第1 篇基礎(chǔ)入門篇
第1 章可編程序控制器（PLC）基礎(chǔ) 2
1.1概述 2
1.1.1PLC 的發(fā)展歷史 2
1.1.2PLC 的主要特點(diǎn) 3
1.1.3PLC 的應(yīng)用范圍 3
1.1.4PLC 的分類與性能指標(biāo) 4
1.1.5PLC 與繼電器系統(tǒng)的比較 5
1.1.6PLC 與微機(jī)的比較 5
1.1.7PLC 的發(fā)展趨勢 6
1.1.8國內(nèi)PLC 的應(yīng)用 6
1.2PLC 的結(jié)構(gòu)和工作原理 7
1.2.1PLC 的硬件組成 7
1.2.2PLC 的工作原理 10
1.2.3PLC 的立即輸入、輸出功能 12
第2 章S7-1200 PLC 的硬件 13
2.1S7-1200 PLC 概述 13
2.1.1西門子PLC 簡介 13
2.1.2S7-1200 PLC 的性能特點(diǎn) 14
2.2S7-1200 PLC 常用模塊及其接線 15
2.2.1S7-1200 PLC 的CPU 模塊及接線 16
2.2.2S7-1200 PLC 數(shù)字量擴(kuò)展模塊及接線 21
2.2.3S7-1200 PLC 模擬量模塊 25
2.2.4S7-1200 PLC 信號(hào)板及接線 31
2.2.5S7-1200 PLC 通信模塊 33
2.2.6其他模塊 33
第3 章S7-1500 PLC 的硬件 35
3.1S7-1500 PLC 的性能特點(diǎn) 35
3.2S7-1500 PLC 常用模塊及其接線 36
3.2.1電源模塊 36
3.2.2S7-1500 PLC 的CPU 模塊及其附件 37
3.2.3S7-1500 PLC 信號(hào)模塊及其接線 45
3.2.4S7-1500 PLC 通信模塊 55
3.2.5S7-1500 PLC 工藝模塊及接線 56
3.2.6S7-1500 PLC 分布式模塊 57
3.3S7-1500 PLC 的硬件安裝 60
3.3.1硬件配置 60
3.3.2硬件安裝 62
3.3.3接線 63
第4 章TIA 博途（Portal）軟件使用入門 65
4.1TIA 博途軟件簡介 65
4.1.1初識(shí)TIA 博途軟件 65
4.1.2安裝TIA 博途軟件的軟硬件條件 66
4.1.3安裝TIA 博途軟件的注意事項(xiàng) 67
4.1.4安裝和卸載TIA 博途軟件 68
4.2TIA Portal 視圖與項(xiàng)目視圖 74
4.2.1TIA Portal 視圖結(jié)構(gòu) 74
4.2.2項(xiàng)目視圖 75
4.2.3項(xiàng)目樹 77
4.3創(chuàng)建和編輯項(xiàng)目 78
4.3.1創(chuàng)建項(xiàng)目 78
4.3.2添加設(shè)備 79
4.3.3編輯項(xiàng)目（打開、保存、另存為、關(guān)閉和刪除） 81
4.4CPU 參數(shù)配置 83
4.4.1常規(guī) 83
4.4.2PROFINET 接口 83
4.4.3啟動(dòng) 89
4.4.4周期 90
4.4.5通信負(fù)載 90
4.4.6系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器 90
4.4.7系統(tǒng)診斷 91
4.4.8顯示 92
4.4.9保護(hù) 93
4.4.10系統(tǒng)電源 94
4.4.11連接資源 94
4.4.12地址總覽 95
4.5S7-1500的I/O 參數(shù)配置 95
4.5.1數(shù)字量輸入模塊參數(shù)的配置 95
4.5.2數(shù)字量輸出模塊參數(shù)的配置 98
4.5.3模擬量輸入模塊參數(shù)的配置 99
4.5.4模擬量輸出模塊參數(shù)的配置 101
4.6下載和上傳 102
4.6.1下載 102
4.6.2上傳 105
4.7軟件編程 108
4.7.1一個(gè)簡單程序的輸入和編譯 108
4.7.2使用快捷鍵 110
4.8打印和歸檔 111
4.8.1打印 111
4.8.2歸檔 112
4.9用TIA 博途軟件創(chuàng)建一個(gè)完整的項(xiàng)目 114
4.10使用幫助 121
4.10.1查找關(guān)鍵字或者功能 121
4.10.2使用幫助 122
4.11安裝支持包和GSD 文件 123
4.11.1安裝支持包 123
4.11.2安裝GSD 文件 125
第5 章S7-1200/1500 PLC 的編程語言 127
5.1S7-1200/1500 PLC 的編程基礎(chǔ)知識(shí) 127
5.1.1數(shù)制 127
5.1.2數(shù)據(jù)類型 128
5.1.3S7-1200/1500 PLC 的存儲(chǔ)區(qū) 136
5.1.4全局變量與區(qū)域變量 141
5.1.5編程語言 141
5.2變量表、監(jiān)控表和強(qiáng)制表的應(yīng)用 142
5.2.1變量表 142
5.2.2監(jiān)控表 145
5.2.3強(qiáng)制表 149
5.3位邏輯運(yùn)算指令 150
5.4定時(shí)器和計(jì)數(shù)器指令 161
5.4.1SIMATIC 定時(shí)器 161
5.4.2IEC 定時(shí)器 170
5.4.3SIMATIC 計(jì)數(shù)器 173
5.4.4IEC 計(jì)數(shù)器 177
5.5移動(dòng)操作指令 180
5.6比較指令 185
5.7轉(zhuǎn)換指令 188
5.8數(shù)學(xué)函數(shù)指令 195
5.9移位和循環(huán)指令 204
5.10字邏輯運(yùn)算指令 209
5.11程序控制指令 213
5.12實(shí)例 214
5.12.1電動(dòng)機(jī)的控制 214
5.12.2定時(shí)器和計(jì)數(shù)器應(yīng)用 221
第6 章S7-1200/1500 PLC 的程序結(jié)構(gòu) 225
6.1TIA 博途軟件編程方法簡介 225
6.2函數(shù)、數(shù)據(jù)塊和函數(shù)塊 226
6.2.1塊的概述 226
6.2.2函數(shù)（FC）及其應(yīng)用 227
6.2.3數(shù)據(jù)塊（DB）及其應(yīng)用 232
6.2.4PLC 定義數(shù)據(jù)類型（UDT）及其應(yīng)用 236
6.2.5函數(shù)塊（FB）及其應(yīng)用 238
6.3多重背景 241
6.3.1多重背景的簡介 241
6.3.2多重背景的應(yīng)用 242
6.4組織塊（OB）及其應(yīng)用 247
6.4.1中斷的概述 247
6.4.2啟動(dòng)組織塊及其應(yīng)用 248
6.4.3主程序（OB1） 249
6.4.4循環(huán)中斷組織塊及其應(yīng)用 249
6.4.5時(shí)間中斷組織塊及其應(yīng)用 251
6.4.6延時(shí)中斷組織塊及其應(yīng)用 253
6.4.7硬件中斷組織塊及其應(yīng)用 255
6.4.8錯(cuò)誤處理組織塊 255
6.5實(shí)例 257
第7 章S7-1200/1500 PLC 的編程方法與調(diào)試 261
7.1功能圖 261
7.1.1功能圖的畫法 261
7.1.2梯形圖編程的原則 267
7.2邏輯控制的梯形圖編程方法 268
7.2.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 268
7.2.2功能圖設(shè)計(jì)法 270
7.3S7-1500 PLC 的調(diào)試方法 280
7.3.1程序信息 280
7.3.2交叉引用 282
7.3.3比較功能 283
7.3.4用變量表進(jìn)行調(diào)試 286
7.3.5用監(jiān)控表進(jìn)行調(diào)試 290
7.3.6用強(qiáng)制表進(jìn)行調(diào)試 293
7.3.7使用PLCSIM 軟件進(jìn)行調(diào)試 295
7.3.8使用Trace 跟蹤變量 300
7.4實(shí)例 303
第8 章西門子PLC 的SCL 和GRAPH 編程 310
8.1西門子PLC 的SCL 編程 310
8.1.1S7-SCL 簡介 310
8.1.2S7-SCL 程序編輯器 311
8.1.3S7-SCL 編程語言基礎(chǔ) 312
8.1.4尋址 318
8.1.5控制語句 321
8.1.6SCL 塊 323
8.1.7S7-SCL 應(yīng)用舉例 323
8.2西門子PLC 的GRAPH 編程 331
8.2.1S7-GRAPH 簡介 331
8.2.2S7-GRAPH 應(yīng)用基礎(chǔ) 332
8.2.3S7-GRAPH 應(yīng)用舉例 338
第2 篇應(yīng)用精通篇
第9 章S7-1200/1500 PLC 的通信及其應(yīng)用 344
9.1通信基礎(chǔ)知識(shí) 344
9.1.1通信的基本概念 344
9.1.2PLC 網(wǎng)絡(luò)的術(shù)語解釋 345
9.1.3RS-485 標(biāo)準(zhǔn)串行接口 347
9.1.4OSI 參考模型 348
9.2現(xiàn)場總線概述 349
9.2.1現(xiàn)場總線的概念 349
9.2.2主流現(xiàn)場總線的簡介 349
9.2.3現(xiàn)場總線的特點(diǎn) 350
9.2.4現(xiàn)場總線的現(xiàn)狀 350
9.2.5現(xiàn)場總線的發(fā)展 350
9.3PROFIBUS 通信及其應(yīng)用 351
9.3.1PROFIBUS 通信概述 351
9.3.2PROFIBUS 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 352
9.3.3S7-1500 PLC 與ET200MP 的PROFIBUS-DP 通信 355
9.3.4S7-1500 PLC 與S7-1500 PLC 間的PROFIBUS-DP 通信 360
9.4以太網(wǎng)通信及其應(yīng)用 366
9.4.1以太網(wǎng)通信基礎(chǔ) 366
9.4.2S7-1500 PLC 的以太網(wǎng)通信方式 369
9.4.3S7-1500 PLC 之間的OUC 通信及其應(yīng)用 370
9.4.4S7-1500 PLC 與S7-1200 PLC 之間的OUC 通信（TCP）及其應(yīng)用 377
9.4.5S7-1200 PLC 與S7-1200 PLC 之間的OUC 通信（UDP）及其應(yīng)用 383
9.4.6S7-1500 PLC 之間的S7 通信及其應(yīng)用 392
9.4.7S7-1500 PLC 與S7-1200 PLC 之間的S7 通信及其應(yīng)用 398
9.4.8S7-1500 PLC 與遠(yuǎn)程IO 模塊的PROFINET IO 通信及其應(yīng)用 402
9.4.9S7-1500 PLC 之間的PROFINET IO 通信及其應(yīng)用 409
9.4.10S7-1500 PLC 之間的MODBUS TCP 通信及其應(yīng)用 412
9.4.11S7-1500 PLC 與S7-1200 PLC 之間的MODBUS TCP 通信及其應(yīng)用 421
9.5串行通信 426
9.5.1S7-1200 PLC 與S7-1200 PLC 之間的Modbus RTU 通信 426
9.5.2S7-1200 PLC 與SINAMICS G120變頻器之間的USS 通信 433
第10 章工藝功能及其應(yīng)用 442
10.1PLC 的高速計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用 442
10.1.1高速計(jì)數(shù)器簡介 442
10.1.2高速計(jì)數(shù)器的應(yīng)用 445
10.2PLC 在運(yùn)動(dòng)控制中的應(yīng)用 451
10.2.1運(yùn)動(dòng)控制簡介 451
10.2.2伺服控制簡介 452
10.2.3S7-1200 PLC 的運(yùn)動(dòng)控制功能 453
10.2.4S7-1200 PLC 的運(yùn)動(dòng)控制指令 454
10.2.5S7-1200 PLC 的運(yùn)動(dòng)控制實(shí)例 456
10.3PWM 471
10.3.1PWM 功能簡介 471
10.3.2PWM 功能應(yīng)用舉例 471
10.4PLC 在過程控制中的應(yīng)用 475
10.4.1PID 控制原理簡介 475
10.4.2PID 控制器的參數(shù)整定 478
10.4.3PID 指令簡介 480
10.4.4PID 控制應(yīng)用 481
第11 章西門子人機(jī)界面（HMI）應(yīng)用 491
11.1人機(jī)界面簡介 491
11.1.1初識(shí)人機(jī)界面 491
11.1.2西門子常用觸摸屏的產(chǎn)品簡介 491
11.1.3觸摸屏的通信連接 492
11.2使用變量與系統(tǒng)函數(shù) 493
11.2.1變量分類與創(chuàng)建 493
11.2.2系統(tǒng)函數(shù) 494
11.3畫面組態(tài) 497
11.3.1按鈕組態(tài) 497
11.3.2I/O 域組態(tài) 499
11.3.3開關(guān)組態(tài) 500
11.3.4圖形輸入輸出對象組態(tài) 502
11.3.5時(shí)鐘和日期的組態(tài) 502
11.3.6符號(hào)I/O 域組態(tài) 503
11.3.7圖形I/O 域組態(tài) 504
11.3.8畫面的切換 506
11.4用戶管理 509
11.4.1用戶管理的基本概念 509
11.4.2用戶管理的組態(tài) 509
11.5報(bào)警組態(tài) 514
11.5.1報(bào)警組態(tài)簡介 514
11.5.2離散量報(bào)警組態(tài) 515
11.6創(chuàng)建一個(gè)簡單的HMI 項(xiàng)目 518
11.6.1一個(gè)簡單的HMI 項(xiàng)目技術(shù)要求描述 518
11.6.2一個(gè)簡單的HMI 項(xiàng)目創(chuàng)建步驟 518
第12 章S7-1200/1500 PLC 的故障診斷技術(shù) 527
12.1PLC 控制系統(tǒng)的故障診斷概述 527
12.1.1引發(fā)PLC 故障的外部因素 527
12.1.2PLC 的故障類型和故障信息 528
12.1.3PLC 故障診斷方法 529
12.1.4PLC 外部故障診斷方法 529
12.1.5S7-1500 PLC 診斷簡介 533
12.2通過模塊或通道的LED 燈診斷故障 533
12.2.1通過模塊的LED 燈診斷故障 533
12.2.2通過模塊通道的LED 燈診斷故障 534
12.3通過TIA 博途軟件的PG/PC 診斷故障 534
12.4通過PLC 的Web 服務(wù)器診斷故障 536
12.5通過PLC 的顯示屏診斷故障 541
12.5.1顯示屏面板簡介 541
12.5.2用顯示屏面板診斷故障 541
12.6通過用戶程序診斷故障 542
12.6.1用LED 指令診斷故障 543
12.6.2用DeviceStates 指令診斷故障 544
12.6.3用ModuleStates 指令診斷故障 546
12.7通過報(bào)警指令診斷故障 548
12.8在HMI 上通過調(diào)用診斷控件診斷故障 552
12.9利用WinCC 診斷故障 555
12.10通過自帶診斷功能的模塊診斷故障 559
12.11利用診斷面板診斷故障 562
12.12通過SIMATIC Automation Tool 診斷故障 563
12.12.1SIMATIC Automation Tool 功能 563
12.12.2SIMATIC Automation Tool 診斷故障 564
第13 章TIA 博途軟件的其他常用功能 566
13.1移植 566
13.1.1移植S7-300/400 PLC 項(xiàng)目到TIA 博途軟件的必要條件 566
13.1.2從S7-300/400 PLC 的項(xiàng)目移植到S7-1500 PLC 項(xiàng)目 567
13.1.3從WinCC Flexible 2008 項(xiàng)目移植到TIA 博途軟件 572
13.2庫功能 576
13.2.1庫的概念 576
13.2.2項(xiàng)目庫類型的使用 576
13.2.3項(xiàng)目庫主模板的使用 578
13.2.4全局庫的使用 579
第14 章S7-1200/1500 PLC 工程應(yīng)用 581
14.1送料小車自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的PLC 控制 581
14.1.1系統(tǒng)軟硬件配置 582
14.1.2編寫程序 583
14.2啤酒灌裝線系統(tǒng)的PLC 控制 587
14.2.1系統(tǒng)軟硬件配置 587
14.2.2編寫程序 588
14.3刨床的PLC 控制 593
14.3.1系統(tǒng)軟硬件配置 593
14.3.2編寫程序 599
參考文獻(xiàn) 604