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绪章绪论
本章主要介绍PLC的基础知识，包括PLC的诞生、发展，PLC的定义，PLC的特点及技术性能指标，应用领域，PLC的分类，PLC与单片机、计算机的比较等。
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●0.1可编程序控制器的基础知识
PLC的诞生历史、发展历程，以及PLC的定义。
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●0.2PLC的特点及技术性能指标
PLC的特点包括以下几点：控制功能完善，可靠性高，通用性强，编程直观、简单，体积小、维护方便，系统的设计、实施工作量小。PLC的技术性能指标包括：I/O点数，存储器容量，扫描速度，指令种类和条数，内存分配及编程元件的种类和数量等。接着，分别介绍了西门子S7-1200 PLC、S7-200 PLC、S7-300 PLC、S7-400 PLC、S7-1500 PLC等技术性能指标。
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●0.3可编程序控制器的应用领域
PLC广泛应用于各行各业，使用情况大致可归纳为如下几类：开关量的逻辑控制、模拟量控制、运动控制、过程控制、数据处理、通信及联网等。
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●0.4可编程序控制器的分类
根据不同的角度可将PLC分成不同的类型，其常用的分类方法有如下两种：按容量分类，按硬件结构形式分类。接着，介绍了PLC与单片机、计算机的比较。
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第一章常用低压电器
常用低压电器
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●1.1低压电器的分类及发展概况
低压电器的分类及发展概况
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●1.2低压电器的基本结构
低压电器的基本结构
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●1.3低压开关和低压断路器
低压开关和低压断路器
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●1.4熔断器
熔断器
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●1.5接触器
接触器
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●1.6继电器
继电器
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●1.7主令电器
主令电器
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第二章三相异步电动机电气控制线路
三相异步电动机电气控制线路
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●2.1电气控制系统图
电气控制系统图
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●2.2基本控制环节
基本控制环节
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●2.3三相异步电动机的启动控制
三相异步电动机的启动控制
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●2.4三相异步电动机的制动控制
三相异步电动机的启动控制
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●2.5三相异步电动机的调速控制
三相异步电动机的调速控制
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●2.6电气控制系统常用保护措施
电气控制系统常用保护措施
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第三章典型机床的电气控制
典型机床的电气控制
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●3.1典型机床的电气控制
典型机床的电气控制
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第四章电气控制系统设计
电气控制系统设计
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●4.1电气控制系统设计
电气控制系统设计
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第五章S7-1200的硬件结构和安装维护
本章主要介绍PLC的基本结构，S7-1200 PLC的硬件结构，S7-1200 PLC的安装和拆卸，S7-1200 PLC的接线等。
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●5.1PLC的基本结构
PLC从结构形式上分整体式和模块式两大类。不论哪种类型的PLC，其基本结构都是相同的，主要包括CPU、存储器、输入输出电路、编程装置、电源、外围接口等。
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●5.2S7-1200 PLC的硬件结构
S7-1200的CPU将微处理器、集成电源、输入电路和输出电路组合到一个设计紧凑的外壳中， 以形成功能强大的PLC。S7-1200 PLC作为紧凑型自动化产品的新成员， 目前有5款CPU， CPU1211C、 CPU1212C、 CPU 1214C、1215C和1217C。
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●5.3S7-1200 PLC的安装和拆卸
介绍了S7-1200 PLC的安装注意事项、安装和拆卸示意图等。
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●5.4S7-1200 PLC的接线
介绍了S7-1200设计安装和现场接线的注意事项、电源连接方式、数字量模拟量输入输出接线、外部电路抗干扰的措施等。
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第六章S7-1200 PLC程序设计基础
本章主要介绍PLC的循环扫描工作原理，S7-1200 PLC的存储器及其寻址方式，S7-1200 PLC的数据格式与数据类型，S7-1200 PLC的程序结构、编程方法和编程语言等。
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●6.1S7-1200的工作原理
PLC采用循环执行用户程序的方式，称为循环扫描工作方式。一个扫描过程周期可分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。
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●6.2存储器及其寻址
S7 CPU的存储区包括三个基本区域，即装载存储器，工作存储器RAM和系统存储器RAM。系统存储器是CPU为用户程序提供的存储器组件，被划分为若干个地址区域。使用指令可以在相应的地址区内对数据直接进行寻址。
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●6.3数据格式与数据类型
数据类型决定了数据的属性，如要表示元素的相关地址及其值的允许范围等，数据类型也决定了所采用的操作数。
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●6.4程序结构
S 7编程采用块的概念，即将程序分解为独立的、自成体系的各个部件，块类似子程序的功能，但类型更多功能更强大。在工业控制中，程序往往是非常庞大和复杂的，采用块的概念便于大规模程序的设计和理解，可以设计标准化的块程序进行重复调用，程序结构清晰明了，修改方便，调试简单。采用块结构显著地增加了PLC程序的组织透明性、可理解性和易维护性。
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●6.5编程方法
S7 PLC为设计程序提供三种编程方法：线性化编程、模块化编程和结构化编程。
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●6.6编程语言
IEC（国际电工委员会）5种编程语言的表达方式，即顺序功能图（SFC，Sequential Function chart），梯形图（LAD，Ladder Diagram），功能块图（FBD，Function Block Diagram），指令表（Instruction List）和结构文本（ST，Structured Text）。S7-1200 PLC支持梯形图（LAD，Ladder Diagram），功能块图（FBD，Function Block Diagram）和SCL语言编程。
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第七章指令系统
S7-1200 PLC的指令从功能上大致可分为三类：基本指令、扩展指令和全局库指令。
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●7.1基本指令（上）
基本指令包括位逻辑指令、定时器、计数器、比较指令、数学指令、移动指令、转换指令、程序控制指令、逻辑运算指令以及移位和循环移位指令等。
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●7.2基本指令（下）
基本指令包括位逻辑指令、定时器、计数器、比较指令、数学指令、移动指令、转换指令、程序控制指令、逻辑运算指令以及移位和循环移位指令等。
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●7.3扩展指令
S7-1200的扩展指令包括日期和时间指令，字符串和字符指令，程序控制指令，通信指令，中断指令，PID控制指令，运动控制指令，脉冲指令等。
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第八章程序设计
本章主要介绍S7-1200 PLC程序的经验设计法、顺序控制设计法，介绍数据块的使用，模块化编程和结构化编程方法的实现，以及组织块的使用等。
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●8.1经验设计法
在一些典型梯形图程序的基础上，结合实际控制要求和PLC的工作原理不断修改和完善，这种方法称为经验设计法。
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●8.2顺序功能图
使用顺序控制设计法时首先根据系统的工艺过程，画出顺序功能图，然后根据顺序功能图编写梯形图程序。有的可编程序控制器则提供了顺序功能图编程语言，用户在编程软件中生成顺序功能图后便完成了编程工作，如西门子S7-300/400 PLC中的S7 Graph编程语言。顺序控制设计法是一种先进的设计方法，很容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会提高设计的效率，程序的调试、修改和阅读也很方便。
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●8.3顺序控制设计法
根据顺序功能图，编程PLC程序有两种思路：使用启保停电路，使用置位复位指令。
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●8.4使用数据块
根据使用方法，数据块可以分为全局数据块（也叫共享数据块）和背景数据块。用户程序的所有逻辑块（包括OB1）都可以访问全局数据块中的信息，而背景数据块是分配给特定的FB，仅在所分配的FB中使用。
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●8.5结构化编程
模块化编程是将程序根据功能分为不同的逻辑块，且每一逻辑块完成的功能不同。在OB1中可以根据条件调用不同的功能FC或功能块FB。其特点是易于分工合作，调试方便。由于逻辑块是有条件的调用，所以可以提高CPU的利用率。结构化编程是将过程要求类似或相关的任务归类，在功能FC或功能块FB中编程，形成通用解决方案。通过不同的参数调用相同的功能FC或通过不同的背景数据块调用相同的功能块FB。其特点是结构化编程必须对系统功能进行合理分析、分解和综合，所以对设计人员的要求较高，另外，当使用结构化编程方法时，需要对数据进行管理。
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●8.6使用组织块
组织块是操作系统与用户程序的接口，由操作系统调用。组织块中除可以用来实现PLC扫描循环控制外，还可以完成PLC的启动、中断程序的执行和错误处理等功能。
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第九章S7-1200的通信
本章主要介绍S7-1200 PLC的以太网通信、串行通信等。
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●9.1S7-1200以太网通信概述
S7-1200 CPU本体上集成了一个PROFINET通信接口，支持以太网和基于TCP/IP的通信标准。使用这个通信口可以实现S7-1200 CPU与编程设备的通信，与HMI触摸屏的通信，以及与其他CPU之间的通信。这个PROFINET物理接口支持10M/100M的RJ45口，支持电缆交叉自适应。因此一个标准的或是交叉的以太网线都可以用于该接口。
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●9.2S7-1200 PLC之间的以太网通信
讲解S7-1200 PLC之间以太网通信的编程组态。
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●9.3S7-1200与S7-200的通信
S7-1200 CPU与S7-200 CPU之间的通信只能通过S7通信来实现，因为S7-200的以太网模块只支持S7通信。由于S7-1200的PROFINET通信接口只支持S7通信的服务器端，所以在编程方面，S7-1200 CPU不用做任何工作，只需为S7-1200 CPU配置好以太网地址并下载下去。主要编程工作都在S7-200 CPU一侧完成，需要将S7-200的以太网模块设置成客户端，并用ETHx_XFR指令编程通信。
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●9.4S7-1200与S7-300/400的通信
讲解S7-1200与S7-300/400的通信例子：S7-1200将DB2里的100个字节发送到S7-300的DB2中，S7-300将输入数据IB0发送给S7-1200的输出数据区QB0。
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●9.5S7-1200的串口通信（上）
S7-1200的串口通信模块有两种型号，分别为CM1241 RS232接口模块和CM1241 RS485接口模块。CM1241 RS232接口模块支持基于字符的自由口协议和MODBUS RTU主从协议。CM1241 RS485接口模块支持基于字符的自由口协议，MODBUS RTU主从协议及USS协议。
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●9.6S7-1200的串口通信（下）
S7-1200的串口通信模块有两种型号，分别为CM1241 RS232接口模块和CM1241 RS485接口模块。CM1241 RS232接口模块支持基于字符的自由口协议和MODBUS RTU主从协议。CM1241 RS485接口模块支持基于字符的自由口协议，MODBUS RTU主从协议及USS协议。
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第十章工艺功能
本章主要介绍S7-1200 PLC的模拟量处理、高速计数器、运动控制和PWM输出等工艺功能。
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●10.1模拟量处理及PID功能
本节介绍了S7-1200 PLC的模拟量处理及PID闭环控制系统。
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●10.2高速计数器
S7-1200 CPU提供了最多6个高速计数器，其独立于CPU的扫描周期进行计算，可测量的单相脉冲频率最高为100khz，双相或A/B相频率最高为30khz。高速计数器可用于连接增量型旋转编码器，通过对硬件组态和调用相关指令块来使用此功能。
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●10.3运动控制
7-1200在运动控制中使用了轴的概念，通过对轴的组态，包括硬件接口、位置定义、动态特性、机械特性等，与相关的指令块（符合PLCopen规范）组合使用，可实现绝对位置、相对位置、点动、转速控制及自动寻找参考点的功能。
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●10.4PWM输出
PWM是一种周期固定，脉宽可调节的脉冲输出。PWM功能虽然使用的是数字量输出，但其在很多方面类似于模拟量，比如它可以控制电机的转速、阀门的位置等。S7-1200 CPU提供了两个输出通道用于高速脉冲输出分别可组态为PTO或PWM：PTO的功能只能由运动控制指令来实现，PWM功能使用CTRL_PWM指令块实现，当一个通道被组态为PWM时，将不能使用PTO功能。反之亦然。