西門子S7-1200 PLC編程技術（簡體書）

隨著“工業互聯網”概念的提出，中國制造業向智能制造方向轉型已成為普遍共識並積極落實。工業機器人是智能制造業最具代表性的裝備。

當前，工業機器人替代人工作業已成為制造業的發展趨勢。工業機器人作為“制造業皇冠頂端的明珠”，將大力推動工業自動化、工業數字化、工業智能化早日實現，並為智能制造奠定基礎。智能制造產業鏈涵蓋智能裝備（工業機器人、數控機床、服務機器人、其他自動化裝備）、工業物聯網（機器視覺、傳感器、RFID、工業以太網）、工業軟件（ERP/ MES/DCS等）、3D打印及將上述環節有機結合起來的自動化系統集成和生產線集成等。

工業機器人是連接自動化和信息化的重要載體。圍繞汽車、機械、電子、危險品制造、化工、輕工等應用需求，工業機器人將成為智能制造中智能裝備的普及性產品。

智能裝備應用技術的普及和發展是我國智能制造推進的重要內容。工業機器人應用技術是一個復雜的系統工程。工業機器人不是買來就能使用的，需要對其進行規劃、集成，即把工業機器人本體與控制軟件、應用軟件、周邊的電氣設備等結合起來組成一個完整的工作站後方可使用。工業機器人通過在數字工廠中的推廣應用，不斷提高智能水平，不僅能替代人的體力勞動，而且能替代人的部分腦力勞動。因此，在以工業機器人應用為主線構造智能制造與數字車間的過程中，對關鍵技術的運用和推廣就顯得尤為重要。這些關鍵技術包括工業機器人與自動化生產線的布局設計、工業機器人與自動化上下料技術、工業機器人與自動化精準定位技術、工業機器人與自動化裝配技術、工業機器人與自動化作業規劃及示教技術、工業機器人與自動化生產線協同工作技術、工業機器人與自動化車間集成技術等。通過組建工業機器人的自動化生產線，利用機械手、自動化控制設備來推動企業技術向機器化、自動化、集成化、生態化、智能化方向發展，實現數字車間制造過程中產品流、信息流、能量流的智能化。

近年來，雖然多種因素推動著我國工業機器人在自動化工廠中的廣泛使用，但是一個越來越重要的問題清晰地擺在我們面前，那就是工業機器人的使用和集成技術方面的人才嚴重匱乏，甚至阻礙了該行業的快速發展。哈爾濱工業大學工業機器人研究所所長、長江學者孫立寧教授指出：“按照目前中國工業機器人安裝數量的增長速度，對工業機器人人才的需求早已處於幹渴狀態。”目前，國內僅有少數本科院校開設工業機器人的相關專業，普遍沒有完善的工業機器人相關課程體系及實訓工作站。因此，老師和學員都無法得到科學培養，不能滿足產業快速發展的需要。

工控幫教研組結合自身多年的工業機器人集成應用和教學經驗，以及對工業機器人集成應用企業的深度了解，在細致分析工業機器人集成企業的職業崗位群和崗位能力矩陣的基礎上，整合工業機器人相關企業的應用工程師和工業機器人職業教育方面的專家學者，編寫了“智能制造高技能人才培養規劃叢書”。按照智能制造產業鏈和發展順序，“智能制造高技能人才培養規劃叢書”分為專業基礎教材、專業核心教材和專業拓展教材三類。

? 專業基礎教材涉及的內容包括觸摸屏編程技術、電氣控制與PLC技術、液壓與氣動技術、金屬材料與機械基礎、EPLAN電氣制圖技術、電工與電子技術等。

? 專業核心教材涉及的內容包括工業機器人技術基礎、工業機器人現場編程技術、工業機器人離線編程技術、工業組態與現場總線技術、工業機器人與PLC系統集成技術、基於SolidWorks的工業機器人夾具和方案設計、工業機器人維修與維護、西門子S7-200 SMART PLC編程技術等。

? 專業拓展教材涉及的內容包括工業機器人的焊接技術與焊接工藝、機器視覺原理與應用技術、傳感器技術、智能制造與自動化生產線技術、生產自動化管理技術（MES系統）等。

本書內容力求源於企業、源於實際，但因編著者水平有限，錯漏之處在所難免，歡迎讀者關注微信公眾號進行交流。

工控幫教研組

基 礎 篇
第1章 西門子PLC產品概述 2
1．1 PLC介紹 2
1．2 西門子LOGO系列 4
1．3 西門子S7-200 PLC 6
1．4 西門子S7-200 SMART PLC 7
1．5 西門子S7-300 PLC 10
1．6 西門子S7-400 PLC 10
1．7 西門子S7-1200 PLC 12
1．8 西門子S7-1500 PLC 14
1．9 西門子 ET 200 17
本章練習 18
第2章 硬件和安裝 19
2．1 S7-1200 PLC的硬件組成與安裝 19
2．1．1 S7-1200 PLC的硬件組成 19
2．1．2 S7-1200 PLC的裝配 23
2．2 存儲卡的安裝與作用 25
2．2．1 存儲卡用作程序卡 25
2．2．2 存儲卡用作傳輸卡 26
本章練習 26
第3章 西門子TIA軟件使用入門 27
3．1 TIA博途軟件的特點 27
3．2 博途軟件的下載 28
3．3 操作系統的安裝 30
3．4 博途軟件的安裝 33
3．5 博途軟件的授權 35
3．6 博途軟件簡介 35
本章練習 39
第4章 用戶程序的執行 40
4．1 執行用戶程序 40
4．1．1 CPU支持的代碼塊 40
4．1．2 過程映像更新與過程映像分區 41
4．1．3 CPU的工作模式 42
4．1．4 啟動過程 44
4．1．5 在RUN模式下處理掃描周期 44
4．2 數據類型 45
4．2．1 Bool、Byte、Word和DWord數據類型 45
4．2．2 整型數據類型 46
4．2．3 浮點型實數數據類型 46
4．2．4 時間和日期數據類型 47
4．2．5 字符和字符串數據類型 48
4．2．6 數組數據類型 50
4．2．7 數據結構數據類型 51
4．2．8 PLC數據類型 51
4．2．9 Variant指針數據類型 51
4．3 變量的訪問 52
4．3．1 訪問一個變量數據類型的“片段” 52
4．3．2 訪問一個帶有AT覆蓋的變量 53
本章練習 54
第5章 S7-1200硬件組態與工作 55
5．1 組態的任務 55
5．1．1 添加模塊 55
5．1．2 刪除硬件組態組件 56
5．1．3 信號模塊和信號板的地址分配 56
5．1．4 設置數字量輸入點的參數 57
5．1．5 設置數字量輸出點的參數 58
5．1．6 設置模擬量輸入點的參數 58
5．1．7 設置模擬量輸出點的參數 59
5．1．8 設置系統存儲器字節與時鐘存儲器字節 59
5．1．9 設置PLC上電後的啟動方式 60
5．1．10 設置實時時鐘 61
5．1．11 設置循環時間和通信負載 61
5．1．12 設置變量的斷電保護功能 61
5．2 硬件組態的編譯與上傳、下載 62
5．3 編譯 66
本章練習 68
第6章 TIA博途軟件指令 69
6．1 位邏輯指令 69
6．1．1 置位復位指令 69
6．1．2 多點置位復位指令 70
6．1．3 復位優先、置位優先鎖存器 70
6．1．4 邊緣檢測觸點指令 71
6．1．5 邊緣檢測線圈指令 71
6．1．6 P_TRIG與N_TRIG指令 72
6．1．7 3種邊沿檢測指令的功能 72
6．1．8 故障信息顯示電路舉例 73
6．2 定時器的基本功能 74
6．2．1 脈衝定時器TP時序圖 76
6．2．2 接通延時定時器TON時序圖 76
6．2．3 斷開延時定時器TOF時序圖 76
6．2．4 保持型接通延時定時器TONR時序圖 77
6．2．5 應用案例 77
6．3 計數器的數據類型 79
6．3．1 加計數器 80
6．3．2 減計數器 80
6．3．3 加減計數器 81
6．3．4 比較指令 81
6．3．5 比較數據 83
6．3．6 數值範圍檢測 83
6．3．7 檢查有效性和檢查無效性 84
6．4 數學運算指令 84
6．4．1 計算指令 84
6．4．2 加法、減法、乘法、除法指令 85
6．4．3 獲取最小值指令 85
6．4．4 獲取最大值指令 86
6．5 移動操作 86
6．5．1 移動值指令 86
6．5．2 移動塊指令 87
6．5．3 不可中斷的存儲區移動指令 87
6．5．4 填充存儲區指令 87
6．5．5 不可中斷的存儲區填充指令 88
6．5．6 交換指令 88
6．6 轉換操作 88
6．6．1 轉換值指令 88
6．6．2 取整指令 89
6．6．3 浮點數向上取整指令 89
6．6．4 浮點數向下取整指令 89
6．6．5 截尾取整指令 90
6．6．6 縮放指令 90
6．6．7 標準化指令 91
6．7 程序控制指令 91
6．7．1 跳轉標簽指令 91
6．7．2 定義跳轉列表指令 92
6．7．3 跳轉分支指令 93
6．7．4 返回指令 94
6．8 字邏輯運算 96
6．8．1 “與”運算指令 96
6．8．2 “或”運算指令 96
6．8．3 “取反”運算指令 97
6．8．4 解碼指令 97
6．8．5 編碼指令 98
6．8．6 選擇指令 98
6．9 移位和循環 98
6．9．1 右移指令 98
6．9．2 左移指令 99
6．9．3 循環右移指令 100
本章練習 100
第7章 程序塊和數據塊 101
7．1 函數（FC） 101
7．2 函數塊（FB） 103
7．3 組織塊（OB） 104
7．4 OB事件 104
7．5 延時中斷OB 108
7．5．1 延時中斷OB的功能 108
7．5．2 延時中斷OB的執行過程 108
7．5．3 延時中斷OB的使用示例 108
7．6 循環中斷OB 111
7．6．1 循環中斷OB的功能 111
7．6．2 與循環中斷OB相關的指令功能 112
7．6．3 循環中斷OB的執行過程 112
7．6．4 循環中斷OB的使用示例 112
7．6．5 相移時間（Phase Shift）功能 114
7．7 硬件中斷OB 116
7．7．1 硬件中斷OB的功能 116
7．7．2 硬件中斷OB的使用示例 116
7．8 時間錯誤OB80 121
7．8．1 時間錯誤OB80的功能 121
7．8．2 與時間錯誤OB80相關的信息 122
7．8．3 時間錯誤OB的使用示例 122
7．8．4 重新觸發掃描循環看門狗指令RE_TRIGR 125
7．9 診斷錯誤OB82 126
7．9．1 診斷錯誤OB82的功能 126
7．9．2 與診斷錯誤OB82相關的信息 126
7．9．3 診斷錯誤OB的使用示例 127
7．10 啟動OB 129
7．10．1 啟動OB的功能 129
7．10．2 啟動OB的執行過程 130
7．10．3 與啟動OB相關的信息 130
7．10．4 啟動OB的使用示例 131
7．11 數據塊 133
7．11．1 數據塊類型 133
7．11．2 數據塊聲明表的結構 134
7．11．3 數據塊的添加制作 134
本章練習 135
進 階 篇
第8章 通信 138
8．1 以太網通信 138
8．1．1 PROFINET通信口 138
8．1．2 支持的協議和最大的連接資源 138
8．1．3 PLC與PLC之間通信的過程 141
8．1．4 S7-1200間的S7通信 151
8．2 S7-1200 PROFIBUS DP通信 159
8．2．1 S7-1200 PLC概述 159
8．2．2 PROFIBUS DP 主從配置方法 160
8．2．3 智能從站組態方法 163
8．2．4 組態基於GSD的DP從站 165
8．2．5 主站和從站不在一個項目中 167
本章練習 169
第9章 S7-1200運動控制 170
9．1 S7-1200運動控制概述 171
9．1．1 PROFIdrive控制方式 171
9．1．2 PTO控制方式 172
9．1．3 模擬量控制方式 172
9．1．4 基本組態配置 173
9．1．5 S7-1200運動控制指令 177
9．2 S7-1200變頻器的USS編程 193
9．2．1 USS_PORT指令 193
9．2．2 USS_DRV指令 193
9．2．3 啟動變頻器 195
本章練習 195
第10章 S7-1200的模擬量轉換與PID功能 196
10．1 模擬量輸入、輸出 196
10．2 PID功能 199
10．2．1 S7-1200 PID功能 199
10．2．2 S7-1200 PID Compact V2組態步驟 203
10．2．3 S7-1200 PID Compact V2自整定功能 211
10．2．4 PID Compact V2調試面板 213
本章練習 220
案 例 篇
第11章 數控加工智能制造工作站 222
11．1 項目架構 222
11．2 設備組成 222
11．3 數控車床及數控系統 223
11．4 加工中心及數控系統 224
11．5 機器人系統 225
11．6 立體倉庫 231
11．7 可視化系統及顯示終端 232
11．8 MES軟件系統 232
11．9 安全防護系統 232
11．10 RFID讀寫器及RFID標簽 233
11．11 PLC控制系統 233