西門子 S7-1500PLC 編程入門與實踐手冊

第1章PLC 概述
1.1 PLC 簡介 1
1.1.1 PLC 的定義 1
1.1.2 PLC 的能與特點 1
1.1.3 PLC 的應用和分類 3
1.1.4 西門子PLC 簡介 6
1.2 PLC 的組成及工作原理 8
1.2.1 PLC 的組成 8
1.2.2 PLC 的工作原理13
1.3 PLC 與其他順序邏輯控制系統的比較14
1.3.1 PLC 與繼電器控制系統的比較14
1.3.2 PLC 與微型計算機控制系統的比較15
1.3.3 PLC 與單片機控制系統的比較16
1.3.4 PLC 與DCS 的比較17

第2章西門子S7-1500 PLC 的硬件系統
2.1 西門子S7-1500 PLC 的性能特點及硬件系統組成18
2.1.1 性能特點18
2.1.2 硬件系統組成18
2.2 西門子S7-1500 PLC 的電源模塊19
2.2.1 負載電源模塊19
2.2.2 系統電源模塊
2.2.3 電源配置
2.2.4 查看率分配信息22
2.3 西門子S7-1500 PLC 的CPU 模塊23
2.3.1 CPU 模塊類別及性能23
2.3.2 CPU 模塊外形結構25
2.3.3 CPU 模塊指示燈26
2.3.4 CPU 模塊的工作方式27
2.4 西門子S7-1500 PLC 的信號模塊28
2.4.1 S7-1500 PLC 的數字量模塊28
2.4.2 S7-1500 PLC 的模擬量模塊36
2.5 西門子S7-1500 PLC 的通信模塊37
2.5.1 點對點通信模塊37
2.5.2 PROFIBUS 通信模塊38
2.5.3 PROFINET/ETHERNET 通信模塊38
2.6 西門子S7-1500 PLC 的工藝模塊39
2.6.1 高速/ 位置檢測模塊39
2.6.2 基於時間的I/O 模塊40
2.6.3 PTO 脈衝輸出模塊40
2.7 西門子S7-1500 PLC 的分佈式模塊41
2.7.1 ET 0MP 模塊41
2.7.2 ET 0SP 模塊42

第3章TIA 博途軟件的使用
3.1 TIA 博途軟件平台與安裝43
3.1.1 TIA 博途軟件平台及其構成43
3.1.2 TIA 博途軟件的安裝44
3.2 TIA 博途軟件使用入門49
3.2.1 啟動TIA 博途49
3.2.2 新建項目與組態設備50
3.2.3 CPU 模塊的參數配置56
3.2.4 信號模塊的參數配置68
3.2.5 梯形圖程序的輸入75
3.2.6 項目編譯與下載77
3.2.7 打印與歸檔79
3.3 S7-PLCSIM 軟件的使用81

第4章西門子S7-1500 PLC 編程基礎
4.1 PLC 編程語言簡介84
4.1.1 PLC 編程語言的國際標準84
4.1.2 TIA 博途中的編程語言85
4.2 西門子S7-1500 PLC 的數制與數據類型90
4.2.1 數據長度90
4.2.2 數制90
4.2.3 數據類型91
4.3 西門子S7-1500 PLC 的存儲區與尋址方式101
4.3.1 存儲區的組織結構101
4.3.2 系統存儲區特性101
4.3.3 尋址方式105
4.4 指令的處理110
4.4.1 LAD 指令處理110
4.4.2 STL 指令處理110
4.4.3 立即讀和立即寫110
4.5 變量表、監控表和強製表的應用111
4.5.1 變量表111
4.5.2 監控表114
4.5.3 強製表117

第5章西門子S7-1500 PLC 的基本指令及應用
5.1 位邏輯指令119
5.1.1 語句表中的位邏輯指令119
5.1.2 梯形圖中的位邏輯指令125
5.2 定時器指令133
5.2.1 SIMATIC 定時器指令概述133
5.2.2 STL 中的SIMATIC 定時器指令135
5.2.3 LAD 中的SIMATIC 定時器指令142
5.2.4 IEC 定時器指令150
5.2.5 定時器指令的應用154
5.3 器指令155
5.3.1 器的基本知識156
5.3.2 STL 中的SIMATIC 器指令157
5.3.3 LAD 中的SIMATIC 器指令159
5.3.4 IEC 器指令164
5.3.5 器指令的應用168
5.4 程序控制類指令170
5.4.1 數據塊操作指令170
5.4.2 跳轉指令172
5.4.3 代碼塊操作指令181
5.5 西門子S7-1500 PLC 基本指令的應用實例184
5.5.1 三相交流異步電動機的星- 三角降壓啟動控制184
5.5.2 用4 個按鈕控制1 個信號燈188
5.5.3 簡易6 組搶答器的設計190

第6章西門子S7-1500 PLC 的能指令及應用
6.1 數據處理類指令195
6.1.1 移動操作指令及應用195
6.1.2 裝入與傳送指令及應用 0
6.1.3 比較操作指令及應用 4
6.1.4 轉換操作指令及應用 8
6.2 數學函數類指令216
6.2.1 四則運算指令216
6.2.2 數算指令221
6.2.3 其他常用數算指令225
6.2.4 數學函數類指令的應用228
6.3 字邏輯運算類指令229
6.3.1 邏輯“取反”指令230
6.3.2 邏輯“與”指令231
6.3.3 邏輯“或”指令232
6.3.4 邏輯“異或”指令233
6.3.5 編碼與譯碼指令235
6.3.6 七段顯示譯碼指令236
6.3.7 字邏輯運算指令的應用238
6.4 移位控制類指令240
6.4.1 移位指令240
6.4.2 循環移位指令242
6.4.3 移位控制指令的應用244

第7章西門子S7-1500 PLC 的擴展指令及應用
7.1 日期和時間指令250
7.1.1 時間比較指令250
7.1.2 時間運算指令251
7.1.3 能指令254
7.1.4 日期和時間指令的應用255
7.2 字符與字符串指令256
7.2.1 字符串移動指令257
7.2.2 字符串比較指令257
7.2.3 字符串轉換指令258
7.2.4 字符串與十制數的轉換指令265
7.2.5 字符串讀取指令268
7.2.6 字符串查找、插入、刪除與替換指令269
7.3 過程映像指令273
7.3.1 更新過程映像輸入指令273
7.3.2 更新過程映像輸出指令274
7.3.3 同步過程映像輸入指令276
7.3.4 同步過程映像輸出指令276

第8章西門子S7-1500 PLC 的用戶程序結構
8.1 西門子S7-1500 PLC 的用戶程序278
8.1.1 程序分類278
8.1.2 用戶程序中的塊278
8.1.3 用戶程序的編程方法279
8.2 西門子S7-1500 PLC 組織塊280
8.2.1 組織塊的構成、分類與中斷280
8.2.2 主程序循環組織塊283
8.2.3 時間中斷組織塊284
8.2.4 延時中斷組織塊288
8.2.5 循環中斷組織塊291
8.2.6 硬件中斷組織塊294
8.2.7 啟動組織塊297
8.3 西門子S7-1500 PLC 函數及其應用301
8.3.1 函數的接口區301
8.3.2 函數的生成與調用302
8.3.3 函數的應用302
8.4 西門子S7-1500 PLC 函數塊及其應用306
8.4.1 函數塊的接口區306
8.4.2 函數塊的生成及調用306
8.4.3 函數塊的應用307
8.5 數據塊及應用311
8.5.1 全局數據塊及其應用312
8.5.2 背景數據塊314
8.5.3 數組數據塊及其應用314

第9章西門子S7-1500 PLC 的數字量控制
9.1 翻譯設計法及應用舉例317
9.1.1 翻譯設計法簡述317
9.1.2 翻譯設計法實例318
9.2 經驗設計法及應用舉例 3
9.2.1 經驗設計法簡述 3
9.2.2 經驗設計法實例 3
9.3 順序控制設計法與能圖323
9.3.1 順序控制設計法324
9.3.2 能圖的組成324
9.3.3 能圖的基本結構325
9.4 啟保停方式的順序控制326
9.4.1 單序列啟保停方式的順序控制326
9.4.2 選擇序列啟保停方式的順序控制329
9.4.3 並行序列啟保停方式的順序控制334
9.5 轉換中心方式的順序控制343
9.5.1 單序列轉換中心方式的順序控制343
9.5.2 選擇序列轉換中心方式的順序控制347
9.5.3 並行序列轉換中心方式的順序控制353
9.6 西門子S7-1500 PLC 能控制語言S7-Graph 358
9.6.1 S7-Graph 程序結構359
9.6.2 S7-Graph 編輯界面359
9.6.3 S7-Graph 中的步與動作361
9.6.4 S7-Graph 函數塊的接口參數363
9.7 S7-Graph 在順序控制中的應用實例367
9.7.1 S7-Graph 在單序列順序控制中的應用實例367
9.7.2 S7-Graph 在選擇序列順序控制中的應用實例381
9.7.3 S7-Graph 在並行序列順序控制中的應用實例392

第10章西門子S7-1500 PLC 的模擬量與PID 閉環控制
10.1 模擬量的基本概念399
10.1.1 模擬量處理流程399
10.1.2 模擬值的表示及精度400
10.1.3 模擬量輸入方法403
10.1.4 模擬量輸出方法403
10.2 西門子S7-1500 PLC 模擬量模塊的使用404
10.2.1 模擬量模塊簡介404
10.2.2 模擬量模塊的接線405
10.2.3 模擬量模塊參數設置414
10.2.4 模擬量模塊的應用419
10.3 西門子S7-1500 PLC 的PID 閉環控制422
10.3.1 S7-1500 PLC 的模擬量處理422
10.3.2 PID 控制器的基礎知識422
10.3.3 PID 控制實例429

第11章西門子S7-1500 PLC 的通信與網絡
11.1 通信基礎知識435
11.1.1 傳輸方式435
11.1.2 串行通信的分類435
11.1.3 串行通信的數據通路形式437
11.1.4 串行通信的接口標準438
11.1.5 通信傳輸介質441
11.2 工業局域網基礎442
11.2.1 網絡拓撲結構442
11.2.2 網絡協議443
11.2.3 現線444
11.3 SIMATIC 通信網絡概述447
11.3.1 SIMATIC 的網絡層次447
11.3.2 SIMATIC 的通信網絡448
11.4 西門子S7-1500 PLC 的串行通信449
11.4.1 串行通信接口類型及連接方式449
11.4.2 自由口協議通信451
11.4.3 Modbus RTU 協議通信461
11.5 PROFIBUS 通信469
11.5.1 PROFIBUS 通信協議469
11.5.2 PROFIBUS 網絡組成及配置470
11.5.3 PROFIBUS-DP 接口472
11.5.4 PROFIBUS 網絡參數設定472
11.5.5 PROFIBUS 通信應用舉例476
11.6 PROFINET 通信478
11.6.1 PROFINET 簡介478
11.6.2 構建PROFINET 網絡480
11.6.3 PROFINET 網絡參數分配481
11.6.4 PROFINET 通信應用舉例484

第12章西門子S7-1500 PLC 的安裝與故障診斷
12.1 PLC 硬件配置、安裝與接線486
12.1.1 PLC 硬件配置486
12.1.2 PLC 硬件安裝488
12.1.3 PLC 接線489
12.2 PLC 的檢修與故障診斷491
12.2.1 定期檢修491
12.2.2 故障診斷492
參考文獻