西门子PLC编程与通信综合应用——PLC与机器人、视觉、RFID、仪表、变频器系统集成

1.内容全面、先进，知识系统。既适合初学者全面学习，也适合有一定基础的读者结合实例深入学习2.实例引导学习。知识点采用实例讲解，便于读者举一反三，快速掌握西门子PLC编程及通信应用3.双色图解，案例丰富。精选大量工程实际案例，便于读者模仿应用，重点实例包含软硬件配置清单、接线图和程序4.重点内容配有微课视频详细讲解和演示操作，辅助读者学习

本书以西门子PLC编程及通信应用为主线，从PLC技术人员的实际学习需求出发，采用全实例讲解的方式，全面介绍西门子PLC的编程、工业网络通信及其系统集成。全书共分为三部分：第一部分介绍西门子PLC的编程，主要内容包括西门子S7-1200/1500PLC的硬件系统、TIAPortal软件的使用、西门子S7-1200/1500PLC的编程；第二部分讲解西门子PLC的通信应用，包括S7-1200/1500PLC的PROFIBUS通信、Modbus通信、工业以太网通信、PROFINET通信及S7-200SMART/1200/1500PLC的自由口通信；第三部分介绍西门子PLC与机器人、机器视觉、RFID、智能仪表、变频器的系统集成，第三方网关模块的应用、西门子耦合器使用、无线通信及其在远程维护中的应用。本书采用双色图解，重点突出，内容实用，案例丰富，且实例来自于工程实际开发过程，包含详细的软硬件配置清单、接线图和程序，便于读者模仿应用。为方便学习，本书还配有视频讲解，扫描书中二维码即可观看，帮助读者快速掌握西门子PLC编程及应用。本书可供从事PLC编程及开发应用的电气控制技术人员学习使用，也可供大中专院校相关专业师生学习参考。

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第1篇西门子PLC编程
第1章西门子S7-1200/1500PLC的硬件系统2
1.1S7-1200PLC的CPU模块的接线2
1.1.1西门子PLC简介2
1.1.2S7-1200PLC的体系3
1.1.3S7-1200PLC的CPU模块及接线5
1.2S7-1200PLC的扩展模块及其接线10
1.2.1S7-1200PLC数字量扩展模块10
1.2.2S7-1200PLC模拟量模块12
1.2.3S7-1200PLC通信模块15
1.3S7-1500PLC常用模块及其接线16
1.3.1电源模块16
1.3.2S7-1500PLC模块及其附件16
1.3.3S7-1500PLC信号模块及其接线23
1.3.4S7-1500PLC通信模块31
1.3.5S7-1500PLC分布式模块32

第2章TIAPortal（博途）软件使用入门34
2.1TIAPortal（博途）软件简介34
2.1.1初识TIAPortal（博途）软件34
2.1.2安装TIAPortal软件的软硬件条件35
2.1.3安装TIAPortal软件的注意事项37
2.2TIAPortal视图与项目视图37
2.2.1TIAPortal视图结构37
2.2.2项目视图38
2.2.3项目树40
2.3用离线硬件组态法创建一个完整的TIAPortal项目41
2.3.1在博途视图中新建项目41
2.3.2添加设备42
2.3.3CPU参数配置44
2.3.4S7-1500的I/O参数配置49
2.3.5程序的输入51
2.3.6程序下载到仿真软件S7-PLCSIM53
2.3.7程序的监视55
2.4用在线检测法创建一个完整的TIAPortal项目56
2.4.1在项目视图中新建项目56
2.4.2在线检测设备56
2.4.3程序下载到S7-1500CPU模块60
2.5程序上载63
2.6使用快捷键64

第3章西门子S7-1200/1500PLC的编程65
3.1S7-1200/1500PLC的编程基础65
3.1.1数据类型65
3.1.2S7-1200/1500PLC的存储区72
3.1.3全局变量与区域变量76
3.1.4编程语言77
3.1.5变量表78
3.2位逻辑运算指令80
3.2.1触点与线圈相关逻辑80
3.2.2复位、置位、复位域和置位域指令85
3.2.3RS/SR触发器指令86
3.2.4上升沿和下降沿指令87
3.3定时器指令89
3.3.1通电延时定时器（TON）90
3.3.2断电延时定时器（TOF）93
3.4计数器指令96
3.4.1加计数器（CTU）96
3.4.2减计数器（CTD）98
3.5传送指令、比较指令和转换指令99
3.5.1传送指令99
3.5.2比较指令101
3.5.3转换指令104
3.6数学函数指令、移位和循环指令111
3.6.1数学函数指令111
3.6.2移位和循环指令118
3.7块、函数和组织块121
3.7.1块的概述121
3.7.2函数（FC）及其应用122
3.7.3组织块（OB）及其应用126
3.8数据块和函数块133
3.8.1数据块（DB）及其应用133
3.8.2函数块（FB）及其应用138

第2篇西门子PLC通信应用
第4章工业网络与现场总线通信基础142
4.1通信基本概念和常用术语142
4.1.1通信基本概念142
4.1.2PLC网络的术语解释143
4.2OSI参考模型145
4.3现场总线介绍146
4.3.1现场总线的简介146
4.3.2主流现场总线的简介146
4.3.3现场总线的发展147
4.4西门子工业网络介绍147
4.4.1西门子支持的常用通信147
4.4.2典型的西门子工业网络架构148

第5章PROFIBUS通信及应用149
5.1PROFIBUS通信概述149
5.1.1PROFIBUS通信类型和总线终端器149
5.1.2PROFIBUS总线拓扑结构150
5.2PROFIBUS通信的应用153
5.2.1S7-1200/1500PLC与分布式模块ET200MP的PROFIBUS-DP通信153
5.2.2S7-1200/1500PLC与S7-1200/1500PLC间的PROFIBUS-DP通信158
5.2.3DCS与S7-1200/1500PLC的PROFIBUS-DP通信166
5.3使用PROFIBUS通信的系统集成工程实例168

第6章Modbus通信及应用171
6.1Modbus总线介绍171
6.2Modbus-RTU总线应用172
6.2.1S7-200SMARTPLC与绝对值编码器的Modbus-RTU通信172
6.2.2S7-1200/1500PLC与远程分布式模块的Modbus-RTU通信177
6.3Modbus-RTU通信系统集成工程实例182

第7章工业以太网通信及应用183
7.1以太网通信基础知识183
7.1.1以太网通信介绍183
7.1.2工业以太网通信介绍186
7.1.3S7-1500PLC的以太网通信方式187
7.2S7-1200/1500PLC的S7通信及其应用187
7.2.1S7通信基础187
7.2.2S7-1500PLC与S7-1200PLC之间的S7通信189
7.3S7-1200/1500PLC的OUC通信及其应用195
7.3.1OUC通信介绍195
7.3.2S7-1500PLC之间的ISO-on-TCP通信196
7.4S7-1500PLC的Modbus-TCP通信及其应用203
7.4.1Modbus-TCP通信基础203
7.4.2S7-1500PLC与第三方PLC之间的Modbus-TCP通信204
7.5工业以太网通信系统集成工程实例209

第8章PROFINET通信及应用210
8.1PROFINETIO通信基础210
8.2S7-1200/1500PLC与分布式模块ET200SP之间的PROFINET通信211
8.3S7-1200/1500PLC与扫码器的PROFINET通信216
8.3.1康耐视DM60扫码器通信基础216
8.3.2S7-1200/1500PLC与康耐视DM60扫码器的PROFINET通信217
8.4S7-1200/1500PLC与DCS的PROFINET通信221
8.5PROFINET通信系统集成工程实例224

第9章自由口通信及应用227
9.1自由口通信概述227
9.2S7-200SMARTPLC的自由口通信及应用227
9.2.1S7-200SMARTPLC自由口通信基础227
9.2.2S7-200SMARTPLC与FX3UPLC的自由口通信230
9.3S7-1200/1500PLC的自由口通信及应用235
9.3.1S7-1200/1500PLC自由口通信基础235
9.3.2S7-1200/1500PLC与二维码扫描仪的自由口通信236

第3篇西门子PLC与机器人、机器视觉、RFID、智能仪表和变频器的系统集成
第10章西门子PLC与机器人的通信及系统集成242
10.1S7-1200/1500PLC与埃夫特机器人之间的Modbus-TCP通信242
10.2S7-1200/1500PLC与ABB机器人之间的PROFINET通信245
10.3西门子PLC与机器人的系统集成工程实例249

第11章西门子PLC与机器视觉的通信及系统集成251
11.1机器视觉和康耐视is2000inst机器视觉传感器介绍251
11.1.1机器视觉介绍251
11.1.2康耐视is2000inst机器视觉传感器介绍252
11.2S7-1200/1500PLC与康耐视is2000inst的PROFINET通信254

第12章西门子PLC与RFID的通信及系统集成266
12.1RFID技术介绍266
12.2S7-1200PLC与RFID的串行通信267
12.2.1西门子RF120C和RF340R模块267
12.2.2S7-1200PLC与RFID的串行通信应用实例268
12.3S7-200SMARTPLC与RFID的自由口通信274
12.3.1RF-WR-80U型RFID读写头的功能274
12.3.2S7-200SMARTPLC自由口通信应用实例275
12.4S7-1200/1500PLC与RFID的PROFINET通信278
12.4.1S7-1200/1500PLC与RF180C的系统介绍278
12.4.2S7-1200/1500PLC与RF180C的PROFINET通信应用实例280

第13章西门子PLC与智能仪表的通信及系统集成286
13.1S7-1200/1500PLC与温度仪表之间的Modbus-RTU通信286
13.1.1温度仪表介绍286
13.1.2S7-1200/1500PLC与温度仪表之间的Modbus-RTU通信应用举例286
13.2S7-1200/1500PLC与称重仪表的自由口通信291
13.2.1称重仪表介绍291
13.2.2S7-1200/1500PLC与称重仪表的自由口通信应用实例292

第14章西门子PLC与变频器的通信及系统集成295
14.1G120变频器通信报文介绍295
14.2S7-200SMART/1200/1500PLC与G120的PROFINET通信299
14.2.1S7-200SMARTPLC与G120的PROFINET通信299
14.2.2S7-1200/1500PLC与G120的PROFINET通信304
14.3S7-1200/1500PLC与G120变频器的Modbus-RTU通信309
14.3.1G120变频器的Modbus-RTU通信基础309
14.3.2S7-1200/1500PLC与G120变频器的Modbus-RTU通信309

第15章网关和耦合器的通信及系统集成319
15.1网关在通信中的应用319
15.1.1网关介绍319
15.1.2用S7-1200/1500PLC、Modbus转PROFINET网关和温度仪表测量温度319
15.2耦合器在通信中的应用324
15.2.1耦合器介绍324
15.2.2用PN/PNCoupler组建一个PROFINET网络324
15.2.3用DP/DPCoupler组建一个PROFIBUS网络328

第16章无线通信及系统集成337
16.1无线网关在通信中的应用337
16.1.1无线通信概述337
16.1.2无线网关介绍338
16.1.3用邦纳DXM100无线网关测量振动和温度339
16.2无线通信在远程维护中的应用343
16.2.1远程无线通信方案介绍343
16.2.2MCGS的TPC7022Nt在远程维护中的应用344

参考文献352

随着计算机技术的发展，以可编程控制器（PLC）、变频器、伺服驱动系统和计算机通信等技术为主体的新型电气控制系统已经逐渐取代传统的继电器控制系统，并广泛应用于各个行业。其中，西门子、三菱PLC、变频器、触摸屏及伺服驱动系统具有卓越的性能，且有很高的性价比，因此在工控市场占有非常大的份额，应用十分广泛。笔者之前出版过一系列西门子及三菱PLC方面的图书，深受读者欢迎，并被很多学校选为教材。近年来，由于工控技术不断发展，产品更新换代，性能得到了进一步提升，为了更好地满足读者学习新技术的需求，我们组织编写了这套全新的“老向讲工控”丛书。
本套丛书主要包括三菱FX3UPLC、FX5UPLC、iQ-RPLC、MR-J4/JE伺服系统，西门子S7-1200/1500PLC、SINAMICSV90伺服系统，欧姆龙CP1系列PLC等内容，总结了笔者十余年的教学经验及工程实践经验，将更丰富、更实用的内容呈现给大家，帮助读者全面掌握工控技术。
丛书具有以下特点。
（1）内容全面，知识系统。既适合初学者全面掌握工控技术，也适合有一定基础的读者结合实例深入学习。
（2）实例引导学习。大部分知识点采用实例讲解，便于读者举一反三，快速掌握编程技巧及应用。
（3）案例丰富，实用性强。精选大量工程实用案例，便于读者模仿应用，重点实例都包含软硬件配置清单、原理图和程序，且程序已经在PLC上运行通过。
（4）对于重点及复杂内容，配有大量微课视频。读者扫描书中二维码即可观看，配合文字讲解，学习效果更好。
本书为《西门子PLC编程与通信综合应用》。PLC通信和张力控制是PLC控制中的公认难点，对于西门子PLC刚入门的读者来说就更是如此，为了使读者能系统地掌握西门子PLC的编程与通信技术，我们在总结长期教学经验和工程实践的基础上，联合相关企业人员，共同编写了本书。
本书以西门子PLC编程及通信应用为主线，采用实例引导学习的方式，分三篇由浅入深全面介绍西门子S7-1200/1500编程、通信及与机器人、机器视觉、RFID、智能仪表和变频器等的系统集成。本书内容新颖、先进、实用，丰富案例配合视频详细讲解，帮助读者快速，掌握西门子PLC编程及通信综合应用。
本书由向晓汉和郭浩主编。第1～4章由龙丽编写，第5～12章由无锡职业技术学院向晓汉编写，第13～16章由西安中诺工业自动化科技有限公司郭浩编写。全书由陆金荣高级工程师主审。
由于编者水平有限，不足之处在所难免，敬请读者批评指正。

编者