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为适应中国小型自动化需求，西门子公司特定制了一款高性价比的小型 PLC 产品——S7-200 SMART，由于其具有诸多优点，逐年应用越来越广。目前市面上讲解该系列的书籍较少，为了满足初学者的需求，本书特选择S7-200 SMART进行讲解。全书共分11章，根据学习进度由浅入深编排内容。第1、2章主要讲解S7-200 SMART硬件选型、输入/输出接线及编程软件的应用。第3章开始讲解编程基础，包括PLC常用数据类型、数制之间的转换、S7-200 SMART提供了哪些存储区及各存储区的寻址方法、基本的位逻辑指令应用、定时器和计数器的应用。第4章讲解了顺序控制指令、跳转指令、循环指令、移位指令、传送指令、比较指令、转换指令、实时时钟指令、整数四则运算指令及子程序的应用等。第5～9章讲解了S7-200 SMART高级功能的应用，包括中断的应用、高速计数的应用、高速脉冲输出运动控制的应用、模拟量及PID应用、通信功能的应用。第10章讲解了S7-200 SMART控制系统的整体设计思路及注意事项。第11章作为选修内容，主要针对的是没有电气控制基础的人员，讲解了常用电气设备和传感器的原理及选型应用。

第1章  S7-200 SMART硬件概述	1
1.1  S7-200 SMART系列PLC简介	1
1.2  S7-200 SMART的基本结构	2
1.3  S7-200 SMART I/O点的分类及选型	3
1.3.1  输入/输出（I/O）点数的估算	4
1.3.2  存储器容量的估算	4
1.3.3  功能的选择	4
1.3.4  机型的选择	6
1.4  S7-200 SMART扩展模块及信号板简介	7
1.5  S7-200 SMART外部接线	9
1.6  练习	11
第2章  STEP7-Micro/WIN SMART编程软件介绍	12
2.1  编程软件的介绍及安装	12
2.2  项目创建	13
2.3  系统块的设置	14
2.4  符号表及符号地址的使用	16
2.5  状态图表及程序状态监控的使用	17
2.6  数据块的使用	18
2.7  交叉引用的使用	18
2.8  程序的编写与上/下载	19
2.9  软件的其他常用功能	20
2.10  练习	24
第3章  S7-200 SMART编程基础	25
3.1  S7-200 SMART编程语言与程序结构	25
3.2  S7-200 SMART常用的数据类型	27
3.2.1  数制	27
3.2.2  数据类型	27
3.3  数制之间的转换	29
3.4  S7-200 SMART存储区	30
3.5  直接寻址与间接寻址	31
3.6  位逻辑指令概述及应用	34
3.7  定时器与计数器的应用	39
3.7.1  定时器	39
3.7.2  计数器	41
3.8  练习	42
第4章  S7-200 SMART的应用指令	46
4.1  顺序控制指令的应用	46
4.2  跳转指令	50
4.3  循环指令	51
4.4  移位及循环移位指令的应用	53
4.5  传送指令的应用	57
4.6  比较指令的应用	60
4.7  转换指令的应用	60
4.7.1  字节与整数之间的转换	60
4.7.2  整数与双整数之间的转换	61
4.7.3  双整数与实数（浮点数）之间的转换	61
4.7.4  七段数字显示译码（SEG）	62
4.7.5  BCD码与整数之间的转换	63
4.8  实时时钟指令及定时锁机应用	63
4.9  整数四则运算及递增递减指令应用	66
4.10  浮点数运算指令应用	68
4.11  子程序调用与局部变量的使用	71
4.12  练习	77
第5章  中断及中断程序的编写	80
5.1  中断的基本概念	80
5.2  中断的分类	80
5.3  中断事件类型和优先级	81
5.4  中断程序的编写	82
5.5  练习	86
第6章  高速计数的应用	88
6.1  高速计数的概念与外部接线	88
6.2  高速计数器的计数模式及控制字节	90
6.2.1  高速计数器的计数模式	90
6.2.2  高速计数器的控制字节	92
6.3  高速计数程序的编写	92
6.3.1  高速计数器指令	92
6.3.2  高速计数程序的编写步骤	93
6.4  高速计数向导的应用	96
6.5  练习	100
第7章  高速脉冲输出运动控制	102
7.1  伺服与步进系统简介	102
7.1.1  伺服系统	102
7.1.2  步进系统	105
7.2  脉宽调制输出（PWM）	112
7.3  运动控制向导的组态	116
7.4  常用运动控制子程序的应用	125
7.5  练习	129
第8章  模拟量及PID应用	131
8.1  S7-200 SMART模拟量转换关系	131
8.2  PID控制简介	134
8.3  PID向导组态	139
8.4  PID面板的使用与自整定	142
8.5  练习	144
第9章  S7-200 SMART的通信功能	145
9.1  通信功能概述	145
9.1.1  串行通信	145
9.1.2  串行通信的端口标准	146
9.2  S7-200 SMART通信端口及连接资源	147
9.3  Modbus RTU通信	150
9.3.1  Modbus协议简介	150
9.3.2  RTU通信帧结构	151
9.3.3  RTU通信帧错误校验方式	152
9.3.4  Modbus库的使用及编程	153
9.4  USS协议	164
9.5  GET/PUT以太网通信	167
9.5.1  S7-200 SMART之间的以太网通信	167
9.5.2  S7-200 SMART与其他S7 PLC的以太网通信	169
9.6  练习	169
第10章  PLC控制系统的应用设计	171
10.1  PLC控制系统的总体设计	171
10.1.1  PLC控制系统的类型	171
10.1.2  PLC控制系统设计的基本原则	173
10.1.3  PLC控制系统的设计步骤	173
10.1.4  减少PLC输入和输出点数的方法	175
10.2  提高PLC控制系统可靠性的措施	178
10.2.1  供电系统设计	178
10.2.2  接地设计	181
10.2.3  PLC输入/输出电路设计	182
10.2.4  电气柜结构设计	184
10.2.5  现场布线图设计	185
10.2.6  冗余设计	185
10.2.7  软件抗干扰方法	185
10.2.8  工作环境处理	186
10.3  PLC控制系统的设计	187
10.3.1  实例：三级皮带运输机	187
10.3.2  实例：利用SMART两轴运动控制走异形轨迹	191
10.3.3  实例：利用PLC控制实现PID变频恒压供水	202
10.4  实践知识拓展	207
10.5  练习	212
第11章  电气控制基础及传感器应用（选修）	215
11.1  电工基础知识	215
11.2  常用电气设备原理及应用	215
11.3  常见电气控制电路	225
11.4  光电开关、接近开关的应用及选型	227
11.5  现场一次仪表、二次仪表应用及选型	229
11.5.1  温度传感器	229
11.5.2  压力传感器	230
11.5.3  流量检测仪表	231
11.5.4  物位检测仪表	233
11.5.5  称重仪表简介	237
11.6  练习	239

随着德国工业4.0的提出，以及我国《中国制造2025》的推进，中国制造业向智能制造方向转型已是大势所趋。智能制造是《中国制造2025》的核心，工业机器人是智能制造业最具代表性的装备。根据IFR（国际机器人联合会）发布的最新报告，2016年全球工业机器人销量继续保持高速增长。2017年全球工业机器人销量约33万台，同比增长14%。其中，中国工业机器人销量9万台，同比增长31%。IFR预测，未来十年，全球工业机器人销量年平均增长率将保持在12%左右。
当前，机器人替代人工生产已经成为未来制造业的必然，工业机器人作为“制造业皇冠顶端的明珠”，将大力推动工业自动化、数字化、智能化的早日实现，为智能制造奠定基础。然而，智能制造发展并不是一蹴而就的，而是从“自动信息化”“互联化”到“智能化”层层递进、演变发展的。智能制造产业链涵盖智能装备（机器人、数控机床、服务机器人、其他自动化装备）、工业互联网（机器视觉、传感器、RFID、工业以太网）、工业软件（ERP/MES/DCS等）、3D打印及将上述环节有机结合起来的自动化系统集成及生产线集成等。
根据智能制造产业链的发展顺序，智能制造首先需要实现自动化，然后实现信息化，再实现互联网化，最后才能真正实现智能化。工业机器人是实现智能制造前期最重要的工作之一，是联系自动化和信息化的重要载体。智能装备和产品是智能制造的实现端，围绕汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工、化工、轻工等应用需求，工业机器人将成为智能制造中智能装备的普及代表。
由此可见，智能装备应用技术的普及和发展是我国智能制造推进的重要内容，工业机器人应用技术是一个复杂的系统工程，工业机器人不是买来就能使用的，还需要对其进行规划集成，把机器人本体与控制软件、应用软件、周边的电气设备等结合起来，组成一个完整的工作站，方可进行工作。通过在数字工厂中工业机器人的推广应用，不断提高机器人作业的智能水平，使其不仅能替代人的体力劳动，而且能替代一部分脑力劳动。因此，以工业机器人应用为主线构造智能制造与数字车间关键技术的运用和推广显得尤为重要，这些技术包括机器人与自动化生产线布局设计、机器人与自动化上下料技术、机器人与自动化精准定位技术、机器人与自动化装配技术、机器人与自动化作业规划与示教技术、机器人与自动化生产线协同工作技术及机器人与自动化车间集成技术，通过建造机器人自动化生产线，利用机器手臂、自动化控制设备或流水线自动化推动企业技术改造向机器化、自动化、集成化、生态化、智能化方向发展，从而实现数字车间制造过程中物质流、信息流、能量流和资金流的智能化。
近年来，虽然多种因素推动着我国工业机器人在自动化工厂的广泛使用，但是一个越来越大的问题清晰地摆在我们面前，那就是工业机器人的使用和集成技术人才严重匮乏，甚至阻碍这个行业的快速发展。哈尔滨工业大学机器人研究所所长、长江学者孙立宁教授指出：按照目前中国机器人安装数量的增长速度，对工业机器人人才的需求早已处于干渴状态。目前，国内仅有少数本科院校开设工业机器人的相关专业，学校普遍没有完善的工业机器人相关课程体系及实训工作站。因此，学校老师和学员都无法得到科学培养，从而不能快速满足产业发展的需要。
工控帮教研组结合自身多年的工业机器人集成应用技术和教学经验，以及对机器人集成应用企业的深度了解，在细致分析机器人集成企业的职业岗位群和岗位能力矩阵的基础上，整合机器人相关企业的应用工程师和机器人职业教育方面的专家学者，编制了本套智能制造高技能人才培养规划丛书。按照智能制造产业链和发展顺序，本套丛书分为专业基础教材、专业核心教材和专业拓展教材。
专业基础教材涉及的内容包括触摸屏编程技术、运动控制技术、电气控制与PLC技术、液压与气动技术、金属材料与机械基础、EPLAN电气制图、电工与电子技术等。
专业核心教材涉及的内容包括工业机器人技术基础、工业机器人现场编程技术、工业机器人离线编程技术、工业组态与现场总线技术、工业机器人与PLC系统集成、基于SolidWorks的工业机器人夹具和方案设计、工业机器人维修与维护、工业机器人典型应用实训、西门子S7-200 SMART PLC编程技术等。
专业拓展教材涉及的内容包括焊接机器人与焊接工艺、机器视觉技术、传感器技术、智能制造与自动化生产线技术、生产自动化管理技术（MES系统）等。
本教材内容力求源于企业、源于真实、源于实际，然而因编著者水平有限，错漏之处在所难免，欢迎读者朋友们关注微信公众号GKYXT1508交流指导，谢谢！


工控帮教研组

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