可编程序控制器原理及应用——西门子S7-1500(刘忠超 )

第1章低压电器及基本控制电路/001
1.1常用低压电器001
1.1.1刀开关002
1.1.2熔断器004
1.1.3断路器006
1.1.4接触器007
1.1.5继电器009
1.1.6主令电器014
1.2电气图形符号和文字符号017
1.2.1电气文字符号017
1.2.2电气图形符号018
1.3电气控制电路图绘制原则022
1.4三相异步电动机的基本控制电路025
1.4.1基本控制环节025
1.4.2三相异步电动机启动控制028
1.4.3三相异步电动机制动控制030
1.4.4三相异步电动机调速控制电路031
项目训练一三相异步电动机星-三角降压启动控制032
习题033

第2章可编程序控制器（PLC）概述/034
2.1PLC的介绍与特点 034
2.1.1PLC的产生034
2.1.2PLC的定义035
2.1.3PLC的分类035
2.1.4PLC的发展037
2.1.5PLC的特点037
2.1.6PLC性能指标039
2.2PLC硬件组成039
2.3PLC开发环境和工作原理042
2.3.1PLC编程语言及编程软件042
2.3.2PLC的工作原理043
2.4PLC应用及发展趋势045
2.5PLC产品概况046
2.5.1国外PLC品牌046
2.5.2国产PLC品牌047
2.6西门子自动化产品介绍047
2.7我国工业自动化发展现状049
项目训练二查阅资料，调研PLC市场及应用现状050
习题050

第3章S7-1500 PLC硬件系统/051
3.1S7-1500 PLC产品概述051
3.2S7-1500 PLC产品新功能051
3.3S7-1500 PLC组成052
3.4S7-1500电源模块052
3.4.1PS电源模块052
3.4.2PM电源模块054
3.4.3为模板供电的配置方式054
3.5S7-1500 CPU模块054
3.5.1CPU模块概述054
3.5.2CPU模块外观055
3.5.3CPU操作模式055
3.5.4CPU存储器复位056
3.5.5CPU状态与故障显示灯057
3.5.6CPU的显示屏058
3.6SIMATIC存储卡061
3.7S7-1500信号模块062
3.7.1数字量模块062
3.7.2模拟量模块064
3.8通信模块和工艺模块067
3.8.1通信模块067
3.8.2工艺模块068
3.9分布式模块068
3.9.1ET 200SP简介068
3.9.2ET 200SP接口模块069
3.9.3ET 200SP的I/O模块070
3.10接近开关与数字量模块接线070
项目训练三S7-1500的硬件配置、安装与接线071
习题076

第4章西门子TIA博途软件概述/077
4.1TIA博途软件介绍077
4.2TIA博途软件组成078
4.3TIA博途软件安装079
4.4TIA博途软件授权087
4.5TIA博途软件卸载088
4.6TIA博途软件升级094
4.7TIA博途软件特性096
4.8TIA博途基本设置097
4.9TIA博途Trace特性098
4.9.1创建和配置Trace098
4.9.2Trace的操作100
4.10TIA博途授权安装101
4.11TIA博途帮助功能102
4.12TIA博途硬件配置相关功能106
4.12.1硬件库的更新106
4.12.2GSD文件加载与Profinet通信配置106
习题115

第5章TIA博途软件的使用/116
5.1TIA博途软件界面介绍116
5.2TIA博途项目创建118
5.3TIA博途硬件组态121
5.4自动配置S7-1500中央机架125
5.5CPU模块属性设置126
5.6I/O模块属性设置135
5.6.1数字量输入模块参数设置135
5.6.2模拟量输入模块参数设置138
5.7PC与PLC通信的建立139
5.8仿真器SIMATIC S7-PLCSIM141
5.8.1SIMATIC S7-PLCSIM软件安装141
5.8.2硬件组态下载到仿真软件142
5.8.3仿真器项目视图146
项目训练四电机启保停项目的建立、程序下载与调试147
习题157

第6章S7-1500 PLC编程基础/158
6.1PLC编程语言158
6.1.1PLC编程语言的国际标准158
6.1.2编程语言介绍159
6.1.3PLC编程原则162
6.2S7-1500 PLC数据类型162
6.2.1数制与编码162
6.2.2基本数据类型164
6.2.3复合数据类型170
6.2.4参数数据类型172
6.2.5系统数据类型172
6.2.6硬件数据类型173
6.2.7数据类型转换174
6.3存储器与寻址方式174
6.3.1S7-1500 PLC存储区174
6.3.2S7-1500 PLC系统存储区176
6.3.3全局变量与局部变量179
6.3.4全局常量与局部常量179
6.3.5寻址方式179
6.4UDT数据类型应用181
6.5变量表、监控表、强制表185
6.5.1变量表185
6.5.2监控表和强制表187
习题188

第7章S7-1500 PLC指令系统及编程应用/189
7.1位逻辑指令189
7.1.1位逻辑指令概述189
7.1.2位逻辑指令189
7.1.3边沿检测指令比较193
7.1.4位逻辑指令综合应用195
7.2定时器指令199
7.2.1定时器指令概述199
7.2.2SIMATIC定时器指令201
7.2.3IEC定时器指令208
项目训练五振荡电路的设计213
7.3计数器指令216
7.3.1计数器指令概述216
7.3.2SIMATIC计数器指令217
7.3.3IEC计数器指令220
项目训练六计数器指令综合应用222
7.4数据处理指令223
7.4.1比较器指令223
7.4.2转换操作指令225
7.4.3移动操作指令229
7.5运算指令231
7.5.1数学函数指令231
7.5.2字逻辑运算指令233
7.6移位和循环移位指令233
7.6.1移位指令233
7.6.2循环移位指令234
7.7程序控制指令235
项目训练七多功能流水灯控制系统设计238
习题241

第8章S7-1500 PLC的用户程序结构/243
8.1编程方式和程序结构243
8.1.1编程方式243
8.1.2程序结构244
8.2组织块245
8.2.1组织块的类型与优先级245
8.2.2添加组织块246
8.2.3循环程序组织块246
8.2.4启动组织块247
8.2.5时间中断组织块247
8.2.6循环中断组织块248
8.2.7硬件中断组织块249
8.3数据块250
8.3.1数据块的创建250
8.3.2数据块的编辑252
8.3.3数据块的访问253
8.4函数（FC）257
8.4.1函数的创建与密码保护258
8.4.2函数的接口区260
8.4.3函数的调用261
8.4.4函数接口参数修改263
8.4.5设置函数的调用环境进行调试265
8.5函数块（FB）266
8.5.1函数块的创建266
8.5.2函数块的接口区267
8.5.3函数块的调用267
8.5.4多重背景的使用271
8.6交叉引用表和程序信息274
8.6.1交叉引用表274
8.6.2程序信息276
项目训练八多级分频器系统设计278
习题281

第9章S7-1500 PLC模拟量处理与PID控制技术/282
9.1模拟量处理基础282
9.1.1模拟量介绍282
9.1.2模拟量模块282
9.1.3模拟量模块的接线283
9.1.4模拟量模块的参数分配288
9.1.5模拟量模块的地址分配289
9.1.6模拟量转换值的表示291
9.2模拟量采集处理296
9.2.1模拟量值的规范化296
9.2.2模拟量值的处理298
9.3PID控制器299
9.3.1PID控制的基本原理299
9.3.2PID控制器的数字化300
9.3.3PID控制器参数与系统性能关系301
9.3.4PID指令301
9.3.5PID_Compact指令调用305
9.3.6PID组态305
9.3.7PID调试309
项目训练九加热炉温度模拟量控制系统设计313
项目训练十恒压供水控制系统设计316
习题324

第10章西门子人机界面HMI的组态与设计/325
10.1人机界面与组态软件介绍325
10.1.1人机界面与触摸屏326
10.1.2人机界面的组成326
10.1.3SIMATIC人机界面326
10.1.4组态软件介绍328
10.1.5PC机通用组态软件328
10.1.6创建HMI监控界面工作流程329
10.2精智系列面板WinCC项目组态329
10.2.1WinCC（TIA Portal）简介329
10.2.2直接生成HMI设备331
10.2.3使用HMI设备向导生成画面332
10.2.4WinCC项目组态界面336
10.3精智面板TP 700 Comfort的通信连接338
10.3.1TP 700 Comfort介绍338
10.3.2TP 700 Comfort的硬件连接339
10.3.3TP 700 Comfort与组态PC通信设置340
10.3.4TP 700 Comfort与S7-1500 PLC通信设置342
10.3.5下载HMI组态344
10.4TP 700 Comfort画面创建与管理345
10.4.1画面结构与布局345
10.4.2TP 700 Comfort画面属性设置347
10.4.3画面管理348
10.5TP 700 Comfort画面设计359
10.5.1基本对象、元素的使用359
10.5.2库和图形的使用367
10.5.3组态I/O域368
10.5.4变量的管理369
10.6精智面板的仿真、运行与用户管理372
10.6.1HMI仿真调试方法372
10.6.2HMI的离线仿真调试372
10.6.3HMI的在线仿真调试374
10.6.4用户管理的组态与使用378
项目训练十一十字路口交通灯控制人机界面设计384
习题385

第11章S7-1500 PLC系统设计与诊断/386
11.1控制系统设计386
11.1.1设计原则386
11.1.2设计内容387
11.1.3设计步骤387
11.2硬件设计388
11.2.1PLC的选型388
11.2.2I/O模块的选型388
11.2.3PLC容量估算389
11.3软件设计390
11.3.1设计前准备工作390
11.3.2编写程序390
11.3.3程序测试390
11.4系统调试390
11.4.1调试步骤390
11.4.2调试方法391
11.4.3系统开发技巧391
11.5系统诊断392
11.5.1系统诊断含义392
11.5.2系统诊断显示393
11.5.3通过Web服务器进行诊断故障399
11.5.4通过HMI诊断视图进行诊断故障401
11.5.5通过过程映像输入进行系统诊断405
11.5.6通过编写程序进行故障诊断406
11.5.7通过用户自定义报警诊断程序实现诊断408
项目训练十二物流线仓库库存控制系统设计416
习题418

参考文献/419