西门子S PLC从入门到精通

本书特色如下：

1.内容循序渐进，实用性强。从PLC基础及博途入门，到常用指令详解，到变频器、触摸屏、组态软件的应用，再到整个控制系统的综合应用。

2.用实例引导读者学习，便于理解。精选大小案例近百个，包括基础实例、提高实例、综合应用实例等。

3.所有实例都包含软硬件的配置方案图、接线图和程序。为确保正确性，所有程序已经实际在PLC上运行通过。

4.双色印刷，视频讲解，学习更加便捷。重点章节配有教学视频，扫对应二维码即可随时随地观看。

5.随书赠送所有实例源程序，易于进行工程移植；另有相关学习资料，方便进行知识的延伸及拓展。

 

 

本书采用双色图解 视频教学的形式，以西门子S7-1200 PLC为平台，应用TIA Portal（博途）V16和西门子组态软件WinCC V7.5进行组态，由浅入深地介绍了S7-1200 PLC基础、TIA博途软件入门、基本指令和顺序控制编程、程序块及扩展指令、通信的组态与编程、MM420变频器的应用、触摸屏的应用、WinCC组态软件的应用以及综合应用等。

本书通过大量实例讲解指令的应用，每个实例均按照控制要求、控制线路、相关知识、控制程序的结构进行编写，且均通过仿真和上机验证；相关指令均采用梯形图编程，适合初学者快速入门与提高。

本书适合电气工程师、自动化工程师等自学使用，也可以作为职业院校、培训学校相关专业的参考书。

 

入门篇

第1章　S7-1200 PLC基础    002

1.1　S7-1200 PLC概述 002

1.1.1　S7-1200系列CPU 002

1.1.2　S7-1200 PLC的工作过程 006

1.1.3　PLC的分类 006

1.2　S7-1200系列PLC的扩展 007

1.2.1　信号模块（SM） 007

1.2.2　信号板（SB） 009

1.2.3　通信模块（CM） 010

1.2.4　电源计算 010

1.3　S7-1200 PLC的存储器及数据类型 011

1.3.1　S7-1200 PLC的存储器 011

1.3.2　数制与编码 013

1.3.3　数据类型 014

第2章　TIA博途软件入门    020

2.1　TIA 博途软件的安装与卸载 020

2.1.1　TIA博途软件的安装 020

2.1.2　TIA博途软件的卸载 022

2.2　TIA 博途入门 022

2.2.1　博途视图和项目视图 022

2.2.2　使用项目视图组态设备 025

2.2.3　使用符号定义变量 027

2.2.4　编写用户程序 031

2.2.5　程序仿真 033

2.2.6　项目的下载与上传 035

2.2.7　程序在线调试 037

第3章　S7-1200 PLC的基本指令    041

3.1　位逻辑操作 041

3.1.1　触点与线圈指令 041

3.1.2　置位复位指令 042

3.1.3　边沿检测指令 043

3.1.4　电动机连续运行控制 044

3.2　定时器 048

3.2.1　定时器指令 048

3.2.2　电动机顺序启动控制 053

3.3　计数器 054

3.3.1　计数器的数据类型 054

3.3.2　计数器指令 055

3.3.3　单按钮启动/停止控制 056

3.4　比较操作 058

3.4.1　比较指令 058

3.4.2　传送带工件计数 059

3.5　数学函数 061

3.5.1　运算指令 061

3.5.2　浮点数函数运算指令 063

3.5.3　其他数学函数指令 064

3.5.4　电动机调速控制 064

3.6　转换操作 066

3.6.1　转换操作指令 066

3.6.2　圆面积计算 068

3.7　移动操作 068

3.7.1　移动操作指令 068

3.7.2　电动机Y-△降压启动控制 071

3.8　程序控制操作 072

3.8.1　程序控制指令 072

3.8.2　选择电动机控制方法 074

3.9　字逻辑运算操作 075

3.9.1　字逻辑指令 075

3.9.2　数据的低4位输出 077

3.10　移位与循环移位 078

3.10.1　移位指令与循环移位指令 078

3.10.2　8位彩灯控制 079

3.11　模拟量输入与输出 081

3.11.1　模拟量输入 081

3.11.2　管道气体压力的测量 082

3.11.3　热电偶和热电阻输入 085

3.11.4　烘仓温度的控制 088

3.11.5　模拟量输出 090

3.11.6　输出模拟电压 091

第4章　顺序控制编程    094

4.1　顺序控制功能图 094

4.1.1　顺序控制功能图的基本元件 094

4.1.2　顺序控制功能图的基本结构 095

4.2　单流程的顺序启动控制 096

4.3　选择流程的运料小车控制 098

4.4　并行流程的交通灯控制 101

提高篇

第5章　S7-1200 PLC的程序块及扩展指令    106

5.1　用户程序中的程序块 106

5.1.1　组织块与程序结构 106

5.1.2　用户程序的分层调用 107

5.2　组织块OB与中断 108

5.2.1　事件与组织块 108

5.2.2　启动与循环组织块 109

5.2.3　时间中断组织块 112

5.2.4　延时中断组织块 115

5.2.5　循环中断组织块 117

5.2.6　硬件中断组织块 120

5.2.7　中断连接与中断分离 122

5.3　函数FC和函数块FB 124

5.3.1　函数FC 124

5.3.2　函数块FB 128

5.3.3　函数块的多重背景 132

5.4　日期和时间操作 135

5.4.1　日期和时间的数据类型 135

5.4.2　日期和时间指令 136

5.4.3　时钟功能指令 136

5.4.4　日期和时间的应用实例 138

5.5　字符串与字符操作 140

5.5.1　字符串转换指令 141

5.5.2　字符串指令 144

5.6　高速脉冲输出 146

5.6.1　高速脉冲输出的端子与指令 146

5.6.2　PTO输出 148

5.6.3　PWM输出 150

5.7　高速计数器 152

5.7.1　高速计数器概述 152

5.7.2　内部方向控制的单相计数器 158

5.7.3　外部方向控制的单相计数器 160

5.7.4　双相计数器 161

5.7.5　A/B相正交计数器 162

5.8　配方管理 167

5.8.1　配方概述 167

5.8.2　PLC程序的编写 168

5.8.3　配方管理调试 172

5.8.4　配方数据的管理 173

5.9　PID控制 175

5.9.1　PLC的闭环控制系统与PID指令 175

5.9.2　PID控制器的应用 179

第6章　S7-1200 PLC的通信    185

6.1　网络通信基础 185

6.1.1　计算机通信的国际标准 185

6.1.2　以太网通信 186

6.1.3　PROFIBUS通信 187

6.2　基于以太网的开放式用户通信 189

6.2.1　S7-1200之间的TCP和ISO-on-TCP通信 189

6.2.2　S7-1200之间的UDP通信 197

6.3　基于以太网的S7通信 201

6.3.1　S7-1200之间的S7通信 201

6.3.2　S7-1200与S7-300之间的S7通信 207

6.4　基于以太网的Modbus TCP通信 210

6.4.1　Modbus TCP通信指令 210

6.4.2　Modbus TCP通信实例 215

6.5　PROFINET IO通信 217

6.5.1　S7-1200作为IO控制器 217

6.5.2　S7-1200作为IO智能设备 218

6.5.3　S7-1200作为共享设备 222

6.6　PROFIBUS-DP通信 224

6.6.1　S7-1200作为DP主站 224

6.6.2　S7-1200作为DP从站 225

6.7　点对点通信 226

6.7.1　串行通信概述 226

6.7.2　自由口通信 229

6.7.3　Modbus RTU通信 232

精通篇

第7章　S7-1200 PLC与变频器的应用    240

7.1　变频器的基础知识与参数设置 240

7.2　应用S7-1200与变频器实现连续运转控制 244

7.3　应用S7-1200与变频器实现多段速控制 246

7.4　应用S7-1200与变频器实现变频调速控制 249

7.5　S7-1200与变频器的USS通信 251

7.5.1　USS通信的原理与指令 251

7.5.2　USS通信的应用 254

7.6　S7-1200与变频器的PROFIBUS通信 257

7.6.1　用户数据结构与DP通信指令 257

7.6.2　S7-1200与变频器的PROFIBUS通信应用 259

第8章　S7-1200 PLC与触摸屏的应用    265

8.1　触摸屏的基本知识 265

8.1.1　人机界面与触摸屏 265

8.1.2　触摸屏的组态与运行 266

8.1.3　触摸屏TP700接口 267

8.1.4　触摸屏参数的设置与下载 267

8.2　S7-1200与HMI的通信组态 270

8.2.1　PLC与HMI在同一个项目中的通信组态 270

8.2.2　PLC与HMI在不同项目中的通信组态 271

8.3　触摸屏画面对象的组态 274

8.3.1　控制要求和控制电路 274

8.3.2　PLC与触摸屏的硬件组态 275

8.3.3　编写控制程序 276

8.3.4　画面对象的组态 277

8.3.5　调试与运行 281

8.4　触摸屏故障报警的组态 283

8.4.1　报警的基本概念 283

8.4.2　控制要求和控制电路 283

8.4.3　PLC与触摸屏的硬件组态 285

8.4.4　编写PLC程序 285

8.4.5　触摸屏画面及报警的组态 287

8.4.6　触摸屏报警的仿真 293

8.5　触摸屏的用户管理 295

8.5.1　组态PLC与触摸屏的通信网络 295

8.5.2　用户管理 295

8.5.3　触摸屏画面的组态 295

8.5.4　画面对象的安全设置 297

8.6　触摸屏的配方管理 297

8.6.1　配方与数据传送 297

8.6.2　组态PLC与触摸屏的通信网络 298

8.6.3　配方的组态 299

8.6.4　配方管理仿真 301

8.7　PLC与触摸屏的PROFIBUS通信 301

第9章　S7-1200 PLC与组态软件WinCC的应用    303

9.1　组态软件WinCC的基本知识 303

9.1.1　WinCC的特点 303

9.1.2　WinCC产品的分类 304

9.1.3　WinCC系统构成 304

9.1.4　博途WinCC与WinCC组态软件的区别 305

9.2　WinCC V7.5的安装与卸载 306

9.2.1　WinCC安装要求 306

9.2.2　WinCC的安装 307

9.2.3　WinCC的卸载 310

9.3　WinCC单用户项目的组态 311

9.3.1　控制要求与控制电路 311

9.3.2　S7-1200的组态与编程 311

9.3.3　WinCC项目的组态 314

9.3.4　项目的运行 319

9.4　WinCC故障报警的组态 321

9.4.1　控制要求和控制电路 321

9.4.2　S7-1200的组态与编程 322

9.4.3　WinCC故障报警的组态 324

9.4.4　WinCC画面的组态 327

9.4.5　项目的运行 331

9.5　WinCC用户管理的组态 331

9.5.1　用户管理组态 331

9.5.2　过程画面的组态 333

9.5.3　项目运行 334

9.6　WinCC多用户项目的组态 335

9.6.1　控制要求和控制电路 335

9.6.2　S7-1200的组态与编程 335

9.6.3　WinCC项目的组态 337

9.7　博途组态WinCC的以太网通信 342

9.7.1　控制要求和控制电路 342

9.7.2　硬件的组态与编程 343

9.7.3　WinCC项目的组态 346

9.7.4　调试与运行 348

9.8　博途组态WinCC的PROFIBUS通信 349

9.8.1　控制要求和控制电路 349

9.8.2　硬件的组态与编程 350

9.8.3　WinCC项目的组态 351

9.8.4　调试与运行 353

第10章　综合应用    354

10.1　恒压供水系统 354

10.1.1　控制要求和控制电路 354

10.1.2　硬件组态与PLC编程 354

10.1.3　触摸屏的组态 357

10.1.4　WinCC的组态 357

10.2　生产设备的PROFIBUS总线通信 364

10.2.1　控制要求和控制电路 364

10.2.2　硬件组态与PLC编程 364

10.2.3　触摸屏的组态 369

10.2.4　WinCC服务器的组态 371

10.2.5　WinCC客户机1的组态 376

10.2.6　WinCC客户机2的组态 378

参考文献    380

 

S7-1200 PLC作为西门子公司的新一代小型PLC，其指令和编程软件与大中型PLC兼容，具有逐渐取代S7-200 PLC的趋势。它集成了以太网接口，同时具有很强的通信和工艺功能，使用西门子全集成自动化软件平台TIA Portal（博途） V16进行组态和编程。

本书以S7-1200 CPU 1214C AC/DC/Rly为核心，使用TIA Portal V16和西门子WinCC V7.5进行组态和编程。书中对S7-1200的硬件结构和硬件组态、编程软件和仿真软件的使用方法、指令、顺序控制、各种通信的组态与编程、变频器的使用、触摸屏的使用和组态软件WinCC的应用等都做了深入的介绍。编程语言使用梯形图，将编程指令融入实例程序中，可以快速学习编程指令的应用，适合初学者入门与提高。

本书分为三个部分，部分为入门篇，第1章简单介绍了S7-1200的硬件基础、存储器和数据类型；第2章通过一个实例介绍了博途软件的应用；第3章在介绍了基本指令的基础上，通过实例讲解指令的应用；第4章为顺序控制编程。第二部分为提高篇，第5章讲解了组织块与中断、函数FC和函数块FB、日期和时间、高速计数器和高速脉冲输出、配方管理、PID控制等；第6章介绍了各种通信的组态及实现方法。第三部分为精通篇，第7章介绍了变频器的应用；第8章以精简面板TP700 Comfort为例，介绍触摸屏的组态和通信过程；第9章通过组态软件WinCC V7.5对计算机监控进行组态，由于博途软件集成的WinCC功能有限，因此使用了WinCC V7.5，博途软件集成的WinCC组态过程与触摸屏组态类似，本章后一个实例给出了用博途软件组态WinCC的过程，读者可以根据WinCC组态实例程序，快速学习如何用博途软件进行组态；第10章以两个实例介绍了PLC、变频器、触摸屏和WinCC的综合应用。

本书所有实例都使用仿真软件进行了调试，并且都经过了上机调试。读者可以通过书中的程序对PLC、PLC与触摸屏和WinCC通信进行仿真，学习PLC的编程方法、PLC与触摸屏和WinCC的通信。每一章都配有视频讲解，也可以通过视频进行学习，提高学习效率。同时，附赠所有实例源程序，方便读者实践。

本书第1、2、4章由陈莉娜编写，第3章由瓮嘉民编写，第5～10章由赵春生编写。

由于编者水平有限，且时间仓促，书中疏漏和不妥之处在所难免，恳请广大读者批评指正，衷心感谢！

编者