西门子S7-1200 PLC从入门到精通
目录
前言
第1章PLC的基本概况1
1.1PLC概述1
1.1.1PLC的定义1
1.1.2PLC的发展历史与趋势2
1.1.3PLC的功能、特点与主要性能指标4
1.1.4PLC的应用和分类7
1.2PLC的结构和工作原理9
1.2.1PLC的硬件组成9
1.2.2PLC的工作原理14
1.2.3PLC的立即输入、输出功能16
第2章S7-1200 PLC的硬件17
2.1S7-1200 PLC概述17
2.1.1西门子PLC简介17
2.1.2S7-1200 PLC的性能特点19
2.1.3S7-1200 PLC的硬件系统组成20
2.2S7-1200 PLC的CPU模块21
2.2.1CPU模块的类别及主要性能21
2.2.2CPU模块的外形结构22
2.2.3CPU模块的工作方式23
2.2.4CPU模块的接线23
2.2.5CPU集成的工艺功能26
2.3信号模块与信号板27
2.3.1数字量信号模块27
2.3.2模拟量信号模块32
2.3.3热电偶和热电阻模拟量输入模块35
2.3.4信号板36
2.4集成的通信接口与通信模块42
2.4.1集成的PROFINET接口42
2.4.2S7-1200 PLC通信模块42
2.5S7-1200 PLC的分布式模块43
2.5.1ET 200MP模块43
2.5.2ET 200SP模块44
2.6S7-1200 PLC硬件安装和拆卸45
2.6.1S7-1200设备的安装方法及安装尺寸45
2.6.2CPU模块的安装和拆卸46
2.6.3信号模块的安装和拆卸47
2.6.4通信模块的安装和拆卸48
2.6.5信号板的安装和拆卸49
2.6.6端子板的安装和拆卸49
2.7S7-1200 PLC的接线和电源计算50
2.7.1安装现场的接线50
2.7.2电源连接方式52
2.7.3电源的需求计算52
第3章S7-1200 PLC编程基础54
3.1PLC编程语言简介54
3.1.1PLC编程语言的国际标准54
3.1.2LAD梯形图55
3.1.3STL语句表58
3.1.4SFC顺序功能图58
3.1.5FBD功能块图59
3.1.6STEP 7的其他编程语言60
3.2S7-1200 PLC的数据格式与数据类型61
3.2.1数据长度与数制61
3.2.2基本数据类型63
3.2.3复杂数据类型67
3.3S7-1200 PLC的存储区与寻址方式71
3.3.1S7-1200 PLC的存储系统71
3.3.2S7-1200 PLC存储器的范围及特性71
3.3.3寻址方式73
3.4TIA Portal（博途）软件的使用77
3.4.1TIA Portal软件安装与视图结构77
3.4.2TIA Portal项目创建83
3.4.3硬件组态与配置84
3.4.4变量表的定义102
3.4.5梯形图程序的输入104
3.4.6项目编译与下载105
3.4.7打印与归档109
3.5程序调试与仿真111
3.5.1程序信息111
3.5.2交叉引用111
3.5.3比较项目数据112
3.5.4使用监控表与强制表进行调试113
3.5.5使用S7-PLCSIM软件进行仿真117
3.6安装支持包和GSD文件119
3.6.1安装支持包119
3.6.2安装GSD文件121
第4章S7-1200 PLC的指令系统123
4.1S7-1200 PLC基本指令123
4.1.1位逻辑运算指令123
4.1.2定时器操作指令137
4.1.3计数器操作指令158
4.1.4移动操作指令169
4.1.5比较操作指令182
4.1.6转换操作指令193
4.1.7数学函数指令199
4.1.8字逻辑运算指令214
4.1.9移位和循环指令225
4.1.10程序控制指令238
4.2扩展指令246
4.2.1日期和时间指令246
4.2.2字符与字符串指令257
4.2.3高速脉冲输出功能指令277
4.3工艺功能283
4.3.1高速计数功能283
4.3.2运动控制功能294
第5章S7-1200 PLC的用户程序结构313
5.1S7-1200 PLC的用户程序313
5.1.1S7-1200 PLC的程序分类313
5.1.2S7-1200 PLC用户程序中的块313
5.1.3S7-1200 PLC用户程序的编程方法315
5.2S7-1200 PLC数据块316
5.2.1数据块的分类316
5.2.2定义数据块316
5.2.3使用全局数据块319
5.2.4访问数据块321
5.2.5复杂数据类型的使用321
5.3S7-1200 PLC组织块325
5.3.1事件和组织块325
5.3.2启动组织块328
5.3.3时间中断组织块330
5.3.4延时中断组织块335
5.3.5循环中断组织块338
5.3.6硬件中断组织块343
5.4S7-1200 PLC函数和函数块346
5.4.1函数和函数块的接口区347
5.4.2函数的生成与调用348
5.4.3函数的应用349
5.4.4函数块的生成与调用358
5.4.5函数块的应用359
第6章S7-1200 PLC的顺序控制编程方法与SCL编程语言368
6.1梯形图设计方法368
6.1.1翻译法设计梯形图368
6.1.2经验法设计梯形图372
6.2顺序控制设计法与顺序功能图377
6.2.1步与动作377
6.2.2有向连接与转换378
6.2.3顺序功能图的基本结构378
6.3常见的顺序控制编写梯形图程序的方法380
6.3.1启保停方式编程380
6.3.2置位/复位方式编程384
6.4SCL编程语言389
6.4.1SCL程序编辑器390
6.4.2SCL编程语言基础392
6.4.3SCL的寻址399
6.4.4SCL程序控制语句404
第7章S7-1200 PLC模拟量功能与PID控制417
7.1模拟量控制概述417
7.1.1模拟量的处理流程417
7.1.2模拟值的表示及精度418
7.1.3模拟量的输入/输出方法420
7.2S7-1200系列的模拟量功能421
7.2.1S7-1200系列PLC模拟量扩展模块421
7.2.2S7-1200系列PLC模拟量模块的参数设置423
7.2.3S7-1200系列PLC模拟量模块的应用——模拟量值的规范化425
7.3PID闭环控制428
7.3.1模拟量闭环控制系统的组成428
7.3.2PID控制器429
7.3.3PID_Compact指令430
7.3.4PID应用举例436
第8章S7-1200 PLC通信444
8.1通信基础知识444
8.1.1通信方式444
8.1.2串行通信的数据通路形式444
8.1.3通信传输介质445
8.1.4串行通信接口标准446
8.1.5SIMATIC通信网络448
8.2自由口协议通信449
8.2.1自由口通信模块及端口参数设置450
8.2.2自由口通信的发送/接收参数设置451
8.2.3自由口通信指令453
8.2.4自由口通信应用实例454
8.3Modbus RTU协议通信460
8.3.1Modbus通信基本知识460
8.3.2Modbus RTU通信指令462
8.3.3Modbus RTU通信应用实例464
8.4USS通信470
8.4.1USS通信基本知识470
8.4.2USS通信指令471
8.4.3USS通信应用实例474
8.5PROFIBUS通信479
8.5.1PROFIBUS通信基本知识479
8.5.2PROFIBUS网络参数设定480
8.5.3PROFIBUS通信应用实例483
8.6PROFINET通信486
8.6.1PROFINET通信基本知识487
8.6.2构建PROFINET网络489
8.6.3PROFINET网络参数设定491
8.6.4PROFINET通信应用实例493
8.7开放式用户通信496
8.7.1开放式用户通信概述496
8.7.2开放式用户通信指令497
8.7.3开放式用户通信应用实例501
8.8S7通信515
8.8.1S7通信基本知识515
8.8.2PUT/GET指令515
8.8.3S7通信应用实例516
第9章PLC控制系统设计与实例521
9.1PLC控制系统的设计521
9.1.1PLC控制系统的设计原则和内容521
9.1.2PLC控制系统的设计步骤522
9.1.3PLC硬件系统设计523
9.1.4PLC软件系统设计527
9.2PLC控制系统的应用实例528
9.2.1PLC在自动售货机的模拟控制中的应用528
9.2.2PLC在篮球记分牌中的应用534
9.2.3PLC在音乐喷泉模拟控制中的应用544
9.2.4PLC在自动称重混料控制中的应用550
参考文献556
前言
第1章PLC的基本概况1
1.1PLC概述1
1.1.1PLC的定义1
1.1.2PLC的发展历史与趋势2
1.1.3PLC的功能、特点与主要性能指标4
1.1.4PLC的应用和分类7
1.2PLC的结构和工作原理9
1.2.1PLC的硬件组成9
1.2.2PLC的工作原理14
1.2.3PLC的立即输入、输出功能16
第2章S7-1200 PLC的硬件17
2.1S7-1200 PLC概述17
2.1.1西门子PLC简介17
2.1.2S7-1200 PLC的性能特点19
2.1.3S7-1200 PLC的硬件系统组成20
2.2S7-1200 PLC的CPU模块21
2.2.1CPU模块的类别及主要性能21
2.2.2CPU模块的外形结构22
2.2.3CPU模块的工作方式23
2.2.4CPU模块的接线23
2.2.5CPU集成的工艺功能26
2.3信号模块与信号板27
2.3.1数字量信号模块27
2.3.2模拟量信号模块32
2.3.3热电偶和热电阻模拟量输入模块35
2.3.4信号板36
2.4集成的通信接口与通信模块42
2.4.1集成的PROFINET接口42
2.4.2S7-1200 PLC通信模块42
2.5S7-1200 PLC的分布式模块43
2.5.1ET 200MP模块43
2.5.2ET 200SP模块44
2.6S7-1200 PLC硬件安装和拆卸45
2.6.1S7-1200设备的安装方法及安装尺寸45
2.6.2CPU模块的安装和拆卸46
2.6.3信号模块的安装和拆卸47
2.6.4通信模块的安装和拆卸48
2.6.5信号板的安装和拆卸49
2.6.6端子板的安装和拆卸49
2.7S7-1200 PLC的接线和电源计算50
2.7.1安装现场的接线50
2.7.2电源连接方式52
2.7.3电源的需求计算52
第3章S7-1200 PLC编程基础54
3.1PLC编程语言简介54
3.1.1PLC编程语言的国际标准54
3.1.2LAD梯形图55
3.1.3STL语句表58
3.1.4SFC顺序功能图58
3.1.5FBD功能块图59
3.1.6STEP 7的其他编程语言60
3.2S7-1200 PLC的数据格式与数据类型61
3.2.1数据长度与数制61
3.2.2基本数据类型63
3.2.3复杂数据类型67
3.3S7-1200 PLC的存储区与寻址方式71
3.3.1S7-1200 PLC的存储系统71
3.3.2S7-1200 PLC存储器的范围及特性71
3.3.3寻址方式73
3.4TIA Portal（博途）软件的使用77
3.4.1TIA Portal软件安装与视图结构77
3.4.2TIA Portal项目创建83
3.4.3硬件组态与配置84
3.4.4变量表的定义102
3.4.5梯形图程序的输入104
3.4.6项目编译与下载105
3.4.7打印与归档109
3.5程序调试与仿真111
3.5.1程序信息111
3.5.2交叉引用111
3.5.3比较项目数据112
3.5.4使用监控表与强制表进行调试113
3.5.5使用S7-PLCSIM软件进行仿真117
3.6安装支持包和GSD文件119
3.6.1安装支持包119
3.6.2安装GSD文件121
第4章S7-1200 PLC的指令系统123
4.1S7-1200 PLC基本指令123
4.1.1位逻辑运算指令123
4.1.2定时器操作指令137
4.1.3计数器操作指令158
4.1.4移动操作指令169
4.1.5比较操作指令182
4.1.6转换操作指令193
4.1.7数学函数指令199
4.1.8字逻辑运算指令214
4.1.9移位和循环指令225
4.1.10程序控制指令238
4.2扩展指令246
4.2.1日期和时间指令246
4.2.2字符与字符串指令257
4.2.3高速脉冲输出功能指令277
4.3工艺功能283
4.3.1高速计数功能283
4.3.2运动控制功能294
第5章S7-1200 PLC的用户程序结构313
5.1S7-1200 PLC的用户程序313
5.1.1S7-1200 PLC的程序分类313
5.1.2S7-1200 PLC用户程序中的块313
5.1.3S7-1200 PLC用户程序的编程方法315
5.2S7-1200 PLC数据块316
5.2.1数据块的分类316
5.2.2定义数据块316
5.2.3使用全局数据块319
5.2.4访问数据块321
5.2.5复杂数据类型的使用321
5.3S7-1200 PLC组织块325
5.3.1事件和组织块325
5.3.2启动组织块328
5.3.3时间中断组织块330
5.3.4延时中断组织块335
5.3.5循环中断组织块338
5.3.6硬件中断组织块343
5.4S7-1200 PLC函数和函数块346
5.4.1函数和函数块的接口区347
5.4.2函数的生成与调用348
5.4.3函数的应用349
5.4.4函数块的生成与调用358
5.4.5函数块的应用359
第6章S7-1200 PLC的顺序控制编程方法与SCL编程语言368
6.1梯形图设计方法368
6.1.1翻译法设计梯形图368
6.1.2经验法设计梯形图372
6.2顺序控制设计法与顺序功能图377
6.2.1步与动作377
6.2.2有向连接与转换378
6.2.3顺序功能图的基本结构378
6.3常见的顺序控制编写梯形图程序的方法380
6.3.1启保停方式编程380
6.3.2置位/复位方式编程384
6.4SCL编程语言389
6.4.1SCL程序编辑器390
6.4.2SCL编程语言基础392
6.4.3SCL的寻址399
6.4.4SCL程序控制语句404
第7章S7-1200 PLC模拟量功能与PID控制417
7.1模拟量控制概述417
7.1.1模拟量的处理流程417
7.1.2模拟值的表示及精度418
7.1.3模拟量的输入/输出方法420
7.2S7-1200系列的模拟量功能421
7.2.1S7-1200系列PLC模拟量扩展模块421
7.2.2S7-1200系列PLC模拟量模块的参数设置423
7.2.3S7-1200系列PLC模拟量模块的应用——模拟量值的规范化425
7.3PID闭环控制428
7.3.1模拟量闭环控制系统的组成428
7.3.2PID控制器429
7.3.3PID_Compact指令430
7.3.4PID应用举例436
第8章S7-1200 PLC通信444
8.1通信基础知识444
8.1.1通信方式444
8.1.2串行通信的数据通路形式444
8.1.3通信传输介质445
8.1.4串行通信接口标准446
8.1.5SIMATIC通信网络448
8.2自由口协议通信449
8.2.1自由口通信模块及端口参数设置450
8.2.2自由口通信的发送/接收参数设置451
8.2.3自由口通信指令453
8.2.4自由口通信应用实例454
8.3Modbus RTU协议通信460
8.3.1Modbus通信基本知识460
8.3.2Modbus RTU通信指令462
8.3.3Modbus RTU通信应用实例464
8.4USS通信470
8.4.1USS通信基本知识470
8.4.2USS通信指令471
8.4.3USS通信应用实例474
8.5PROFIBUS通信479
8.5.1PROFIBUS通信基本知识479
8.5.2PROFIBUS网络参数设定480
8.5.3PROFIBUS通信应用实例483
8.6PROFINET通信486
8.6.1PROFINET通信基本知识487
8.6.2构建PROFINET网络489
8.6.3PROFINET网络参数设定491
8.6.4PROFINET通信应用实例493
8.7开放式用户通信496
8.7.1开放式用户通信概述496
8.7.2开放式用户通信指令497
8.7.3开放式用户通信应用实例501
8.8S7通信515
8.8.1S7通信基本知识515
8.8.2PUT/GET指令515
8.8.3S7通信应用实例516
第9章PLC控制系统设计与实例521
9.1PLC控制系统的设计521
9.1.1PLC控制系统的设计原则和内容521
9.1.2PLC控制系统的设计步骤522
9.1.3PLC硬件系统设计523
9.1.4PLC软件系统设计527
9.2PLC控制系统的应用实例528
9.2.1PLC在自动售货机的模拟控制中的应用528
9.2.2PLC在篮球记分牌中的应用534
9.2.3PLC在音乐喷泉模拟控制中的应用544
9.2.4PLC在自动称重混料控制中的应用550
参考文献556
本书从实际工程应用出发，详细讲解了西门子S7-1200系列PLC的基础与实际应用等方面的内容。本书共有9章，主要介绍了PLC的基本概况、S7-1200 PLC的硬件、S7-1200 PLC编程基础、S7-1200 PLC的指令系统、S7-1200 PLC的用户程序结构、S7-1200 PLC的顺序控制编程方法与SCL编程语言、S7-1200 PLC模拟量功能与PID控制、S7-1200 PLC通信、PLC控制系统设计与实例等内容。
本书语言通俗易懂，实例的实用性和针对性较强，特别适合初学者使用，对有一定PLC基础知识的读者也会有很大帮助。本书既可作为电气控制领域技术人员的自学教材，也可作为高职高专院校、成人高校、本科院校的电气工程、自动化、机电一体化、计算机控制等专业的参考书。
本书语言通俗易懂，实例的实用性和针对性较强，特别适合初学者使用，对有一定PLC基础知识的读者也会有很大帮助。本书既可作为电气控制领域技术人员的自学教材，也可作为高职高专院校、成人高校、本科院校的电气工程、自动化、机电一体化、计算机控制等专业的参考书。
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