6
表功能指令 120
5.6.1
填充指令 120

5.6.2
填表指令 121

5.6.3
表中取数指令 122

5.6.4
查表指令 123

5.7
时钟指令 124
5.8
程序控制指令 126

5.8.1
跳转指令 126

5.8.2
循环指令 127


5.9
子程序与子程序指令 128

5.9.1
子程序指令 129

5.9.2
带参数的子程序的使用 131
5.10
中断与中断指令 133
5.10.1
中断事件和中断优先级 133

5.10.2
中断指令 135
5.11
高速计数器指令 137
5.11.1
高速计数器指令说明 138

5.11.2
高速计数器的计数模式 138

5.11.3
高速计数器的工作模式 140

5.11.4
高速计数器的控制字节 141

5.11.5
高速计数器的计数值的读取与预设 142

5.11.6
高速计数器的状态字节 143

5.11.7
高速计数器的编程步骤与举例 144
5.12
功能指令的应用实例 145

5.12.1
交通灯控制电路与梯形图 145

5.12.2
七段数码管显示控制电路与梯形图 147

5.12.3
5 台电动机起停控制电路与梯形图 149
思考与练习题 151 第6 章 顺序控制 152

作为一种典型的自动化控制器，PLC（可编程序控制器）在工厂自动化领域有着非常广泛的应用。原来的很多由继电器系统实现的功能可以很容易地由PLC 实现。因此，各院校都把“可编程序控制器原理及应用”课程设置为自动化、机械电子工程、机器人等专业的重要专业课，以让学生掌握PLC 的基本概念、基本原理和基本应用。
PLC 有很多型号，虽然它们的基本概念和基本原理相同，但它们的指令系统各不相同。在PLC 的发展史上，西门子SIMATIC 系列PLC 在我国有非常广泛的应用。本书通过对西门子PLC 相关机型的分析，来介绍PLC 的指令系统和应用技术。
S7-200 SMART PLC 属于西门子小型PLC 系列产品，是SIMATIC 家族中的重要成员。它是西门子公司针对我国中小型自动化客户需求进行本地化研发、本地化生产、本地化服务的战略性产品。其指令系统与S7-200 PLC 基本相同；CPU 模块分为标准型和经济型，集成的最大I/O 点数增加到60 点，CPU 内可安装一块信号板；CPU 模块集成了以太网端口、RS-485 端口、高速输入、高速脉冲输出和位置控制灯功能；编程软件界面友好，更为人性化。S7-200 SMART PLC 可以帮助客户缩短设备开发周期，也充分考虑了客户未来发展的需要。
本书首先介绍了PLC 的前身——继电器控制系统的基础知识和基本应用。因为在PLC 控制系统中，很多概念沿用继电器系统的，且两大控制系统中对主电路的认识是一样的。只是PLC 控制更加灵活，功能更加强大。接着在系统介绍PLC 基本概念、工作原理和系统组成的基础上，通过实例详细介绍了S7-200 SMART PLC 的指令及应用、PLC 的程序设计方法、PLC 控制系统设计应注意的问题等。为了适应更加复杂的应用，本书还介绍了PLC 在模拟量过程控制系统中的应用、运动控制技术、PLC 的网络通信与控制等。
本书共10 章。第1 章介绍了继电器-接触器控制系统基础，包括常用的低压电器和电气控制的基本电路；第2 章介绍了西门子S7-200 SMART PLC 编程基础，包括S7-200 SMART PLC 的硬件构成、工作原理、编程变量、数据类型、寻址方式等；第3 章介绍了PLC 的组态技术与组态软件；第4 章介绍了S7-200 SMART PLC 编程基本指令，包括逻辑指令、定时器和计数器指令，并给出了相应的应用实例；第5 章介绍了S7-200 SMART PLC 编程指令功能，并给出了相应的应用实例；第6 章介绍了顺序控制，并给出了相应的应用实例；第7 章介绍了S7-200 SMART PLC 模拟量的闭环控制，包括PLC 对模拟量输入处理、模拟量输出处理和PID 控制的应用；第8 章介绍了S7-200 SMART PLC 运动控制功能，分析了S7-200 SMART PLC 对几种电动机的控制方法；第9 章介绍了西门子S7-200 SMART PLC 的通信；第10 章介绍了PLC 控制系统设计的方法和原则。
本书由王卓君担任主编，吉顺平担任副主编，孙承志参编。具体分工为：第1～6 章由王卓君编写；第7、8 章由吉顺平编写；第9、10 章由孙承志编写。
由于编者水平有限，加之时间仓促，书中程序、图表较多，难免有错误和疏漏之处。恳请读者不吝批评指正，不胜感激!
编 者