西門子S7-1200 PLC與TIA博途軟件編程一本通

第1章 西門子S7-1200 PLC概述 001
1.1　PLC（可編程序控制器）簡介 002
1.1.1　PLC的優點 002
1.1.2　PLC與繼電器-接觸器控制系統的區別 003
1.2　S7-1200 PLC的主要特點和硬件結構 004
1.2.1　S7-1200 PLC的主要特點 004
1.2.2　S7-1200 PLC的硬件結構 007
1.3　CPU和信號模塊、信號板的型號 008
1.3.1　CPU本體模塊的型號 008
1.3.2　數字量信號模塊的型號 009
1.3.3　模擬量信號模塊的型號 009
1.3.4　信號板的型號 009
1.3.5　通信板、通信模塊的型號 010
1.4　S7-1200 PLC硬件設備的安裝 011
1.4.1　S7-1200 PLC對使用環境的要求 011
1.4.2　S7-1200 PLC本體在電控櫃內的安裝 011
1.4.3　其他硬件設備的安裝 012
1.5　S7-1200 PLC供電電流的計算 012
1.5.1　S7-1200 PLC的供電能力 013
1.5.2　各種I/O模塊消耗的電流 014
1.5.3　S7-1200 PLC供電電流計算實例 015
1.5.4　S7-1200 PLC主模塊的端子數量 016
1.6　S7-1200 PLC CUP外部端子的接線 016
1.6.1　CPU 1211C的接線 017
1.6.2　CPU 1212C的接線 019
1.6.3　CPU 1214C的接線 020
1.6.4　CPU 1215C的接線 022
1.7　S7-1200 PLC數字量模塊的接線 026
1.7.1　數字量輸入模塊的接線 026
1.7.2　數字量輸出模塊的接線 027
1.7.3　數字量輸入/輸出模塊的接線 027
1.8　S7-1200 PLC模擬量模塊的接線 030
1.8.1　模擬量輸入模塊的接線 030
1.8.2　模擬量輸出模塊的接線 032
1.8.3　模擬量輸入/輸出模塊的接線 032
1.8.4　熱電偶和熱電阻的接線 034
1.9　S7-1200 PLC的編程語言和數據類型 036
1.9.1　梯形圖（LAD） 036
1.9.2　FBD和SCL 037
1.9.3　S7-1200 PLC的數據類型 038
1.10　S7-1200 PLC的數據訪問 041
1.10.1　CPU存儲器數據的匯總 041
1.10.2　輸入過程映像區（I） 041
1.10.3　輸出過程映像區（Q） 043
1.10.4　位存儲區（M） 043
1.10.5　數據塊（DB） 045
1.10.6　臨時存儲區（L） 045
1.10.7　全局常量和局部常量 046
1.10.8　變量的尋址 047

第2章 TIA博途編程軟件的操作 049
2.1　TIA Portal編程軟件的技術優勢 050
2.2　TIA博途編程軟件的類型 051
2.3　TIA博途編程軟件的安裝 052
2.3.1　TIA博途編程軟件對計算機的要求 052
2.3.2　TIA博途編程軟件的授權 053
2.3.3　TIA博途編程軟件的安裝步驟 053
2.4　TIA博途編程軟件視圖的解析 056
2.4.1　Portal視圖 056
2.4.2　項目視圖的結構 057
2.4.3　標題欄、菜單欄、工具欄 058
2.4.4　項目樹 058
2.4.5　程序編輯區 060
2.4.6　巡視窗口 062
2.4.7　資源卡 062
2.5　程序編輯區工具條的基本操作 065
2.6　編程指令的添加 067
2.6.1　從指令資源卡中拖拽 067
2.6.2　從收藏夾中拖拽 067
2.6.3　從空功能框中選取指令 068
2.6.4　就地更換指令 068
2.6.5　從程序中覆制指令 069
2.7　變量的添加 069
2.7.1　從變量表中拖拽/覆制變量 069
2.7.2　從數據塊中拖拽/覆制變量 070
2.7.3　在程序塊中拖拽/覆制變量 070
2.7.4　從硬件組態界面中拖拽變量 071
2.7.5　從接口參數表中拖拽變量 072
2.7.6　從Excel表格中覆制變量 073

第3章 TIA博途編程軟件的基本編程指令 074
3.1　位邏輯指令 075
3.2　定時器指令 082
3.3　計數器指令 087
3.4　比較操作指令 091
3.5　數學函數指令 095
3.6　移動操作指令 098
3.7　轉換操作指令 102
3.8　程序控制指令 105
3.9　字邏輯運算指令 107
3.10　位移指令 111

第4章 S7-1200 PLC的硬件組態和參數設置 114
4.1　S7-1200 PLC的硬件組態 115
4.1.1　創建新的S7-1200 PLC設計工程 115
4.1.2　組態新的CPU機架 115
4.1.3　添加機架上的其他設備 117
4.1.4　啟用模塊暫存功能 119
4.1.5　構建設備的網絡視圖 119
4.2　設置CPU模塊的各項參數 120
4.2.1　設置PROFINET通信參數 120
4.2.2　設置CPU的啟動參數 121
4.2.3　CPU不能啟動的問題 123
4.2.4　設置CPU模塊的其他參數 123

第5章 TIA博途編程軟件的梯形圖編程 125
5.1　分配模塊的輸入和輸出地址 126
5.1.1　在設備概覽表中修改I/O地址 126
5.1.2　在模塊屬性中修改I/O地址 126
5.1.3　創建I/O地址分配表 127
5.2　變量表的創建和編輯 127
5.3　數據塊DB的編輯 129
5.3.1　數據塊DB的類型 129
5.3.2　DB中變量的屬性 130
5.3.3　在共享數據塊DB中添加變量 131
5.4　組織塊OB的編輯 131
5.4.1　組織塊OB的創建 132
5.4.2　OB的編號、名稱、優先級 132
5.4.3　組織塊OB的啟動 133
5.4.4　組織塊OB的運行 134
5.4.5　各種中斷OB的調用 135
5.4.6　各種錯誤中斷OB的調用 136
5.4.7　OB的梯形圖 137
5.4.8　OB的更新 138
5.5　FC和FB的編輯 139
5.5.1　編輯FC/FB的接口參數 139
5.5.2　編輯FC/FB的梯形圖 141
5.5.3　用雙重地址編程的梯形圖 142
5.6　子程序塊的調用 143
5.6.1　FC的調用 143
5.6.2　FB的調用 144
5.7　FB存儲數據的功能 147
5.7.1　FC和FB的區別 147
5.7.2　FB的存儲功能舉例 147
5.7.3　背景數據塊的訪問 149
5.8　程序塊的訪問方式 150

第6章 S7-1200 PLC的單元電路編程 152
6.1　定時控制中的單元電路 153
6.1.1　瞬時接通、延時斷開電路 153
6.1.2　延時接通、延時斷開電路 155
6.1.3　兩台設備間隔定時啟動電路 157
6.1.4　30天延時電路 159
6.1.5　定時器與計數器聯合電路 159
6.2　電動機控制中的單元電路 162
6.2.1　啟動-保持-停止電路 162
6.2.2　帶有點動的啟動-保持-停止電路 165
6.2.3　正反轉控制電路 168
6.2.4　置位-覆位指令的正反轉控制電路 170
6.2.5　接近開關控制的自動循環電路 171
6.2.6　Y-△降壓啟動電路 174
6.2.7　繞線電動機串聯電阻啟動電路 177
6.2.8　異步電動機三速控制電路 180

第7章 S7-1200 PLC編程實例 185
7.1　水泵自動控制裝置 186
7.2　兩台水泵交替運轉裝置 188
7.3　皮帶輸送機順序控制裝置 191
7.4　C6140車床PLC改造裝置 195
7.5　倉庫卷閘門控制裝置 198
7.6　知識競賽搶答裝置 201
7.7　公園噴泉控制裝置 204
7.8　交通信號燈控制裝置 208

第8章 S7-1200 PLC與變頻器的聯合控制 212
8.1　變頻器的控制功能 213
8.2　西門子MM440變頻器介紹 214
8.2.1　西門子MM440變頻器的主要特征 214
8.2.2　MM440變頻器的電路結構 215
8.2.3　西門子MM440變頻器的接線端子 215
8.2.4　數字輸入端子的參數設置 218
8.3　MM440變頻器的基本調速電路 219
8.4　S7-1200 PLC與MM440聯合的多段速控制 220
8.5　S7-1200 PLC與MM440聯合的紡紗機控制 224

第9章 S7-1200 PLC中的PID控制器 231
9.1　PID控制器介紹 232
9.2　液壓站變頻器的PID控制 233
9.2.1　前期的技術準備 233
9.2.2　PLC設備組態和參數設置 234
9.2.3　中斷組織塊中的PID編程 240
9.2.4　主循環程序OB1的編程 241

第10章 TIA博途編程軟件中的人機界面 243
10.1　西門子HMI人機界面簡介 244
10.1.1　西門子HMI綜述 244
10.1.2　在TIA博途編程軟件中組態HMI設備 246
10.2　HMI中的各種控件 247
10.2.1　基本對象類的控件 247
10.2.2　元素類的控件 248
10.2.3　圖表類的控件 248
10.3　HMI的畫面管理 250
10.3.1　HMI的根畫面 250
10.3.2　HMI的畫面模板 251
10.3.3　HMI的畫面切換 252
10.4　HMI的畫面編程 253
10.4.1　創建HMI的變量表 253
10.4.2　組態和編輯控件的屬性 255
10.4.3　編輯控件的“動畫”功能 257
10.4.4　編輯控件的“事件”功能 260
10.4.5　組態和編輯HMI的I/O域 261
10.5　HMI畫面中的報警 266
10.5.1　報警類別的設置 266
10.5.2　離散量報警的編輯 267
10.5.3　創建離散量報警的實例 268
10.6　在HMI中設置和顯示時間 269
10.6.1　設置和顯示定時器的時間 269
10.6.2　顯示PLC系統的時間 270

第11章 計算機與PLC和HMI的通信 273
11.1　編程計算機與S7-1200 PLC的通信 274
11.1.1　通信連接的準備工作 274
11.1.2　計算機與PLC的在線連接 277
11.1.3　通信狀態下的其他設置 278
11.2　編程計算機與HMI的通信 279
11.3　S7-1200 PLC與HMI的通信 280
11.4　組態和程序的下載和上傳 281
11.4.1　組態數據和軟件程序的下載 281
11.4.2　組態數據和軟件程序的上傳 282

第12章 S7-1200 PLC的調試和監控 285
12.1　梯形圖程序的仿真分析 286
12.1.1　創建仿真分析的文件 286
12.1.2　仿真分析的具體操作 289
12.2　PLC和HMI的聯合仿真分析 291
12.2.1　編輯PLC梯形圖和HMI畫面 291
12.2.2　聯合仿真分析的具體操作 292
12.3　對程序和變量進行監控 295
12.3.1　在梯形圖程序中進行監控 295
12.3.2　在監控表中對變量進行監控 296
12.3.3　在HMI的診斷頁面中進行監控 297
12.4　對I/O變量進行強制 298
12.4.1　在強制表中添加I/O變量 299
12.4.2　對I/O變量進行強制操作 299

第13章 故障診斷和安全措施 301
13.1　定期檢查和故障分布 302
13.1.1　S7-1200 PLC的定期檢查 302
13.1.2　S7-1200 PLC的故障分布 302
13.1.3　某些特殊的故障現象 303
13.2　通過面板指示燈診斷故障 305
13.2.1　CPU面板上的LED指示燈 305
13.2.2　SM信號模塊上的LED指示燈 305
13.2.3　輸入狀態指示燈 306
13.2.4　輸出狀態指示燈 307
13.3　通過在線方式診斷故障 307
13.3.1　S7-1200 PLC在運行中出現的錯誤 308
13.3.2　TIA博途編程軟件的在線診斷圖標 309
13.3.3　在診斷緩沖區中診斷故障 310
13.4　使用S7-1200 PLC的安全措施 312
13.4.1　S7-1200 PLC和組件的接地 312
13.4.2　配線的注意事項 312
13.4.3　防止PLC失控造成事故 313
13.4.4　感性輸出元件的保護 313
13.4.5　設置硬接線聯鎖 314

參考文獻 315