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　　本書(shū)全面介紹了TIA博途（V13 SP1）軟件和S7-1200/1500 PLC的基本功能、硬件組態(tài)、編程和調(diào)試的方法與技巧，在結(jié)構(gòu)上分為4篇：首先簡(jiǎn)單介紹TIA博途軟件和S7-1200/1500 PLC產(chǎn)品；接著通過(guò)電氣技術(shù)發(fā)展的歷史脈絡(luò)闡述PLC有關(guān)的基本知識(shí)和基本概念；然后詳盡介紹在TIA博途軟件和S7-1200/1500 PLC下各部分基本功能的使用方法；最后，總結(jié)一般工控程序的編寫(xiě)方法和技巧，并簡(jiǎn)要介紹PLC技術(shù)在“工業(yè)4.0”和“智能制造”背景下的地位和方向。 對(duì)于初學(xué)PLC的人員，可以通過(guò)前2篇輕松理解PLC相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，并直接對(duì)接TIA博途軟件下的各種應(yīng)用，而對(duì)于有S7-300/400 PLC使用經(jīng)驗(yàn)的讀者，可以在通讀第1篇的整體產(chǎn)品介紹后，直接跳到第3篇，快速上手新軟件、新設(shè)備。

作者簡(jiǎn)介

　　張碩，男，自動(dòng)化工程師，任職美資獨(dú)資知名自動(dòng)化企業(yè)，具有豐富的自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。精通西門(mén)子各系列PLC產(chǎn)品，并具有良好的寫(xiě)作功底。

目錄

第1篇 初探 1
第1章 TIA博途軟件和S7-1200/1500初探 2
1．1 自動(dòng)化發(fā)展概況 2
1．2 西門(mén)子集成自動(dòng)化和產(chǎn)品體系簡(jiǎn)介 4
1．3 S7-1200/1500介紹 5
1．3．1 S7-1200/1500在SIMATIC S7體系中的位置 5
1．3．2 S7-1200特點(diǎn)介紹 6
1．3．3 S7-1500 特點(diǎn)介紹 6
1．4 TIA博途軟件介紹 7
1．4．1 TIA博途軟件的特點(diǎn) 7
1．4．2 TIA博圖軟件的結(jié)構(gòu)和版本 9
1．4．3 TIA博圖軟件的支持軟件 10
1．4．4 TIA博途軟件的授權(quán) 10
第2篇 PLC技術(shù)基礎(chǔ) 11
第2章 電氣控制基礎(chǔ) 12
2．1 常用的電氣控制元件 12
2．1．1 保護(hù)（配電）器件 12
2．1．2 接觸器 15
2．1．3 繼電器 17
2．1．4 主令電器 17
2．2 電氣控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單實(shí)例 18
第3章 PLC控制基礎(chǔ) 20
3．1 從繼電器（接觸器）到PLC控制 20
3．2 PLC的硬件結(jié)構(gòu) 21
3．3 PLC程序運(yùn)行原理 23
3．3．1 程序循環(huán)機(jī)制 23
3．3．2 編程語(yǔ)言 24
3．3．3 CPU的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理 25
3．3．4 存儲(chǔ)器的編址與變量 30
3．3．5 變量類(lèi)型 31
3．3．6 OB塊簡(jiǎn)介 32
3．3．7 DB塊簡(jiǎn)介 32
3．3．8 FC塊簡(jiǎn)介 32
3．3．9 FB塊簡(jiǎn)介 36
3．3．10 UDT簡(jiǎn)介 39
3．4 現(xiàn)場(chǎng)總線與分布式IO簡(jiǎn)介 39
3．4．1 PROFIbus 現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介 40
3．4．2 PROFInet 現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介 40
第4章 梯形圖、基礎(chǔ)指令和執(zhí)行原理 43
4．1 梯形圖語(yǔ)言基礎(chǔ) 43
4．2 位操作指令 44
4．2．1 常開(kāi)、常閉和“與”邏輯 44
4．2．2 取反和“或”邏輯 46
4．2．3 置位、復(fù)位、置位優(yōu)先觸發(fā)器（RS）和復(fù)位優(yōu)先觸發(fā)器（SR） 47
4．2．4 上升沿檢測(cè)和下降沿檢測(cè) 49
4．3 定時(shí)器指令 50
4．3．1 脈沖定時(shí)器（S_PULSE） 50
4．3．2 擴(kuò)展脈沖定時(shí)器（S_PEXT） 52
4．3．3 延遲輸出定時(shí)器（S_ODT） 54
4．3．4 帶記憶的延遲輸出定時(shí)器（S_ODTS） 55
4．3．5 關(guān)斷延遲定時(shí)器（S_OFFDT） 56
4．4 計(jì)數(shù)器指令 57
4．4．1 向上計(jì)數(shù)器 57
4．4．2 向下計(jì)數(shù)器（C計(jì)數(shù)器） 58
4．4．3 上下計(jì)數(shù)器（C計(jì)數(shù)器） 58
第3篇 TIA軟件和S7-1200/1500 PLC基礎(chǔ) 61
第5章 TIA 軟件的基本操作 62
5．1 軟件的視圖 62
5．2 軟件的常用操作 63
5．2．1 項(xiàng)目的創(chuàng)建、打開(kāi)、關(guān)閉、移植、壓縮和解壓縮 63
5．2．2 軟件中的幫助系統(tǒng)和撤銷(xiāo)功能 66
5．2．3 軟件的升級(jí) 67
5．3 軟件的窗體 68
5．3．1 窗體的劃分 68
5．3．2 項(xiàng)目樹(shù)中的操作 70
5．3．3 窗口的基本操作和軟件的使用思路 72
5．3．4 各部分窗口的配合與軟件的使用思路 75
第6章 硬件操作 77
6．1 硬件組態(tài)和在線設(shè)置概述 77
6．2 在線設(shè)置 78
6．2．1接口（Interface）的設(shè)置 78
6．2．2 對(duì)硬件模塊的在線設(shè)置 79
6．3 硬件組態(tài) 84
6．3．1 創(chuàng)建設(shè)備 84
6．3．2 組態(tài)CPU機(jī)架 85
6．3．3 組態(tài)分布式設(shè)備 88
6．3．4 配置PROFInet參數(shù)和建立PROFInet連接 89
6．4 硬件組態(tài)的編譯與下載 91
6．4．1 編譯 91
6．4．2 下載 93
6．5 常用模塊的硬件配置 96
6．5．1 S7-1500 PLC的PS電源與PM電源模塊 96
6．5．2 S7-1500 PLC的CPU模塊的屬性設(shè)置 98
6．5．3 EP200SP的組態(tài)和使用 105
6．5．4 模擬量輸入與輸出模塊的配置和使用 106
6．6 與硬件配置有關(guān)的其他操作 109
6．6．1 硬件組態(tài)和程序的上傳 109
6．6．2 CPU機(jī)架的探測(cè)功能 110
6．6．3 GSD文件的加載 112
6．6．4 硬件庫(kù)的更新 115
6．6．5 自動(dòng)附加IP功能的說(shuō)明 115
第7章 程序操作 117
7．1 程序編輯的基本方法 117
7．1．1 程序塊的創(chuàng)建 117
7．1．2 程序塊的在線、編譯、下載、上傳、比較 118
7．1．3 程序塊的加密與保護(hù) 121
7．1．4 程序編輯界面的基本操作 122
7．1．5 變量的拖曳 124
7．2 OB塊 126
7．2．1 程序循環(huán)、錯(cuò)誤中斷、時(shí)間中斷的觸發(fā)條件 127
7．2．2 OB100的調(diào)用條件和S7-1200/1500的啟動(dòng) 129
7．2．3 OB80的觸發(fā)條件 130
7．2．4 硬件中斷的觸發(fā)條件 130
7．2．5 診斷中斷的觸發(fā)條件 132
7．2．6 優(yōu)化的OB塊 132
7．3 S7-1200/1500 下的數(shù)據(jù)類(lèi)型 134
7．3．1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類(lèi)型 134
7．3．2 PLC數(shù)據(jù)類(lèi)型（UDT） 135
7．3．3 數(shù)組（Array） 136
7．3．4 結(jié)構(gòu)體（Struct） 137
7．4 變量（tags） 137
7．4．1 變量（tags）的管理 138
7．4．2 在變量（tags）中新建變量 139
7．4．3 變量表中的幾種特殊情況和提示 140
7．4．4 變量斷電保持屬性的設(shè)置 141
7．4．5 變量的HMI訪問(wèn)屬性 142
7．4．6 變量（tags）的更名與內(nèi)置ID機(jī)制 144
7．4．7 變量（tags）中的監(jiān)控功能 144
7．4．8 常量和新建常量 144
7．4．9 系統(tǒng)常量 145
7．5 DB塊 146
7．5．1 DB塊的類(lèi)型 146
7．5．2 在DB塊中建立變量 147
7．5．3 DB塊中數(shù)據(jù)的屬性 147
7．5．4 DB塊調(diào)試功能之快閃（Snapshot）系列功能 149
7．5．5 優(yōu)化DB塊之存儲(chǔ)方式改變 150
7．5．6 優(yōu)化DB塊之下載而不初始化功能 152
7．6 FC塊與FB塊 156
7．6．1 FC塊 156
7．6．2 FB塊 156
7．6．3 FC塊和FB塊的更新 158
7．7 工藝指令 159
7．8 數(shù)組的使用和FC/FB塊中Variant 類(lèi)型接口參數(shù)的討論和實(shí)例 159
第8章 TIA博途軟件指令 165
8．1 TIA博途軟件指令的新特征 165
8．1．1 更加靈活的梯形圖畫(huà)法 165
8．1．2 更加靈活的指令選擇和參數(shù)配置 165
8．1．3 “使能輸出端”的可選擇性 166
8．1．4 隱形轉(zhuǎn)換和指令接口參數(shù)的添加 167
8．2 位邏輯指令 167
8．3 定時(shí)器指令 170
8．4 計(jì)數(shù)器指令 175
8．4 比較指令 178
8．6 數(shù)學(xué)指令 180
8．7 移動(dòng)指令 181
8．8 轉(zhuǎn)換指令 184
8．9 程序控制指令 186
8．10 字邏輯運(yùn)算指令 188
8．11 位移指令 190
第9章 調(diào)試方法 192
9．1 程序的監(jiān)控和相關(guān)功能 192
9．1．1 一般程序塊的監(jiān)控和相關(guān)功能 192
9．1．2 在調(diào)用選擇下FB塊的監(jiān)控 193
9．2 監(jiān)控變量和強(qiáng)制IO 194
9．2．1 監(jiān)控變量 194
9．2．2 強(qiáng)制IO 198
9．3 查看資源分配列表 200
9．4 變量的交叉檢索 201
9．5 調(diào)用結(jié)構(gòu)與調(diào)用層級(jí)的查看 204
9．6 離線與在線的比較 204
9．6．1 離線與在線的比較功能實(shí)操 204
9．6．2 對(duì)不一致程序塊的處理 206
9．6．3 對(duì)程序細(xì)節(jié)的離線與在線的比較 206
9．7 變量跟蹤 207
9．7．1 變量跟蹤的原理 207
9．7．2 變量跟蹤的觸發(fā)模式 208
9．7．3 變量跟蹤的組態(tài) 208
9．7．4 變量跟蹤的實(shí)際操作 210
9．7．5 采用數(shù)據(jù)的保存與導(dǎo)出 212
第10章 錯(cuò)誤（故障）的處理、診斷與程序診斷 214
10．1 PLC錯(cuò)誤（故障）綜述 214
10．2 PLC的在線診斷 215
10．3 PLC的程序診斷 219
10．3．1 基于指令的診斷 220
10．3．2 基于OB塊的診斷 226
第11章 HMI相關(guān)操作 229
11．1 HMI設(shè)備的新建和連接設(shè)置 230
11．1．1 新建HMI設(shè)備和HMI設(shè)計(jì)的框架 230
11．1．2 HMI與PLC通信的設(shè)置 230
11．2 HMI變量 234
11．3 畫(huà)面與控件 237
11．3．1 畫(huà)面的設(shè)計(jì)與管理 237
11．3．2 控件的使用 238
11．4 報(bào)警的管理和配置 243
11．5 HMI中的常用特殊功能 246
11．5．1 HMI與CPU之間的狀態(tài)匯報(bào) 246
11．5．2 HMI與PLC的時(shí)間同步 248
11．5．3 將CPU的診斷信息顯示在HMI上 249
第12章 SCL語(yǔ)言與Graph語(yǔ)言 254
12．1 SCL語(yǔ)言 254
12．1．1 SCL編輯環(huán)境和調(diào)試工具 254
12．1．2 SCL語(yǔ)言中的指令 255
12．1．3 SCL語(yǔ)言中的控制結(jié)構(gòu) 257
12．2 Graph語(yǔ)言 260
12．2．1 Graph語(yǔ)言程序介紹 261
12．2．2 Graph語(yǔ)言程序塊的建立和運(yùn)行原理 262
12．2．3 順控圖與順控圖的編輯 266
12．2．4 單步編輯 269
12．2．5 互鎖和監(jiān)控的報(bào)警 273
第13章 故障安全和安全型PLC的使用 276
13．1 故障安全簡(jiǎn)介 276
13．2 TIA博途軟件中故障安全的設(shè)置 280
13．2．1 安全模塊的硬件組態(tài)和設(shè)置 281
13．2．2 硬件組態(tài)的下載和模塊端F目標(biāo)地址的設(shè)置 286
13．2．3 安全程序的創(chuàng)建、編寫(xiě)、編譯與下載 289
第4篇 編程經(jīng)驗(yàn)與PLC技術(shù)漫談 295
第14章 設(shè)計(jì)與編程經(jīng)驗(yàn)漫談 296
14．1 組建一個(gè)控制系統(tǒng) 296
14．2 輸入、狀態(tài)、輸出三層級(jí)的編程與分析方法 297
14．2．1 方法概述 297
14．2．2 舉升機(jī)控制實(shí)例之狀態(tài)變量的創(chuàng)建 297
14．2．3 舉升機(jī)控制實(shí)例之狀態(tài)變量的定義 299
14．2．4 舉升機(jī)控制實(shí)例之狀態(tài)變量決定輸出 305
14．3 論程序的層次與結(jié)構(gòu) 306
第15章 編程技巧 310
15．1 利用Excel批量編輯簡(jiǎn)單的語(yǔ)句表指令 310
15．2 源文件操作 315
第16章 展望“工業(yè)4．0”與《中國(guó)制造2025》下的PLC技術(shù) 318

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前言/序言

　　2010年，西門(mén)子公司發(fā)布了TIA博途軟件（V10版本），成為業(yè)內(nèi)首個(gè)全集成自動(dòng)化概念下的自動(dòng)化軟件。2012年，西門(mén)子公司又推出了S7-1500 PLC，軟硬件的更新?lián)Q代，使自動(dòng)化工程的組態(tài)和設(shè)計(jì)被重新定義。這一套新產(chǎn)品的問(wèn)世，標(biāo)志著全集成自動(dòng)化概念的成熟，代表了自動(dòng)化技術(shù)的未來(lái)。
　　自新產(chǎn)品問(wèn)世以來(lái)，新一代的PLC和TIA博途軟件正在世界各地逐漸普及。作為一名一直工作在工控一線的工程師，筆者明顯感到這股強(qiáng)勁的趨勢(shì)。為了跟上時(shí)代的潮流，我于2015年年中參加了西門(mén)子公司TIA博途軟件和S7-1200/1500 PLC的培訓(xùn)，又在今年年初遠(yuǎn)赴北美，參與了一套AGV設(shè)備的調(diào)試，親自嘗試并體驗(yàn)了TIA博途軟件和S7-1500 PLC在實(shí)戰(zhàn)中的效果。而在國(guó)內(nèi)，也正是這套新產(chǎn)品高速普及的時(shí)期，我希望在這個(gè)時(shí)候可以貢獻(xiàn)我的力量。出于這個(gè)簡(jiǎn)單的目的，我耗費(fèi)了近一年的業(yè)余時(shí)間，完成這本書(shū)的編寫(xiě)。