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本書從 PLC編程基礎入手，以案例引導學習的方式，結合視頻講解，全面介紹了西門子 S7-1500 PLC編程及組態軟件的應用技術。全書分為基礎入門和應用精通兩大部分，主要內容包括 PLC基礎，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、編程方法與調試，西門子 PLC SCL和 GRAPH編程； S7-1500 PLC的通信、工藝功能及其應用，PLC的故障診斷技術，PLC的工程應用。本書雙色圖解，重點突出，內容全面實用，案例豐富，且實例包含詳細的軟硬件配置清單、接線圖和程序，便于讀者模仿學習。對重點內容本書還配有操作視頻詳細講解，讀者可以掃描書中二維碼觀看，輔助學習西門子 PLC編程及應用。本書可供 PLC技術人員學習使用，也可作為大中專院校機電類、信息類專業的教材。

編者結合十余年的企業工作經驗和十余年的教學經驗編寫了《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》(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伺服系統完全精通教程》叢書具有以下特點：(1)內容全面，知識系統。既適合初學者全面掌握工控技術，也適合有一定基礎的讀者結合實例深入學習工控技術。(2)實例引導學習。大部分知識點采用實例講解，便于讀者舉一反三，快速掌握編程技巧及應用。(3)案例豐富，實用性強。精選大量工程實用案例，便于讀者模仿應用，重點實例都包含軟硬件配置清單、原理圖和程序，且程序已經在 PLC 上運行通過。(4)對于重點及復雜內容，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，學習效果更好。

隨著計算機技術的發展，以可編程控制器（ PLC）、變頻器、伺服驅動系統和計算機通信及組態軟件等技術為主體的新型電氣控制系統已經逐漸取代傳統的繼電器控制系統，并廣泛應用于各個行業。其中，西門子和三菱的 PLC、變頻器、觸摸屏及伺服驅動系統具有卓越的性能，且有很高的性價比，因此在工控市場占有非常大的份額，應用十分廣泛。
筆者與化學工業出版社合作已有十個年頭，其間出版了一系列自動化專業的圖書，深受廣大讀者的喜愛。最近幾年，許多讀者來電或者來函，希望能夠編寫風格統一的系列叢書。筆者也有意愿把十余年的企業工作經驗和十余年的教學經驗融入系列叢書，分享給廣大讀者，以回饋讀者的厚愛。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伺服驅動系統從入門到精通
（4）西門子 S7-1500 PLC編程從入門到精通
（5）PLC編程手冊
（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伺服系統從入門到精通
叢書具有以下特點。
（1）內容全面，知識系統。既適合初學者全面掌握工控技術，也適合有一定基礎的讀者結合實例深入學習工控技術。
（2）實例引導學習。大部分知識點采用實例講解，便于讀者舉一反三，快速掌握編程技巧及應用。
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（4）對于重點及復雜內容，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，學習效果更好。
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的 PLC，除包含多種創
新技術之外，還設定了新標準，最大程度地提高生產效率。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的效率。西門子大中型 PLC由于控制系統相對復雜，一直是公認比較難入門的，為了使讀者能系統掌握西門子 S7-1500 PLC的編程及應用，我們在總結長期教學經驗和工程實踐的基礎上，聯合企業相關人員，共同編寫了本書。
本書在編寫時，力求詳略得當，重點突出，并采用較多的小例子引領讀者快速入門，同時精選典型工程實際案例，供讀者模仿學習，提高解決實際問題的能力。本書內容新穎、先進、實用，重點知識配有視頻詳細講解，讀者掃描書中二維碼即可觀看學習。
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的向定漢教授編寫，第 11章由無錫雪浪環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。商進博士主審。
由于編者水平有限，不足之處在所難免，敬請讀者批評指正。

編者

無

第1章 可編程控制器（PLC）基礎 1
1.1 認識PLC 1
1.1.1 PLC 是什么 1
1.1.2 PLC 的發展歷史 1
1.1.3 PLC 的應用范圍 2
1.1.4 PLC 的分類與性能指標 3
1.1.5 知名PLC 品牌介紹 4
1.2 PLC 的結構和工作原理 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 數制和編碼 11
1.5.1 數制 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 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 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 43
3.1.4 安裝和卸載TIA Portal 軟件 43
3.2 TIA Portal 視圖與項目視圖 45
3.2.1 TIA Portal 視圖結構 45
3.2.2 項目視圖 46
3.2.3 項目樹 48
3.3 用離線硬件組態法創建一個完整的TIA Portal 項目 49
3.3.1 在博途視圖中新建項目 49
3.3.2 添加設備 50
3.3.3 CPU 參數配置 51
3.3.4 S7-1500 的I/O 參數的配置 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 程序的監視 61
3.4 用在線檢測法創建一個完整的TIA Portal 項目 62
3.4.1 在項目視圖中新建項目 62
3.4.2 在線檢測設備 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 73
4.1.1 數據類型 73
4.1.2 S7-1500 PLC 的存儲區 80
4.1.3 全局變量與區域變量 84
4.1.4 編程語言 85
4.1.5 變量表 86
4.2 位邏輯運算指令 89
4.2.1 觸點與線圈相關邏輯 89
4.2.2 復位、置位、復位域和置位域指令 94
4.2.3 RS /SR 觸發器指令 95
4.2.4 上升沿和下降沿指令 96
4.3 定時器指令 100
4.3.1 通電延時定時器（TON） 100
4.3.2 斷電延時定時器（TOF） 102
4.3.3 時間累加器（TONR） 105
4.3.4 原有定時器 106
4.4 計數器指令 110
4.4.1 加計數器（CTU） 110
4.4.2 減計數器（CTD） 111
4.4.3 原有計數器 112
4.5 傳送指令、比較指令和轉換指令 114
4.5.1 傳送指令 114
4.5.2 比較指令 117
4.5.3 轉換指令 119
4.6 數學函數指令、移位和循環指令 128
4.6.1 數學函數指令 128
4.6.2 移位和循環指令 135
4.7 應用實例 139

第5章 西門子S7-1500 PLC 的程序結構 144
5.1 塊、函數和組織塊 144
5.1.1 塊的概述 144
5.1.2 函數（FC）及其應用 145
5.1.3 組織塊（OB）及其應用 149
5.2 數據塊和函數塊 158
5.2.1 數據塊（DB）及其應用 158
5.2.2 函數塊（FB）及其應用 162
5.2.3 PLC 定義數據類型（UDT）及其應用 166
5.3 多重背景 169
5.3.1 多重背景的簡介 169
5.3.2 多重背景的應用 169

第6章 西門子S7-1500 PLC 的編程方法與調試 175
6.1 功能圖 175
6.1.1 功能圖的設計方法 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 經驗設計法 182
6.2.2 功能圖設計法 183
6.3 西門子S7-1500 PLC 的調試方法 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 用監控表進行調試 202
6.3.6 用強制表進行調試 205
6.3.7 其他調試方法 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 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 的應用基礎 228
7.2.3 S7-GRAPH 的應用舉例 235

第8章 西門子S7-1500 PLC 的通信應用 240
8.1 通信基礎知識 240
8.1.1 通信的基本概念 240
8.1.2 PLC 網絡的術語解釋 241
8.1.3 OSI 參考模型 242
8.1.4 現場總線介紹 243
8.2 PROFIBUS 通信及其應用 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 的以太網通信及其應用 256
8.3.1 以太網通信介紹 256
8.3.2 工業以太網通信介紹 258
8.3.3 S7-1500 PLC 的以太網通信方式 259
8.4 西門子S7-1500 PLC 的OUC通信及其應用 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 通信及其應用 267
8.5.1 Modbus-TCP 通信基礎 267
8.5.2 S7-1500 PLC 與埃夫特機器人之間的Modbus-TCP 通信應用 268
8.6 西門子S7-1500 PLC 的S7通信及其應用 271
8.6.1 S7 通信基礎 271
8.6.2 S7-1500 PLC 與S7-1200PLC 之間的S7 通信應用 272
8.7 PROFINET IO 通信 278
8.7.1 PROFINET IO 通信基礎 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 工藝功能及其應用 291
9.1 運動控制基礎 291
9.1.1 運動控制簡介 291
9.1.2 伺服驅動系統的參數設定 291
9.2 西門子S7-1500 PLC 的運動控制功能及其應用 293
9.2.1 S7-1500 PLC 的運動控制指令 293
9.2.2 S7-1500 PLC 的運動控制應用速度控制 295
9.2.3 S7-1500 PLC 的運動控制應用位置控制 300
9.3 西門子S7-1500 PLC 高速計數器及其應用 311
9.3.1 S7-1500 PLC 高速計數器基礎 311
9.3.2 S7-1500 PLC 高速計數器應用 314
9.4 西門子S7-1500 的PID 控制及其應用 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 對電爐溫度的控制 320

第10章 西門子S7-1500 PLC 的故障診斷技術 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 工程應用 347
11.1 折邊機的PLC 控制 347
11.2 刨床的PLC 控制 354
11.3 剪切機的PLC 控制 361

參考文獻 373