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内容简介

《S7-1200/1500 PLC应用技术》全面深入地介绍了西门子S7-1200/1500 PLC的硬件结构和硬件组态、指令、程序结构、PID闭环控制、编程软件和仿真软件的使用方法，以及一整套易学易用的开关量控制系统的编程方法。介绍了各种通信网络和通信服务的组态编程和仿真的方法、网络控制系统的多种故障诊断方法、精简系列面板的组态与仿真的方法，以及PID参数整定的纯软件仿真方法。
随书光盘提供了V13 SP1版的编程软件和仿真软件、大量的中文用户手册、80个例程和50个多媒体视频教程。
本书注重实际，强调应用，可供工程技术人员自学和作为培训教材，对S7-1200/1500的用户也有很大的参考价值。

目录

前言
第1章 S7-1200/1500的硬件与硬件组态1
1.1 S7-1200的硬件1
1.1.1 S7-1200的硬件结构1
1.1.2 CPU模块2
1.1.3 信号板与信号模块5
1.1.4 集成的通信接口与通信模块6
1.2 S7-1500的硬件8
1.2.1 CPU模块8
1.2.2 CPU模块的前面板12
1.2.3 信号模块13
1.2.4 工艺模块与通信模块15
1.3 分布式I/O16
1.3.1 ET 200SP分布式I/O16
1.3.2 其他分布式I/O18
1.4 TIA博途的安装与升级19
1.5 TIA博途使用入门22
1.6 S7-1200/1500 CPU的参数设置26
1.6.1 硬件组态的基本方法26
1.6.2 组态PROFINET接口28
1.6.3 组态CPU的其他参数32
1.6.4 S7-1500的硬件组态37
1.7 S7-1200/1500信号模块的组态40
1.7.1 S7-1200输入/输出点的参数设置40
1.7.2 S7-1500信号模块的参数设置44
第2章 S7-1200/1500程序设计基础49
2.1 S7-1200/1500的编程语言49
2.2 PLC的工作原理与用户程序结构51
2.2.1 逻辑运算51
2.2.2 PLC的工作过程52
2.2.3 用户程序结构简介55
2.3 物理存储器与系统存储区57
2.3.1 物理存储器57
2.3.2 系统存储区59
2.4 数制、编码与数据类型61
2.4.1 数制与编码61
2.4.2 基本数据类型63
2.4.3 全局数据块与复杂数据类型67
2.4.4 参数类型69
2.4.5 其他数据类型72
2.5 编写用户程序与使用变量表73
2.5.1 编写用户程序73
2.5.2 使用变量表与帮助功能77
2.6 用户程序的下载与仿真79
2.6.1 下载与上传用户程序79
2.6.2 用户程序的仿真调试83
2.7 用STEP 7调试程序86
2.7.1 用程序状态功能调试程序86
2.7.2 用监控表监控与强制变量87
第3章 S7-1200/1500的指令92
3.1 位逻辑指令92
3.2 定时器与计数器指令96
3.2.1 定时器指令97
3.2.2 计数器指令102
3.3 数据处理指令104
3.3.1 比较器操作指令104
3.3.2 使能输入与使能输出106
3.3.3 转换操作指令107
3.3.4 移动操作指令110
3.3.5 移位与循环移位指令113
3.4 数学运算指令114
3.4.1 数学函数指令114
3.4.2 字逻辑运算指令118
3.5 程序控制操作指令与“原有”指令119
3.6 日期和时间指令122
3.7 字符串与字符指令124
3.7.1 字符串转换指令124
3.7.2 字符串指令126
3.8 S7-1200的高速脉冲输出与高速计数器128
3.8.1 高速脉冲输出128
3.8.2 高速计数器129
3.8.3 高速脉冲输出与高速计数器实验132
3.8.4 用高速计数器测量频率的实验135
第4章 S7-1200/1500的用户程序结构137
4.1 函数与函数块137
4.1.1 生成与调用函数137
4.1.2 生成与调用函数块140
4.1.3 复杂数据类型作块的输入参数143
4.1.4 多重背景144
4.2 操作数寻址147
4.2.1 对变量的组成部分寻址147
4.2.2 间接寻址148
4.3 中断事件与中断组织块154
4.3.1 事件与组织块154
4.3.2 初始化组织块与循环中断组织块156
4.3.3 时间中断组织块159
4.3.4 硬件中断组织块160
4.3.5 中断连接指令与中断分离指令162
4.3.6 延时中断组织块163
4.4 交叉引用表与程序信息165
4.4.1 交叉引用表165
4.4.2 分配列表167
4.4.3 调用结构、从属性结构与资源169
第5章 顺序控制编程方法与SCL编程语言171
5.1 梯形图的经验设计法171
5.2 顺序控制设计法与顺序功能图175
5.2.1 顺序功能图的基本元件176
5.2.2 顺序功能图的基本结构178
5.2.3 顺序功能图中转换实现的基本规则180
5.3 使用置位复位指令的顺序控制梯形图设计方法181
5.3.1 单序列的编程方法181
5.3.2 选择序列与并行序列的编程方法184
5.3.3 专用钻床的顺序控制程序设计186
5.4 顺序功能图语言S7-Graph189
5.4.1 S7-Graph语言概述189
5.4.2 使用S7-Graph编程的例子190
5.4.3 顺控器中的动作与条件196
5.5 SCL编程语言199
5.5.1 SCL程序编辑器199
5.5.2 SCL基础知识200
5.5.3 SCL程序控制指令202
5.5.4 SCL的间接寻址208
第6章 S7-1200/1500的通信功能212
6.1 网络通信基础212
6.1.1 计算机通信的国际标准212
6.1.2 SIMATIC通信网络214
6.1.3 工业以太网概述217
6.2 PROFINET IO系统组态220
6.2.1 S7-1200作IO控制器220
6.2.2 S7-1500 CPU和ET 200SP CPU作IO控制器222
6.2.3 S7-1200作智能IO设备223
6.3 基于以太网的开放式用户通信226
6.3.1 S7-1200/S7-1500之间使用TSEND_C/TRCV_C指令的通信226
6.3.2 S7-1200之间使用TSEND/TRCV指令的通信231
6.3.3 S7-1200/1500之间的UDP协议通信232
6.3.4 S7-1200/1500与S7-300/400之间的开放式用户通信234
6.4 S7协议通信237
6.4.1 S7-1200/1500之间的单向S7通信237
6.4.2 S7-1500之间的双向S7通信241
6.4.3 S7-1200/1500与其他S7 PLC之间的S7单向通信243
6.5 点对点通信245
6.5.1 串行通信概述245
6.5.2 点对点通信的组态与编程247
6.5.3 Modbus RTU协议通信250
6.6 PROFIBUS-DP与AS-i网络通信254
6.6.1 PROFIBUS的物理层254
6.6.2 DP主站与标准DP从站通信的组态255
6.6.3 安装GSD文件258
6.6.4 DP主站与智能从站通信的组态261
6.6.5 DP网络中数据的一致性传输262
6.6.6 AS-i通信264
6.7 S7-1200与变频器的USS协议通信266
6.7.1 硬件接线与变频器参数设置266
6.7.2 S7-1200的组态与编程268
6.7.3 S7-1200与变频器通信的实验270
6.8 S7-1500与G120变频器的通信271
6.8.1 S7-1500通过通信监控变频器271
6.8.2 S7-1500通过周期性通信读写变频器参数277
第7章 S7-1200/1500的故障诊断281
7.1 与故障诊断有关的中断组织块281
7.1.1 与硬件故障有关的中断组织块281
7.1.2 时间错误中断组织块282
7.2 用TIA博途诊断故障283
7.2.1 用在线和诊断视图诊断故障283
7.2.2 用网络视图和设备视图诊断故障287
7.2.3 编程错误的诊断290
7.2.4 项目的上传292
7.3 用系统诊断功能和HMI诊断故障294
7.3.1 组态系统诊断功能294
7.3.2 HMI组态与测试295
7.4 用S7-1500 CPU的Web服务器诊断故障298
7.5 用S7-1500 CPU的LED和显示屏诊断故障301
7.6 用程序诊断故障303
7.6.1 通过编写程序诊断故障303
7.6.2 通过用户自定义报警诊断故障306
7.6.3 用模块的值状态功能检测故障308
第8章 精简系列面板的组态与应用310
8.1 精简系列面板310
8.2 精简系列面板的画面组态312
8.2.1 HMI的基本操作312
8.2.2 组态指示灯与按钮314
8.2.3 组态文本域与I/O域317
8.3 精简系列面板的仿真与运行319
8.3.1 PLC与HMI的集成仿真319
8.3.2 HMI与PLC通信的组态与操作322
第9章 S7-1200/1500在PID闭环控制中的应用325
9.1 模拟量闭环控制系统与PID_Compact指令325
9.1.1 模拟量闭环控制系统325
9.1.2 PID_Compact指令的算法与参数328
9.1.3 PID_Compact指令的组态与调试331
9.2 PID参数的物理意义与手动整定方法333
9.2.1 PID参数与系统动静态性能的关系333
9.2.2 PID参数的手动整定方法337
9.2.3 PID参数的手动整定实验338
9.3 PID参数自整定341
附录 随书光盘简介344
参考文献346

前言/序言

S7-1200/1500是西门子公司的新一代PLC，本书根据S7-1200/1500当前最新的硬件和TIA博途V13 SP1编写。通过正文、随书光盘中大量的视频教程和例程，对S7-1200/1500的硬件结构与硬件组态、编程软件的安装和使用、编程语言、指令、程序结构、各种通信网络和通信服务的组态与编程方法、故障诊断的多种方法、精简系列面板的组态方法、PID闭环控制等都做了全面深入的介绍。同时还介绍了作者总结的设计数字量控制梯形图的一整套易学易用的编程方法。
《S7-1200/1500 PLC应用技术》通过大量的实例，详细介绍了用仿真软件在计算机上模拟运行和监控PLC用户程序的方法，包括多种通信的仿真方法。读者可以通过随书光盘中的例程和纯软件仿真，来学习PID参数的整定方法。还可以通过例程来学习PLC和触摸屏控制系统的纯软件仿真的方法。
网络故障诊断是现场维护的难点，本书详细介绍了用TIA博途、S7-1500的系统诊断功能和人机界面、CPU的Web服务器、S7-1500 CPU的显示屏诊断故障的方法，以及用程序诊断故障的方法。
《S7-1200/1500 PLC应用技术》的随书光盘提供了基于TIA博途的编程软件STEP 7 V13 SP1和仿真软件S7-PLCSIM V13 SP1、TIA博途V13 SP1 UPD9、PLCSIM V13 SP1 UPD1、几十本中文用户手册、与正文配套的80个例程和50个多媒体视频教程。
作者主编的《S7-1200 PLC编程及应用 第3版》和高职高专教材《S7-1200 PLC应用教程》根据S7-1200当前最新的硬件和STEP 7 V13 SP1编写。为了方便教学，各章附有习题，附录中有20多个实验的指导书。
《S7-1200/1500 PLC应用技术》注重实际，强调应用，可供工程技术人员自学和作为培训教材，对S7-1200/1500的用户也有很大的参考价值。
《S7-1200/1500 PLC应用技术》由廖常初主编，李运树编写了第1章，范占华、廖亮、孙明渝、文家学参加了编写工作。
因作者水平有限，书中难免有错漏之处，恳请读者批评指正。

重庆大学 廖常初

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