SIMATIC S7-1500与TIA博途软件使用指南

书籍目录

序

前言

缩略语

第1章TIA博途软件概述1

11TIA博途软件简介1

12TIA博途软件构成1

121TIA博途STEP72

122TIA博途STEP7工程组态系统的选件2

123TIA博途WinCC2

124TIA博途WinCC工程组态系统和运行系统的选件3

13TIA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4TIA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6TIA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PS17

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2SIMATIC S71500 CPU20

321SIMATIC S71500 CPU简介20

322SIMATIC S71500 CPU操作模式21

323SIMATIC S71500 CPU的存储器21

324SIMATIC S71500 CPU过程映像区的功能25

33SIMATIC 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2PROFIBUS通信模块51

353PROFINET/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SIMATICS71500中央机架58

42CPU参数配置59

421常规59

422PROFINET接口［X1］59

423DP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8Web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3SIMATIC 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/O91

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1SIMATIC 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3PLC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2SIMATIC S71500 PLC的地址区111

521CPU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1LAD指令处理120

612STL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12STL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5PROFIenergy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2CPU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DB173

755数组DB174

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3SIMATIC S71500硬件配置的数据记录格式178

84SIMATIC S71500中央机架模块组态控制示例179

85PROFINET 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2IO系统的组态控制的数据格式181

853IO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2MPI接口被PROFINET接口替代188

923基于PROFIBUS通信服务的变化188

93PROFIBUS网络188

931PROFIBUS接口的种类188

932PROFIBUS的访问机制189

933PROFIBUS网络的通信速率与通信距离189

934PROFIBUS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PROFINET194

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3SIMATIC S71500系统以太网接口195

944SIMATIC S71500 PLC以太网支持的通信服务196

945SIMATIC S71500 OUC通信示例200

946SIMATIC S71500 S7通信示例209

947SIMATIC 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13MRP介质冗余233

9414IDevice智能设备的配置234

9415MODBUS TCP238

95SIMATIC S71500 PLC与HMI通信244

951SIMATIC S71500 PLC与HMI在相同项目中通信244

952SIMATIC S71500 PLC与HMI在不同项目中通信246

953使用OPC连接SIMATIC S71500PLC247

96串行通信250

961SIMATIC 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6MODBUS 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2SIMATIC S71500 PLC支持的PID指令270

1021PIDCompact指令270

1022PID3Step指令271

1023PIDTemp指令271

1024控制器的串级控制271

103PIDCompact指令的调用与PID调试示例271

1031组态PIDCompact V2工艺对象272

1032调用指令PIDCompact V2276

1033调试PID279

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4TM 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7Timebased IO模板298

1171功能描述298

1172Time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1SIMATIC 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1SIMATIC 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CPU344

1433下载程序到SIMATIC存储卡SMC345

1434SIMATIC S71500的一致性下载特性346

1435SIMATIC S71500程序的上传346

1436SIMATIC 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4SIMATIC 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Trace367

14102Trace的操作369

1411SIMATIC 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SIMATICS7-1500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

作者简介

SIMATIC S7-1500自动化系统是在SIMATIC S7-300/400系统的基础上进一步开发的，通过集成大量的新功能和新特性，SIMATIC S7-1500自动化系统具有卓越的性能和出色的可用性。借助于西门子新一代框架结构的TIA博途软件，可在同一开发环境下组态开发可编程序控制器、人机界面和驱动系统等。统一的数据库使各个系统之间轻松、快速地进行互连互通，真正达到了控制系统的全集成自动化。

本书深入浅出地介绍了在TIA博途V13 SP1环境下如何组态和使用SIMATIC S7-1500的PROFINET/PROFIBUS通信、编程、Web服务器、PID控制、轨迹追踪等功能，不但适合新手的快速入门，而且可供具有STEP7 V5X和SIMATIC S7-300/400使用经验的工程师借鉴和参考，也可以用作大专院校相关专业师生的培训资料。

随书附带光盘中带有TIA博途V13 SP1演示版安装软件，可用于学习与实践。除此之外，在光盘中还附带了SIMATIC S7-1500功能和亮点使用的视频文件，便于读者更加快速地掌握SIMATIC S7-1500系列可编程序控制器，视频使用早期的TIA博途V12版本制作，与V13版本有微小的差别，但是不影响使用。

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