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本書從 PLC編程基礎(chǔ)入手，以案例引導(dǎo)學(xué)習(xí)的方式，結(jié)合視頻講解，全面介紹了西門子 S7-1500 PLC編程及組態(tài)軟件的應(yīng)用技術(shù)。全書分為基礎(chǔ)入門和應(yīng)用精通兩大部分，主要內(nèi)容包括 PLC基礎(chǔ)，西門子 S7-1500 PLC的硬件和接線， TIAPortal軟件的使用， S7-1500 PLC的編程語言、編程方法與調(diào)試，西門子 PLC SCL和 GRAPH編程； S7-1500 PLC的通信、工藝功能及其應(yīng)用，PLC的故障診斷技術(shù)，PLC的工程應(yīng)用。本書雙色圖解，重點(diǎn)突出，內(nèi)容全面實(shí)用，案例豐富，且實(shí)例包含詳細(xì)的軟硬件配置清單、接線圖和程序，便于讀者模仿學(xué)習(xí)。對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容本書還配有操作視頻詳細(xì)講解，讀者可以掃描書中二維碼觀看，輔助學(xué)習(xí)西門子 PLC編程及應(yīng)用。本書可供 PLC技術(shù)人員學(xué)習(xí)使用，也可作為大中專院校機(jī)電類、信息類專業(yè)的教材。

編者結(jié)合十余年的企業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)和十余年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)編寫了《老向講工控》叢書，具體包括：(1)《三菱FX5UPLC編程從入門到精通》(2)《三菱FX3UPLC完全精通教程(第2版)》(3)《西門子SINAMICSV90伺服系統(tǒng)編程從入門到精通》(4)《西門子S7-1500PLC編程從入門到精通》(5)《PLC編程手冊(cè)》(6)《西門子S7-1200/1500PLC編程從入門到精通》(7)《三菱iQ-RPLC編程從入門到精通》(8)《三菱MR-J4/JE伺服系統(tǒng)完全精通教程》叢書具有以下特點(diǎn)：(1)內(nèi)容全面，知識(shí)系統(tǒng)。既適合初學(xué)者全面掌握工控技術(shù)，也適合有一定基礎(chǔ)的讀者結(jié)合實(shí)例深入學(xué)習(xí)工控技術(shù)。(2)實(shí)例引導(dǎo)學(xué)習(xí)。大部分知識(shí)點(diǎn)采用實(shí)例講解，便于讀者舉一反三，快速掌握編程技巧及應(yīng)用。(3)案例豐富，實(shí)用性強(qiáng)。精選大量工程實(shí)用案例，便于讀者模仿應(yīng)用，重點(diǎn)實(shí)例都包含軟硬件配置清單、原理圖和程序，且程序已經(jīng)在 PLC 上運(yùn)行通過。(4)對(duì)于重點(diǎn)及復(fù)雜內(nèi)容，配有大量微課視頻。讀者掃描書中二維碼即可觀看，配合文字講解，學(xué)習(xí)效果更好。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以可編程控制器（ PLC）、變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)通信及組態(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)的繼電器控制系統(tǒng)，并廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。其中，西門子和三菱的 PLC、變頻器、觸摸屏及伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有卓越的性能，且有很高的性價(jià)比，因此在工控市場占有非常大的份額，應(yīng)用十分廣泛。
筆者與化學(xué)工業(yè)出版社合作已有十個(gè)年頭，其間出版了一系列自動(dòng)化專業(yè)的圖書，深受廣大讀者的喜愛。最近幾年，許多讀者來電或者來函，希望能夠編寫風(fēng)格統(tǒng)一的系列叢書。筆者也有意愿把十余年的企業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)和十余年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)融入系列叢書，分享給廣大讀者，以回饋?zhàn)x者的厚愛。因此，我們決定編寫叢書老向講工控，包含以下圖書：
（1）三菱 FX5U PLC編程從入門到精通
（2）三菱 FX系列 PLC完全精通教程（第 2版）
（3）西門子 SINAMICS V90伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)從入門到精通
（4）西門子 S7-1500 PLC編程從入門到精通
（5）PLC編程手冊(cè)
（6）西門子 S7-1200/1500 PLC編程從入門到精通
（7）三菱 iQ-R PLC編程從入門到精通
（8）三菱 MR-J4/JE伺服系統(tǒng)從入門到精通
叢書具有以下特點(diǎn)。
（1）內(nèi)容全面，知識(shí)系統(tǒng)。既適合初學(xué)者全面掌握工控技術(shù)，也適合有一定基礎(chǔ)的讀者結(jié)合實(shí)例深入學(xué)習(xí)工控技術(shù)。
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本書為《西門子 S7-1500 PLC編程從入門到精通》。
西門子 S7-1500 PLC是西門子公司推出的一款中高端控制系統(tǒng)的 PLC，除包含多種創(chuàng)
新技術(shù)之外，還設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn)，最大程度地提高生產(chǎn)效率。西門子 S7-1500 PLC無縫集成到 TIAPortal軟件中，極大地提高了工程組態(tài)的效率。西門子大中型 PLC由于控制系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，一直是公認(rèn)比較難入門的，為了使讀者能系統(tǒng)掌握西門子 S7-1500 PLC的編程及應(yīng)用，我們?cè)诳偨Y(jié)長期教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，聯(lián)合企業(yè)相關(guān)人員，共同編寫了本書。
本書在編寫時(shí)，力求詳略得當(dāng)，重點(diǎn)突出，并采用較多的小例子引領(lǐng)讀者快速入門，同時(shí)精選典型工程實(shí)際案例，供讀者模仿學(xué)習(xí)，提高解決實(shí)際問題的能力。本書內(nèi)容新穎、先進(jìn)、實(shí)用，重點(diǎn)知識(shí)配有視頻詳細(xì)講解，讀者掃描書中二維碼即可觀看學(xué)習(xí)。
全書共分 11章，其中第 1～ 3章由龍麗編寫，第 4～ 8章由向曉漢編寫，第 9、10章由桂林電子科技大學(xué)的向定漢教授編寫，第 11章由無錫雪浪環(huán)境科技股份有限公司的劉搖搖編寫。本書由向曉漢任主編，向定漢任副主編。商進(jìn)博士主審。
由于編者水平有限，不足之處在所難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

編者

無

第1章 可編程控制器（PLC）基礎(chǔ) 1
1.1 認(rèn)識(shí)PLC 1
1.1.1 PLC 是什么 1
1.1.2 PLC 的發(fā)展歷史 1
1.1.3 PLC 的應(yīng)用范圍 2
1.1.4 PLC 的分類與性能指標(biāo) 3
1.1.5 知名PLC 品牌介紹 4
1.2 PLC 的結(jié)構(gòu)和工作原理 4
1.2.1 PLC 的硬件組成 4
1.2.2 PLC 的工作原理 7
1.2.3 PLC 的立即輸入、輸出功能 9
1.3 傳感器和變送器 9
1.4 隔離器 10
1.5 數(shù)制和編碼 11
1.5.1 數(shù)制 11
1.5.2 編碼 13

第2章 西門子S7-1500 PLC 的硬件 15
2.1 西門子S7-1500 PLC 定位和性能特點(diǎn) 15
2.1.1 西門子SIMATIC 控制器簡介 15
2.1.2 S7-1500 PLC 的性能特點(diǎn) 16
2.2 西門子S7-1500 PLC 常用模塊及其接線 17
2.2.1 電源模塊 17
2.2.2 S7-1500 PLC 模塊及其附件 17
2.2.3 S7-1500 PLC 信號(hào)模塊及其接線 24
2.2.4 S7-1500 PLC 通信模塊 32
2.2.5 S7-1500 PLC 分布式模塊 33
2.3 西門子S7-1500 PLC 的硬件安裝及接線 34
2.3.1 硬件配置 34
2.3.2 硬件安裝 36
2.3.3 接線 38

第3章 TIA Portal（博途）軟件使用入門 40
3.1 TIA Portal（博途）軟件簡介 40
3.1.1 初識(shí)TIA Portal（博途）軟件 40
3.1.2 安裝TIA Portal 軟件的軟硬件條件 41
3.1.3 安裝TIA Portal 軟件的注意事項(xiàng) 43
3.1.4 安裝和卸載TIA Portal 軟件 43
3.2 TIA Portal 視圖與項(xiàng)目視圖 45
3.2.1 TIA Portal 視圖結(jié)構(gòu) 45
3.2.2 項(xiàng)目視圖 46
3.2.3 項(xiàng)目樹 48
3.3 用離線硬件組態(tài)法創(chuàng)建一個(gè)完整的TIA Portal 項(xiàng)目 49
3.3.1 在博途視圖中新建項(xiàng)目 49
3.3.2 添加設(shè)備 50
3.3.3 CPU 參數(shù)配置 51
3.3.4 S7-1500 的I/O 參數(shù)的配置 56
3.3.5 程序的輸入 58
3.3.6 程序下載到仿真軟件S7-PLCSIM 60
3.3.7 程序的監(jiān)視 61
3.4 用在線檢測法創(chuàng)建一個(gè)完整的TIA Portal 項(xiàng)目 62
3.4.1 在項(xiàng)目視圖中新建項(xiàng)目 62
3.4.2 在線檢測設(shè)備 62
3.4.3 程序下載到S7-1500 CPU模塊 66
3.5 程序上載 69
3.6 使用快捷鍵 70
3.7 使用幫助 70
3.7.1 查找關(guān)鍵字或者功能 70
3.7.2 使用指令 71

第4章 西門子S7-1500 PLC 的編程語言 73
4.1 西門子S7-1500 PLC 的編程基礎(chǔ) 73
4.1.1 數(shù)據(jù)類型 73
4.1.2 S7-1500 PLC 的存儲(chǔ)區(qū) 80
4.1.3 全局變量與區(qū)域變量 84
4.1.4 編程語言 85
4.1.5 變量表 86
4.2 位邏輯運(yùn)算指令 89
4.2.1 觸點(diǎn)與線圈相關(guān)邏輯 89
4.2.2 復(fù)位、置位、復(fù)位域和置位域指令 94
4.2.3 RS /SR 觸發(fā)器指令 95
4.2.4 上升沿和下降沿指令 96
4.3 定時(shí)器指令 100
4.3.1 通電延時(shí)定時(shí)器（TON） 100
4.3.2 斷電延時(shí)定時(shí)器（TOF） 102
4.3.3 時(shí)間累加器（TONR） 105
4.3.4 原有定時(shí)器 106
4.4 計(jì)數(shù)器指令 110
4.4.1 加計(jì)數(shù)器（CTU） 110
4.4.2 減計(jì)數(shù)器（CTD） 111
4.4.3 原有計(jì)數(shù)器 112
4.5 傳送指令、比較指令和轉(zhuǎn)換指令 114
4.5.1 傳送指令 114
4.5.2 比較指令 117
4.5.3 轉(zhuǎn)換指令 119
4.6 數(shù)學(xué)函數(shù)指令、移位和循環(huán)指令 128
4.6.1 數(shù)學(xué)函數(shù)指令 128
4.6.2 移位和循環(huán)指令 135
4.7 應(yīng)用實(shí)例 139

第5章 西門子S7-1500 PLC 的程序結(jié)構(gòu) 144
5.1 塊、函數(shù)和組織塊 144
5.1.1 塊的概述 144
5.1.2 函數(shù)（FC）及其應(yīng)用 145
5.1.3 組織塊（OB）及其應(yīng)用 149
5.2 數(shù)據(jù)塊和函數(shù)塊 158
5.2.1 數(shù)據(jù)塊（DB）及其應(yīng)用 158
5.2.2 函數(shù)塊（FB）及其應(yīng)用 162
5.2.3 PLC 定義數(shù)據(jù)類型（UDT）及其應(yīng)用 166
5.3 多重背景 169
5.3.1 多重背景的簡介 169
5.3.2 多重背景的應(yīng)用 169

第6章 西門子S7-1500 PLC 的編程方法與調(diào)試 175
6.1 功能圖 175
6.1.1 功能圖的設(shè)計(jì)方法 175
6.1.2 梯形圖編程的原則 181
6.2 邏輯控制的梯形圖編程方法 182
6.2.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 182
6.2.2 功能圖設(shè)計(jì)法 183
6.3 西門子S7-1500 PLC 的調(diào)試方法 193
6.3.1 程序信息 193
6.3.2 交叉引用 195
6.3.3 比較功能 197
6.3.4 使用Trace 跟蹤變量 199
6.3.5 用監(jiān)控表進(jìn)行調(diào)試 202
6.3.6 用強(qiáng)制表進(jìn)行調(diào)試 205
6.3.7 其他調(diào)試方法 207

第7章 西門子PLC 的SCL 和GRAPH 編程 208
7.1 西門子PLC 的SCL 編程 208
7.1.1 S7-SCL 簡介 208
7.1.2 S7-SCL 程序編輯器 209
7.1.3 S7-SCL 編程語言基礎(chǔ) 209
7.1.4 尋址 214
7.1.5 控制語句 218
7.1.6 SCL 塊 220
7.1.7 S7-SCL 應(yīng)用舉例 222
7.2 西門子PLC 的GRAPH 編程 228
7.2.1 S7-GRAPH 簡介 228
7.2.2 S7-GRAPH 的應(yīng)用基礎(chǔ) 228
7.2.3 S7-GRAPH 的應(yīng)用舉例 235

第8章 西門子S7-1500 PLC 的通信應(yīng)用 240
8.1 通信基礎(chǔ)知識(shí) 240
8.1.1 通信的基本概念 240
8.1.2 PLC 網(wǎng)絡(luò)的術(shù)語解釋 241
8.1.3 OSI 參考模型 242
8.1.4 現(xiàn)場總線介紹 243
8.2 PROFIBUS 通信及其應(yīng)用 244
8.2.1 PROFIBUS 通信概述 244
8.2.2 S7-1500 PLC 與ET200MP的PROFIBUS-DP 通信 245
8.2.3 S7-1500 PLC 與S7-1200PLC 間的PROFIBUS-DP 通信 250
8.3 西門子S7-1500 PLC 的以太網(wǎng)通信及其應(yīng)用 256
8.3.1 以太網(wǎng)通信介紹 256
8.3.2 工業(yè)以太網(wǎng)通信介紹 258
8.3.3 S7-1500 PLC 的以太網(wǎng)通信方式 259
8.4 西門子S7-1500 PLC 的OUC通信及其應(yīng)用 259
8.4.1 OUC 通信介紹 259
8.4.2 S7-1500 PLC 之間的TCP通信 260
8.5 西門子S7-1500 PLC 的Modbus-TCP 通信及其應(yīng)用 267
8.5.1 Modbus-TCP 通信基礎(chǔ) 267
8.5.2 S7-1500 PLC 與埃夫特機(jī)器人之間的Modbus-TCP 通信應(yīng)用 268
8.6 西門子S7-1500 PLC 的S7通信及其應(yīng)用 271
8.6.1 S7 通信基礎(chǔ) 271
8.6.2 S7-1500 PLC 與S7-1200PLC 之間的S7 通信應(yīng)用 272
8.7 PROFINET IO 通信 278
8.7.1 PROFINET IO 通信基礎(chǔ) 278
8.7.2 S7-1500 PLC 與分布式模塊ET200SP 之間的PROFINET通信 279
8.8 Modbus RTU 串行通信及其應(yīng)用 283
8.8.1 Modbus RTU 通信介紹 284
8.8.2 S7-1500 PLC 與溫度儀表的Modbus RTU 通信 286

第9章 西門子S7-1500 PLC 工藝功能及其應(yīng)用 291
9.1 運(yùn)動(dòng)控制基礎(chǔ) 291
9.1.1 運(yùn)動(dòng)控制簡介 291
9.1.2 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定 291
9.2 西門子S7-1500 PLC 的運(yùn)動(dòng)控制功能及其應(yīng)用 293
9.2.1 S7-1500 PLC 的運(yùn)動(dòng)控制指令 293
9.2.2 S7-1500 PLC 的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用速度控制 295
9.2.3 S7-1500 PLC 的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用位置控制 300
9.3 西門子S7-1500 PLC 高速計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用 311
9.3.1 S7-1500 PLC 高速計(jì)數(shù)器基礎(chǔ) 311
9.3.2 S7-1500 PLC 高速計(jì)數(shù)器應(yīng)用 314
9.4 西門子S7-1500 的PID 控制及其應(yīng)用 317
9.4.1 PID 控制原理簡介 317
9.4.2 PID 指令簡介 319
9.4.3 S7-1500 PLC 對(duì)電爐溫度的控制 320

第10章 西門子S7-1500 PLC 的故障診斷技術(shù) 327
10.1 西門子S7-1500 PLC 診斷簡介 327
10.2 通過模塊或者通道的LED 燈診斷故障 328
10.2.1 通過模塊的LED 燈診斷故障 328
10.2.2 通過模塊的通道LED 燈診斷故障 328
10.3 通過TIA Portal 軟件的PG/PC診斷故障 329
10.4 通過PLC 的Web 服務(wù)器診斷故障 331
10.5 通過PLC 的顯示屏診斷故障 336
10.5.1 顯示屏面板簡介 336
10.5.2 用顯示屏面板診斷故障 337
10.6 在HMI 上通過調(diào)用診斷控件診斷故障 338
10.7 通過自帶診斷功能的模塊診斷故障 340
10.8 利用診斷面板診斷故障 342
10.9 通過Automation Tool 診斷故障 343
10.9.1 Automation Tool 功能 343
10.9.2 Automation Tool 診斷故障 343
10.10 通過Proneta 診斷故障 345
10.10.1 Proneta 介紹 345
10.10.2 Proneta 診斷故障 345

第11章 PLC 工程應(yīng)用 347
11.1 折邊機(jī)的PLC 控制 347
11.2 刨床的PLC 控制 354
11.3 剪切機(jī)的PLC 控制 361

參考文獻(xiàn) 373