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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以可編程控制器、變頻器調(diào)速、計(jì)算機(jī)通信和組態(tài)軟件等技術(shù)為主體的新型電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)的繼電器電氣控制系統(tǒng)，并廣泛應(yīng)用于各行業(yè)。德國(guó)的西門(mén)子（SIEMENS）公司是歐洲最大的電子和電氣設(shè)備制造商之一，生產(chǎn)的SIMATIC（西門(mén)子自動(dòng)化）可編程控制器在歐洲處于領(lǐng)先地位，西門(mén)子PLC具有卓越的性能，因此在工控市場(chǎng)占有非常大的份額，應(yīng)用十分廣泛。SIMATIC S7-1500 PLC是西門(mén)子公司推出的一款中高端控制系統(tǒng)的PLC，除了包含多種創(chuàng)新技術(shù)之外，還設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn)，最大程度提高生產(chǎn)效率。無(wú)論是小型設(shè)備還是對(duì)速度和準(zhǔn)確性要求較高的復(fù)雜設(shè)備裝置，都一一適用。SIMATIC S7-1500 PLC 無(wú)縫集成到TIA 博途中，極大地提高了工程組態(tài)的效率。SIMATIC S7-1500 PLC控制系統(tǒng)相對(duì)比較復(fù)雜，想要入門(mén)并熟練掌握PLC的技術(shù)應(yīng)用，對(duì)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)相對(duì)比較困難。為幫助讀者系統(tǒng)掌握SIMATIC S7-1500 PLC編程及實(shí)際應(yīng)用，我們?cè)诳偨Y(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，聯(lián)合生產(chǎn)企業(yè)的相關(guān)技術(shù)人員，共同編寫(xiě)了本書(shū)。我們?cè)诰帉?xiě)過(guò)程中，除了全面系統(tǒng)地介紹西門(mén)子PLC技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)外，還結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，將一些生動(dòng)的操作實(shí)例融入到書(shū)中，以提高讀者的學(xué)習(xí)興趣。本書(shū)具有以下特點(diǎn)。（1）內(nèi)容由淺入深、由基礎(chǔ)到應(yīng)用，理論聯(lián)系實(shí)際，既適合初學(xué)者學(xué)習(xí)使用，也可以供有一定基礎(chǔ)的人結(jié)合書(shū)中大量的實(shí)例，深入學(xué)習(xí)西門(mén)子 S7-1500 PLC的工程應(yīng)用。（2）用實(shí)例引導(dǎo)讀者學(xué)習(xí)。本書(shū)的內(nèi)容全部用精選的例子來(lái)講解，例如，用例子說(shuō)明現(xiàn)場(chǎng)總線通信的實(shí)現(xiàn)全過(guò)程。同時(shí)，所有的例子都包含軟硬件的配置方案圖、接線圖和程序，而且為確保程序的正確性，程序已經(jīng)在PLC上運(yùn)行通過(guò)。（3）二維碼視頻學(xué)習(xí)。對(duì)于比較復(fù)雜的例子，均配有學(xué)習(xí)資源，包含視頻和程序源文件。讀者可以用手機(jī)掃描書(shū)中的二維碼觀看相關(guān)視頻（視頻為案例的操作步驟演示，無(wú)音頻解說(shuō)，只為輔助學(xué)習(xí)使用），同時(shí)讀者可以掃描此處二維碼下載書(shū)中所講案例的程序源文件，對(duì)讀者學(xué)習(xí)書(shū)本知識(shí)起到輔助作用。本書(shū)由向曉漢主編，曹英強(qiáng)副主編。全書(shū)共分12章，第1章由唐克彬編寫(xiě)；第2章由無(wú)錫雷華科技有限公司的歐陽(yáng)思惠和陸彬編寫(xiě)；第3章由無(wú)錫雪浪環(huán)保科技有限公司的劉搖搖編寫(xiě)；第4～7章由無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院的向曉漢編寫(xiě)；第8章由無(wú)錫雪浪環(huán)保科技有限公司的王飛飛編寫(xiě)；第9章由無(wú)錫雪浪環(huán)�？萍加邢薰镜牟苡�(qiáng)編寫(xiě)；第10、11章由桂林電子科技大學(xué)的向定漢編寫(xiě)；第12章由蘇高峰編寫(xiě)；付東升也參與了本書(shū)部分章節(jié)內(nèi)容的編寫(xiě)工作。本書(shū)由無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院的林偉任主審。由于編者水平有限，不妥之處在所難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正，編者將萬(wàn)分感激！編者

第1篇基礎(chǔ)入門(mén)篇

第1章可編程序控制器（PLC）基礎(chǔ) 2

1.1 概述 2

1.1.1 PLC的發(fā)展歷史 2

1.1.2 PLC的主要特點(diǎn) 3

1.1.3 PLC的應(yīng)用范圍 3

1.1.4 PLC的分類(lèi)與性能指標(biāo) 4

1.1.5 PLC與繼電器系統(tǒng)的比較 5

1.1.6 PLC與微機(jī)的比較 5

1.1.7 PLC的發(fā)展趨勢(shì) 6

1.1.8 國(guó)內(nèi)PLC的應(yīng)用 6

1.2 可編程序控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 6

1.2.1 可編程序控制器的硬件組成 6

1.2.2 可編程序控制器的工作原理 10

1.2.3 可編程序控制器的立即輸入、輸出功能 11

第2章 SIMATIC S7-1500 PLC的硬件 12

2.1 SIMATIC S7-1500 PLC定位和性能特點(diǎn) 12

2.1.1 西門(mén)子SIMATIC控制器簡(jiǎn)介 12

2.1.2 SIMATIC S7-1500 PLC的性能特點(diǎn) 13

2.2 SIMATIC S7-1500 PLC常用模塊及其接線 14

2.2.1 電源模塊 14

2.2.2 SIMATIC S7-1500 PLC模塊及其附件 15

2.2.3 SIMATIC S7-1500 PLC信號(hào)模塊及其接線 22

2.2.4 SIMATIC S7-1500 PLC通信模塊 33

2.2.5 SIMATIC S7-1500 PLC工藝模塊及接線 33

2.2.6 SIMATIC S7-1500 PLC分布式模塊 34

2.3 SIMATIC S7-1500 PLC的硬件安裝 37

2.3.1 硬件配置 37

2.3.2 硬件安裝 39

2.3.3 接線 40

第3章 TIA博途（TIA Portal）軟件使用入門(mén) 42

3.1 TIA博途 (TIA Portal)簡(jiǎn)介 42

3.1.1 初識(shí)TIA博途 (TIA Portal) 42

3.1.2 安裝TIA博途的軟硬件條件 43

3.1.3 安裝TIA博途軟件的注意事項(xiàng) 44

3.1.4 安裝和卸載TIA博途軟件 45

3.2 TIA Portal視圖與項(xiàng)目視圖 51

3.2.1 TIA Portal視圖結(jié)構(gòu) 51

3.2.2 項(xiàng)目視圖 52

3.2.3 項(xiàng)目樹(shù) 54

3.3 創(chuàng)建和編輯項(xiàng)目 55

3.3.1 創(chuàng)建項(xiàng)目 55

3.3.2 添加設(shè)備 57

3.3.3 編輯項(xiàng)目（打開(kāi)，保存，另存為，關(guān)閉，刪除） 57

3.4 CPU參數(shù)配置 61

3.4.1 常規(guī) 61

3.4.2 PROFINET接口 62

3.4.3 啟動(dòng) 67

3.4.4 周期 68

3.4.5 通信負(fù)載 68

3.4.6 系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器 68

3.4.7 系統(tǒng)診斷 69

3.4.8 顯示 69

3.4.9 保護(hù) 71

3.4.10 系統(tǒng)電源 72

3.4.11 連接資源 72

3.4.12 地址總覽 72

3.5 S7-1500的I/O參數(shù)的配置 73

3.5.1 數(shù)字量輸入模塊參數(shù)的配置 73

3.5.2 數(shù)字量輸出模塊參數(shù)的配置 76

3.5.3 模擬量輸入模塊參數(shù)的配置 77

3.5.4 模擬量輸出模塊參數(shù)的配置 79

3.6 下載和上傳 80

3.6.1 下載 80

3.6.2 上傳 84

3.7 軟件編程 87

3.7.1 一個(gè)最簡(jiǎn)單的程序的輸入和編譯 87

3.7.2 使用快捷鍵 89

3.8 打印和歸檔 90

3.8.1 打印 90

3.8.2 歸檔 90

3.9 用TIA博途創(chuàng)建一個(gè)完整的項(xiàng)目 93

3.10 使用幫助 101

3.10.1 查找關(guān)鍵字或者功能 101

3.10.2 使用指令 101

3.11 安裝支持包和GSD文件 103

3.11.1 安裝支持包 103

3.11.2 安裝GSD文件 105

第4章 SIMATIC S7-1500 PLC的編程語(yǔ)言 107

4.1 SIMATIC S7-1500 PLC的編程基礎(chǔ)知識(shí) 107

4.1.1 數(shù)制 107

4.1.2 數(shù)據(jù)類(lèi)型 108

4.1.3 SIMATIC S7-1500 PLC的存儲(chǔ)區(qū) 116

4.1.4 全局變量與區(qū)域變量 120

4.1.5 編程語(yǔ)言 120

4.2 變量表、監(jiān)控表和強(qiáng)制表的應(yīng)用 121

4.2.1 變量表（Tag Table） 121

4.2.2 監(jiān)控表 124

4.2.3 強(qiáng)制表 126

4.3 位邏輯運(yùn)算指令 128

4.4 定時(shí)器和計(jì)數(shù)器指令 137

4.4.1 SIMATIC定時(shí)器 137

4.4.2 IEC定時(shí)器 147

4.4.3 SIMATIC計(jì)數(shù)器 149

4.4.4 IEC計(jì)數(shù)器 152

4.5 移動(dòng)操作指令 156

4.6 比較指令 159

4.7 轉(zhuǎn)換指令 162

4.8 數(shù)學(xué)函數(shù)指令 169

4.9 移位和循環(huán)指令 178

4.10 字邏輯運(yùn)算指令 182

4.11 程序控制指令 186

4.12 實(shí)例 188

4.12.1 電動(dòng)機(jī)的控制 188

4.12.2 定時(shí)器和計(jì)數(shù)器應(yīng)用 193

第5章 SIMATIC S7-1500 PLC的程序結(jié)構(gòu) 196

5.1 TIA博途軟件編程方法簡(jiǎn)介 196

5.2 函數(shù)、數(shù)據(jù)塊和函數(shù)塊 197

5.2.1 塊的概述 197

5.2.2 函數(shù)（FC）及其應(yīng)用 198

5.2.3 數(shù)據(jù)塊（DB）及其應(yīng)用 202

5.2.4 PLC定義數(shù)據(jù)類(lèi)型（UDT）及其應(yīng)用 205

5.2.5 函數(shù)塊（FB）及其應(yīng)用 207

5.3 多重背景 209

5.3.1 多重背景的簡(jiǎn)介 209

5.3.2 多重背景的應(yīng)用 210

5.4 組織塊（OB）及其應(yīng)用 214

5.4.1 中斷的概述 214

5.4.2 啟動(dòng)組織塊及其應(yīng)用 215

5.4.3 主程序（OB1） 216

5.4.4 循環(huán)中斷組織塊及其應(yīng)用 216

5.4.5 時(shí)間中斷組織塊及其應(yīng)用 218

5.4.6 延時(shí)中斷組織塊及其應(yīng)用 220

5.4.7 硬件中斷組織塊及其應(yīng)用 222

5.4.8 錯(cuò)誤處理組織塊 223

5.5 實(shí)例 224

第6章 SIMATIC S7-1500 PLC的編程方法與調(diào)試 227

6.1 功能圖 227

6.1.1 功能圖的畫(huà)法 227

6.1.2 梯形圖編程的原則 233

6.2 邏輯控制的梯形圖編程方法 235

6.2.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 235

6.2.2 功能圖設(shè)計(jì)法 236

6.3 SIMATIC S7-1500 PLC的調(diào)試方法 244

6.3.1 程序信息 244

6.3.2 交叉引用 247

6.3.3 比較功能 248

6.3.4 用變量監(jiān)控表進(jìn)行調(diào)試 251

6.3.5 用監(jiān)控表進(jìn)行調(diào)試 254

6.3.6 用強(qiáng)制表進(jìn)行調(diào)試 257

6.3.7 使用PLCSIM軟件進(jìn)行調(diào)試 258

6.3.8 使用Trace跟蹤變量 264

6.4 實(shí)例 266

第2篇應(yīng)用精通篇

第7章 SIMATIC S7-1500 PLC的通信及其應(yīng)用 274

7.1 通信基礎(chǔ)知識(shí) 274

7.1.1 通信的基本概念 274

7.1.2 PLC網(wǎng)絡(luò)的術(shù)語(yǔ)解釋 275

7.1.3 RS-485標(biāo)準(zhǔn)串行接口 277

7.1.4 OSI參考模型 278

7.2 現(xiàn)場(chǎng)總線概述 279

7.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線的概念 279

7.2.2 主流現(xiàn)場(chǎng)總線的簡(jiǎn)介 279

7.2.3 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn) 280

7.2.4 現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)狀 280

7.2.5 現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展 280

7.3 PROFIBUS通信及其應(yīng)用 281

7.3.1 PROFIBUS通信概述 281

7.3.2 PROFIBUS總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 283

7.3.3 SIMATIC S7-1500 PLC與ET200MP的PROFIBUS-DP通信 285

7.3.4 SIMATIC S7-1500 PLC與SIMATIC S7-1500 PLC間的PROFIBUS-DP通信 291

7.4 以太網(wǎng)通信及其應(yīng)用 298

7.4.1 以太網(wǎng)通信基礎(chǔ) 298

7.4.2 SIMATIC S7-1500 PLC的以太網(wǎng)通信方式 301

7.4.3 SIMATIC S7-1500 PLC之間的OUC通信及其應(yīng)用 302

7.4.4 SIMATIC S7-1500 PLC與S7-1200PLC之間的OUC通信及其應(yīng)用 309

7.4.5 SIMATIC S7-1500 PLC之間的S7通信及其應(yīng)用 315

7.4.6 SIMATIC S7-1500 PLC與S7-1200PLC之間的S7通信及其應(yīng)用 320

7.4.7 SIMATIC S7-1500 PLC與遠(yuǎn)程IO模塊的PROFINET IO通信及其應(yīng)用 325

7.4.8 SIMATIC S7-1500 PLC之間的PROFINET IO通信及其應(yīng)用 331

7.4.9 SIMATIC S7-1500 PLC之間的MODBUS TCP通信及其應(yīng)用 335

7.4.10 SIMATIC S7-1500 PLC與S7-1200PLC之間的MODBU TCP通信及其應(yīng)用 343

第8章西門(mén)子PLC的SCL和GRAPH編程 349

8.1 西門(mén)子PLC的SCL編程 349

8.1.1 S7-SCL簡(jiǎn)介 349

8.1.2 S7-SCL程序編輯器 350

8.1.3 S7-SCL編程語(yǔ)言基礎(chǔ) 351

8.1.4 尋址 357

8.1.5 控制語(yǔ)句 358

8.1.6 SCL塊 360

8.1.7 S7-SCL應(yīng)用舉例 362

8.2 西門(mén)子PLC的GRAPH編程 367

8.2.1 S7-GRAPH簡(jiǎn)介 368

8.2.2 S7-GRAPH的應(yīng)用基礎(chǔ) 368

8.2.3 S7-GRAPH的應(yīng)用舉例 375

第9章西門(mén)子人機(jī)界面（HMI）應(yīng)用 379

9.1 人機(jī)界面簡(jiǎn)介 379

9.1.1 初識(shí)人機(jī)界面 379

9.1.2 西門(mén)子常用觸摸屏的產(chǎn)品簡(jiǎn)介 379

9.1.3 觸摸屏的通信連接 380

9.2 使用變量與系統(tǒng)函數(shù) 381

9.2.1 變量分類(lèi)與創(chuàng)建 381

9.2.2 系統(tǒng)函數(shù) 382

9.3 畫(huà)面組態(tài) 385

9.3.1 按鈕組態(tài) 385

9.3.2 I/O域組態(tài) 387

9.3.3 開(kāi)關(guān)組態(tài) 387

9.3.4 圖形輸入輸出對(duì)象組態(tài) 389

9.3.5 時(shí)鐘和日期的組態(tài) 390

9.3.6 符號(hào)I/O域組態(tài) 390

9.3.7 圖形I/O域組態(tài) 391

9.3.8 畫(huà)面的切換 393

9.4 用戶管理 396

9.4.1 用戶管理的基本概念 396

9.4.2 用戶管理的組態(tài) 396

9.5 報(bào)警組態(tài) 400

9.5.1 報(bào)警組態(tài)簡(jiǎn)介 400

9.5.2 離散量報(bào)警組態(tài) 401

9.6 創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的HMI項(xiàng)目 403

9.6.1 一個(gè)簡(jiǎn)單的HMI項(xiàng)目技術(shù)要求描述 403

9.6.2 一個(gè)簡(jiǎn)單的HMI項(xiàng)目創(chuàng)建步驟 403

第10章 SIMATIC S7-1500 PLC的故障診斷技術(shù) 412

10.1 PLC控制系統(tǒng)的故障診斷概述 412

10.1.1 引發(fā)PLC故障的外部因素 412

10.1.2 PLC的故障類(lèi)型和故障信息 413

10.1.3 PLC故障診斷方法 414

10.1.4 PLC外部故障診斷方法 414

10.1.5 SIMATIC S7-1500 PLC診斷簡(jiǎn)介 417

10.2 通過(guò)模塊或者通道的LED燈診斷故障 418

10.2.1 通過(guò)模塊的LED燈診斷故障 418

10.2.2 通過(guò)模塊通道的LED燈診斷故障 419

10.3 通過(guò)TIA 博途軟件的PG/PC診斷故障 419

10.4 通過(guò)PLC的Web服務(wù)器診斷故障 422

10.5 通過(guò)PLC的顯示屏診斷故障 427

10.5.1 顯示屏面板簡(jiǎn)介 427

10.5.2 用顯示屏面板診斷故障 428

10.6 通過(guò)用戶程序診斷故障 429

10.6.1 用LED指令診斷故障 429

10.6.2 用DeviceStates指令診斷故障 429

10.6.3 用ModuleStates指令診斷故障 432

10.7 通過(guò)報(bào)警指令診斷故障 434

10.8 在HMI上通過(guò)調(diào)用診斷控件診斷故障 439

10.9 利用WinCC診斷故障 441

10.10 通過(guò)自帶診斷功能的模塊診斷故障 446

第11章 SIMATIC S7-1500 PLC工程應(yīng)用 449

11.1 啤酒灌裝線系統(tǒng)的PLC控制 449

11.1.1 系統(tǒng)軟硬件配置 450

11.1.2 編寫(xiě)程序 450

11.2 刨床的PLC控制 455

11.2.1 系統(tǒng)軟硬件配置 455

11.2.2 編寫(xiě)程序 461

第12章 TIA博途軟件的其他常用功能 466

12.1 移植 466

12.1.1 移植S7-300/400 PLC項(xiàng)目到TIA博途軟件的必要條件 466

12.1.2 從S7-300/400 PLC的項(xiàng)目移植到SIMATIC S7-1500項(xiàng)目 467

12.1.3 從WinCC Flexible 2008項(xiàng)目移植到TIA博途軟件 473

12.2 庫(kù)功能 477

12.2.1 庫(kù)的概念 477

12.2.2 項(xiàng)目庫(kù)類(lèi)型的使用 477

12.2.3 項(xiàng)目庫(kù)主模板的使用 479

12.2.4 全局庫(kù)的使用 480

參考文獻(xiàn) 482

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