老向讲工控--西门子S7-1500 PLC编程从入门到精通

第1章 可编程控制器（PLC）基础 1
1.1 认识PLC 1
1.1.1 PLC 是什么 1
1.1.2 PLC 的发展历史 1
1.1.3 PLC 的应用范围 2
1.1.4 PLC 的分类与性能指标 3
1.1.5 知名PLC 品牌介绍 4
1.2 PLC 的结构和工作原理 4
1.2.1 PLC 的硬件组成 4
1.2.2 PLC 的工作原理 7
1.2.3 PLC 的立即输入、输出功能 9
1.3 传感器和变送器 9
1.4 隔离器 10
1.5 数制和编码 11
1.5.1 数制 11
1.5.2 编码 13

第2章 西门子S7-1500 PLC 的硬件 15
2.1 西门子S7-1500 PLC 定位和性能特点 15
2.1.1 西门子SIMATIC 控制器简介 15
2.1.2 S7-1500 PLC 的性能特点 16
2.2 西门子S7-1500 PLC 常用模块及其接线 17
2.2.1 电源模块 17
2.2.2 S7-1500 PLC 模块及其附件 17
2.2.3 S7-1500 PLC 信号模块及其接线 24
2.2.4 S7-1500 PLC 通信模块 32
2.2.5 S7-1500 PLC 分布式模块 33
2.3 西门子S7-1500 PLC 的硬件安装及接线 34
2.3.1 硬件配置 34
2.3.2 硬件安装 36
2.3.3 接线 38

第3章 TIA Portal（博途）软件使用入门 40
3.1 TIA Portal（博途）软件简介 40
3.1.1 初识TIA Portal（博途）软件 40
3.1.2 安装TIA Portal 软件的软硬件条件 41
3.1.3 安装TIA Portal 软件的注意事项 43
3.1.4 安装和卸载TIA Portal 软件 43
3.2 TIA Portal 视图与项目视图 45
3.2.1 TIA Portal 视图结构 45
3.2.2 项目视图 46
3.2.3 项目树 48
3.3 用离线硬件组态法创建一个完整的TIA Portal 项目 49
3.3.1 在博途视图中新建项目 49
3.3.2 添加设备 50
3.3.3 CPU 参数配置 51
3.3.4 S7-1500 的I/O 参数的配置 56
3.3.5 程序的输入 58
3.3.6 程序下载到仿真软件S7-PLCSIM 60
3.3.7 程序的监视 61
3.4 用在线检测法创建一个完整的TIA Portal 项目 62
3.4.1 在项目视图中新建项目 62
3.4.2 在线检测设备 62
3.4.3 程序下载到S7-1500 CPU模块 66
3.5 程序上载 69
3.6 使用快捷键 70
3.7 使用帮助 70
3.7.1 查找关键字或者功能 70
3.7.2 使用指令 71

第4章 西门子S7-1500 PLC 的编程语言 73
4.1 西门子S7-1500 PLC 的编程基础 73
4.1.1 数据类型 73
4.1.2 S7-1500 PLC 的存储区 80
4.1.3 全局变量与区域变量 84
4.1.4 编程语言 85
4.1.5 变量表 86
4.2 位逻辑运算指令 89
4.2.1 触点与线圈相关逻辑 89
4.2.2 复位、置位、复位域和置位域指令 94
4.2.3 RS /SR 触发器指令 95
4.2.4 上升沿和下降沿指令 96
4.3 定时器指令 100
4.3.1 通电延时定时器（TON） 100
4.3.2 断电延时定时器（TOF） 102
4.3.3 时间累加器（TONR） 105
4.3.4 原有定时器 106
4.4 计数器指令 110
4.4.1 加计数器（CTU） 110
4.4.2 减计数器（CTD） 111
4.4.3 原有计数器 112
4.5 传送指令、比较指令和转换指令 114
4.5.1 传送指令 114
4.5.2 比较指令 117
4.5.3 转换指令 119
4.6 数学函数指令、移位和循环指令 128
4.6.1 数学函数指令 128
4.6.2 移位和循环指令 135
4.7 应用实例 139

第5章 西门子S7-1500 PLC 的程序结构 144
5.1 块、函数和组织块 144
5.1.1 块的概述 144
5.1.2 函数（FC）及其应用 145
5.1.3 组织块（OB）及其应用 149
5.2 数据块和函数块 158
5.2.1 数据块（DB）及其应用 158
5.2.2 函数块（FB）及其应用 162
5.2.3 PLC 定义数据类型（UDT）及其应用 166
5.3 多重背景 169
5.3.1 多重背景的简介 169
5.3.2 多重背景的应用 169

第6章 西门子S7-1500 PLC 的编程方法与调试 175
6.1 功能图 175
6.1.1 功能图的设计方法 175
6.1.2 梯形图编程的原则 181
6.2 逻辑控制的梯形图编程方法 182
6.2.1 经验设计法 182
6.2.2 功能图设计法 183
6.3 西门子S7-1500 PLC 的调试方法 193
6.3.1 程序信息 193
6.3.2 交叉引用 195
6.3.3 比较功能 197
6.3.4 使用Trace 跟踪变量 199
6.3.5 用监控表进行调试 202
6.3.6 用强制表进行调试 205
6.3.7 其他调试方法 207

第7章 西门子PLC 的SCL 和GRAPH 编程 208
7.1 西门子PLC 的SCL 编程 208
7.1.1 S7-SCL 简介 208
7.1.2 S7-SCL 程序编辑器 209
7.1.3 S7-SCL 编程语言基础 209
7.1.4 寻址 214
7.1.5 控制语句 218
7.1.6 SCL 块 220
7.1.7 S7-SCL 应用举例 222
7.2 西门子PLC 的GRAPH 编程 228
7.2.1 S7-GRAPH 简介 228
7.2.2 S7-GRAPH 的应用基础 228
7.2.3 S7-GRAPH 的应用举例 235

第8章 西门子S7-1500 PLC 的通信应用 240
8.1 通信基础知识 240
8.1.1 通信的基本概念 240
8.1.2 PLC 网络的术语解释 241
8.1.3 OSI 参考模型 242
8.1.4 现场总线介绍 243
8.2 PROFIBUS 通信及其应用 244
8.2.1 PROFIBUS 通信概述 244
8.2.2 S7-1500 PLC 与ET200MP的PROFIBUS-DP 通信 245
8.2.3 S7-1500 PLC 与S7-1200PLC 间的PROFIBUS-DP 通信 250
8.3 西门子S7-1500 PLC 的以太网通信及其应用 256
8.3.1 以太网通信介绍 256
8.3.2 工业以太网通信介绍 258
8.3.3 S7-1500 PLC 的以太网通信方式 259
8.4 西门子S7-1500 PLC 的OUC通信及其应用 259
8.4.1 OUC 通信介绍 259
8.4.2 S7-1500 PLC 之间的TCP通信 260
8.5 西门子S7-1500 PLC 的Modbus-TCP 通信及其应用 267
8.5.1 Modbus-TCP 通信基础 267
8.5.2 S7-1500 PLC 与埃夫特机器人之间的Modbus-TCP 通信应用 268
8.6 西门子S7-1500 PLC 的S7通信及其应用 271
8.6.1 S7 通信基础 271
8.6.2 S7-1500 PLC 与S7-1200PLC 之间的S7 通信应用 272
8.7 PROFINET IO 通信 278
8.7.1 PROFINET IO 通信基础 278
8.7.2 S7-1500 PLC 与分布式模块ET200SP 之间的PROFINET通信 279
8.8 Modbus RTU 串行通信及其应用 283
8.8.1 Modbus RTU 通信介绍 284
8.8.2 S7-1500 PLC 与温度仪表的Modbus RTU 通信 286

第9章 西门子S7-1500 PLC 工艺功能及其应用 291
9.1 运动控制基础 291
9.1.1 运动控制简介 291
9.1.2 伺服驱动系统的参数设定 291
9.2 西门子S7-1500 PLC 的运动控制功能及其应用 293
9.2.1 S7-1500 PLC 的运动控制指令 293
9.2.2 S7-1500 PLC 的运动控制应用——速度控制 295
9.2.3 S7-1500 PLC 的运动控制应用——位置控制 300
9.3 西门子S7-1500 PLC 高速计数器及其应用 311
9.3.1 S7-1500 PLC 高速计数器基础 311
9.3.2 S7-1500 PLC 高速计数器应用 314
9.4 西门子S7-1500 的PID 控制及其应用 317
9.4.1 PID 控制原理简介 317
9.4.2 PID 指令简介 319
9.4.3 S7-1500 PLC 对电炉温度的控制 320

第10章 西门子S7-1500 PLC 的故障诊断技术 327
10.1 西门子S7-1500 PLC 诊断简介 327
10.2 通过模块或者通道的LED 灯诊断故障 328
10.2.1 通过模块的LED 灯诊断故障 328
10.2.2 通过模块的通道LED 灯诊断故障 328
10.3 通过TIA Portal 软件的PG/PC诊断故障 329
10.4 通过PLC 的Web 服务器诊断故障 331
10.5 通过PLC 的显示屏诊断故障 336
10.5.1 显示屏面板简介 336
10.5.2 用显示屏面板诊断故障 337
10.6 在HMI 上通过调用诊断控件诊断故障 338
10.7 通过自带诊断功能的模块诊断故障 340
10.8 利用诊断面板诊断故障 342
10.9 通过Automation Tool 诊断故障 343
10.9.1 Automation Tool 功能 343
10.9.2 Automation Tool 诊断故障 343
10.10 通过Proneta 诊断故障 345
10.10.1 Proneta 介绍 345
10.10.2 Proneta 诊断故障 345

第11章 PLC 工程应用 347
11.1 折边机的PLC 控制 347
11.2 刨床的PLC 控制 354
11.3 剪切机的PLC 控制 361

参考文献 373