S7-1500 PLC项目设计与实践PDF电子书下载

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