本書從基礎(chǔ)和應(yīng)用出發(fā)，全面系統(tǒng)介紹了西門子S7-1500 PLC編程及應(yīng)用。全書內(nèi)容分兩部分：*部分為基礎(chǔ)入門篇，主要介紹西門子S7-1500 PLC的硬件和接線，TIA博途軟件的使用，PLC的編程語言、程序結(jié)構(gòu)、編程方法與調(diào)試；第二部分為應(yīng)用精通篇，包括西門子S7-1500 PLC的通信及其應(yīng)用，西門子S7-1500 PLC的SCL和GRAPH編程，西門子人機(jī)界面（HMI）應(yīng)用，西門子S7-1500 PLC的故障診斷的應(yīng)用，西門子S7-1500 PLC工程應(yīng)用，TIA博途軟件的其他常用功能。本書可供從事西門子PLC技術(shù)學(xué)習(xí)和應(yīng)用的人員使用，也可以作為高等院校相關(guān)專業(yè)的教材使用。
本書內(nèi)容基于TIA博途軟件平臺全面系統(tǒng)介紹SIMATIC S7-1500PLC編程與應(yīng)用，具有以下特點(diǎn)。
（1）內(nèi)容由淺入深、由基礎(chǔ)到應(yīng)用，理論聯(lián)系實(shí)際，既適合初學(xué)者學(xué)習(xí)使用，也可以供有一定基礎(chǔ)的人結(jié)合書中大量的實(shí)例，深入學(xué)習(xí)西門子 S7-1500 PLC的工程應(yīng)用。
（2）用實(shí)例引導(dǎo)讀者學(xué)習(xí)。本書的內(nèi)容全部用精選的例子來講解，例如，用例子說明現(xiàn)場總線通信的實(shí)現(xiàn)全過程。同時所有的例子都包含軟硬件的配置方案圖、接線圖和程序，而且為確保程序的正確性，程序已經(jīng)在PLC上運(yùn)行通過。
（3）二維碼視頻學(xué)習(xí)。對于比較復(fù)雜的例子，均配有學(xué)習(xí)資源，包含視頻和程序源代碼。讀者可以用手機(jī)掃描書中的二維碼觀看相關(guān)視頻，同時讀者可以到出版社網(wǎng)站http://download.cip.com.cn中的配書資源一欄中下載書中所講案例的程序源代碼，對讀者學(xué)習(xí)書本知識起到輔助作用。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以可編程控制器、變頻器調(diào)速、計(jì)算機(jī)通信和組態(tài)軟件等技術(shù)為主體的新型電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)的繼電器電氣控制系統(tǒng)，并廣泛應(yīng)用于各行業(yè)。德國的西門子（SIEMENS）公司是歐洲最大的電子和電氣設(shè)備制造商之一，生產(chǎn)的SIMATIC（西門子自動化）可編程控制器在歐洲處于領(lǐng)先地位，西門子PLC具有卓越的性能，因此在工控市場占有非常大的份額，應(yīng)用十分廣泛。SIMATIC S7-1500 PLC是西門子公司推出的一款中高端控制系統(tǒng)的PLC，除了包含多種創(chuàng)新技術(shù)之外，還設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn)，最大程度提高生產(chǎn)效率。無論是小型設(shè)備還是對速度和準(zhǔn)確性要求較高的復(fù)雜設(shè)備裝置，都一一適用。SIMATIC S7-1500 PLC 無縫集成到TIA 博途中，極大地提高了工程組態(tài)的效率。SIMATIC S7-1500 PLC控制系統(tǒng)相對比較復(fù)雜，想要入門并熟練掌握PLC的技術(shù)應(yīng)用，對技術(shù)人員來說相對比較困難。為幫助讀者系統(tǒng)掌握SIMATIC S7-1500 PLC編程及實(shí)際應(yīng)用，我們在總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，聯(lián)合生產(chǎn)企業(yè)的相關(guān)技術(shù)人員，共同編寫了本書。我們在編寫過程中，除了全面系統(tǒng)地介紹西門子PLC技術(shù)的基礎(chǔ)知識外，還結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，將一些生動的操作實(shí)例融入到書中，以提高讀者的學(xué)習(xí)興趣。本書具有以下特點(diǎn)。（1）內(nèi)容由淺入深、由基礎(chǔ)到應(yīng)用，理論聯(lián)系實(shí)際，既適合初學(xué)者學(xué)習(xí)使用，也可以供有一定基礎(chǔ)的人結(jié)合書中大量的實(shí)例，深入學(xué)習(xí)西門子 S7-1500 PLC的工程應(yīng)用。（2）用實(shí)例引導(dǎo)讀者學(xué)習(xí)。本書的內(nèi)容全部用精選的例子來講解，例如，用例子說明現(xiàn)場總線通信的實(shí)現(xiàn)全過程。同時，所有的例子都包含軟硬件的配置方案圖、接線圖和程序，而且為確保程序的正確性，程序已經(jīng)在PLC上運(yùn)行通過。（3）二維碼視頻學(xué)習(xí)。對于比較復(fù)雜的例子，均配有學(xué)習(xí)資源，包含視頻和程序源文件。讀者可以用手機(jī)掃描書中的二維碼觀看相關(guān)視頻（視頻為案例的操作步驟演示，無音頻解說，只為輔助學(xué)習(xí)使用），同時讀者可以掃描此處二維碼下載書中所講案例的程序源文件，對讀者學(xué)習(xí)書本知識起到輔助作用。本書由向曉漢主編，曹英強(qiáng)副主編。全書共分12章，第1章由唐克彬編寫；第2章由無錫雷華科技有限公司的歐陽思惠和陸彬編寫；第3章由無錫雪浪環(huán)�？萍加邢薰镜膭u搖編寫；第4～7章由無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院的向曉漢編寫；第8章由無錫雪浪環(huán)保科技有限公司的王飛飛編寫；第9章由無錫雪浪環(huán)�？萍加邢薰镜牟苡�(qiáng)編寫；第10、11章由桂林電子科技大學(xué)的向定漢編寫；第12章由蘇高峰編寫；付東升也參與了本書部分章節(jié)內(nèi)容的編寫工作。本書由無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院的林偉任主審。由于編者水平有限，不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正，編者將萬分感激！編 者
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
1.1.1 PLC的發(fā)展歷史 2
1.1.2 PLC的主要特點(diǎn) 3
1.1.3 PLC的應(yīng)用范圍 3
1.1.4 PLC的分類與性能指標(biāo) 4
1.1.5 PLC與繼電器系統(tǒng)的比較 5
1.1.6 PLC與微機(jī)的比較
5
1.1.7 PLC的發(fā)展趨勢 6
1.1.8 國內(nèi)PLC的應(yīng)用 6
1.2 可編程序控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 6
1.2.1 可編程序控制器的硬件組成 6
1.2.2 可編程序控制器的工作原理 10
1.2.3 可編程序控制器的立即輸入、輸出功能 11
第2章 SIMATIC S7-1500 PLC的硬件 12
2.1 SIMATIC S7-1500 PLC定位和性能特點(diǎn) 12
2.1.1 西門子SIMATIC控制器簡介 12
2.1.2 SIMATIC S7-1500 PLC的性能特點(diǎn) 13
2.2 SIMATIC S7-1500 PLC常用模塊及其接線 14
2.2.1 電源模塊 14
2.2.2 SIMATIC S7-1500 PLC模塊及其附件 15
2.2.3 SIMATIC S7-1500 PLC信號模塊及其接線 22
2.2.4 SIMATIC S7-1500 PLC通信模塊 33
2.2.5 SIMATIC S7-1500 PLC工藝模塊及接線 33
2.2.6 SIMATIC S7-1500 PLC分布式模塊 34
2.3 SIMATIC S7-1500 PLC的硬件安裝 37
2.3.1 硬件配置 37
2.3.2 硬件安裝 39
2.3.3 接線 40
第3章 TIA博途（TIA Portal）軟件使用入門 42
3.1 TIA博途 (TIA
Portal)簡介 42
3.1.1 初識TIA博途 (TIA Portal) 42
3.1.2 安裝TIA博途的軟硬件條件 43
3.1.3 安裝TIA博途軟件的注意事項(xiàng) 44
3.1.4 安裝和卸載TIA博途軟件 45
3.2 TIA Portal視圖與項(xiàng)目視圖 51
3.2.1 TIA Portal視圖結(jié)構(gòu) 51
3.2.2 項(xiàng)目視圖 52
3.2.3 項(xiàng)目樹 54
3.3 創(chuàng)建和編輯項(xiàng)目 55
3.3.1 創(chuàng)建項(xiàng)目 55
3.3.2 添加設(shè)備 57
3.3.3 編輯項(xiàng)目（打開，保存，另存為，關(guān)閉，刪除） 57
3.4 CPU參數(shù)配置 61
3.4.1 常規(guī) 61
3.4.2 PROFINET接口
62
3.4.3 啟動 67
3.4.4 周期 68
3.4.5 通信負(fù)載 68
3.4.6 系統(tǒng)和時鐘存儲器
68
3.4.7 系統(tǒng)診斷 69
3.4.8 顯示 69
3.4.9 保護(hù) 71
3.4.10 系統(tǒng)電源 72
3.4.11 連接資源 72
3.4.12 地址總覽 72
3.5 S7-1500的I/O參數(shù)的配置 73
3.5.1 數(shù)字量輸入模塊參數(shù)的配置 73
3.5.2 數(shù)字量輸出模塊參數(shù)的配置 76
3.5.3 模擬量輸入模塊參數(shù)的配置 77
3.5.4 模擬量輸出模塊參數(shù)的配置 79
3.6 下載和上傳 80
3.6.1 下載 80
3.6.2 上傳 84
3.7 軟件編程 87
3.7.1 一個最簡單的程序的輸入和編譯 87
3.7.2 使用快捷鍵 89
3.8 打印和歸檔 90
3.8.1 打印 90
3.8.2 歸檔 90
3.9 用TIA博途創(chuàng)建一個完整的項(xiàng)目 93
3.10 使用幫助 101
3.10.1 查找關(guān)鍵字或者功能
101
3.10.2 使用指令 101
3.11 安裝支持包和GSD文件 103
3.11.1 安裝支持包 103
3.11.2 安裝GSD文件 105
第4章 SIMATIC S7-1500 PLC的編程語言 107
4.1 SIMATIC S7-1500 PLC的編程基礎(chǔ)知識 107
4.1.1 數(shù)制 107
4.1.2 數(shù)據(jù)類型 108
4.1.3 SIMATIC S7-1500 PLC的存儲區(qū) 116
4.1.4 全局變量與區(qū)域變量
120
4.1.5 編程語言 120
4.2 變量表、監(jiān)控表和強(qiáng)制表的應(yīng)用 121
4.2.1 變量表（Tag
Table） 121
4.2.2 監(jiān)控表 124
4.2.3 強(qiáng)制表 126
4.3 位邏輯運(yùn)算指令 128
4.4 定時器和計(jì)數(shù)器指令
137
4.4.1 SIMATIC定時器
137
4.4.2 IEC定時器 147
4.4.3 SIMATIC計(jì)數(shù)器
149
4.4.4 IEC計(jì)數(shù)器 152
4.5 移動操作指令 156
4.6 比較指令 159
4.7 轉(zhuǎn)換指令 162
4.8 數(shù)學(xué)函數(shù)指令 169
4.9 移位和循環(huán)指令 178
4.10 字邏輯運(yùn)算指令 182
4.11 程序控制指令 186
4.12 實(shí)例 188
4.12.1 電動機(jī)的控制
188
4.12.2 定時器和計(jì)數(shù)器應(yīng)用
193
第5章 SIMATIC S7-1500 PLC的程序結(jié)構(gòu) 196
5.1 TIA博途軟件編程方法簡介 196
5.2 函數(shù)、數(shù)據(jù)塊和函數(shù)塊
197
5.2.1 塊的概述 197
5.2.2 函數(shù)（FC）及其應(yīng)用 198
5.2.3 數(shù)據(jù)塊（DB）及其應(yīng)用 202
5.2.4 PLC定義數(shù)據(jù)類型（UDT）及其應(yīng)用 205
5.2.5 函數(shù)塊（FB）及其應(yīng)用 207
5.3 多重背景 209
5.3.1 多重背景的簡介
209
5.3.2 多重背景的應(yīng)用
210
5.4 組織塊（OB）及其應(yīng)用 214
5.4.1 中斷的概述 214
5.4.2 啟動組織塊及其應(yīng)用
215
5.4.3 主程序（OB1） 216
5.4.4 循環(huán)中斷組織塊及其應(yīng)用 216
5.4.5 時間中斷組織塊及其應(yīng)用 218
5.4.6 延時中斷組織塊及其應(yīng)用 220
5.4.7 硬件中斷組織塊及其應(yīng)用 222
5.4.8 錯誤處理組織塊
223
5.5 實(shí)例 224
第6章 SIMATIC S7-1500 PLC的編程方法與調(diào)試 227
6.1 功能圖 227
6.1.1 功能圖的畫法 227
6.1.2 梯形圖編程的原則
233
6.2 邏輯控制的梯形圖編程方法
235
6.2.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 235
6.2.2 功能圖設(shè)計(jì)法 236
6.3 SIMATIC S7-1500 PLC的調(diào)試方法 244
6.3.1 程序信息 244
6.3.2 交叉引用 247
6.3.3 比較功能 248
6.3.4 用變量監(jiān)控表進(jìn)行調(diào)試
251
6.3.5 用監(jiān)控表進(jìn)行調(diào)試
254
6.3.6 用強(qiáng)制表進(jìn)行調(diào)試
257
6.3.7 使用PLCSIM軟件進(jìn)行調(diào)試 258
6.3.8 使用Trace跟蹤變量 264
6.4 實(shí)例 266
第2篇 應(yīng)用精通篇
第7章 SIMATIC S7-1500 PLC的通信及其應(yīng)用 274
7.1 通信基礎(chǔ)知識 274
7.1.1 通信的基本概念
274
7.1.2 PLC網(wǎng)絡(luò)的術(shù)語解釋
275
7.1.3 RS-485標(biāo)準(zhǔn)串行接口 277
7.1.4 OSI參考模型
278
7.2 現(xiàn)場總線概述 279
7.2.1 現(xiàn)場總線的概念
279
7.2.2 主流現(xiàn)場總線的簡介
279
7.2.3 現(xiàn)場總線的特點(diǎn)
280
7.2.4 現(xiàn)場總線的現(xiàn)狀
280
7.2.5 現(xiàn)場總線的發(fā)展
280
7.3 PROFIBUS通信及其應(yīng)用 281
7.3.1 PROFIBUS通信概述 281
7.3.2 PROFIBUS總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 283
7.3.3 SIMATIC S7-1500 PLC與ET200MP的PROFIBUS-DP通信 285
7.3.4 SIMATIC S7-1500 PLC與SIMATIC S7-1500 PLC間的PROFIBUS-DP通信 291
7.4 以太網(wǎng)通信及其應(yīng)用
298
7.4.1 以太網(wǎng)通信基礎(chǔ)
298
7.4.2 SIMATIC S7-1500 PLC的以太網(wǎng)通信方式 301
7.4.3 SIMATIC S7-1500 PLC之間的OUC通信及其應(yīng)用 302
7.4.4 SIMATIC S7-1500 PLC與S7-1200PLC之間的OUC通信及其應(yīng)用 309
7.4.5 SIMATIC S7-1500 PLC之間的S7通信及其應(yīng)用 315
7.4.6 SIMATIC S7-1500 PLC與S7-1200PLC之間的S7通信及其應(yīng)用 320
7.4.7 SIMATIC S7-1500 PLC與遠(yuǎn)程IO模塊的PROFINET IO通信及其應(yīng)用 325
7.4.8 SIMATIC S7-1500 PLC之間的PROFINET IO通信及其應(yīng)用 331
7.4.9 SIMATIC S7-1500 PLC之間的MODBUS TCP通信及其應(yīng)用 335
7.4.10 SIMATIC S7-1500 PLC與S7-1200PLC之間的MODBU TCP通信及其應(yīng)用 343
第8章 西門子PLC的SCL和GRAPH編程 349
8.1 西門子PLC的SCL編程 349
8.1.1 S7-SCL簡介
349
8.1.2 S7-SCL程序編輯器 350
8.1.3 S7-SCL編程語言基礎(chǔ) 351
8.1.4 尋址 357
8.1.5 控制語句 358
8.1.6 SCL塊 360
8.1.7 S7-SCL應(yīng)用舉例
362
8.2 西門子PLC的GRAPH編程 367
8.2.1 S7-GRAPH簡介
368
8.2.2 S7-GRAPH的應(yīng)用基礎(chǔ) 368
8.2.3 S7-GRAPH的應(yīng)用舉例 375
第9章 西門子人機(jī)界面（HMI）應(yīng)用 379
9.1 人機(jī)界面簡介 379
9.1.1 初識人機(jī)界面 379
9.1.2 西門子常用觸摸屏的產(chǎn)品簡介 379
9.1.3 觸摸屏的通信連接
380
9.2 使用變量與系統(tǒng)函數(shù)
381
9.2.1 變量分類與創(chuàng)建
381
9.2.2 系統(tǒng)函數(shù) 382
9.3 畫面組態(tài) 385
9.3.1 按鈕組態(tài) 385
9.3.2 I/O域組態(tài) 387
9.3.3 開關(guān)組態(tài) 387
9.3.4 圖形輸入輸出對象組態(tài)
389
9.3.5 時鐘和日期的組態(tài)
390
9.3.6 符號I/O域組態(tài) 390
9.3.7 圖形I/O域組態(tài) 391
9.3.8 畫面的切換 393
9.4 用戶管理 396
9.4.1 用戶管理的基本概念
396
9.4.2 用戶管理的組態(tài)
396
9.5 報(bào)警組態(tài) 400
9.5.1 報(bào)警組態(tài)簡介 400
9.5.2 離散量報(bào)警組態(tài)
401
9.6 創(chuàng)建一個簡單的HMI項(xiàng)目 403
9.6.1 一個簡單的HMI項(xiàng)目技術(shù)要求描述 403
9.6.2 一個簡單的HMI項(xiàng)目創(chuàng)建步驟 403
第10章 SIMATIC S7-1500 PLC的故障診斷技術(shù) 412
10.1 PLC控制系統(tǒng)的故障診斷概述 412
10.1.1 引發(fā)PLC故障的外部因素 412
10.1.2 PLC的故障類型和故障信息 413
10.1.3 PLC故障診斷方法
414
10.1.4 PLC外部故障診斷方法 414
10.1.5 SIMATIC S7-1500 PLC診斷簡介 417
10.2 通過模塊或者通道的LED燈診斷故障 418
10.2.1 通過模塊的LED燈診斷故障 418
10.2.2 通過模塊通道的LED燈診斷故障 419
10.3 通過TIA 博途軟件的PG/PC診斷故障 419
10.4 通過PLC的Web服務(wù)器診斷故障 422
10.5 通過PLC的顯示屏診斷故障
427
10.5.1 顯示屏面板簡介
427
10.5.2 用顯示屏面板診斷故障 428
10.6 通過用戶程序診斷故障
429
10.6.1 用LED指令診斷故障 429
10.6.2 用DeviceStates指令診斷故障 429
10.6.3 用ModuleStates指令診斷故障 432
10.7 通過報(bào)警指令診斷故障
434
10.8 在HMI上通過調(diào)用診斷控件診斷故障 439
10.9 利用WinCC診斷故障 441
10.10 通過自帶診斷功能的模塊診斷故障 446
第11章 SIMATIC S7-1500 PLC工程應(yīng)用 449
11.1 啤酒灌裝線系統(tǒng)的PLC控制 449
11.1.1 系統(tǒng)軟硬件配置
450
11.1.2 編寫程序 450
11.2 刨床的PLC控制 455
11.2.1 系統(tǒng)軟硬件配置
455
11.2.2 編寫程序 461
第12章 TIA博途軟件的其他常用功能 466
12.1 移植 466
12.1.1 移植S7-300/400
PLC項(xiàng)目到TIA博途軟件的必要條件 466
12.1.2 從S7-300/400
PLC的項(xiàng)目移植到SIMATIC S7-1500項(xiàng)目 467
12.1.3 從WinCC
Flexible 2008項(xiàng)目移植到TIA博途軟件 473
12.2 庫功能 477
12.2.1 庫的概念 477
12.2.2 項(xiàng)目庫類型的使用
477
12.2.3 項(xiàng)目庫主模板的使用
479
12.2.4 全局庫的使用
480
參考文獻(xiàn) 482
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