本书从基础和实用出发,全面详细介绍了西门子S7-1200/1500 PLC编程及应用。全书共分两部分:第一部分为基础入门篇,主要介绍西门子S7-1200/1500的硬件和接线,TIA博途软件的使用,PLC的编程语言、编程方法与调试;第二部分为应用精通篇,包括西门子S7-1200/1500 PLC的通信及其应用,工艺功能及其应用 ,西门子人机界面(HMI)应用,S7-1200/1500 PLC的故障诊断技术和工程应用。

本书内容全面系统、重点突出,强调知识的实用性,为便于读者更深入理解并掌握西门子S7-1200/1500 PLC编程及应用,本书配有大量实用案例,实例都有详细的软硬件配置清单,并配有接线图和程序,读者可以模仿学习。

为方便读者学习,书中的重点内容还专门配有视频及程序源文件,读者用手机扫描书中二维码即可观看和下载,辅助学习书本内容。

本书可供从事西门子PLC技术学习和应用的人员使用,也可作为高等院校相关专业的教材使用。

第1 篇基础入门篇

第1 章可编程序控制器（PLC）基础 2

1.1概述 2

1.1.1PLC 的发展历史 2

1.1.2PLC 的主要特点 3

1.1.3PLC 的应用范围 3

1.1.4PLC 的分类与性能指标 4

1.1.5PLC 与继电器系统的比较 5

1.1.6PLC 与微机的比较 5

1.1.7PLC 的发展趋势 6

1.1.8国内PLC 的应用 6

1.2PLC 的结构和工作原理 7

1.2.1PLC 的硬件组成 7

1.2.2PLC 的工作原理 10

1.2.3PLC 的立即输入、输出功能 12

第2 章S7-1200 PLC 的硬件 13

2.1S7-1200 PLC 概述 13

2.1.1西门子PLC 简介 13

2.1.2S7-1200 PLC 的性能特点 14

2.2S7-1200 PLC 常用模块及其接线 15

2.2.1S7-1200 PLC 的CPU 模块及接线 16

2.2.2S7-1200 PLC 数字量扩展模块及接线 21

2.2.3S7-1200 PLC 模拟量模块 25

2.2.4S7-1200 PLC 信号板及接线 31

2.2.5S7-1200 PLC 通信模块 33

2.2.6其他模块 33

第3 章S7-1500 PLC 的硬件 35

3.1S7-1500 PLC 的性能特点 35

3.2S7-1500 PLC 常用模块及其接线 36

3.2.1电源模块 36

3.2.2S7-1500 PLC 的CPU 模块及其附件 37

3.2.3S7-1500 PLC 信号模块及其接线 45

3.2.4S7-1500 PLC 通信模块 55

3.2.5S7-1500 PLC 工艺模块及接线 56

3.2.6S7-1500 PLC 分布式模块 57

3.3S7-1500 PLC 的硬件安装 60

3.3.1硬件配置 60

3.3.2硬件安装 62

3.3.3接线 63

第4 章TIA 博途（Portal）软件使用入门 65

4.1TIA 博途软件简介 65

4.1.1初识TIA 博途软件 65

4.1.2安装TIA 博途软件的软硬件条件 66

4.1.3安装TIA 博途软件的注意事项 67

4.1.4安装和卸载TIA 博途软件 68

4.2TIA Portal 视图与项目视图 74

4.2.1TIA Portal 视图结构 74

4.2.2项目视图 75

4.2.3项目树 77

4.3创建和编辑项目 78

4.3.1创建项目 78

4.3.2添加设备 79

4.3.3编辑项目（打开、保存、另存为、关闭和删除） 81

4.4CPU 参数配置 83

4.4.1常规 83

4.4.2PROFINET 接口 83

4.4.3启动 89

4.4.4周期 90

4.4.5通信负载 90

4.4.6系统和时钟存储器 90

4.4.7系统诊断 91

4.4.8显示 92

4.4.9保护 93

4.4.10系统电源 94

4.4.11连接资源 94

4.4.12地址总览 95

4.5S7-1500的I/O 参数配置 95

4.5.1数字量输入模块参数的配置 95

4.5.2数字量输出模块参数的配置 98

4.5.3模拟量输入模块参数的配置 99

4.5.4模拟量输出模块参数的配置 101

4.6下载和上传 102

4.6.1下载 102

4.6.2上传 105

4.7软件编程 108

4.7.1一个简单程序的输入和编译 108

4.7.2使用快捷键 110

4.8打印和归档 111

4.8.1打印 111

4.8.2归档 112

4.9用TIA 博途软件创建一个完整的项目 114

4.10使用帮助 121

4.10.1查找关键字或者功能 121

4.10.2使用帮助 122

4.11安装支持包和GSD 文件 123

4.11.1安装支持包 123

4.11.2安装GSD 文件 125

第5 章S7-1200/1500 PLC 的编程语言 127

5.1S7-1200/1500 PLC 的编程基础知识 127

5.1.1数制 127

5.1.2数据类型 128

5.1.3S7-1200/1500 PLC 的存储区 136

5.1.4全局变量与区域变量 141

5.1.5编程语言 141

5.2变量表、监控表和强制表的应用 142

5.2.1变量表 142

5.2.2监控表 145

5.2.3强制表 149

5.3位逻辑运算指令 150

5.4定时器和计数器指令 161

5.4.1SIMATIC 定时器 161

5.4.2IEC 定时器 170

5.4.3SIMATIC 计数器 173

5.4.4IEC 计数器 177

5.5移动操作指令 180

5.6比较指令 185

5.7转换指令 188

5.8数学函数指令 195

5.9移位和循环指令 204

5.10字逻辑运算指令 209

5.11程序控制指令 213

5.12实例 214

5.12.1电动机的控制 214

5.12.2定时器和计数器应用 221

第6 章S7-1200/1500 PLC 的程序结构 225

6.1TIA 博途软件编程方法简介 225

6.2函数、数据块和函数块 226

6.2.1块的概述 226

6.2.2函数（FC）及其应用 227

6.2.3数据块（DB）及其应用 232

6.2.4PLC 定义数据类型（UDT）及其应用 236

6.2.5函数块（FB）及其应用 238

6.3多重背景 241

6.3.1多重背景的简介 241

6.3.2多重背景的应用 242

6.4组织块（OB）及其应用 247

6.4.1中断的概述 247

6.4.2启动组织块及其应用 248

6.4.3主程序（OB1） 249

6.4.4循环中断组织块及其应用 249

6.4.5时间中断组织块及其应用 251

6.4.6延时中断组织块及其应用 253

6.4.7硬件中断组织块及其应用 255

6.4.8错误处理组织块 255

6.5实例 257

第7 章S7-1200/1500 PLC 的编程方法与调试 261

7.1功能图 261

7.1.1功能图的画法 261

7.1.2梯形图编程的原则 267

7.2逻辑控制的梯形图编程方法 268

7.2.1经验设计法 268

7.2.2功能图设计法 270

7.3S7-1500 PLC 的调试方法 280

7.3.1程序信息 280

7.3.2交叉引用 282

7.3.3比较功能 283

7.3.4用变量表进行调试 286

7.3.5用监控表进行调试 290

7.3.6用强制表进行调试 293

7.3.7使用PLCSIM 软件进行调试 295

7.3.8使用Trace 跟踪变量 300

7.4实例 303

第8 章西门子PLC 的SCL 和GRAPH 编程 310

8.1西门子PLC 的SCL 编程 310

8.1.1S7-SCL 简介 310

8.1.2S7-SCL 程序编辑器 311

8.1.3S7-SCL 编程语言基础 312

8.1.4寻址 318

8.1.5控制语句 321

8.1.6SCL 块 323

8.1.7S7-SCL 应用举例 323

8.2西门子PLC 的GRAPH 编程 331

8.2.1S7-GRAPH 简介 331

8.2.2S7-GRAPH 应用基础 332

8.2.3S7-GRAPH 应用举例 338

第2 篇应用精通篇

第9 章S7-1200/1500 PLC 的通信及其应用 344

9.1通信基础知识 344

9.1.1通信的基本概念 344

9.1.2PLC 网络的术语解释 345

9.1.3RS-485 标准串行接口 347

9.1.4OSI 参考模型 348

9.2现场总线概述 349

9.2.1现场总线的概念 349

9.2.2主流现场总线的简介 349

9.2.3现场总线的特点 350

9.2.4现场总线的现状 350

9.2.5现场总线的发展 350

9.3PROFIBUS 通信及其应用 351

9.3.1PROFIBUS 通信概述 351

9.3.2PROFIBUS 总线拓扑结构 352

9.3.3S7-1500 PLC 与ET200MP 的PROFIBUS-DP 通信 355

9.3.4S7-1500 PLC 与S7-1500 PLC 间的PROFIBUS-DP 通信 360

9.4以太网通信及其应用 366

9.4.1以太网通信基础 366

9.4.2S7-1500 PLC 的以太网通信方式 369

9.4.3S7-1500 PLC 之间的OUC 通信及其应用 370

9.4.4S7-1500 PLC 与S7-1200 PLC 之间的OUC 通信（TCP）及其应用 377

9.4.5S7-1200 PLC 与S7-1200 PLC 之间的OUC 通信（UDP）及其应用 383

9.4.6S7-1500 PLC 之间的S7 通信及其应用 392

9.4.7S7-1500 PLC 与S7-1200 PLC 之间的S7 通信及其应用 398

9.4.8S7-1500 PLC 与远程IO 模块的PROFINET IO 通信及其应用 402

9.4.9S7-1500 PLC 之间的PROFINET IO 通信及其应用 409

9.4.10S7-1500 PLC 之间的MODBUS TCP 通信及其应用 412

9.4.11S7-1500 PLC 与S7-1200 PLC 之间的MODBUS TCP 通信及其应用 421

9.5串行通信 426

9.5.1S7-1200 PLC 与S7-1200 PLC 之间的Modbus RTU 通信 426

9.5.2S7-1200 PLC 与SINAMICS G120变频器之间的USS 通信 433

第10 章工艺功能及其应用 442

10.1PLC 的高速计数器及其应用 442

10.1.1高速计数器简介 442

10.1.2高速计数器的应用 445

10.2PLC 在运动控制中的应用 451

10.2.1运动控制简介 451

10.2.2伺服控制简介 452

10.2.3S7-1200 PLC 的运动控制功能 453

10.2.4S7-1200 PLC 的运动控制指令 454

10.2.5S7-1200 PLC 的运动控制实例 456

10.3PWM 471

10.3.1PWM 功能简介 471

10.3.2PWM 功能应用举例 471

10.4PLC 在过程控制中的应用 475

10.4.1PID 控制原理简介 475

10.4.2PID 控制器的参数整定 478

10.4.3PID 指令简介 480

10.4.4PID 控制应用 481

第11 章西门子人机界面（HMI）应用 491

11.1人机界面简介 491

11.1.1初识人机界面 491

11.1.2西门子常用触摸屏的产品简介 491

11.1.3触摸屏的通信连接 492

11.2使用变量与系统函数 493

11.2.1变量分类与创建 493

11.2.2系统函数 494

11.3画面组态 497

11.3.1按钮组态 497

11.3.2I/O 域组态 499

11.3.3开关组态 500

11.3.4图形输入输出对象组态 502

11.3.5时钟和日期的组态 502

11.3.6符号I/O 域组态 503

11.3.7图形I/O 域组态 504

11.3.8画面的切换 506

11.4用户管理 509

11.4.1用户管理的基本概念 509

11.4.2用户管理的组态 509

11.5报警组态 514

11.5.1报警组态简介 514

11.5.2离散量报警组态 515

11.6创建一个简单的HMI 项目 518

11.6.1一个简单的HMI 项目技术要求描述 518

11.6.2一个简单的HMI 项目创建步骤 518

第12 章S7-1200/1500 PLC 的故障诊断技术 527

12.1PLC 控制系统的故障诊断概述 527

12.1.1引发PLC 故障的外部因素 527

12.1.2PLC 的故障类型和故障信息 528

12.1.3PLC 故障诊断方法 529

12.1.4PLC 外部故障诊断方法 529

12.1.5S7-1500 PLC 诊断简介 533

12.2通过模块或通道的LED 灯诊断故障 533

12.2.1通过模块的LED 灯诊断故障 533

12.2.2通过模块通道的LED 灯诊断故障 534

12.3通过TIA 博途软件的PG/PC 诊断故障 534

12.4通过PLC 的Web 服务器诊断故障 536

12.5通过PLC 的显示屏诊断故障 541

12.5.1显示屏面板简介 541

12.5.2用显示屏面板诊断故障 541

12.6通过用户程序诊断故障 542

12.6.1用LED 指令诊断故障 543

12.6.2用DeviceStates 指令诊断故障 544

12.6.3用ModuleStates 指令诊断故障 546

12.7通过报警指令诊断故障 548

12.8在HMI 上通过调用诊断控件诊断故障 552

12.9利用WinCC 诊断故障 555

12.10通过自带诊断功能的模块诊断故障 559

12.11利用诊断面板诊断故障 562

12.12通过SIMATIC Automation Tool 诊断故障 563

12.12.1SIMATIC Automation Tool 功能 563

12.12.2SIMATIC Automation Tool 诊断故障 564

第13 章TIA 博途软件的其他常用功能 566

13.1移植 566

13.1.1移植S7-300/400 PLC 项目到TIA 博途软件的必要条件 566

13.1.2从S7-300/400 PLC 的项目移植到S7-1500 PLC 项目 567

13.1.3从WinCC Flexible 2008 项目移植到TIA 博途软件 572

13.2库功能 576

13.2.1库的概念 576

13.2.2项目库类型的使用 576

13.2.3项目库主模板的使用 578

13.2.4全局库的使用 579

第14 章S7-1200/1500 PLC 工程应用 581

14.1送料小车自动往复运动的PLC 控制 581

14.1.1系统软硬件配置 582

14.1.2编写程序 583

14.2啤酒灌装线系统的PLC 控制 587

14.2.1系统软硬件配置 587

14.2.2编写程序 588

14.3刨床的PLC 控制 593

14.3.1系统软硬件配置 593

14.3.2编写程序 599

参考文献 604 2100433B

《西门子S7-1200 PLC与TIA博途软件编程一本通》是化学工业出版社出版图书。

西门子S7-1200 PLC与TIA博途软件编程一本通

• 出版社： 化学工业出版社

• ISBN：9787122392954

• 版次：1

• 商品编码：13532964

• 品牌：化学工业出版社

• 包装：平装

• 开本：16开

• 出版时间：2022-01-01

• 用纸：胶版纸

• 页数：315

• 正文语种：中文

内容简介

本书结合项目工程实践，详细介绍了西门子S7-1200 PLC的应用和编程技术，同时介绍了TIA博途编程软件环境下的组态开发技术、梯形图编程技术、人机界面设计技术。针对工业自动化应用，给出了S7-1200 PLC与变频器的联合控制以及PID控制技术。为了方便读者深入了解相关技术和快速掌握实际操作能力，给出了相应编程实例以及仿真分析和调试技巧。此外，对工程应用中的安全措施和故障处理也进行了详细说明，方便读者解决实际问题。

本书适合电气工程师、自动化工程师等自学使用，也可以用作职业院校、培训学校相关专业的教材及参考书。

目录

第1章 西门子S7-1200 PLC概述 001

1.1　PLC（可编程序控制器）简介 002

1.1.1　PLC的优点 002

1.1.2　PLC与继电器-接触器控制系统的区别 003

1.2　S7-1200 PLC的主要特点和硬件结构 004

1.2.1　S7-1200 PLC的主要特点 004

1.2.2　S7-1200 PLC的硬件结构 007

1.3　CPU和信号模块、信号板的型号 008

1.3.1　CPU本体模块的型号 008

1.3.2　数字量信号模块的型号 009

1.3.3　模拟量信号模块的型号 009

1.3.4　信号板的型号 009

1.3.5　通信板、通信模块的型号 010

1.4　S7-1200 PLC硬件设备的安装 011

1.4.1　S7-1200 PLC对使用环境的要求 011

1.4.2　S7-1200 PLC本体在电控柜内的安装 011

1.4.3　其他硬件设备的安装 012

1.5　S7-1200 PLC供电电流的计算 012

1.5.1　S7-1200 PLC的供电能力 013

1.5.2　各种I/O模块消耗的电流 014

1.5.3　S7-1200 PLC供电电流计算实例 015

1.5.4　S7-1200 PLC主模块的端子数量 016

1.6　S7-1200 PLC CUP外部端子的接线 016

1.6.1　CPU 1211C的接线 017

1.6.2　CPU 1212C的接线 019

1.6.3　CPU 1214C的接线 020

1.6.4　CPU 1215C的接线 022

1.7　S7-1200 PLC数字量模块的接线 026

1.7.1　数字量输入模块的接线 026

1.7.2　数字量输出模块的接线 027

1.7.3　数字量输入/输出模块的接线 027

1.8　S7-1200 PLC模拟量模块的接线 030

1.8.1　模拟量输入模块的接线 030

1.8.2　模拟量输出模块的接线 032

1.8.3　模拟量输入/输出模块的接线 032

1.8.4　热电偶和热电阻的接线 034

1.9　S7-1200 PLC的编程语言和数据类型 036

1.9.1　梯形图（LAD） 036

1.9.2　FBD和SCL 037

1.9.3　S7-1200 PLC的数据类型 038

1.10　S7-1200 PLC的数据访问 041

1.10.1　CPU存储器数据的汇总 041

1.10.2　输入过程映像区（I） 041

1.10.3　输出过程映像区（Q） 043

1.10.4　位存储区（M） 043

1.10.5　数据块（DB） 045

1.10.6　临时存储区（L） 045

1.10.7　全局常量和局部常量 046

1.10.8　变量的寻址 047

第2章 TIA博途编程软件的操作 049

2.1　TIA Portal编程软件的技术优势 050

2.2　TIA博途编程软件的类型 051

2.3　TIA博途编程软件的安装 052

2.3.1　TIA博途编程软件对计算机的要求 052

2.3.2　TIA博途编程软件的授权 053

2.3.3　TIA博途编程软件的安装步骤 053

2.4　TIA博途编程软件视图的解析 056

2.4.1　Portal视图 056

2.4.2　项目视图的结构 057

2.4.3　标题栏、菜单栏、工具栏 058

2.4.4　项目树 058

2.4.5　程序编辑区 060

2.4.6　巡视窗口 062

2.4.7　资源卡 062

2.5　程序编辑区工具条的基本操作 065

2.6　编程指令的添加 067

2.6.1　从指令资源卡中拖拽 067

2.6.2　从收藏夹中拖拽 067

2.6.3　从空功能框中选取指令 068

2.6.4　就地更换指令 068

2.6.5　从程序中复制指令 069

2.7　变量的添加 069

2.7.1　从变量表中拖拽/复制变量 069

2.7.2　从数据块中拖拽/复制变量 070

2.7.3　在程序块中拖拽/复制变量 070

2.7.4　从硬件组态界面中拖拽变量 071

2.7.5　从接口参数表中拖拽变量 072

2.7.6　从Excel表格中复制变量 073

第3章 TIA博途编程软件的基本编程指令 074

3.1　位逻辑指令 075

3.2　定时器指令 082

3.3　计数器指令 087

3.4　比较操作指令 091

3.5　数学函数指令 095

3.6　移动操作指令 098

3.7　转换操作指令 102

3.8　程序控制指令 105

3.9　字逻辑运算指令 107

3.10　位移指令 111

第4章 S7-1200 PLC的硬件组态和参数设置 114

4.1　S7-1200 PLC的硬件组态 115

4.1.1　创建新的S7-1200 PLC设计工程 115

4.1.2　组态新的CPU机架 115

4.1.3　添加机架上的其他设备 117

4.1.4　启用模块暂存功能 119

4.1.5　构建设备的网络视图 119

4.2　设置CPU模块的各项参数 120

4.2.1　设置PROFINET通信参数 120

4.2.2　设置CPU的启动参数 121

4.2.3　CPU不能启动的问题 123

4.2.4　设置CPU模块的其他参数 123

第5章 TIA博途编程软件的梯形图编程 125

5.1　分配模块的输入和输出地址 126

5.1.1　在设备概览表中修改I/O地址 126

5.1.2　在模块属性中修改I/O地址 126

5.1.3　创建I/O地址分配表 127

5.2　变量表的创建和编辑 127

5.3　数据块DB的编辑 129

5.3.1　数据块DB的类型 129

5.3.2　DB中变量的属性 130

5.3.3　在共享数据块DB中添加变量 131

5.4　组织块OB的编辑 131

5.4.1　组织块OB的创建 132

5.4.2　OB的编号、名称、优先级 132

5.4.3　组织块OB的启动 133

5.4.4　组织块OB的运行 134

5.4.5　各种中断OB的调用 135

5.4.6　各种错误中断OB的调用 136

5.4.7　OB的梯形图 137

5.4.8　OB的更新 138

5.5　FC和FB的编辑 139

5.5.1　编辑FC/FB的接口参数 139

5.5.2　编辑FC/FB的梯形图 141

5.5.3　用双重地址编程的梯形图 142

5.6　子程序块的调用 143

5.6.1　FC的调用 143

5.6.2　FB的调用 144

5.7　FB存储数据的功能 147

5.7.1　FC和FB的区别 147

5.7.2　FB的存储功能举例 147

5.7.3　背景数据块的访问 149

5.8　程序块的访问方式 150

第6章 S7-1200 PLC的单元电路编程 152

6.1　定时控制中的单元电路 153

6.1.1　瞬时接通、延时断开电路 153

6.1.2　延时接通、延时断开电路 155

6.1.3　两台设备间隔定时启动电路 157

6.1.4　30天延时电路 159

6.1.5　定时器与计数器联合电路 159

6.2　电动机控制中的单元电路 162

前言

第一章 SIMATIC S7-1200可编程序控制器概述

第一节 概述

第二节 SIMATIC S7-1200系列PLC的系统结构

第三节 SIMATIC S7-1200系列PLC的硬件系统

第四节 SIMATIC HMl精简系列面板

第五节 SIMATIC S7-1200 PLC的接线规则

第二章 SIMATIC s7-1200 PLC的存储区与数据结构

第一节 S7-1200 CPU的存储器

第二节 用户程序存储区和寻址

第三节 S7-1200 PLC的数据类型与结构

第三章 SIMATIC S7-1200 PLC的项目组态与设备组态

第一节 SIMATIC STEP 7 Basic Vl0.5 SP2的安装

第二节 使用TIA PORTAL创建自动化项目的基本步骤

第三节 S7-1200 PLC的设备和网络组态

第四节 在TIA PORTAl.中组态过程可视化

第五节 在线和诊断

第四章 STEP 7 Basic Vl0.5的逻辑块与用户程序结构

第一节 STEP 7 Basic Vl0.5中的逻辑块

第二节 程序结构与调用层次

第三节 块编程

第四节 编程语言

第五章 SIMATIC S7-1200 PLC的指令系统

第一节 位逻辑指令

第二节 定时器、计数器指令

第三节 比较指令

第四节 移动指令

第五节 程序控制指令

第六节 转换指令

……

第六章 SIMATIC S7-1200 PLC的工艺对象控制

第七章 SIMATIC S7-1200 PLC的通信系统

参考文献2100433B

西门子S7-1200作为中小型PLC的佼佼者，无论在硬件配置上还是在软件编程上都具有强大的优势，尤其是基于以太网的编程和通讯特点，给S7-1200 PLC 的应用带来了无限的想象力。本书按照S7-1200项目的创建、硬件的配置、控制指示灯、控制电动机、组态软件控制、运动控制、SCL编程、流程控制及以太网通讯的顺序讲述，不仅给出了编程技巧，而且列举了从简单到复杂、从入门到精通的38个实例项目。