描述

开本: 16开纸张: 胶版纸包装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787111653486

产品特色

编辑推荐

1.西门子公司组编，西门子公司工程师主编，西门子公司重点推荐。
2.介绍TIA博途软件：全集成自动化软件，业内率先采用统一工程组态和软件项目环境的自动化软件，适用于所有自动化任务，用户能够快速、直观地开发和调试自动化系统。
3.详解新一代SIMATIC系列控制器SIMATIC S7-1500：SIMATIC控制器家族的旗舰产品，从简单的单机应用（S7-1200控制器）到中高端的复杂应用。

内容简介

SIMATIC S7-1500 PLC自动化系统通过集成大量的新功能和新特性，具有卓越的性能和出色的可用性。借助于西门子新一代框架结构的TIA博途软件，可在同一开发环境下组态开发PLC、人机界面和驱动系统等。统一的数据库使各个系统之间轻松、快速地进行互连互通，真正达到了控制系统的全集成自动化。
本书以TIA博途软件V15.1为基础，介绍了更新的硬件模块和新增可选软件的功能和应用，例如PLC SIM Advance仿真器的使用和编程接口、团队编程和调试功能、SiVarc自动生成HMI画面功能和ProDiag带有程序显示的报警功能，使工程项目的开发和调试更加方便和快捷。
本书还介绍了FB、FC的应用，新指针与原有SIMATIC S7-300/400 PLC指针应用的对比及优势，基于Web的诊断方式等。
对读者关心的程序标准化问题以及将SIMATIC S7-300/400 PLC程序移植到SIMATIC S7-1500 PLC中容易遇到的问题做了详细的分析，使移植不再困难。
本书*新试用版本软件请关注“机械工业出版社E视界”微信公众号，输入65348下载或联系工作人员索取。
本书适合自动化工程技术人员和大专院校相关专业的师生阅读。

目　　录

序/Preface
前言
中英文术语对照

第1章TIA博途1
11TIA博途简介1
12TIA博途软件的构成1
121TIA博途STEP 72
122TIA博途STEP 7工程组态系统的选件2
123TIA博途WinCC2
124TIA博途WinCC工程组态系统和运行系统的选件3
13TIA博途的安装4
131硬件要求4
132支持的操作系统4
133安装步骤4
14TIA博途软件的卸载8
15授权管理功能9
151授权的种类9
152授权管理器(ALM)10
153安装许可证密钥11
16TIA博途软件的特性12

第2章TIA博途平台支持的新一代PLC产品14
21完整的PLC产品线全面满足用户需求14
22全新分布式和PCBased自动化解决方案15
23集成功能安全和信息安全16
24高效的开发环境16

第3章SIMATIC S71500 PLC控制系统的硬件组成17
31负载电源与系统电源17
311负载电源17
312系统电源17
313系统电源选择示例18
314查看功率分配详细信息20
315如何在系统中选择PM和PS20
32SIMATIC S71500 CPU21
321SIMATIC S71500 CPU 简介21
322SIMATIC S71500 CPU操作模式22
323SIMATIC S71500 CPU的存储器23
324SIMATIC S71500 CPU过程映像区的功能27
33SIMATIC S71500 PLC显示屏（Display）29
34信号模块31
341模块特性的分类32
342模块宽度的划分32
343数字量输入模块33
344数字量输出模块34
345数字量输入/输出模块36
346模拟量输入模块36
347模拟量输出模块44
348模拟量输入/输出模块47
349模块的选择48
35通信模块48
351点对点通信模块49
352PROFIBUS通信模块49
353PROFINET/ETHERNET通信模块50
36工艺模块50
361高速计数器模块50
362基于时间的I/O模块51
363PTO脉冲输出模块51

第4章SIMATIC S71500 PLC的硬件配置52
41配置一个SIMATIC S71500 PLC站点52
411添加一个SIMATIC S71500 PLC新设备52
412配置SIMATIC S71500 PLC的中央机架54
413使用自动检测功能配置SIMATICS71500 PLC的中央机架56
42CPU参数配置57
421常规57
422PROFINET接口［X1］58
423DP接口[X3]65
424启动67
425循环68
426通信负载68
427系统和时钟存储器69
428SIMATIC Memory Card70
429系统诊断70
4210Web服务器71
4211DNS组态74
4212显示75
4213支持多语言76
4214时间77
4215防护与安全78
4216OPC UA80
4217系统电源80
4218组态控制81
4219连接资源81
4220地址总览83
4221等式同步模式84
4222运行系统许可证86
43SIMATIC S71500 I/O参数87
431数字量输入模块参数配置87
432数字量输出模块参数配置92
433模拟量输入模块参数配置93
434模拟量输出模块参数配置97

第5章数据类型与地址区98
51SIMATIC S71500 PLC的数据类型98
511基本数据类型98
512PLC数据类型108
513参数类型109
514系统数据类型109
515硬件数据类型111
52SIMATIC S71500 PLC的地址区112
521CPU地址区的划分及寻址方法112
522建议使用的地址区117
523全局变量与局部变量117
524全局常量与局部常量118

第6章SIMATIC S71500 PLC的编程指令119
61指令的处理120
611LAD指令的处理120
612立即读与立即写121
62基本指令121
621位逻辑运算指令121
622定时器指令123
623计数器指令123
624比较器指令124
625数学函数指令125
626移动操作指令125
627转换指令126
628程序控制操作指令127
629字逻辑运算指令127
6210移位和循环移位指令128
6211原有指令129
63扩展指令129
631日期与时间指令129
632字符串与字符指令130
633过程映像指令130
634分布式I/O指令130
635PROFIenergy指令131
636模块参数化分配指令132
637中断指令132
638报警指令132
639诊断指令133
6310配方和数据记录指令133
6311数据块控制指令133
6312寻址指令134
64工艺指令134
65通信指令135

第7章程序块138
71用户程序中的程序块138
711组织块与程序结构139
712用户程序的分层调用140
72优化与非优化访问141
73组织块143
731组织块的启动信息143
732组织块的类型与优先级145
733CPU的过载特性150
734组织块的本地数据区堆栈（L堆栈）151
735组织块的接口区152
74函数152
741函数的接口区153
742无形参函数（子程序功能）154
743带有形参的函数155
744函数嵌套调用时允许参数传递的数据类型157
75函数块159
751函数块的接口区159
752函数块与背景数据块160
753函数块嵌套调用时允许参数传递的数据类型163
76数据块164
761全局数据块165
762背景数据块166
763系统数据类型作为全局数据块的模板167
764通过PLC 数据类型创建DB168
765数组DB170
77FC、FB选择的探讨172

第8章声明PLC变量173
81PLC变量表的结构173
82声明PLC变量的几种方法174
83声明PLC 变量的类型176

第9章指针数据类型的使用178
91Pointer数据类型指针178
92Any数据类型指针182
93Variant数据类型指针185
931Variant与PLC数据类型185
932Variant与数组DB188
933Variant与数组190
94引用191
941引用声明192
942引用与解引用192
943引用与Variant194

第10章SIMATIC S71500 PLC的通信功能196
101网络概述196
102网络及通信服务的转变197
1021从PROFIBUS到PROFINET的转变197
1022MPI接口被PROFINET接口替代198
1023基于PROFIBUS通信服务的变化198
103工业以太网与PROFINET199
1031工业以太网通信介质199
1032工业以太网拓扑结构199
1033SIMATIC S71500 系统以太网接口200
1034SIMATIC S71500 PLC以太网支持的通信服务200
1035SIMATIC S71500 OUC通信204
1036SIMATIC S71500 S7通信213
1037SIMATIC S71500 PLC路由通信功能225
1038配置PROFINET IO RT设备227
1039无需存储介质更换IO设备231
10310允许覆盖 PROFINET 设备名称模式233
10311按网段自动分配IP地址和设备名称234
10312网络拓扑功能与配置236
10313MRP介质冗余238
10314IDevice智能设备的配置239
10315配置PROFINET IO IRT设备243
10316MODBUS TCP247
104SIMATIC S71500 PLC与HMI通信253
1041SIMATIC S71500 PLC与HMI在相同项目中通信253
1042使用PLC代理与HMI通信255
1043使用SIMATIC NET 连接 SIMATICS71500 PLC256
105SIMATIC S71500 PLC的安全通信260
1051安全通信的通用原则261
1052安全通信的加密方式261
1053通过签名确保数据的真实性和完整性263
1054使用HTTPS访问CPU Web服务器的安全通信263
1055SIMATIC S71500 CPU的安全通信267
106SIMATIC S71500 OPC UA通信功能271
1061SIMATIC S71500 CPU OPC UA服务器访问数据的方式271
1062SIMATIC S71500 CPU OPC UA服务器变量的设置272
1063非安全通信方式访问 SIMATICS71500 OPC UA服务器273
1064安全通信方式访问 SIMATIC S71500 OPC UA服务器277
1065SIMATIC S71500 OPC UA服务器性能测试281
107串行通信282
1071SIMATIC S71500/ET200MP串行通信模块的类型282
1072串行通信接口类型及连接方式282
1073自由口协议参数设置285
1074串行通信模块的通信函数289
1075自由口协议通信示例289
1076MODBUS RTU通信协议291

第11章SIMATIC S71500组态控制功能297
111组态控制的原理297
112软件、硬件要求以及使用范围298
113SIMATIC S71500硬件配置的数据记录格式298
114SIMATIC S71500中央机架模块组态控制示例299
115PROFINET IO系统的组态控制302
1151软硬件要求302
1152IO系统的组态控制的数据格式302
1153IO系统的组态控制示例303

第12章SIMATIC S71500 PLC的PID功能307
121控制原理307
1211受控系统307
1212受控系统的特征值308
1213执行器309
1214不同类型控制器的响应309
122SIMATIC S71500 PLC支持的PID指令310
1221PID_Compact 指令310
1222PID_3Step 指令311
1223PID_Temp 指令311
1224控制器的串级控制311
123PID_Compact指令的调用与PID调试示例311
1231组态PID_Compact 工艺对象311
1232调用指令PID_Compact 316
1233调试PID319

第13章SIMATIC S71500 PLC的工艺及特殊功能模块322
131工艺模块322
132工艺对象322
133计数模块和位置检测模块的分类和性能323
134TM Count模块和TM PosInput模块通过工艺对象实现计数和测量324
135使用TM PosInput模块连接SSI值编码器332
136带计数功能的DI模块335
137Timebased IO 模板338
1371功能描述338
1372Timebased IO 时间控制功能举例339

第14章SIMATIC S71500 PLC的诊断功能349
141SIMATIC S71500 PLC诊断功能介绍349
142通过LED指示灯实现诊断350
143通过PG/PC实现诊断351
144在HMI上通过调用诊断控件实现诊断353
145通过 SIMATIC S71500 CPU的Web服务器功能实现诊断354
146通过 SIMATIC S71500 CPU自带的显示屏实现诊断360
147通过编写程序实现诊断360
148通过模块自带诊断功能进行诊断365
149通过模块的值状态功能实现诊断366
1410通过用户程序发送报警消息368
1411使用ProDiag进行诊断371
14111ProDiag的许可证372
14112ProDiag 监控的类型372
14113ProDiag 监控的设置373
14114ProDiag 变量监控的示例376

第15章访问保护387
151SIMATIC S71500 PLC项目的访问保护387
152CPU在线访问保护389
153CPU Web服务器的访问保护390
154CPU 自带显示屏的访问保护390
155PLC的程序块的访问保护391
156绑定程序块到CPU序列号或SMC卡序列号392
157通过带安全功能的CP 15431以太网模块保护393
1571通过CP 15431的防火墙功能实现访问保护394
1572通过CP 15431的VPN功能实现访问保护394

第16章程序调试396
161程序信息396
1611调用结构396
1612从属性结构397
1613分配列表397
1614程序资源397
162交叉引用399
163程序的下载、上传和复位操作400
1631设置 SIMATIC S71500 CPU的IP地址400
1632下载程序到CPU401
1633下载程序到SIMATIC 存储卡SMC403
1634SIMATIC S71500 PLC的一致性下载特性404
1635SIMATIC S71500 CPU程序的上传405
1636SIMATIC S71500 CPU存储器复位407
1637删除 SIMATIC S71500 CPU中的程序块407
164数据块的操作407
1641下载但不重新初始化功能407
1642SIMATIC S71500 PLC数据块的快照功能409
1643SIMATIC S71500 PLC数据块的数据传递409
165SIMATIC S71500 CPU的路由编程功能410
166比较功能412
1661离线/在线比较412
1662离线/离线比较413
167使用程序编辑器调试程序414
1671调试LAD/FBD程序414
1672调试STL程序415
1673调试SCL程序416
1674调用环境功能417
168使用监控表进行调试418
1681创建监控表并添加变量418
1682变量的监控和修改419
1683强制变量420
169硬件诊断421
1691硬件的诊断图标421
1692模块的在线与诊断功能422
1693更新硬件固件版本423
1610使用仿真器SIMATIC S7PLCSIM测试用户程序425
16101启动 SIMATIC S71500 PLC的仿真器425
16102创建SIM表格427
16103创建序列427
16104仿真通信功能428
1611S7PLCSIM Advanced仿真器428
16111S7PLCSIM Advanced与S7PLCSIM的区别429
16112S7PLCSIM Advanced的通信路径430
16113S7PLCSIM Advanced 分布式通信路径的设置432
16114使用操作面板创建虚拟PLC实例433
16115程序下载到S7PLCSIMAdvanced434
16116S7PLCSIM Advanced 的API436
1612使用Trace跟踪变量438
16121配置Trace438
16122Trace的操作441
16123使用Web浏览器查看Trace442

第17章团队工程444
171团队工程的解决方案444
172多用户项目的部署及功能445
173多用户功能的许可证管理446
174使用多用户功能进行工程组态447
1741创建用户账户447
1742安装多用户服务器448
1743在多用户服务器中添加用户账户450
1744添加与多用户服务器的连接451
1745上传多用户项目到服务器452
1746创建本地会话454
1747本地会话的操作455
1748多用户项目管理458
175单用户项目的联合调试功能459
176多用户项目的联合调试功能462
177导出多用户项目作为单用户项目464

第18章浅谈PLC的规范化建设465
181规范化建设的工作流程465
182规范化的优点466
183PLC硬件的规范化466
184PLC软件的规范化467
1841分配符号名称467
1842符号表层级化468
1843控制对象的拆分468
1844程序块接口的定义469
1845编程语言的选择470
1846程序的层级化和调用顺序471
1847数据的存储471
185库功能472
1851库的基本信息473
1852项目库类型的使用474
1853项目库模板副本的使用477
1854全局库的使用479
1855企业库功能480
186用户自定义帮助482
187SiVArc486
1871SiVArc 的应用486
1872SiVArc对PLC程序架构的要求486
1873使用SiVArc生成HMI画面示例488
1874变量规则示例493
1875布局的示例494
188TIA Portal Openness简介496

第19章打印和归档程序498
191打印简介498
1911打印设置498
1912框架和封面500
1913文档信息502
1914打印预览502
192程序归档简介503
1921程序归档的方式503
1922项目恢复504

第20章移植SIMATIC S7300/400 PLC项目到SIMATIC S71500 PLC505
201SIMATIC S7300/400 PLC项目移植到SIMATIC S71500 PLC简介505
202移植SIMATIC S7300/400 PLC项目的限制505
2021硬件限制505
2022功能限制505
2023集成项目的注意事项506
203项目移植的前期准备工作506
204在STEP7 V55中对原项目进行检查507
205移植STEP7 V55 的SIMATIC S7 300/400 PLC项目到TIA博途软件509
206移植TIA博途软件中的SIMATIC S7300/400 PLC项目到 SIMATIC S71500 PLC510
207移植需要注意的问题512
2071组织块与系统函数/函数块的移植512
2072数据类型不匹配514
2073无效浮点数的处理515
2074诊断地址的变化516
2075函数块参数的自动初始化516
2076系统状态信息的查询517
2077SIMATIC S7300 CPU、 SIMATIC S71500中CPU与HMI通信的差异517
2078Any指针的移植519
2079逻辑运算顺序和跳转519
20710累加器以及相关指令的移植520
20711编程语言转换时累加器值的传递520
20712块调用时状态字信息的传递521

附录寻求帮助523
参考文献526

前　　言

前言

西门子工业自动化集团于2010年11月23日发布的全集成自动化软件“TIA博途” （TIA Portal），是业内率先采用统一工程组态和软件项目环境的自动化软件，适用于所有自动化任务，用户能够快速、直观地开发和调试自动化系统。
勇于创新、不断探索是西门子自动化一直追求的目标，创新的TIA博途采用新型、统一的软件框架，可在同一开发环境中组态西门子PLC、人机界面和驱动装置，各种数据的共享可大大降低连接和组态成本。
新一代的SIMATIC系列控制器SIMATIC S71500作为全集成自动化架构的核心单元，与SIMATIC S7300/400系列控制器相比，从现场的接线、编程设计、实现通信的灵活方式以及系统的诊断和柔性控制方面都有显著的提高和创新。
TIA博途与SIMATIC S71500的完美结合无论是设计、安装、调试，还是维护和升级自动化系统，都能做到节省工程设计的时间、成本和人力。
在本书即将出版时，特别要感谢西门子（中国）有限公司数字化工厂集团工厂自动化产品管理部部门经理莫瑞茨(Moritz Mauer)先生为本书作序。同时，本书还得到了西门子（中国）有限公司数字化工厂集团工业客户服务部客户服务中心相关领导及众多同事的大力支持和指导。项目策划葛蓬先生，主编崔坚先生，副主编赵欣先生、参加编写的还有张鹏飞先生、胡甲宁先生、王艳女士，对他们付出的辛勤劳动，在此一并表示深深的谢意。
无论您是西门子的工业产品用户、自动化领域的工程技术人员，还是工业自动化的设计人员以及各大院校相关专业的师生，本书都能成为您的良师益友，为您提供相关技术支持，为您的成功助一臂之力。
本书由于编写仓促，书中错误和不足之处在所难免，诚恳希望各位专家、学者、工程技术人员以及所有的读者给予批评指正，我们将衷心感谢您的赐教，谢谢！

刘力康
工厂自动化中国区业务拓展总监
2020年3月

目前，工业市场正在面临着“第四次工业革命”，如何抓住这个机遇确保制造业的未来，是每个制造企业都必须面对的挑战。“第四次工业革命”即“工业4.0”和“中国制造2025”等概念的提出，在工业发展趋势的探索之路上，点燃了一盏明灯。“工业4.0”以数字化制造为核心理念，将虚拟研发与高效现实制造相融合，优化生产，缩短产品上市时间，提高生产柔性和灵活性，进而全面提升企业的全球竞争力。
为了应对这些挑战，顺应电气化、自动化、数字化生产的潮流，西门子公司早在数年前便提出了“全集成自动化（Totally Integrated Automation）”的概念。全集成自动化是一种全新的优化系统架构，基于丰富全面的产品系列，提供一致性的数据管理。其开放的系统架构，贯穿于整个生产过程，为所有自动化组件提供了高效的互操作性，为每项自动化任务提供了完整的解决方案。
西门子全集成自动化，化繁为简，将全部自动化组态任务完美地集成在一个单一的开发环境——“TIA博途”(Totally Integrated Automation Portal)之中。这是工程软件开发领域的一个里程碑，是工业领域率先全集成自动化组件的工程组态软件。TIA博途以一致的数据管理、统一的工业通信、集成的工业信息安全和故障安全为基础，帮助用户缩短开发周期、减少停机时间、提高生产过程的灵活性、提升项目信息的安全性等，时刻为用户创造着非凡的价值。
新一代的SIMATIC系列控制器是全集成自动化架构的核心单元。作为SIMATIC控制器家族的旗舰产品，从简单的单机应用（SIMATIC S71200控制器），到中高端的复杂应用（SIMATIC S71500控制器），分布式的控制任务（ET 200SP控制器），以及基于PC的SIMATIC S71500软控制器，西门子公司形成了完善、领先的产品系列，能够为您的自动化任务提供量身定制的解决方案。凭借着超高的性价比，新一代的SIMATIC系列控制器在工程研发、生产操作和日常维护等各个阶段，在提高工程效率、提升操作体验、增强维护便捷性等多个方面树立了新的标杆。
为了帮助大家更深入地了解SIMATIC S71500控制器的功能特性，快速领略TIA博途的强大与高效，我们特别邀请了西门子公司客户服务部的专家、工程师和产品经理编写了这本书。他们对产品的功能、特点进行了深入的剖析，融入自己的工程经验，使内容简单易学，为大家开辟了一条学习的捷径。在此，我对他们的辛勤付出表示由衷的谢意。
希望在这本书的帮助下，大家能够更好地使用TIA博途,掌握西门子公司新一代控制器的全新特性。用博途，有前途！

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