PLC應用技術（第4版）（微課版）（西門子S7-200 SMART）（附實訓工單）

黃中玉，湖北荊州人，1982年畢業於華中科技大學機械系，中共黨員，湖北三峽職業技術學院教授、教學名師。曾在相關企業從事過七年的技術工作，長期從事機電控制、數控技術方面的教學教研工作。主編教材有《PLC應用技術》、《電氣控制與PLC技術》；相關論文有《基於有效職業學習原則的“PLC應用技術”課程設計》、《數控機床PLC步進順控編程新方法解析》、《使用PLC模擬量輸出模塊對輸入模塊進行偏置增益校準的方法研究》等，指導學生參加“西門子杯中國智能制造挑戰賽”獲全國決賽一等獎；指導學生參加“工業機器人應用”大賽獲省賽一等獎。

項目一 認識PLC 1

【項目導讀】 1

【學習目標】 1

【素質目標】 1

【思維導圖】 1

一、繼電器-接觸器控制系統 2

二、PLC的產生及定義 4

三、PLC的特點及分類 6

四、PLC的應用及發展趨勢 8

五、PLC的基本組成 10

六、PLC的編程語言 15

七、PLC的內部等效電路及工作過程 16

八、S7-200 SMART系列PLC簡介 19

習題 25

項目二 PLC編程元件和基本邏輯指令

應用 26

【項目導讀】 26

【學習目標】 26

【素質目標】 26

【思維導圖】 26

任務一 三相異步電動機的全壓啟停控制 27

一、任務分析 27

二、相關知識——輸入/輸出繼電器、PLC

基本邏輯指令（一） 27

三、任務實施 30

四、知識拓展——常閉觸點的輸入信號處理、置位/復位指令 31

五、任務拓展——三相異步電動機的兩地

啟停控制 33

任務二　三相異步電動機的正、反轉運行控制 33

一、任務分析 33

二、相關知識——PLC基本邏輯指令

（二） 35

三、任務實施 37

四、知識拓展——S7-200 SMART仿真軟件的使用 38

五、任務拓展——機床工作臺的自動往返

運動控制 40

任務三　三相異步電動機的延時啟動控制 41

一、任務分析 41

二、相關知識——定時器、輔助繼電器 41

三、任務實施 46

四、知識拓展——定時器延時擴展電路、振蕩電路、自復位電路 48

五、任務拓展——兩臺電動機的順序啟停

控制 51

任務四　進庫物品的統計監控 52

一、任務分析 52

二、相關知識——計數器、特殊繼電器 52

三、任務實施 54

四、知識拓展——加減雙向計數器、計數器

自復位電路 57

五、任務拓展——間歇潤滑裝置的自動

控制 60

任務五　洗手間的沖水清洗控制 61

一、任務分析 61

二、相關知識——跳變觸點指令 61

三、任務實施 63

任務六　七段數碼管顯示設計 64

一、任務分析 64

二、相關知識——梯形圖程序設計規則與梯形圖程序優化、經驗設計法 65

三、任務實施 66

四、知識拓展——PLC控制系統設計 69

五、任務拓展——酒店自動門的開關

控制 70

綜合實訓　競賽搶答器控制系統設計 70

習題 70

【實戰演練】3人搶答控制設計 75

項目三 PLC步進順控指令應用 76

【項目導讀】 76

【學習目標】 76

【素質目標】 76

【思維導圖】 76

任務一　自動送料小車的運行控制 77

一、任務分析 77

二、相關知識——PLC狀態元件及單流程

結構的步進順控設計法 77

三、任務實施 82

四、知識拓展——步進順控程序的其他編制

方式 85

五、任務拓展——多個傳送帶的自動控制 86

任務二　按鈕式人行橫道交通信號燈控制 86

一、任務分析 86

二、相關知識——並行分支結構的步進順控

設計法 86

三、任務實施 88

任務三 物料分揀機構的自動控制 91

一、任務分析 91

二、相關知識——選擇分支結構的步進順控

設計法 91

三、任務實施 93

四、任務拓展——剪板機的自動控制 96

綜合實訓　十字路口交通信號燈的控制 96

習題 96

【實戰演練】設計一個用PLC控制的液體攪拌裝置控制系統 98

項目四 PLC功能指令應用 99

【項目導讀】 99

【學習目標】 99

【素質目標】 99

【思維導圖】 99

任務一　設備維護提醒裝置的設計 100

一、任務分析 100

二、相關知識——數據類型、變量存儲器、累加器、功能指令的表達形式、傳送指令、比較指令 101

三、任務實施 107

四、知識拓展——數據塊傳送指令、交換

指令、存儲器字填充指令 108

任務二　電子四則運算器的設計 109

一、任務分析 109

二、相關知識——四則運算指令、數據轉換

指令 110

【乘除法指令拓展應用】 112

三、任務實施 114

四、知識拓展——加1指令和減1指令、邏輯運算指令、實數函數運算指令 116

任務三　霓虹燈閃爍控制 119

一、任務分析 119

二、相關知識——移位指令、循環移位指令、移位寄存器位指令 119

三、任務實施 122

四、知識拓展——譯碼指令、編碼指令 125

五、任務拓展——廣告字牌的燈光閃爍

控制 127

任務四　變地址數據顯示控制 127

一、任務分析 127

二、相關知識——尋址方式、BCD碼轉換指令、七段譯碼指令 127

三、任務實施 130

四、任務拓展——送料小車多地點隨機卸料的

PLC控制 132

任務五　尋找數組最大值及求和運算 132

一、任務分析 132

二、相關知識——跳轉指令與標號指令、循環指令、子程序指令與局部變量 132

三、任務實施 138

四、任務拓展——酒店自動門的開關

控制 139

綜合實訓　自動售貨機的PLC控制 140

習題 140

【實戰演練】智慧停車場控制設計 141

項目五 PLC功能模塊應用 142

【項目導讀】 142

【學習目標】 142

【素質目標】 142

【思維導圖】 142

任務一　電熱水爐溫度控制 143

一、任務分析 143

二、相關知識——A/D轉換 143

三、任務實施 146

四、知識拓展——D/A轉換 147

任務二　供料單元與倉儲單元的以太網通信 147

一、任務分析 147

二、相關知識——兩臺PLC之間的通信 147

三、任務實施 151

四、知識拓展——多臺設備之間的通信 153

習題 153

【實戰演練】恒流供水系統控制設計 154

項目六 PLC與觸摸屏 155

【項目導讀】 155

【學習目標】 155

【素質目標】 155

【思維導圖】 156

任務　觸摸屏控制的堿液配制系統 156

一、任務分析 156

二、相關知識——MCGS觸摸屏 156

三、任務實施 159

四、知識拓展——PLC與MCGS觸摸屏的其他連接方式、WinCC簡介 165

五、任務拓展——三相異步電動機正、反轉運行的觸摸屏控制 167

習題 168

【實戰演練】水塔水位自動控制系統設計 168

項目七 PLC與變頻器 169

【項目導讀】 169

【學習目標】 169

【素質目標】 169

【思維導圖】 169

任務 鋼琴琴弦繞絲機的電氣控制 170

一、任務分析 170

二、相關知識——變頻器 170

三、任務實施 178

四、知識拓展——PLC與變頻器的通信

應用 180

習題 184

【實戰演練】電動機自動變頻運行控制設計 184

項目八 PLC的工程應用實例 185

【項目導讀】 185

【學習目標】 185

【素質目標】 185

【思維導圖】 185

任務一　C650臥式車床PLC控制 185

一、任務分析 185

二、相關知識——C650臥式車床的電力驅動形式、C650臥式車床控制電路與PLC型號的選擇 186

三、任務實施 188

任務二　氣動機械手的自動運行控制 190

一、任務分析 190

二、相關知識——具有多種工作方式的步進

順控設計法 192

三、任務實施 192

綜合實訓　單臺供水泵的PLC控制 196

習題 196

【實戰演練】自動線上供料裝置的PLC控制系統

設計 197

附錄A 常用特殊繼電器的含義 198

附錄B S7-200 SMART系列PLC

指令 199

附錄C STEP 7-Micro/WIN SMART編程軟件的使用方法 210

一、STEP 7-Micro/WIN SMART編程軟件

簡介 210

二、STEP 7-Micro/WIN SMART編程軟件的

安裝 210

三、STEP 7-Micro/WIN SMART編程軟件的

主要界面 210

四、硬件連接與通信 212

五、編輯程序 214

六、監控與調試 217

參考文獻 224