西门子S7-1200 PLC与TIA博途软件编程一本通

第1章 西门子S7-1200 PLC概述 001
1.1　PLC（可编程序控制器）简介 002
1.1.1　PLC的优点 002
1.1.2　PLC与继电器-接触器控制系统的区别 003
1.2　S7-1200 PLC的主要特点和硬件结构 004
1.2.1　S7-1200 PLC的主要特点 004
1.2.2　S7-1200 PLC的硬件结构 007
1.3　CPU和信号模块、信号板的型号 008
1.3.1　CPU本体模块的型号 008
1.3.2　数字量信号模块的型号 009
1.3.3　模拟量信号模块的型号 009
1.3.4　信号板的型号 009
1.3.5　通信板、通信模块的型号 010
1.4　S7-1200 PLC硬件设备的安装 011
1.4.1　S7-1200 PLC对使用环境的要求 011
1.4.2　S7-1200 PLC本体在电控柜内的安装 011
1.4.3　其他硬件设备的安装 012
1.5　S7-1200 PLC供电电流的计算 012
1.5.1　S7-1200 PLC的供电能力 013
1.5.2　各种I/O模块消耗的电流 014
1.5.3　S7-1200 PLC供电电流计算实例 015
1.5.4　S7-1200 PLC主模块的端子数量 016
1.6　S7-1200 PLC CUP外部端子的接线 016
1.6.1　CPU 1211C的接线 017
1.6.2　CPU 1212C的接线 019
1.6.3　CPU 1214C的接线 020
1.6.4　CPU 1215C的接线 022
1.7　S7-1200 PLC数字量模块的接线 026
1.7.1　数字量输入模块的接线 026
1.7.2　数字量输出模块的接线 027
1.7.3　数字量输入/输出模块的接线 027
1.8　S7-1200 PLC模拟量模块的接线 030
1.8.1　模拟量输入模块的接线 030
1.8.2　模拟量输出模块的接线 032
1.8.3　模拟量输入/输出模块的接线 032
1.8.4　热电偶和热电阻的接线 034
1.9　S7-1200 PLC的编程语言和数据类型 036
1.9.1　梯形图（LAD） 036
1.9.2　FBD和SCL 037
1.9.3　S7-1200 PLC的数据类型 038
1.10　S7-1200 PLC的数据访问 041
1.10.1　CPU存储器数据的汇总 041
1.10.2　输入过程映像区（I） 041
1.10.3　输出过程映像区（Q） 043
1.10.4　位存储区（M） 043
1.10.5　数据块（DB） 045
1.10.6　临时存储区（L） 045
1.10.7　全局常量和局部常量 046
1.10.8　变量的寻址 047

第2章 TIA博途编程软件的操作 049
2.1　TIA Portal编程软件的技术优势 050
2.2　TIA博途编程软件的类型 051
2.3　TIA博途编程软件的安装 052
2.3.1　TIA博途编程软件对计算机的要求 052
2.3.2　TIA博途编程软件的授权 053
2.3.3　TIA博途编程软件的安装步骤 053
2.4　TIA博途编程软件视图的解析 056
2.4.1　Portal视图 056
2.4.2　项目视图的结构 057
2.4.3　标题栏、菜单栏、工具栏 058
2.4.4　项目树 058
2.4.5　程序编辑区 060
2.4.6　巡视窗口 062
2.4.7　资源卡 062
2.5　程序编辑区工具条的基本操作 065
2.6　编程指令的添加 067
2.6.1　从指令资源卡中拖拽 067
2.6.2　从收藏夹中拖拽 067
2.6.3　从空功能框中选取指令 068
2.6.4　就地更换指令 068
2.6.5　从程序中复制指令 069
2.7　变量的添加 069
2.7.1　从变量表中拖拽/复制变量 069
2.7.2　从数据块中拖拽/复制变量 070
2.7.3　在程序块中拖拽/复制变量 070
2.7.4　从硬件组态界面中拖拽变量 071
2.7.5　从接口参数表中拖拽变量 072
2.7.6　从Excel表格中复制变量 073

第3章 TIA博途编程软件的基本编程指令 074
3.1　位逻辑指令 075
3.2　定时器指令 082
3.3　计数器指令 087
3.4　比较操作指令 091
3.5　数学函数指令 095
3.6　移动操作指令 098
3.7　转换操作指令 102
3.8　程序控制指令 105
3.9　字逻辑运算指令 107
3.10　位移指令 111

第4章 S7-1200 PLC的硬件组态和参数设置 114
4.1　S7-1200 PLC的硬件组态 115
4.1.1　创建新的S7-1200 PLC设计工程 115
4.1.2　组态新的CPU机架 115
4.1.3　添加机架上的其他设备 117
4.1.4　启用模块暂存功能 119
4.1.5　构建设备的网络视图 119
4.2　设置CPU模块的各项参数 120
4.2.1　设置PROFINET通信参数 120
4.2.2　设置CPU的启动参数 121
4.2.3　CPU不能启动的问题 123
4.2.4　设置CPU模块的其他参数 123

第5章 TIA博途编程软件的梯形图编程 125
5.1　分配模块的输入和输出地址 126
5.1.1　在设备概览表中修改I/O地址 126
5.1.2　在模块属性中修改I/O地址 126
5.1.3　创建I/O地址分配表 127
5.2　变量表的创建和编辑 127
5.3　数据块DB的编辑 129
5.3.1　数据块DB的类型 129
5.3.2　DB中变量的属性 130
5.3.3　在共享数据块DB中添加变量 131
5.4　组织块OB的编辑 131
5.4.1　组织块OB的创建 132
5.4.2　OB的编号、名称、优先级 132
5.4.3　组织块OB的启动 133
5.4.4　组织块OB的运行 134
5.4.5　各种中断OB的调用 135
5.4.6　各种错误中断OB的调用 136
5.4.7　OB的梯形图 137
5.4.8　OB的更新 138
5.5　FC和FB的编辑 139
5.5.1　编辑FC/FB的接口参数 139
5.5.2　编辑FC/FB的梯形图 141
5.5.3　用双重地址编程的梯形图 142
5.6　子程序块的调用 143
5.6.1　FC的调用 143
5.6.2　FB的调用 144
5.7　FB存储数据的功能 147
5.7.1　FC和FB的区别 147
5.7.2　FB的存储功能举例 147
5.7.3　背景数据块的访问 149
5.8　程序块的访问方式 150

第6章 S7-1200 PLC的单元电路编程 152
6.1　定时控制中的单元电路 153
6.1.1　瞬时接通、延时断开电路 153
6.1.2　延时接通、延时断开电路 155
6.1.3　两台设备间隔定时启动电路 157
6.1.4　30天延时电路 159
6.1.5　定时器与计数器联合电路 159
6.2　电动机控制中的单元电路 162
6.2.1　启动-保持-停止电路 162
6.2.2　带有点动的启动-保持-停止电路 165
6.2.3　正反转控制电路 168
6.2.4　置位-复位指令的正反转控制电路 170
6.2.5　接近开关控制的自动循环电路 171
6.2.6　Y-△降压启动电路 174
6.2.7　绕线电动机串联电阻启动电路 177
6.2.8　异步电动机三速控制电路 180

第7章 S7-1200 PLC编程实例 185
7.1　水泵自动控制装置 186
7.2　两台水泵交替运转装置 188
7.3　皮带输送机顺序控制装置 191
7.4　C6140车床PLC改造装置 195
7.5　仓库卷闸门控制装置 198
7.6　知识竞赛抢答装置 201
7.7　公园喷泉控制装置 204
7.8　交通信号灯控制装置 208

第8章 S7-1200 PLC与变频器的联合控制 212
8.1　变频器的控制功能 213
8.2　西门子MM440变频器介绍 214
8.2.1　西门子MM440变频器的主要特征 214
8.2.2　MM440变频器的电路结构 215
8.2.3　西门子MM440变频器的接线端子 215
8.2.4　数字输入端子的参数设置 218
8.3　MM440变频器的基本调速电路 219
8.4　S7-1200 PLC与MM440联合的多段速控制 220
8.5　S7-1200 PLC与MM440联合的纺纱机控制 224

第9章 S7-1200 PLC中的PID控制器 231
9.1　PID控制器介绍 232
9.2　液压站变频器的PID控制 233
9.2.1　前期的技术准备 233
9.2.2　PLC设备组态和参数设置 234
9.2.3　中断组织块中的PID编程 240
9.2.4　主循环程序OB1的编程 241

第10章 TIA博途编程软件中的人机界面 243
10.1　西门子HMI人机界面简介 244
10.1.1　西门子HMI综述 244
10.1.2　在TIA博途编程软件中组态HMI设备 246
10.2　HMI中的各种控件 247
10.2.1　基本对象类的控件 247
10.2.2　元素类的控件 248
10.2.3　图表类的控件 248
10.3　HMI的画面管理 250
10.3.1　HMI的根画面 250
10.3.2　HMI的画面模板 251
10.3.3　HMI的画面切换 252
10.4　HMI的画面编程 253
10.4.1　创建HMI的变量表 253
10.4.2　组态和编辑控件的属性 255
10.4.3　编辑控件的“动画”功能 257
10.4.4　编辑控件的“事件”功能 260
10.4.5　组态和编辑HMI的I/O域 261
10.5　HMI画面中的报警 266
10.5.1　报警类别的设置 266
10.5.2　离散量报警的编辑 267
10.5.3　创建离散量报警的实例 268
10.6　在HMI中设置和显示时间 269
10.6.1　设置和显示定时器的时间 269
10.6.2　显示PLC系统的时间 270

第11章 计算机与PLC和HMI的通信 273
11.1　编程计算机与S7-1200 PLC的通信 274
11.1.1　通信连接的准备工作 274
11.1.2　计算机与PLC的在线连接 277
11.1.3　通信状态下的其他设置 278
11.2　编程计算机与HMI的通信 279
11.3　S7-1200 PLC与HMI的通信 280
11.4　组态和程序的下载和上传 281
11.4.1　组态数据和软件程序的下载 281
11.4.2　组态数据和软件程序的上传 282

第12章 S7-1200 PLC的调试和监控 285
12.1　梯形图程序的仿真分析 286
12.1.1　创建仿真分析的文件 286
12.1.2　仿真分析的具体操作 289
12.2　PLC和HMI的联合仿真分析 291
12.2.1　编辑PLC梯形图和HMI画面 291
12.2.2　联合仿真分析的具体操作 292
12.3　对程序和变量进行监控 295
12.3.1　在梯形图程序中进行监控 295
12.3.2　在监控表中对变量进行监控 296
12.3.3　在HMI的诊断页面中进行监控 297
12.4　对I/O变量进行强制 298
12.4.1　在强制表中添加I/O变量 299
12.4.2　对I/O变量进行强制操作 299

第13章 故障诊断和安全措施 301
13.1　定期检查和故障分布 302
13.1.1　S7-1200 PLC的定期检查 302
13.1.2　S7-1200 PLC的故障分布 302
13.1.3　某些特殊的故障现象 303
13.2　通过面板指示灯诊断故障 305
13.2.1　CPU面板上的LED指示灯 305
13.2.2　SM信号模块上的LED指示灯 305
13.2.3　输入状态指示灯 306
13.2.4　输出状态指示灯 307
13.3　通过在线方式诊断故障 307
13.3.1　S7-1200 PLC在运行中出现的错误 308
13.3.2　TIA博途编程软件的在线诊断图标 309
13.3.3　在诊断缓冲区中诊断故障 310
13.4　使用S7-1200 PLC的安全措施 312
13.4.1　S7-1200 PLC和组件的接地 312
13.4.2　配线的注意事项 312
13.4.3　防止PLC失控造成事故 313
13.4.4　感性输出元件的保护 313
13.4.5　设置硬接线联锁 314

参考文献 315