第1章 TIA博途软件概述 1
1.1 TIA博途软件简介 1
1.2 TIA博途软件构成 1
1.2.1 TIA博途STEP7 2
1.2.2 TIA博途STEP7工程组态系统的选件 2
1.2.3 TIA博途WinCC 2
1.2.4 TIA博途WinCC工程组态系统和运行系统的选件 3
1.3 TIA博途软件的安装 3
1.3.1 硬件要求 3
1.3.2 支持的操作系统 4
1.3.3 安装步骤 4
1.4 TIA博途软件的卸载 8
1.5 授权管理功能 10
1.5.1 授权的种类 10
1.5.2 授权管理器 11
1.6 TIA博途软件的特性 11
第2章 TIA博途软件平台支持的新一代PLC产品介绍 14
2.1 完整的PLC产品线全面满足用户需求 14
2.2 全新分布式和PC-Based自动化解决方案 15
2.3 集成功能安全和信息安全 16
2.4 高效的开发环境 16
第3章 SIMATIC S7-1500 PLC控制系统的硬件组成 17
3.1 负载电源PM与系统电源PS 17
3.1.1 负载电源PM（Power Module） 17
3.1.2 系统电源PS（Power Supply） 17
3.1.3 系统电源选择示例 17
3.1.4 查看功率分配详细信息 19
3.2 SIMATIC S7-1500 CPU 20
3.2.1 SIMATIC S7-1500 CPU简介 20
3.2.2 SIMATIC S7-1500 CPU操作模式 21
3.2.3 SIMATIC S7-1500 CPU的存储器 21
3.2.4 SIMATIC S7-1500 CPU过程映像区的功能 25
3.3 SIMATIC S7-1500显示屏（Display） 27
3.4 信号模块 29
3.4.1 模块特性分类 30
3.4.2 模块宽度的划分 30
3.4.3 数字量输入模块 30
3.4.4 数字量输出模块 31
3.4.5 数字量输入／输出模块 33
3.4.6 模拟量输入模块 34
3.4.7 模拟量输出模块 46
3.4.8 模拟量输入／输出模块 49
3.5 通信模块 51
3.5.1 点对点通信模块 51
3.5.2 PROFIBUS通信模块 51
3.5.3 PROFINET/ETHERNET通信模块 52
3.6 工艺模块 52
3.6.1 高速计数器模块 52
3.6.2 基于时间的I/O模块 53
第4章 SIMATIC S7-1500硬件配置 54
4.1 配置一个SIMATIC S7-1500站点 54
4.1.1 添加一个SIMATIC S7-1500新设备 54
4.1.2 配置SIMATIC S7-1500的中央机架 55
4.1.3 使用检测功能配置SIMATIC S7-1500中央机架 58
4.2 CPU参数配置 59
4.2.1 常规 59
4.2.2 PROFINET接口［X1］ 59
4.2.3 DP接口［X3］ 68
4.2.4 启动 69
4.2.5 周期 71
4.2.6 系统和时钟存储器 72
4.2.7 系统诊断 73
4.2.8 Web服务器 73
4.2.9 显示 76
4.2.10 用户界面语言 78
4.2.11 时间 78
4.2.12 保护 79
4.2.13 系统电源 79
4.2.14 组态控制 80
4.2.15 连接资源 80
4.2.16 地址总览 82
4.3 SIMATIC S7-1500 I/O参数 82
4.3.1 数字量输入模块参数配置 83
4.3.2 数字量输出模块参数配置 87
4.3.3 模拟量输入模块参数配置 88
4.3.4 模拟量输出模块参数配置 90
4.4 配置分布式I/O 91
4.4.1 配置PROFIBUS从站 91
4.4.2 配置PROFINET设备 94
第5章 数据类型与地址区 97
5.1 SIMATIC S7-1500 PLC的数据类型 97
5.1.1 基本数据类型 97
5.1.2 复合数据类型 103
5.1.3 PLC数据类型 106
5.1.4 参数类型 107
5.1.5 系统数据类型 108
5.1.6 硬件数据类型 110
5.2 SIMATIC S7-1500 PLC的地址区 111
5.2.1 CPU地址区的划分及寻址方法 111
5.2.2 全局变量与局部变量 117
5.2.3 全局常量与局部常量 118
第6章 SIMATIC S7-1500 PLC的编程指令 119
6.1 指令的处理 120
6.1.1 LAD指令处理 120
6.1.2 STL指令处理 121
6.1.3 立即读与立即写 123
6.2 基本指令 123
6.2.1 位逻辑运算指令 123
6.2.2 定时器指令 125
6.2.3 计数器指令 126
6.2.4 比较器指令 127
6.2.5 数学函数指令 128
6.2.6 移动操作指令 130
6.2.7 转换指令 132
6.2.8 程序控制操作指令 133
6.2.9 字逻辑运算指令 135
6.2.10 移位和循环移位指令 136
6.2.11 原有指令 137
6.2.12 STL其他指令 138
6.3 扩展指令 138
6.3.1 日期与时间指令 138
6.3.2 字符串与字符指令 139
6.3.3 过程映像指令 139
6.3.4 分布式I/O指令 140
6.3.5 PROFIenergy指令 140
6.3.6 模块参数化分配指令 141
6.3.7 中断指令 141
6.3.8 报警指令 142
6.3.9 诊断指令 142
6.3.10 配方和数据记录指令 143
6.3.11 数据块控制指令 143
6.3.12 寻址指令 143
6.4 工艺指令 144
6.5 通信指令 145
第7章 程序块 147
7.1 用户程序中的程序块 147
7.1.1 组织块与程序结构 148
7.1.2 用户程序的分层调用 149
7.2 组织块（OB） 149
7.2.1 组织块类型与优先级 151
7.2.2 CPU的过载特性 156
7.2.3 组织块的本地数据区堆栈（L堆栈） 156
7.2.4 组织块的接口区 158
7.3 函数（FC） 158
7.3.1 函数的接口区 158
7.3.2 无形参函数（子程序功能） 159
7.3.3 带有形参的函数 160
7.3.4 函数嵌套调用时允许参数传递的数据类型 162
7.4 函数块（FB） 164
7.4.1 函数块的接口区 164
7.4.2 函数块与背景数据块 165
7.4.3 函数块嵌套调用时允许参数传递的数据类型 168
7.5 数据块（DB） 169
7.5.1 全局数据块（Global DB） 170
7.5.2 背景数据块 171
7.5.3 系统数据类型作为全局数据块的模板 172
7.5.4 通过PLC数据类型创建DB 173
7.5.5 数组DB 174
第8章 SIMATIC S7-1500组态控制功能 177
8.1 组态控制的原理 177
8.2 软件、硬件要求以及使用范围 177
8.3 SIMATIC S7-1500硬件配置的数据记录格式 178
8.4 SIMATIC S7-1500中央机架模块组态控制示例 179
8.5 PROFINET IO系统的组态控制 181
8.5.1 软硬件要求以及实现原理 181
8.5.2 IO系统的组态控制的数据格式 181
8.5.3 IO系统的组态控制示例 182
第9章 SIMATIC S7-1500 PLC的通信功能 186
9.1 网络概述 186
9.2 网络及通信服务的转变 187
9.2.1 从PROFIBUS到PROFINET的转变 187
9.2.2 MPI接口被PROFINET接口替代 188
9.2.3 基于PROFIBUS通信服务的变化 188
9.3 PROFIBUS网络 188
9.3.1 PROFIBUS接口的种类 188
9.3.2 PROFIBUS的访问机制 189
9.3.3 PROFIBUS网络的通信速率与通信距离 189
9.3.4 PROFIBUS网络拓扑结构 189
9.3.5 安装GSD文件 191
9.3.6 使用PROFIBUS-DP进行CPU站点间通信 192
9.4 工业以太网与PROFINET 194
9.4.1 工业以太网通信介质 195
9.4.2 工业以太网拓扑结构 195
9.4.3 SIMATIC S7-1500系统以太网接口 195
9.4.4 SIMATIC S7-1500 PLC以太网支持的通信服务 196
9.4.5 SIMATIC S7-1500 OUC通信示例 200
9.4.6 SIMATIC S7-1500 S7通信示例 209
9.4.7 SIMATIC S7-1500路由通信功能 222
9.4.8 配置PROFINET IO设备 224
9.4.9 无需存储介质更换IO设备 227
9.4.10 允许覆盖PROFINET设备名称模式 229
9.4.11 按网段自动分配IP地址和设备名称 229
9.4.12 网络拓扑功能与配置 232
9.4.13 MRP介质冗余 233
9.4.14 I-Device智能设备的配置 234
9.4.15 MODBUS TCP 238
9.5 SIMATIC S7-1500 PLC与HMI通信 244
9.5.1 SIMATIC S7-1500 PLC与HMI在相同项目中通信 244
9.5.2 SIMATIC S7-1500 PLC与HMI在不同项目中通信 246
9.5.3 使用OPC连接SIMATIC S7-1500PLC 247
9.6 串行通信 250
9.6.1 SIMATIC S7-1500/ET200MP串行通信模块的类型 250
9.6.2 串行通信接口类型及连接方式 251
9.6.3 自由口协议参数设置 254
9.6.4 串行通信模块的通信函数 258
9.6.5 自由口协议通信示例 258
9.6.6 MODBUS RTU通信协议 260
第10章 SIMATIC S7-1500 PLC的PID功能 267
10.1 控制原理 267
10.1.1 受控系统 267
10.1.2 受控系统的特征值 268
10.1.3 执行器 269
10.1.4 不同类型控制器的响应 269
10.2 SIMATIC S7-1500 PLC支持的PID指令 270
10.2 1PID_Compact指令 270
10.2 2PID_3Step指令 271
10.2.3 PID_Temp指令 271
10.2.4 控制器的串级控制 271
10.3 PID_Compact指令的调用与PID调试示例 271
10.3.1 组态PID_Compact V2工艺对象 272
10.3.2 调用指令PID_Compact V2 276
10.3.3 调试PID 279
第11章 SIMATIC S7-1500 PLC的工艺及特殊功能模块 282
11.1 工艺模块 282
11.2 工艺对象 282
11.3 计数模块和位置检测模块的分类和性能 283
11.4 TM Count模块和TM PosInput模块通过工艺对象（TO）实现计数和测量 284
11.5 使用TM PosInput模块检测来自SSI绝对值编码器的信号 291
11.6 带计数功能的DI模块 296
11.7 Time-based IO模板 298
11.7.1 功能描述 298
11.7.2 Time-based IO时间控制功能举例 299
第12章 SIMATIC S7-1500 PLC的诊断功能 309
12.1 SIMATIC S7-1500 PLC诊断功能介绍 309
12.2 通过LED状态指示灯实现诊断 310
12.3 通过PG/PC实现诊断 311
12.4 在HMI上通过调用诊断控件实现诊断 312
12.5 通过SIMATIC S7-1500的Web服务器功能实现诊断 313
12.6 通过SIMATIC S7-1500 CPU自带的显示屏实现诊断 319
12.7 通过编写程序实现诊断 319
12.8 通过模块自带诊断功能进行诊断 324
12.9 通过模块的值状态功能实现诊断 325
12.10 通过用户自定义报警诊断程序实现诊断 327
第13章 访问保护 330
13.1 SIMATIC S7-1500的访问保护方式 330
13.2 通过设置CPU的4层访问级别实现访问控制 330
13.3 通过设置CPU Web服务器访问密码实现访问控制 332
13.4 通过CPU自带的显示屏实现访问保护 332
13.5 通过设置PLC的程序块专有技术保护功能实现访问保护 333
13.6 绑定程序块到CPU序列号或SMC卡序列号 334
13.7 通过带安全功能的CP1543-1以太网模块 335
13.7.1 通过CP 1543-1的防火墙功能实现访问保护 336
13.7.2 通过CP 1543-1的VPN功能实现访问保护 337
第14章 程序调试 339
14.1 程序信息 339
14.1.1 调用结构 339
14.1.2 从属性结构 339
14.1.3 分配列表 340
14.1.4 程序资源 340
14.2 交叉引用 341
14.3 程序的下载、上传、复位操作 343
14.3.1 设置SIMATIC S7-1500 CPU的IP地址 343
14.3.2 下载程序到CPU 344
14.3.3 下载程序到SIMATIC存储卡SMC 345
14.3.4 SIMATIC S7-1500的一致性下载特性 346
14.3.5 SIMATIC S7-1500程序的上传 346
14.3.6 SIMATIC S7-1500 CPU存储器复位 348
14.3.7 删除SIMATIC S7-1500 CPU中的程序块 348
14.3.8 改变SIMATIC S7-1500数据块内容对过程值的影响 348
14.3.9 SIMATIC S7-1500数据块的快照功能 350
14.4 SIMATIC S7-1500的路由编程功能 351
14.5 比较功能 352
14.5.1 离线／在线比较 352
14.5.2 离线／离线比较 354
14.6 使用程序编辑器调试程序 354
14.6.1 调试LAD/FBD程序 354
14.6.2 调试STL程序 355
14.6.3 调用环境功能 356
14.7 使用监控表进行调试 357
14.7.1 创建监控表并添加变量 357
14.7.2 变量的监控和修改 358
14.7.3 强制变量 359
14.8 硬件诊断 360
14.8.1 硬件的诊断图标 360
14.8.2 模块的在线与诊断功能 361
14.8.3 更新硬件固件版本 362
14.9 使用仿真器SIMATIC S7-PLCSIM测试用户程序 364
14.9.1 启动SIMATIC S7-1500仿真器 365
14.9.2 创建SIM表格 365
14.9.3 创建序列 366
14.9.4 仿真通信功能 367
14.10 使用Trace跟踪变量 367
14.10.1 配置Trace 367
14.10.2 Trace的操作 369
14.11 SIMATIC S7-1500联合调试功能 370
第15章 TIA博途软件的库功能 372
15.1 库基本知识 372
15.1.1 项目库类型的使用 372
15.1.2 项目库主模板的使用 375
15.1.3 全局库的使用 376
第16章 打印和归档程序 379
16.1 打印简介 379
16.1.1 打印设置 379
16.1.2 框架和封面 381
16.1.3 文档信息 382
16.1.4 打印预览 384
16.2 程序归档简介 384
16.2.1 程序归档的方式 384
16.2.2 项目恢复 386
第17章 移植S7-300/400项目到SIMATIC S7-1500 387
17.1 S7-300/400项目移植到SIMATIC S7-1500简介 387
17.2 移植S7-300/400项目的限制 387
17.2.1 硬件限制 387
17.2.2 功能限制 387
17.2.3 集成项目的注意事项 388
17.3 项目移植的前期准备工作 388
17.4 在STEP 7 V5.5 中对原项目进行检查 389
17.4.1 移植STEP 7 V5.5 的S7-300/400项目到TIA博途软件 391
17.4.2 移植TIA博途软件中的S7-300/400项目到SIMATIC S7-1500 392
附录 寻求帮助 395
参考文献 398