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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 CPU 37

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 1274 88

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 61131 260

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 Panel 312

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PROFINET 334

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OB 480

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