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第1章 S7-1500 PLC系统概述1

1.1 西门子工业自动化TIA简介1

1.2 可编程控制器基础1

1.2.1 PLC概述1

1.2.2 结构组成3

1.2.3 工作原理6

1.3 S7-1500 PLC系统9

1.3.1 S7-1500 PLC产品概述9

1.3.2 S7-1500 PLC组成9

1.3.3 S7-1500 PLC产品新功能9

1.4 工业自动化发展趋势10

第2章 S7-1500 PLC硬件及软件平台12

2.1 硬件系统组成12

2.1.1 电源模块12

2.1.2 CPU模块及附件13

2.1.3 信号模块15

2.1.4 通信模块和工艺模块18

2.1.5 分布式模块20

2.1.6 安全模块22

2.2 硬件安装23

2.2.1 硬件配置23

2.2.2 硬件安装24

2.3 Portal软件平台26

2.3.1 软件版本及安装27

2.3.2 软件界面及使用29

第3章 S7 -1500 PLC项目设计31

3.1 工业自动化项目设计流程31

3.1.1 确定任务及设计要求31

3.1.2 制定电气控制方案31

3.1.3 控制系统硬件设计31

3.1.4 软件程序设计33

3.1.5 上位监控组态33

3.1.6 联机调试33

3.1.7 项目归档33

3.2 自动灌装生产线项目实例33

任务1 自动灌装生产线整体方案设计36

3.3 新建TIA项目36

任务2 创建自动灌装生产线项目37

第4章 S7-1500 PLC硬件系统设计38

4.1 信号分析38

4.2 模块选型及硬件组态38

4.2.1 组态模块类型39

4.2.2 配置模块参数42

4.2.3 建立PC与PLC的连接50

4.2.4 CPU存储器复位51

4.2.5 下载硬件组态53

4.3 I/O分配55

4.4 硬件接线56

任务3 自动灌装生产线项目硬件设计58

第5章 S7-1500 PLC软件程序设计59

5.1 S7-1500 PLC编程基础59

5.1.1 数制及编码59

5.1.2 基本数据类型61

5.1.3 复合数据类型66

5.1.4 其他数据类型69

5.1.5 S7-1500 PLC存储区72

5.1.6 寻址方式73

5.1.7 编程语言77

5.2 变量表与符号寻址79

5.2.1 变量表79

5.2.2 定义全局符号80

任务4 定义全局符号82

5.3 监控表与设备测试82

5.3.1 监控表82

5.3.2 I/O设备测试84

任务5 I/O设备测试86

5.4 程序块及程序结构86

5.4.1 程序块类型86

5.4.2 程序结构形式87

5.4.3 自动灌装生产线项目程序结构87

5.5 程序块的创建、编辑及调试88

5.5.1 新建用户程序块88

5.5.2 程序块的属性89

5.5.3 程序块的编辑91

5.5.4 程序块的调用92

5.5.5 编程语言的切换93

5.5.6 程序块的编译94

5.5.7 程序块的下载及监视95

5.6 位逻辑运算指令与开关量控制95

5.6.1 触点、取反RLO与输出指令96

5.6.2 置位/复位指令97

5.6.3 边沿检测指令100

任务6 点动控制程序设计103

任务7 模式选择、生产线运行和急停处理程序设计103

5.7 定时器操作指令与时间控制104

5.7.1 SIMATIC定时器指令104

5.7.2 IEC定时器指令109

任务8 自动灌装程序设计115

5.8 计数操作指令与计数统计115

5.8.1 SIMATIC计数器指令115

5.8.2 IEC计数器指令119

任务9 计数统计程序设计121

5.9 移动操作指令121

任务10复位统计数据程序设计124

5.10 比较器操作指令124

任务11 故障处理程序设计126

5.11 数学函数指令126

任务12 数学运算程序设计128

5.12 转换操作指令128

5.13 其他指令130

5.14 用户数据块136

5.14.1 用户数据块的创建136

5.14.2 数据块编辑器137

5.14.3 变量的值139

5.14.4 数组及结构变量的声明141

5.14.5 数据块的属性142

5.14.6 数据块的访问及应用144

任务13 使用数据块进行数据存储146

5.15 FC/FB与参数化编程146

5.15.1 块接口的布局147

5.15.2 参数化程序设计149

5.15.3 修改接口参数153

5.15.4 设置块的调用环境进行程序调试154

任务14 报警程序设计156

5.16 组织块156

5.16.1 组织块的类型与优先级156

5.16.2 循环程序组织块157

5.16.3 启动组织块157

5.16.4 中断组织块158

5.16.5 错误组织块161

5.16.6 组织块的启动信息161

任务15 初始化程序设计163

5.17 模拟量处理163

5.17.1 模拟量模块的接线163

5.17.2 模拟量模块的参数设置168

5.17.3 模拟量转换的数值表达方式173

5.17.4 模拟量值的规范化174

5.17.5 使用循环中断177

任务16 模拟量采集程序设计178

第6章 上位监控系统设计179

6.1 上位监控系统概述179

6.1.1 HMI的主要任务179

6.1.2 HMI项目设计方法180

6.1.3 西门子上位监控设备180

6.1.4 WinCC（TIA Protal）简介186

6.2 建立一个WinCC Advanced项目186

6.2.1 直接生成HMI设备187

6.2.2 使用HMI设备向导生成HMI设备188

6.2.3 WinCC Advanced项目组态界面191

6.3 TP 700 Comfort触摸屏的通信连接193

6.3.1 TP 700 Comfort触摸屏的硬件连接193

6.3.2 设置TP 700 Comfort触摸屏通信参数194

6.3.3 下载HMI组态199

任务17 建立自动灌装生产线监控项目及通信连接201

6.4 定义变量201

6.4.1 变量的分类201

6.4.2 变量的数据类型201

6.4.3 编辑变量202

任务18 组态自动灌装生产线监控项目所需变量207

6.5 创建画面及画面管理207

6.5.1 设计画面结构与布局207

6.5.2 创建画面208

6.5.3 画面管理209

任务19 创建及管理自动灌装生产线上位监控画面217

6.6 组态监控画面217

6.6.1 组态初始画面217

6.6.2 组态运行画面220

6.6.3 组态参数设置画面240

6.6.4 组态趋势视图画面247

任务20 组态自动灌装生产线上位监控画面250

6.7 报警250

6.7.1 报警的概念250

6.7.2 组态报警254

6.7.3 显示报警信息255

任务21 组态自动灌装生产线报警画面258

6.8 用户管理258

6.8.1 用户管理的概念258

6.8.2 用户管理的组态259

6.8.3 用户管理的使用261

任务22 组态自动灌装生产线用户管理画面264

6.9 WinCC Advanced项目的仿真调试264

6.9.1 HMI的离线仿真调试264

6.9.2 HMI的在线仿真调试266

第7章 网络通信270

7.1 S7-1500通信简介270

7.1.1 通信接口270

7.1.2 通信服务271

7.2 PROFIBUS通信276

7.2.1 PROFIBUS的通信协议276

7.2.2 PROFIBUS-DP的应用277

7.2.3 PROFIBUS-DP网络的主站与从站277

7.2.4 PROFIBUS-DP接口279

7.2.5 PROFIBUS网络的参数分配279

7.2.6 PROFIBUS网络诊断286

7.2.7 等时同步模式的PROFIBUS网络288

7.3 PROFINET通信290

7.3.1 PROFINET简介290

7.3.2 构建PROFINET网络293

7.3.3 PROFINET网络的参数分配296

7.3.4 PROFINET网络诊断304

7.3.5 连接其他总线系统313

任务23 使用ET200SP实现自动灌装生产线项目316

7.4 开放式通信316

7.4.1 开放式通信的协议316

7.4.2 开放式通信的指令317

7.4.3 建立TCP、 ISO-on-TCP、 UDP和ISO协议的开放式通信318

7.4.4 建立Modbus TCP协议的开放式通信321

7.4.5 通过电子邮件建立通信322

7.4.6 通过FTP建立通信322

7.4.7 建立和终止开放式通信324

7.5 S7-1500 CPU与G120通信324

7.5.1 SINAMICS G120简介324

7.5.2 S7-1500与SINAMICS G120的PROFIBUS通信328

7.5.3 S7-1500与SINAMICS G120的 PROFINET通信335

任务24 实现S7-1500 CPU与G120的通信344

第8章 工艺功能345

8.1 PID控制345

8.1.1 PID指令345

8.1.2 PID组态348

8.1.3 PID调试351

8.2 运动控制354

8.2.1 运动控制简介354

8.2.2 运动控制举例357

第9章 系统诊断367

9.1 系统诊断概述367

9.2 系统诊断的显示367

9.2.1 设备上的系统诊断显示368

9.2.2 使用Portal软件（STEP 7）369

9.3 通过用户程序进行系统诊断372

9.3.1 采用过程映像输入进行系统诊断372

9.3.2 使用指令375

9.4 轨迹和逻辑分析器功能377

任务25 自动灌装生产线项目故障检测379

第10章 S7-1500 PLC的其他功能380

10.1 SCL编程语言380

10.1.1 SCL程序编辑器380

10.1.2 SCL指令及应用380

任务26 自动灌装生产线项目成品重量存储388

10.2 GRAPH与顺序控制388

10.2.1 顺序控制简介388

10.2.2 顺序控制程序块389

10.2.3 GRAPH函数块的程序编辑器390

10.2.4 顺控器视图和单步视图391

10.2.5 块接口及参数397

10.2.6 GRAPH程序设计398

任务27 自动灌装生产线项目顺序控制403

10.3 基于Web服务器的网页访问403

10.3.1 Web服务器功能的参数设置404

10.3.2 Web服务器的信息显示405

任务28 自动灌装生产线项目的网页访问406

附录 自动灌装生产线项目参考程序407

任务6 点动控制程序设计407

任务7 模式选择、生产线运行和急停处理程序设计408

任务8 自动灌装程序设计410

任务9 计数统计程序设计412

任务10 复位统计数据程序设计413

任务11 故障处理程序设计414

任务12 数学运算程序设计418

任务13 使用数据块进行数据存储419

任务14 报警程序设计422

任务15 初始化程序设计423

任务16 模拟量采集程序设计425

任务20 组态自动灌装生产线上位监控画面425

任务26 自动灌装生产线项目成品重量存储428

任务27 自动灌装生产线项目顺序控制429

参考文献434