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第1章 PLC综述与S7-1200PLC概述1

1.1 PLC的产生与发展1

1.1.1 PLC的产生、定义、功能、特点及分类1

1.1.2 PLC的发展概况和发展趋势4

1.2 PLC的基本结构、工作原理与编程语言6

1.2.1 PLC的基本结构6

1.2.2 PLC的工作原理9

1.2.3 PLC的编程语言15

1.3 S7-1200 PLC简介17

1.3.1 S7-1200 PLC具有多种CPU型号18

1.3.2 扩展CPU的能力19

1.3.3 HMI显示面板21

1.3.4 STEP 7 Basic及其在线信息和帮助系统21

1.3.5 改进硬件使S7-1200 PLC功能更强23

1.4 S7-1200 PLC的安装27

1.4.1 布置与布局27

1.4.2 安装和拆卸步骤29

1.4.3 接线准则34

第2章 S7-1200 PLC的硬件37

2.1 S7-1200 CPU37

2.1.1 S7-1200 CPU规范37

2.1.2 S7-1200 CPU的接线图49

2.1.3 S7-1200 CPU的相互比较54

2.2 S7-1200的信号板与信号模块59

2.2.1 信号板59

2.2.2 信号模块68

2.3 S7-1200的集成通信口与通信扩展模块80

2.3.1 PROFINET工业以太网80

2.3.2 S7-1200的PROFINET接口82

2.3.3 通信模块84

2.4 附件87

2.4.1 存储卡87

2.4.2 输入仿真器SIM 127488

2.4.3 电源模块89

2.5 精简系列面板90

第3章 S7-1200的编程软件与设备配置93

3.1 STEP 7 Basic编程软件93

3.1.1 STEP 7 Basic综述93

3.1.2 安装STEP 7 Basic软件94

3.1.3 STEP 7 Basic更上层楼114

3.1.4 尝试TIA Portal软件119

3.2 S7-1200的设备配置147

3.2.1 添加CPU与检测未指定CPU的组态148

3.2.2 组态CPU及模块的运行148

3.2.3 创建网络连接并组态IP地址152

3.3 创建简单自保持电路并完成用户程序154

3.3.1 创建简单自保持电路154

3.3.2 完成用户程序161

3.3.3 使用监视表格进行监视165

第4章 S7-1200PLC的编程指令169

4.1 位逻辑指令169

4.1.1 触点和线圈等基本元素指令169

4.1.2 置位和复位指令171

4.2 定时器与计数器指令175

4.2.1 定时器指令175

4.2.2 计数器指令178

4.3 比较指令185

4.3.1 大小比较指令185

4.3.2 范围内和范围外指令186

4.3.3 OK和Not_OK指令187

4.4 数学运算指令与逻辑运算指令188

4.4.1 数学运算指令188

4.4.2 逻辑运算指令193

4.5 移动指令与转换指令197

4.5.1 移动指令197

4.5.2 转换指令200

4.6 程序控制指令与移位和循环指令203

4.6.1 程序控制指令203

4.6.2 移位和循环指令204

4.7 时钟和日历指令206

4.7.1 日期和时间指令206

4.7.2 时钟指令208

4.8 字符串转换和字符串指令210

4.8.1 String数据概述210

4.8.2 字符串转换指令210

4.8.3 字符串操作指令215

4.9 扩展的程序控制指令和通信指令221

4.9.1 扩展的程序控制指令221

4.9.2 开放式以太网通信指令224

4.9.3 点对点通信指令232

4.1 0 中断、PID、脉冲、运动控制和全局库指令242

4.10.1 中断指令242

4.10.2 PID控制和脉冲指令246

4.10.3 运动控制指令251

4.10.4 全局库指令254

第5章 S7-1200PLC的编程语言与组态260

5.1 国际标准与S7-1200的编程语言260

5.1.1 工业自动化系统控制逻辑组态软件标准IEC 61131260

5.1.2 西门子PLC的几种编程语言261

5.1.3 S7-1200的编程语言262

5.2 存储区、寻址、数据类型和用户程序265

5.2.1 S7-1200的存储区与寻址265

5.2.2 S7-1200支持的数据类型267

5.2.3 用户程序的设计与执行273

5.3 S7-1200 PLC变量表278

5.3.1 添加并修改PLC变量表278

5.3.2 设置PLC变量281

5.3.3 对PLC变量进行强制285

5.4 创建PID控制286

5.4.1 定义PID控制器及其回路286

5.4.2 创建PID控制器的组织块288

5.4.3 创建工艺对象PID控制器290

5.4.4 组态PID控制器291

5.4.5 在线模式下激活PID控制器294

5.5 交叉参考表与程序信息296

5.5.1 交叉参考表296

5.5.2 分配表300

5.5.3 调用结构304

5.5.4 附属结构与资源307

5.6 将HMI Basic Panel的时间与S7-1200 PLC同步309

5.6.1 创建一个时间函数309

5.6.2 组态HMI Basic Panel312

5.6.3 使用时间函数317

5.7 S7-1200的模拟量处理319

5.7.1 连接传感器到S7-1200的模拟量模块319

5.7.2 使用模拟量0～20mA信号模块和信号板测量4～20mA信号319

第6章 构建PROFINET通信网络323

6.1 通信网络的基础与国际标准323

6.1.1 OSI开放系统互连模型的七层结构323

6.1.2 IEEE 802通信标准327

6.1.3 现场总线及其标准329

6.2 西门子工业自动化通信网络与S7-1200的以太网通信333

6.2.1 工业以太网与PROFINET334

6.2.2 S7-1200的以太网通信342

6.3 编程设备、HMI到PLC及PLC之间的通信352

6.3.1 与编程设备通信352

6.3.2 HMI到PLC通信354

6.3.3 PLC到PLC通信356

6.3.4 多个通信设备的网络连接357

6.3.5 引用信息358

6.4 WinCC通过OPC与S7-1200 CPU的以太网通信360

6.4.1 OPC简介360

6.4.2 SIMATIC NET中PC Station的组态步骤361

6.4.3 WinCC与S7-1200 CPU的OPC通信368

6.5 S7-1200与S7-200之间通过S7协议实现通信370

6.5.1 S7-1200与S7-200连接通信简介370

6.5.2 S7-1200与S7-200连接的组态371

6.5.3 检测S7-1200与S7-200的通信结果377

6.6 S7协议实现S7-1200与S7-300之间的通信378

6.6.1 S7-1200与S7-300连接通信简介378

6.6.2 S7-1200与S7-300连接的组态379

6.7 通过TCP及ISO-on-TCP实现S7-1200与S7-300之间的通信386

6.7.1 一般情况简介386

6.7.2 ISO-on-TCP通信387

6.7.3 TCP通信391

6.8 S7-1200与第三方设备实现自由口通信392

6.8.1 控制系统原理与软硬件需求393

6.8.2 组态S7 CPU 1214C和超级终端通信393

第7章 S7-1200 PLC应用控制设计407

7.1 S7-1200控制水力发电站空气压缩系统的设计407

7.1.1 空气压缩装置自动控制系统的任务与要求407

7.1.2 S7-1200 PLC控制系统的程序与设计407

7.2 S7-1200控制水力发电站技术供水系统的设计408

7.3 S7-1200控制水电站油压装置的设计412

7.3.1 油压装置自动化的必要性与控制要求412

7.3.2 油压装置S7-1200控制系统的硬件设计413

7.3.3 油压装置S7-1200控制系统的程序设计414

7.4 S7-1200控制水电站进水口快速事故闸门的设计419

7.4.1 进水口快速闸门的液压系统与自动控制要求419

7.4.2 进水口快速闸门S7-1200控制系统的程序设计422

7.5 S7-1200控制润滑、冷却、制动及调相压水系统的设计425

7.5.1 机组润滑和冷却系统的自动化425

7.5.2 机组制动系统的自动化428

7.5.3 机组调相压水系统的自动化431

7.6 S7-1200 PLC治理抬机并与控制调相压水合二为一433

7.6.1 治理水轮机组甩负荷抬机的必要性与正确思路433

7.6.2 治理水轮机组甩负荷抬机的S7-1200 PLC控制系统设计436

7.6.3 治理甩负荷抬机与控制调相压水合成为一个神经元436

7.7 S7-1200 PLC控制水轮发电机组443

7.7.1 水轮发电机组自动操作输入／输出配置443

7.7.2 水轮机组顺序操作程序设计的初步考虑447

7.7.3 机组自动控制程序的拟定448

7.7.4 机组自动控制程序的解析451

7.7.5 机组事故保护及故障信号系统457

7.8 S7-1200控制器应用于油田计量系统459

7.8.1 工艺流程459

7.8.2 控制方案与硬件配置460

7.8.3 软件的开发461

7.9 通过USS协议对SINAMICS S110进行分布式定位464

7.9.1 任务与元件列表464

7.9.2 解决方案465

7.10采用PID_3Step实现三路步进电动机控制467

7.10.1 自动化任务描述467

7.10.2 解决方案467

7.10.3 三路步进电动机控制的功能机制470

7.10.4 配置、调试和操作479

7.11 S7-1200/1500支持的错误处理OB480

7.11.1 S7-1200/1500的错误处理组织块480

7.11.2 CPU对会引起错误中断的响应481

7.11.3 GET_ERROR、GET_ERR_ID对PLC错误处理的影响482

7.12 S7-1200与D410 TCP通信484

7.12.1 S7-1200与D410PN装置的连接484

7.12.2 项目配置485

7.12.3 通信指令调用485

7.12.4 实验493

参考文献494