S7-1500 PLC应用技术

党的二十大报告指出：坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国。实施产业基础再造工程和重大技术装备攻关工程，支持专精特新企业发展，推动制造业高端化、智能化、绿色化发展。
可编程序控制器（PLC）是一种以微型计算机为核心的通用工业控制器。从产生到现在，其控制功能和应用领域不断拓展，实现了由单体设备的简单逻辑控制到运动控制、过程控制及集散控制等各种复杂任务的发展。现在的PLC在模拟量处理、数据运算、人机接口和工业控制网络等方面的能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备之一。
本书以培养技术技能型人才为出发点，从实例分析、综合应用和项目设计着手，制定相应学习目标，使学生在分析和解决实际问题的过程中，逐步增强专业知识的应用能力。
本书以S7-1500 PLC为对象，对PLC的硬件结构、编程软件、编程指令及其项目应用进行了详细的介绍，以满足岗位对S7-1500 PLC项目开发和应用维护等方面相关人才的需求。本书共8章，第1章介绍了PLC的概念、产品和原理等；第2章介绍了S7-1500 PLC的硬件系统；第3章介绍了TIA Portal编程软件的应用、数据结构、硬件组态及简单项目应用；第4、5章介绍了S7-1500 PLC常用指令的属性、应用及程序块的属性和应用；第6、7章以S7-1500 PLC为主线，介绍了其综合应用，包括模拟量控制、变频驱动控制、通信等；第8章介绍了S7-1500 PLC SCL的基础指令及应用，为进一步开发基于S7-1500 PLC的综合项目奠定基础。
在PLC基础指令及程序块讲解方面，配有相应的实训，便于学生理解和掌握指令的基础知识、程序块结构和在程序中的应用；在PLC程序编写及设计方面，尽可能地采用案例分析和项目实践；各章节后还附有相应的技能训练和习题，便于学生更好地掌握PLC的相关知识；每章的后用名言警句共勉。
本书理论通俗、案例和项目具体，注重知识的应用和技能的提升，可作为应用型本科和职业院校自动化类相关专业的教材，也可作为工程人员的培训教材或相关技术人员的参考书。
本书由无锡职业技术学院郭琼教授担任主编，陈浩云工程师担任副主编，无锡职业技术学院姚晓宁、丁健、商进副教授参与编写。
本书在编写过程中参考了大量的手册和相关书籍，在此向各位作者表示诚挚的感谢。由于编者水平有限，书中难免有疏漏之处，敬请读者批评指正。

本书以西门子S7-1500 PLC为对象，介绍了PLC的基本结构、硬件配置及组态、编程指令、程序结构及编程方法，并在此基础上通过大量的案例分析、项目实践来提高读者对PLC的应用能力。此外，本书还介绍了PLC通信系统及SCL编程语言的应用，为进一步开发综合项目奠定基础。本书从实例分析、综合应用和项目设计着手，制定相应学习目标，在分析和解决问题的过程中，促进理论知识的学习和专业技能的提升。本书内容由浅入深、循序渐进，注重应用能力的培养，通过案例分析、项目引导及技能训练等环节帮助读者对知识的理解和吸收。
本书可作为应用型本科和职业院校自动化类相关专业的教材，也可作为工程人员的培训教材或相关技术人员的参考书。

郭琼教授，江苏省青蓝工程骨干教师、江苏省高校“青蓝工程”科技创新团队核心成员、无锡市重点专业群负责人、无锡市工业机器人技术应用名师工作室领衔人、校教学名师。 
主编的畅销教材《现场总线技术及其应用》（第2版）获得江苏省高等学校重点教材；还主编了《三菱 FX5U PLC编程及应用》。

第1章PLC概述
1.1PLC的概念及应用
1.1.1PLC的起源及发展
1.1.2PLC的特点
1.1.3PLC的应用
1.2PLC的分类及产品介绍
1.2.1PLC的分类
1.2.2PLC生产厂家及主要产品
1.2.3西门子S7系列PLC及其软件
1.3PLC系统构成及工作原理
1.3.1PLC系统基本构成
1.3.2PLC的工作原理
1.3.3PLC控制系统与继电接触器控制
系统的比较
1.4习题
第2章S7-1500 PLC硬件系统
2.1S7-1500系统介绍
2.1.1SIMATIC自动化系统
2.1.2S7-1500 PLC系统构成
2.2CPU模块
2.2.1CPU分类
2.2.2CPU结构及存储卡
2.2.3模块安装及接线
2.2.4固件更新
2.3电源模块
2.3.1带有电源模块的PLC系统结构
2.3.2负载电源（PM）
2.3.3系统电源（PS）
2.4信号模块（SM）
2.4.1模块类型
2.4.2数字量输入/输出模块
2.4.3模拟量输入/输出模块
2.4.4模块安装
2.5通信模块
2.5.1模块分类
2.5.2CP 1543-1模块特性
2.5.3CM 1542-5模块特性
2.5.4CM PtP RS422/485 BA模块特性
2.6CPU的通电与设置
2.6.1CPU的通电
2.6.2通过显示屏设置IP地址
2.6.3CPU的操作模式
2.7习题
第3章TIA Portal编程软件及使用
3.1TIA Portal编程软件
3.1.1编程软件的特点
3.1.2编程软件的安装
3.1.3认识编程软件界面
3.2编程基本知识
3.2.1S7-1500 PLC数据类型
3.2.2S7-1500 PLC的地址及寻址
3.2.3程序中的变量
3.2.4程序中的常量
3.3PLC的编程语言及特点
3.3.1编程语言选择操作
3.3.2梯形图（LAD）和功能块图（FBD）
3.3.3语句表(STL) 
3.3.4结构化控制语言（SCL）
3.4S7-1500 PLC的设备组态
3.4.1设备组态的功能
3.4.2设备组态的操作
3.5实训1：简单项目的建立与运行
3.5.1任务1：控制要求及PLC外部接线
3.5.2任务2：简单项目的建立
3.5.3任务3：项目调试
3.6实训2：PLC变量表及监控表功能
3.6.1任务1：PLC变量表及变量寻址
3.6.2任务2：使用监控表和强制表调试程序
3.7实训3：TIA Portal软件仿真功能的应用
3.7.1任务1：了解S7-1500仿真器
3.7.2任务2：启动和应用仿真功能
3.7.3任务3：系统和时钟存储器功能应用
3.8习题
第4章S7-1500 PLC的常用指令
4.1位逻辑运算指令
4.1.1基本指令及属性
4.1.2触点/线圈指令
4.1.3置位/复位指令
4.1.4沿检测指令
4.1.5SR/RS触发器
4.2定时器指令
4.2.1定时器指令概述
4.2.2定时器指令功能
4.2.3定时器指令的应用
4.3计数器指令
4.3.1加计数器
4.3.2减计数器
4.3.3加减计数器
4.3.4计数器指令的应用
4.4数据处理与运算指令
4.4.1移动操作指令
4.4.2比较操作指令
4.4.3数据转换指令
4.4.4数学函数指令
4.5程序控制操作指令
4.5.1JMP(N)指令
4.5.2JMP_LIST指令
4.5.3SWITCH及RET指令
4.6移位和循环移位指令
4.6.1移位指令
4.6.2循环移位指令
4.6.3移位彩灯控制功能设计
4.7基本指令应用
4.7.1实训1：三台电动机顺序起动功能实现
4.7.2实训2：交通灯控制系统设计
4.7.3实训3：多台设备运行状态监控系统设计
4.8习题
第5章程序块及其应用
5.1用户程序
5.1.1用户程序的任务
5.1.2用户程序中的块
5.1.3线性化编程与结构化编程
5.2数据块（DB）及其应用
5.2.1DB介绍
5.2.2全局数据块
5.2.3背景数据块
5.3组织块（OB）及其应用
5.3.1OB的功能及类型
5.3.2循环执行组织块
5.3.3启动组织块
5.3.4中断组织块的建立
5.4功能（FC）及其应用
5.4.1FC介绍
5.4.2带有形参的FC
5.4.3没有参数的FC
5.5功能块（FB）及其应用
5.5.1FB介绍
5.5.2具有单个背景数据块的FB
5.5.3具有多重背景数据块的FB
5.6技能训练
5.6.1任务1：通过片段访问对DB变量寻址
5.6.2任务2：采用程序块设计函数
5.7习题
第6章PLC综合项目设计与分析
6.1PLC控制系统设计
6.1.1基本原则
6.1.2步骤和内容
6.2实训1：液体混合搅拌器控制系统的设计与实现
6.2.1任务1：PLC选型及外部接线
6.2.2任务2：控制功能的实现
6.3实训2：多台设备报警控制系统的设计与实现
6.3.1任务1：系统资源配置
6.3.2任务2：程序设计
6.3.3任务3：系统联调
6.4实训3：模拟量在控制系统中的应用
6.4.1任务1：模拟量的认识
6.4.2任务2：基于模拟量输入（A/D）的状态检测系统设计
6.4.3任务3：基于模拟量输出（D/A）的三角波信号发生器设计
6.5实训4：基于PID的变频调速系统的设计与实现
6.5.1任务1：变频调速系统外部接线
6.5.2任务2：变频调速系统硬件组态
6.5.3任务3：PID工艺对象组态
6.5.4任务4：系统程序设计
6.5.5任务5：系统联调
6.6习题
第7章S7-1500 PLC系统的通信应用
7.1S7-1500 PLC通信基础
7.1.1PROFINET接口通信
7.1.2基于通信模块的通信
7.2实训1：S7-1500 PLC的S7通信应用
7.2.1任务1：S7通信及相关指令
7.2.2任务2：S7通信系统的硬件组态
7.2.3任务3：PUT/GET指令应用
7.2.4任务4：S7通信系统通信功能测试
7.3实训2：S7-1500 PLC以太网通信应用
7.3.1任务1：Modbus TCP通信协议
7.3.2任务2：Modbus TCP通信系统的硬件组态
7.3.3任务3：Modbus TCP 客户端程序设计
7.3.4任务4：Modbus TCP 服务器程序设计
7.3.5任务5：Modbus TCP系统通信功能测试
7.4实训3：基于PLCSIM Advanced软件的仿真通信
7.4.1任务1：PLCSIM Advanced仿真软件 
7.4.2任务2：PLCSIM Advanced 3.0仿真软件介绍
7.4.3任务3：PLCSIM Advanced通信仿真调试
7.5习题
第8章SCL编程语言
8.1SCL简介
8.1.1SCL的特点
8.1.2SCL的编辑界面
8.2SCL常用指令
8.2.1指令类型及语法规则
8.2.2指令的输入方法
8.2.3指令介绍
8.3SCL程序监控及注释
8.3.1程序监控
8.3.2程序注释
8.4SCL编程设计
8.4.1启保停电路
8.4.2定时器指令应用
8.4.3SCL表达式和运算指令
8.4.4采用SCL实现数值查找功能
8.5SCL编程的综合应用
8.5.1实训1:4台电动机顺序起动控制程序设计
8.5.2实训2:交通灯控制系统程序设计
8.6习题
附录本书二维码视频清单

本书以西门子S7-1500 PLC为对象，介绍了PLC的基本结构、硬件配置及组态、编程指令、程序结构及编程方法，并在此基础上通过大量的案例分析、项目实践来提高读者对PLC的应用能力。此外，本书还介绍了PLC通信系统及SCL编程语言的应用，为进一步开发综合项目奠定基础。本书从实例分析、综合应用和项目设计着手，制定相应学习目标，在分析和解决问题的过程中，促进理论知识的学习和专业技能的提升。本书内容由浅入深、循序渐进，注重应用能力的培养，通过案例分析、项目引导及技能训练等环节帮助读者对知识的理解和吸收。
本书可作为应用型本科和职业院校自动化类相关专业的教材，也可作为工程人员的培训教材或相关技术人员的参考书。

郭琼教授，江苏省青蓝工程骨干教师、江苏省高校“青蓝工程”科技创新团队核心成员、无锡市重点专业群负责人、无锡市工业机器人技术应用名师工作室领衔人、校教学名师。 
主编的畅销教材《现场总线技术及其应用》（第2版）获得江苏省高等学校重点教材；还主编了《三菱 FX5U PLC编程及应用》。