西门子S7-1200 PLC编程入门与实践手册

1.全面系统，重点突出，注重知识的系统性、针对性和先进性，既适合初学者全面学习，也适合有一定基础的读者深入学习。 2.由浅入深、循序渐进。结合具体实例，详细讲解编程指令的应用。 3.注重理论与实践相结合，培养工程应用能力。应用案例大多取自实际工程项目，有较强的实践指导意义；每个实例都分析其设计原理，总结其实现的思路和步骤。

本书从PLC编程入门和工程实际应用出发，系统讲解西门子S7-1200 PLC编程及应用。主要内容包括：PLC的基础知识，S7-1200 PLC的硬件系统，TIA Portal软件的使用，S7-1200 PLC编程基础，S7-1200 PLC的基本指令、扩展指令与工艺功能，S7-1200 PLC的用户程序结构，S7-1200 PLC的数字量控制、模拟量与PID闭环控制，S7-1200 PLC的网络通信功能，S7-1200 PLC的安装维护与系统设计。本书内容全面、通俗易懂、实例丰富，实用性和针对性强，特别适合初学者使用，对有一定PLC基础的读者也有很大帮助。 本书可供PLC技术人员学习使用，也可作为大中专院校电气、自动化等相关专业的教材和参考用书。

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第1章 PLC概述 001 1.1 PLC简介 001 1.1.1 PLC的定义 001 1.1.2 PLC的基本功能与特点 001 1.1.3 PLC的应用和分类 003 1.1.4 西门子PLC简介 006 1.2 PLC的组成及工作原理 009 1.2.1 PLC的组成 009 1.2.2 PLC的工作原理 014 1.3 PLC与其他顺序逻辑控制系统的比较 015 1.3.1 PLC与继电器控制系统的比较 015 1.3.2 PLC与微型计算机控制系统的比较 016 1.3.3 PLC与单片机控制系统的比较 017 1.3.4 PLC与DCS的比较 018 第2章 西门子S7-1200 PLC的硬件系统 020 2.1 西门子S7-1200 PLC的性能特点及硬件系统组成 020 2.1.1 西门子S7-1200 PLC的性能特点 020 2.1.2 西门子S7-1200 PLC的硬件系统组成 021 2.2 西门子S7-1200 PLC的硬件结构 022 2.2.1 西门子S7-1200 PLC的CPU模块 022 2.2.2 西门子S7-1200 PLC的数字量扩展模块 026 2.2.3 西门子S7-1200 PLC的模拟量扩展模块 033 2.2.4 西门子S7-1200 PLC的信号板 036 2.2.5 集成的通信接口与通信模块 041 2.2.6 其他模块 043 2.3 西门子S7-1200 PLC的分布式模块 043 2.3.1 ET 200MP模块 044 2.3.2 ET 200SP模块 044 第3章 TIA Portal软件的使用 046 3.1 TIA Portal软件平台与安装 046 3.1.1 TIA Portal软件平台及其构成 046 3.1.2 TIA Portal软件的安装 048 3.2 TIA Portal软件的使用 052 3.2.1 启动TIA Portal软件 053 3.2.2 新建项目与组态设备 054 3.2.3 CPU模块的参数配置 060 3.2.4 信号模块的参数配置 075 3.2.5 梯形图程序的输入 078 3.2.6 项目编译与下载 082 3.2.7 打印与归档 084 3.3 S7-PLCSIM仿真软件的使用 088 第4章 西门子S7-1200 PLC编程基础 091 4.1 PLC编程语言简介 091 4.1.1 PLC编程语言的国际标准 091 4.1.2 TIA Portal软件中的编程语言 092 4.2 西门子S7-1200 PLC的数制与数据类型 098 4.2.1 数据长度 098 4.2.2 数制 098 4.2.3 数据类型 099 4.3 西门子S7-1200 PLC的存储区与寻址方式 106 4.3.1 存储区的组织结构 106 4.3.2 系统存储区 107 4.3.3 寻址方式 109 4.4 变量表、监控表和强制表的应用 112 4.4.1 变量表 113 4.4.2 监控表 117 4.4.3 强制表 120 第5章 西门子S7-1200 PLC的基本指令及应用 124 5.1 位逻辑运算指令 124 5.1.1 位逻辑指令 125 5.1.2 置位和复位指令 127 5.1.3 双稳态触发器指令 129 5.1.4 边沿指令 130 5.1.5 位逻辑运算指令 134 5.2 定时器指令及应用 140 5.2.1 定时器概述 140 5.2.2 功能框定时器指令 141 5.2.3 线圈型定时器指令 145 5.2.4 定时器指令的应用 151 5.3 计数器指令及应用 160 5.3.1 计数器概述 160 5.3.2 计数器指令 161 5.3.3 计数器指令的应用 164 5.4 比较操作指令及应用 171 5.4.1 操作数大小比较指令 171 5.4.2 值范围比较指令 172 5.4.3 有效性检查指令 176 5.4.4 比较操作指令的应用 176 5.5 移动操作指令及应用 186 5.5.1 移动值指令 186 5.5.2 移动块指令 188 5.5.3 填充块指令 188 5.5.4 交换指令 189 5.5.5 移动操作指令的应用 190 5.6 转换指令及应用 197 5.6.1 转换值指令 197 5.6.2 取整指令 200 5.6.3 标准化指令 201 5.6.4 缩放指令 202 5.6.5 转换指令的应用 202 5.7 数学函数指令及应用 204 5.7.1 四则运算指令 204 5.7.2 函数运算指令 209 5.7.3 其他常用数学运算指令 213 5.7.4 数学函数指令的应用 218 5.8 程序控制指令及应用 222 5.8.1 跳转与标号指令 223 5.8.2 定义跳转到列表指令 224 5.8.3 跳转分支指令 225 5.8.4 程序控制指令的应用 227 5.9 字逻辑运算指令 232 5.9.1 逻辑“取反”指令 232 5.9.2 逻辑“与”指令 234 5.9.3 逻辑“或”指令 236 5.9.4 逻辑“异或”指令 237 5.9.5 编码与译码指令 239 5.9.6 字逻辑运算指令的应用 240 5.10 移位和循环移位指令及应用 244 5.10.1 移位指令 244 5.10.2 循环移位指令 246 5.10.3 移位和循环移位指令的应用 249 第6章 西门子S7-1200 PLC的扩展指令与工艺功能 260 6.1 日期和时间指令 260 6.1.1 时间转换指令 260 6.1.2 时间运算指令 261 6.1.3 时钟功能指令 264 6.1.4 日期和时间指令的应用 268 6.2 字符与字符串指令 273 6.2.1 字符串移动指令 273 6.2.2 字符串转换指令 275 6.2.3 字符串与十六进制数的转换指令 283 6.2.4 字符串读取指令 285 6.2.5 字符串查找、插入、删除与替换指令 287 6.3 高速脉冲输出 291 6.3.1 高速脉冲输出的基础知识 291 6.3.2 高速脉冲输出指令 294 6.3.3 高速脉冲输出的应用 297 6.4 高速计数器 299 6.4.1 高速计数器的基础知识 299 6.4.2 高速计数器指令 306 6.4.3 高速计数器的应用 308 6.5 运动控制 309 6.5.1 运动控制的基础知识 310 6.5.2 运动控制指令 317 6.5.3 运动控制的应用 322 第7章 西门子S7-1200 PLC的用户程序结构 328 7.1 西门子S7-1200 PLC的用户程序 328 7.1.1 程序分类 328 7.1.2 用户程序中的块 328 7.1.3 用户程序的编程方法 329 7.2 数据块及应用 331 7.2.1 全局数据块及其应用 331 7.2.2 背景数据块 334 7.3 西门子S7-1200 PLC的组织块 335 7.3.1 组织块概述 335 7.3.2 主程序循环组织块 337 7.3.3 启动组织块 338 7.3.4 延时中断组织块 340 7.3.5 循环中断组织块 343 7.3.6 硬件中断组织块 347 7.3.7 时间中断组织块 349 7.4 西门子S7-1200 PLC函数及其应用 354 7.4.1 函数的接口区 354 7.4.2 函数的生成及调用 354 7.4.3 函数的应用 355 7.5 西门子S7-1200 PLC函数块及其应用 362 7.5.1 函数块的接口区 362 7.5.2 函数块的生成及调用 362 7.5.3 函数块的应用 363 第8章 西门子S7-1200 PLC的数字量控制 370 8.1 翻译设计法及应用举例 370 8.1.1 翻译设计法简述 370 8.1.2 翻译设计法实例 371 8.2 经验设计法及应用举例 374 8.2.1 经验设计法简述 374 8.2.2 经验设计法实例 375 8.3 顺序控制设计法与顺序功能图 378 8.3.1 顺序控制设计法 378 8.3.2 顺序功能图的组成 379 8.3.3 顺序功能图的基本结构 380 8.4 启保停方式的顺序控制 381 8.4.1 单序列启保停方式的顺序控制 381 8.4.2 选择序列启保停方式的顺序控制 385 8.4.3 并行序列启保停方式的顺序控制 389 8.5 转换中心方式的顺序控制 395 8.5.1 单序列转换中心方式的顺序控制 396 8.5.2 选择序列转换中心方式的顺序控制 401 8.5.3 并行序列转换中心方式的顺序控制 407 第9章 西门子S7-1200 PLC的模拟量与PID闭环控制 414 9.1 模拟量的基本概念 414 9.1.1 模拟量处理流程 414 9.1.2 模拟值的表示及精度 415 9.1.3 模拟量输入方法 416 9.1.4 模拟量输出方法 417 9.2 西门子S7-1200 PLC模拟量模块的使用 418 9.2.1 模拟量模块简介 418 9.2.2 模拟量模块的接线 419 9.2.3 模拟量模块的应用 420 9.3 西门子S7-1200 PLC的PID闭环控制 422 9.3.1 模拟量处理 423 9.3.2 PID控制器的基础知识 423 9.3.3 PID控制实例 430 第10章 西门子S7-1200 PLC的网络通信功能 437 10.1 通信基础知识 437 10.1.1 通信的基本概念 437 10.1.2 PLC的网络术语 438 10.1.3 网络通信标准 440 10.1.4 通信传输介质 445 10.2 西门子通信网络 446 10.2.1 西门子的网络层次 446 10.2.2 西门子的通信网络形式 448 10.3 西门子S7-1200 PLC的串行通信 448 10.3.1 串行通信接口类型及连接方式 448 10.3.2 自由口协议通信 451 10.3.3 Modbus RTU协议通信 461 10.3.4 USS协议通信 477 10.4 西门子S7-1200 PLC的PROFIBUS通信 484 10.4.1 PROFIBUS通信协议 485 10.4.2 PROFIBUS网络组成及配置 485 10.4.3 PROFIBUS-DP通信的组态 486 10.4.4 PROFIBUS通信应用举例 489 10.5 西门子S7-1200 PLC的以太网通信 492 10.5.1 以太网通信概述 492 10.5.2 开放式用户通信 494 10.5.3 S7通信 511 10.5.4 PROFINET IO通信 516 第11章 西门子S7-1200 PLC的安装维护与系统设计 520 11.1 PLC的安装与拆卸 520 11.1.1 PLC安装注意事项 520 11.1.2 S7-1200设备的安装方法及安装尺寸 520 11.1.3 CPU模块的安装和拆卸 522 11.1.4 信号板的安装和拆卸 523 11.1.5 端子块连接器的安装和拆卸 524 11.1.6 信号模块的安装和拆卸 524 11.1.7 通信模块的安装和拆卸 525 11.2 接线及电源的需求计算 526 11.2.1 接线注意事项 526 11.2.2 安装现场的接线 526 11.2.3 电源的需求计算 527 11.3 PLC的定期检修和故障诊断 529 11.3.1 定期检修 529 11.3.2 硬件故障诊断 530 11.3.3 硬件故障排除 532 11.4 PLC应用系统的设计与调试 532 11.4.1 系统设计的基本步骤 533 11.4.2 系统调试方法和步骤 535 11.4.3 PLC应用系统设计实例 536 参考文献 559