西门子S/1500 PLC SCL语言编程从入门到精通

1. 从硬件入手，介绍电气接线

   2. 案例丰富，理论和实践并行

   3. 基础篇、进阶篇和高级篇从入门到精通

   4. 配视频讲解

   5. 彩色印刷，清楚直观

   6. 作者在线

 

 

本书帮助读者系统学习西门子SCL编程语言，书中案例的硬件基于西门子S7-1200/1500系列PLC，软件基于博途开发环境。本书分三部分：入门篇、进阶篇和高级篇。入门篇介绍了S7-1200/1500的硬件环境、PLC工作原理及SCL编程的基本概念；进阶篇介绍了SCL编程的复杂数据类型、扩展指令、工艺对象等，包含大量实用案例讲解；高级篇介绍如何使用C#语言编写TCP及UDP通信的控制台程序，并实现与PLC的通信。本书从基础到进阶再到高级，带领读者循序渐进地学习西门子SCL编程方法和技巧。

书中附有视频讲解，读者扫描二维码即可观看学习。

本书适合电气自动化的编程和调试工程师使用，也可作为大专院校相关专业的教材。

 

篇 入门篇 001

第1章 S7-1200/1500硬件介绍 001

1.1 西门子SIMATIC S7-1200 PLC概述 001

1.2 S7-1200的CPU模块 003

1.2.1 CPU模块概述 003

0101-CPU 1214FC介绍 004

1.2.2 CPU 1214C AC/DC/Relay 004

1.3 S7-1200的数字量模块 007

1.3.1 数字量输入模块 007

1.3.2 数字量输出模块 009

1.4 S7-1200的模拟量模块 010

1.4.1 模拟量输入模块 010

1.4.2 模拟量输出模块 012

1.5 西门子SIMATIC S7-1500 PLC概述 013

1.6 S7-1500的CPU模块 015

1.6.1 CPU模块概述 015

1.6.2 CPU 1515-2PN模块 017

1.7 S7-1500/ET 200MP的数字量模块 019

1.7.1 数字量输入模块 019

1.7.2 数字量输出模块 019

1.7.3 数字量故障安全模块 021

1.8 S7-1500/ET 200MP的模拟量模块 023

1.8.1 模拟量输入模块 023

1.8.2 模拟量输出模块 027

1.9 S7-1500/ET 200MP的组件 029

1.9.1 导轨 029

1.9.2 U形连接器 029

1.9.3 前连接器 029

1.9.4 电源端子 030

第2章　PLC的工作原理与存储方式 031

2.1 PLC的工作原理 031

2.1.1 PLC的程序结构 031

2.1.2 CPU的工作模式 031

2.2 CPU的存储器 033

2.2.1 装载存储器 033

2.2.2 工作存储器 033

2.2.3 保持存储器 034

2.2.4 系统存储器 034

2.3 SIMATIC存储卡 035

2.3.1 SIMATIC存储卡简介 035

0201-SIMATIC存储卡介绍 035

2.3.2 SIMATIC存储卡的安装 036

2.3.3 SIMATIC存储卡的工作模式 037

2.3.4 使用SIMATIC存储卡更新CPU固件 037

2.4 在线查看存储器的使用情况 038

第3章　TIA博途软件开发环境 039

3.1 TIA博途平台简介 039

3.2 程序编辑器介绍 042

3.3 SCL编辑器的常规设置 043

3.3.1 高亮显示关键字 043

3.3.2 新添加块的设置 044

3.4 创建SCL函数块或函数 045

3.5 SCL代码编辑器 045

3.6 SCL编辑器使用技巧 046

3.6.1 使用区间指令将代码分区 046

3.6.2 使用书签快速定位代码 047

第4章　TIA博途软件应用实例 049

4.1 创建示例程序 049

0401-创建示例程序 049

4.2 项目的编译、下载与在线监控 053

0402-项目程序的下载与在线监控 053

4.3 程序的比较 054

0403-程序在线与离线比较 055

4.4 项目的归档与恢复 055

0404-项目的归档与恢复 056

4.5 使用项目参考功能 056

0405-使用项目参考功能 056

第5章　S7-1200/1500的软件架构与编程 057

5.1 操作系统与用户程序 057

5.2 操作系统的接口——组织块 058

5.2.1 组织块的分类 058

0501-组织块(Organization Block)介绍 059

5.2.2 程序循环组织块 059

5.2.3 启动组织块 059

5.2.4 延时中断组织块 059

5.2.5 循环中断组织块 059

5.2.6 硬件中断组织块 060

5.2.7 时间错误中断组织块 060

5.2.8 诊断错误中断组织块 060

5.2.9 插拔中断组织块 060

5.2.10 机架或子站故障组织块 061

5.2.11 日期时间中断组织块 061

5.2.12 状态中断组织块 061

5.2.13 更新中断组织块 061

5.2.14 配置中断组织块 061

5.2.15 运动控制插补器组织块 061

5.2.16 运动控制伺服组织块 061

5.2.17 运动控制伺服前调组织块 061

5.2.18 运动控制伺服后调组织块 062

5.3 用户程序的基本单位——程序组织单元 062

5.3.1 函数 062

0502-函数(FC)介绍 062

5.3.2 函数块 063

0503-函数块(FB)及其背景数据块的介绍 063

5.3.3 数据块 064

0504-全局数据块(Global DB)介绍 064

0505-背景数据块介绍 066

0506-多重背景数据块介绍 067

5.4 编程指导 068

5.4.1 模块化程序设计 068

5.4.2 程序组织单元的命名规则 068

5.4.3 代码注释的推荐格式 069

第6章　SCL语言 070

6.1 SCL语言与PLC国际编程标准 070

6.1.1 SCL语言简介 070

6.1.2 PLC国际编程标准——IEC 61131-3简介 071

6.2 SCL语言的特点和优势 071

6.3 先睹为快：SCL编程实现按钮控制指示灯 072

6.3.1 硬件/软件环境及电气图纸 072

0601-TIA博途实例-电气图纸 073

6.3.2 程序代码示例 073

0602-TIA博途实例-程序讲解 075

0603-LED灯实际效果演示 075

第7章　SCL编程的基本概念 076

7.1 基本数据类型 076

7.1.1 布尔型 076

7.1.2 整数类型 076

7.1.3 实数类型 077

7.1.4 定时器时间值类型 078

7.1.5 日期时间类型 079

7.1.6 字符与字符串类型 081

7.1.7 位字符串类型 082

7.2 变量与常量 083

7.2.1 变量概述 083

7.2.2 变量的命名规则 083

7.2.3 变量的声明 084

7.2.4 预定义变量——ENO 084

7.2.5 常量概述 085

7.2.6 常量的声明 085

7.3 表达式 086

7.3.1 算术表达式 086

7.3.2 关系表达式 087

7.3.3 逻辑表达式 087

7.4 运算符及其优先级 088

7.5 语句 088

7.5.1 语句概述 088

7.5.2 赋值语句 088

7.5.3 条件语句（IF） 089

7.5.4 选择语句（CASE） 090

7.5.5 循环语句 091

7.5.6 跳转语句 094

7.6 代码的注释 095

第8章　SCL基本指令及其应用 096

8.1 沿信号检测指令 096

8.1.1 上升沿信号检测指令 096

0801-上升沿信号检测 096

8.1.2 下降沿信号检测指令 097

8.2 定时器指令 097

8.2.1 脉冲定时器（TP）指令 097

0802-脉冲定时器示例 099

8.2.2 延时接通定时器（TON）指令 099

0803-延时接通定时器示例 100

8.2.3 延时断开定时器（TOF）指令 100

0804-延时断开定时器示例 101

8.2.4 保持型延时接通定时器（TONR）指令 101

0805-保持型延时接通定时器示例 102

8.2.5 复位定时器（RESET_TIMER）指令 102

8.2.6 定时器预设值设置（PRESET_TIMER）指令 103

8.3 计数器指令 103

8.3.1 加计数器指令 103

8.3.2 减计数器指令 104

8.3.3 加/减计数器指令 105

8.4 数学指令 106

8.4.1 正弦指令 106

8.4.2 余弦指令 106

8.4.3 平方指令 106

8.4.4 值指令 107

8.4.5 小值指令 107

8.5 读写存储器指令 107

8.5.1 PEEK指令 107

8.5.2 POKE指令 108

8.6 移动指令 110

8.6.1 MOVE_BLK指令 111

8.6.2 UMOVE_BLK指令 111

8.6.3 FILL_BLK指令 111

8.6.4 UFILL_BLK指令 112

8.7 转换指令 112

8.7.1 类型转换指令 112

8.7.2 取整指令 112

8.7.3 归一化指令——NORM_X 113

8.7.4 比例缩放指令——SCALE_X 114

8.8 字逻辑指令 115

8.8.1 解码（DECO）指令 115

8.8.2 编码（ENCO）指令 115

8.9 移位指令 116

8.9.1 右移（SHR）指令 116

8.9.2 左移（SHL）指令 116

8.9.3 循环右移（ROR）指令 117

8.9.4 循环左移（ROL）指令 117

第9章　SCL基本编程实例 118

9.1 电机启停控制 118

0901-电机启停控制-电气图纸讲解 119

0902-电机启停控制-程序讲解 120

0903-电机启停控制-实际演示 120

9.2 用不同的频率控制蜂鸣器 120

0904-不同频率控制蜂鸣器发声-电气图纸讲解 121

0905-不同频率控制蜂鸣器发声-程序讲解 122

0906-不同频率控制蜂鸣器发声-实际演示 123

9.3 空压机的延时关闭 124

0907-空压机延时关闭-电气图纸讲解 124

0908-空压机延时关闭-程序讲解 126

0909-空压机延时关闭-实际演示 126

9.4 移动单元位置计算 126

0910-移动单元位置计算-电气图纸讲解 127

0911-移动单元位置计算-程序讲解 128

0912-移动单元位置计算-实际演示 128

9.5 获取模拟量温湿度传感器的值 129

0913-模拟量温湿度传感器-电气图纸讲解 129

0914-模拟量温湿度传感器-程序讲解 130

0915-模拟量温湿度传感器-实际演示 131

9.6 BCD码转换成整数 131

0916-BCD码转换成整数 132

9.7 位字符串的提取与组合 133

0917-位字符串的提取与组合 133

第二篇 进阶篇 135

第10章 S7-1200/1500复杂数据类型 135

10.1 数组 135

10.1.1 数组概述 135

10.1.2 数组的声明 136

10.1.3 数组元素的引用 136

10.2 指针 136

10.2.1 基本概念 136

10.2.2 Pointer类型 137

10.2.3 Any类型 138

10.2.4 Variant类型 139

10.3 结构体 139

10.3.1 结构体及其声明 139

10.3.2 结构体变量的引用 140

10.4 用户自定义类型 141

10.4.1 基本概念 141

10.4.2 用户自定义类型变量的声明及引用 142

10.5 系统数据类型 142

第11章　SCL扩展指令 143

11.1 日期时间指令 143

11.1.1 时间加减指令 143

11.1.2 时钟读写指令 144

1101-读写CPU系统时钟 145

11.2 字符串操作指令 146

11.2.1 获取字符串当前长度 146

11.2.2 获取字符串长度 146

11.2.3 读取字符串左侧字符 146

11.2.4 读取字符串右侧字符 147

11.2.5 读取字符串中间字符 147

11.2.6 插入字符串 148

11.2.7 替换字符串 148

11.3 中断指令 149

11.3.1 硬件中断的绑定与解绑 149

11.3.2 循环中断的设置与查询 150

11.3.3 日期时间中断的设置与启用 152

11.3.4 延时中断的启用与取消 155

11.4 配方管理 156

11.4.1 配方概述 156

11.4.2 配方相关数据块 157

11.4.3 配方导出指令 158

1102-如何导出配方数据 159

11.4.4 配方导入指令 161

1103-如何导入配方数据 162

11.4.5 读配方指令 164

1104-读取配方数据 165

11.4.6 写配方指令 165

1105-写入配方数据 166

11.5 诊断指令 166

11.5.1 读取IO设备的名称 166

1106-读取IO设备名称 166

11.5.2 读取IO设备信息 168

1107-读取IO设备信息 168

11.5.3 读取IO设备的状态 170

1108-读取IO设备状态 170

11.5.4 读取标识及维护数据 172

1109-读取标识及维护数据 174

第12章　SCL编程进阶实例与技巧 175

12.1 通用函数库 175

12.1.1 基本介绍 175

12.1.2 下载与安装 175

1201-LGF通用函数库的下载及安装 175

12.1.3 LGF函数介绍——脉冲继电器 176

1202-LGF脉冲继电器 177

12.1.4 LGF函数介绍——频率发生器 178

1203-LGF频率发生器 178

12.1.5 LGF函数介绍——环型存储区 179

1204-LGF环型存储区函数 179

12.2 自己编程实现沿信号检测 181

12.3 自己编程实现双稳态触发器 182

12.4 自己编程实现减计数器 184

12.5 自己编程实现定时采样 186

12.6 自己编程实现数据块复制 188

12.7 自己编程计算设备运行时间 189

12.8 间接寻址 192

12.8.1 变量的覆盖访问（AT） 192

12.8.2 变量的片段访问（SLICE） 192

12.8.3 PEEK/POKE 194

12.9 SCL源代码操作 195

12.9.1 导出源代码 195

12.9.2 导入源代码 195

12.10 SCL程序加密保护 196

12.11 创建自己的全局库 196

1205-创建自己的全局库 197

第13章　SCL工艺功能及其应用 198

13.1 高速计数器 198

13.1.1 高速计数器概述 198

13.1.2 S7-1200的高速计数器 198

13.1.3 S7-1200的高速计数器指令 200

13.1.4 S7-1500的高速计数器模块 204

13.1.5 实例1：CPU 1214FC获取编码器的数据 208

1301-编码器-高速计数器电气图纸讲解 209

1302-编码器例程程序讲解 211

13.1.6 实例2：高速计数器当前值的断电保存 211

1303-保存高速计时器当前值 211

13.2 脉宽调制（PWM） 213

13.2.1 脉宽调制概述 213

13.2.2 S7-1200的PWM资源 213

13.2.3 S7-1200 PWM的组态与控制 214

13.2.4 S7-1500的PWM资源 216

13.2.5 S7-1500 PWM的组态与控制 216

1304-PWM组态及程序讲解 216

13.2.6 SCL实例：CPU 1214FC使用PWM实现电机调速 220

1305-EPLAN电气图纸讲解 220

13.3 PID控制 223

13.3.1 开环系统与闭环系统 223

1306-PWM控制电机调速-实际延时 223

13.3.2 PID控制器 224

13.3.3 S7-1200/1500 PID指令介绍 224

1307-PID指令及其组态 224

13.3.4 PID工艺对象 226

13.3.5 实例：CPU 1214C使用PID控制水罐的温度 227

13.4 运动控制 232

13.4.1 运动控制概述 232

13.4.2 S7-1200的PTO资源 236

13.4.3 S7-1500/ET 200MP的TM PTO4模块 236

13.4.4 S7-1200/1500的运动轴与工艺对象 238

1308-运动轴工艺对象介绍 238

13.4.5 S7-1200/1500的运动控制指令 241

13.4.6 实例：CPU 1214FC控制步进电机进行定位 252

1309-步进电机-接线图讲解 254

1310-步进电机运动控制-工艺对象讲解 256

1311-步进电机控制-回原点 258

1312-步进电机运动控制-程序讲解 261

1313-步进电机运动控制-实例演示 261

第14章 SCL通信功能及其应用 262

14.1 串行通信 262

14.1.1 串行通信概述 262

14.1.2 S7-1200的串口通信模块及信号板 264

1401-CM 1241 RS232模块外观介绍 264

1402-CB 1241 RS485外观及安装介绍 267

14.1.3 S7-1500/ET 200MP串口通信模块 268

14.1.4 点对点通信指令 270

1403-串口指令SEND_PTP&RCV_PTP数据收发演示 270

1404-CM 1241 RS232固件更新 278

14.1.5 SCL实例：CPU 1214FC与串口助手通信 279

1405-CM1241使用通用串行指令与串口助手通信 279

14.2 Modbus-RTU通信 281

14.2.1 Modbus简介 281

14.2.2 S7-1200/1500的Modbus-RTU指令 283

14.2.3 Modbus协议的数据模型和地址模型 287

14.2.4 SCL实例：CPU 1214FC通过Modbus-RTU协议读取温度传感器的数值 289

1406-CB 1241 RS485读取温度传感器EPLAN电气图纸讲解 289

1407-CB 1241 RS485读取温度传感器 291

14.3 以太网通信 292

14.3.1 S7-1200/1500的以太网接口及连接资源 292

14.3.2 S7通信 293

1408-S7通信连接硬件组态 296

1409-CPU ST20和CPU 1214FC的通信讲解 299

14.3.3 TCP通信 303

1410-创建一个TCP通信函数块ComTCP 309

14.3.4 Modbus TCP通信 312

1411-Modbus-TCP服务器和客户端程序介绍 321

1412-Modbus-TCP通信实例演示 321

14.3.5 UDP通信 321

1413-创建一个UDP通信的函数块comUDP 325

14.4 PROFINET通信 328

14.4.1 PROFINET协议简介 328

14.4.2 PROFINET IO控制器与IO设备 329

14.4.3 实例：构建一个PROFINET IO系统 330

1414-构建一个PRFINET IO系统 330

14.4.4 智能设备（I-Device） 332

14.4.5 实例：CPU ST20作为CPU 1214FC的智能设备 332

14.5 Web服务器应用 335

14.5.1 Web服务器功能介绍 335

14.5.2 标准Web服务器 337

1415-Web服务器功能介绍 337

第三篇 高级篇 339

第15章 高级语言C#与SCL的程序应用实例 339

15.1 C#语言简介 339

15.2 使用C#创建一个TCP服务器程序myTCPServer 340

15.3 使用myTCPServer与函数块FB5005_ComTCP通信 343

1501-myTCPServer与函数块 FB5005_ComTCP通信 343

15.4 使用C#创建一个UDP通信程序myUDPTalker 343

15.5 使用myUDPTalker与函数块FB5006_ComUDP通信 346

1502-myUDPTalker与函数块FB5006_ComUDP通信 346

附录　ASCII码表 347

 

本书系统地介绍了西门子S7-1200/1500系列PLC在博途环境下的SCL语言编程，具有如下特点。

1．视频配合文字：文字的优点在于方便查阅，便于记忆。视频的优点在于直观易懂，有些内容用文字描述可能要花费很多笔墨，并且无法看到实际演示的效果。本书将文字与视频相结合，随书带有80多个视频教程，有的视频介绍硬件实物，有的视频介绍电气图纸，还有的视频介绍程序及演示运行的结果，通过扫描书中的二维码就可以直接观看。视频教程配合书中文字内容，使读者快速理解相关的知识点。

2．丰富的案例：电气自动化是一门实践性非常强的学科，本书中包含大量的案例，每个知识点都有举例说明，第9章、第12～14章都有非常多的实例演示。

3．从硬件入手：PLC编程与计算机编程的很大区别在于PLC编程是需要跟硬件打交道的。PLC程序开发/调试需要首先明白CPU、DI/DO、AI/AO、高速计数器等硬件，清楚电气接线，才能正确地编写程序。因此，本书的第1章首先介绍S7-1200/1500的硬件，使读者有个基本的概念。书中的案例也会花比较多的笔墨介绍电气接线，比如很多实例教程都会介绍EPLAN电气接线图，程序只有在明确电气接线后才有意义。

4．理论与实践并行：理论与实践是相辅相成的关系。没有实践的理论是空洞的理论，没有理论的实践是盲目的实践。本书第2章介绍PLC的工作原理与存储方式，为实践打下理论基础。第3章介绍TIA博途软件开发环境。第4章展示TIA博途环境下创建示例程序、下载与在线监控、程序比较、归档与恢复等实践性操作。第5章介绍S7-1200/1500的软件架构与编程。第8章、第9章介绍基本指令的同时列举了大量的编程实例，将理论与实践结合起来。

5．从入门到精通：全书总共15章，分成3大部分。第1～9章属于入门篇，介绍S7-1200/1500的硬件、CPU的工作原理与存储方式、软件架构、SCL编程的基本概念等内容。第10～14章为进阶篇，介绍SCL语言的复杂数据类型、扩展指令、扩展函数库、工艺对象(高速计数器、PWM、运动控制)、通信（串行通信、以太网通信、PROFINET通信）等内容。第15章为高级篇，介绍使用C#语言编写TCP及UDP通信的控制台应用程序，并使用该程序实现计算机与PLC的通信。如果读者是刚开始学习S7-1200/1500 SCL编程，可以按照书中目录由浅入深地进行学习。如果读者已经入门，可以跳过入门篇，直接学习进阶篇和高级篇。

6．在线反馈交流：读者可以登录网站“北岛夜话”留言与编者沟通。

本书在编写过程中得到了程丽元、程金凤、沙培芬的帮助和支持，在此表示衷心的感谢。

由于编者水平有限，书中可能存在不妥之处，望读者不吝批评指正。

李杰(北岛李工)