电气控制与S7-1200PLC应用技术教程

TIA博途(Totally Integrated Automation Portal)软件可在同一开发环境中组态西门子公司的可编程控制器、人机界面等，为全集成自动化的实现提供了统一的工程平台，是软件开发领域的一座里程碑，是工业领域里带有“组态设计环境”的自动化软件。

SIMATIC S7-1200小型PLC充分满足中小型自动化的系统需求。在研发过程中充分考虑了系统、控制器、人机界面和软件的无缝整合和高效协调的需求。SIMATIC S7-1200 PLC具有集成PROFINET接口、强大的集成工艺功能和灵活的可扩展性等特点，为各种工艺任务提供了简单的通信和有效的解决方案。

本书基于TIA博途软件和SIMATIC S7-1200 PLC编写，具有以下特色：

1）工程应用，实用性强。本书所举实例具有很强的实用价值，旨在以实例为导向，引导读者快速和深入地掌握相关开发技术，相关原理图的绘制依照工程应用标准。

2）重点突出，注重引导。本书悉心体贴读者的学习过程，以学为中心，注重对读者关键性知识点的提示和引导。

3）习题建设，两性一度。本书编写过程中，强调课后习题的建设，使得习题具有高阶性、创新性和挑战度。

4）总结分享，交流生动。本书注重编者的经验总结与分享，教材文字具有交流性和生动性。

5）实物调试，科学严谨。本书所有实例都基于实物的调试和验证，科学严谨，注重实物效果的展示，增强读者的感官体验。

6）案例完整，贯穿对比。本书的实例注重完整性、贯穿性和对比性。例如在介绍经验设计法和顺序控制设计法的过程中，本书将相同案例的不同设计方法进行对比，进而加深读者对设计方法的理解和掌握。

7）校企协作，深度融合。本书编写过程中，企业专家深度参与。由于PLC的工程性、实践性十分强，在实验室建设和教材编写过程中与西门子资深工程师深度协作，通过将企业专家的工程经验融入教材中，真正体现教材的工程与前沿性。

8）追根溯源，探究本质。本书注重问题本质的讲解。例如在介绍SCL时，把SCL源生成程序块以及程序块反向生成SCL源，让读者真正了解SCL程序的本质，使读者有豁然开朗的感觉。

9）注重算法，体现高阶。本书注重本科学生的特点，融入工程中的算法案例。关注本科学生从算法层面的进阶，为后续的深造以及高级应用打下基础。

本书共12章。第1~2章是电气控制的相关知识；第3~12章是S7-1200 PLC的相关知识。本书提供在TIA Portal V16集成开发环境中编译通过的全部示例源代码、配套课件等资源，读者可在wwwcmpeducom中获取。

本书由西华大学郑海春担任主编，并负责全书的编写。西华大学杨勇、曹林、郑敏、曹太强参与了本书部分程序代码的仿真调试工作，本书编写过程中还得到了企业专家彭昱的大力支持和帮助，在此一并表示感谢。

在本书编写过程中，参考了互联网上的资料、代码、网络视频以及图书，在此向这些资料的作者一并表示诚挚的感谢。

由于编者水平有限，书中难免出现遗漏和错误之处，恳请广大读者不吝指正，提出意见和建议。

本书是“电气控制”与“可编程控制器”两门课程内容的有机结合，包括电气控制系统设计和西门子S7-1200系列PLC控制系统设计。

本书由两部分组成。第1部分为第1~2章，介绍电气控制中常用的低压电器、基本电气控制电路。第2部分为第3~12章，介绍可编程控制器的硬件结构、开发环境、编程基础、指令系统、用户程序结构、HMI组态、开关量控制系统梯形图设计方法、SCL编程基础和PLC的通信等内容。

本书可作为高等院校自动化、电气工程、机电一体化及相关专业的“电气控制技术与PLC”“可编程控制器原理及应用”或类似课程的教材，也可作为电子技术、电气技术、自动化技术等有关技术人员的参考书。

本书是“电气控制”与“可编程控制器”两门课程内容的有机结合，包括电气控制系统设计和西门子S7-1200系列PLC控制系统设计。

本书由两部分组成。第1部分为第1~2章，介绍电气控制中常用的低压电器、基本电气控制电路。第2部分为第3~12章，介绍可编程控制器的硬件结构、开发环境、编程基础、指令系统、用户程序结构、HMI组态、开关量控制系统梯形图设计方法、SCL编程基础和PLC的通信等内容。

本书可作为高等院校自动化、电气工程、机电一体化及相关专业的“电气控制技术与PLC”“可编程控制器原理及应用”或类似课程的教材，也可作为电子技术、电气技术、自动化技术等有关技术人员的参考书。

前言
第1章常用低压电器
11两类控制系统
111模拟量控制——过程控制系统
112开关量控制——逻辑控制系统
12低压电器的基本知识
121低压电器的分类
122电磁式电器的工作原理
13接触器
131电磁式接触器的结构和工作
原理
132接触器的主要技术参数
133接触器的常用类型
134接触器的选择原则
14继电器
141电磁式继电器
142时间继电器
143速度继电器
144热继电器
15低压熔断器
151熔断器的工作原理
152熔断器的类型
153熔断器的主要技术参数
154熔断器的选择原则
16低压断路器
161低压断路器的结构及工作原理
162低压断路器的选择原则
17主令电器
171控制按钮
172行程开关
173接近开关
174转换开关
18开关电器
习题
第2章基本电气控制电路
21电气控制电路图的绘制
211电气控制电路图的绘图标准
212电气原理图
213电气元件布置图
214电气安装接线图
22异步电动机基本电气控制电路
221全压直接起动控制电路
222减压起动控制电路
223制动控制电路
224有级调速控制电路
习题
第3章可编程控制器概述
31可编程控制器的产生和发展
311可编程控制器的由来
312可编程控制器的名称演变
313可编程控制器的定义
314可编程控制器的发展趋势
32可编程控制器的特点
33可编程控制器的分类
34可编程控制器的应用领域
习题
第4章可编程控制器的硬件结构
41可编程控制器的硬件组成
411CPU
412存储器
413电源
414I/O单元
415外部接口
42可编程控制器的工作原理
421循环扫描工作方式
422循环扫描工作过程
423系统响应时间
习题
第5章S7-1200 PLC的硬件和软件
开发环境
51S7-1200 PLC技术综述
52S7-1200 PLC的硬件
521S7-1200 PLC的硬件组成
522CPU模块
523信号板及信号模块
524通信模块
525功率计算
53S7-1200 PLC的软件开发
平台
531TIA Portal介绍和安装
532TIA Portal使用入门
533“起-保-停”控制实例
习题
第6章S7-1200 PLC的编程基础
61数制、编码和逻辑运算
611数制
612编码
613逻辑运算
62S7-1200 PLC的编程语言
621梯形图
622功能块图
623结构化控制语言
63用户程序结构简介
631组织块
632函数
633函数块
634数据块
64S7-1200 PLC的工作模式
6413种工作模式介绍
642冷启动与暖启动
643CPU“上电后启动”项的
设置
65系统存储区和数据类型
651S7-1200 PLC的系统存储区
652S7-1200 PLC的基本数据类型
653S7-1200 PLC的其他数据类型
654使用AT覆盖变量
655使用Slice方式对变量进行
寻址
习题
第7章S7-1200 PLC的指令
71位逻辑运算指令
711常开触点与常闭触点
712取反RLO
713赋值和赋值取反
714复位输出和置位输出
715置位/复位触发器与复位/置位
触发器
716扫描操作数的信号上升沿/下
降沿
717在信号上升沿/下降沿置位
操作数
72比较操作指令
721触点比较指令
722范围判断指令
723浮点数有效性检查指令
73数学函数指令
731四则运算指令
732计算指令
733浮点数函数运算指令
74移动操作指令
741移动值指令
742块移动指令
743反序列化和序列化指令
744块填充指令
75字逻辑运算指令
76移位和循环移位指令
77转换操作指令
771转换值指令
772浮点数转换为双整数的指令
773标准化和缩放指令
78定时器操作指令
781生成脉冲指令
782接通延时指令
783关断延时指令
784时间累加器指令
785S7-1200 PLC定时器创建
79计数器操作指令
791加计数指令
792减计数指令
793加减计数指令
710高速脉冲输出与高速计数器
7101高速脉冲输出
7102模拟量控制PWM的脉冲宽度
举例
7103高速计数器简介
7104编码器基础
7105编码器应用举例
711编程注意事项
7111双线圈输出
7112尽量减少I/O点信号的使用
习题
第8章S7-1200 PLC的用户程序
结构
81函数和函数块
811函数
812函数块
813函数块的多重背景
82组织块
821程序循环OB
822时间中断OB
823延时中断OB
824循环中断OB
825硬件中断OB
826诊断错误、插拔中断、机架或
站故障
827启动OB
83交叉引用
831打开交叉引用的方法
832交叉引用列表
833重叠访问
习题
第9章精简系列面板的组态与应用
91SIMATIC触摸屏产品体系
92新一代精简系列面板
93WinCC（TIA Portal）介绍
94精简系列面板的画面组态
941添加PLC设备和编写梯形图
942添加HMI设备和组态连接
943组态指示灯与按钮
944精简系列面板的仿真与

本书是“电气控制”与“可编程控制器”两门课程内容的有机结合，包括电气控制系统设计和西门子S7-1200系列PLC控制系统设计。

本书由两部分组成。第1部分为第1~2章，介绍电气控制中常用的低压电器、基本电气控制电路。第2部分为第3~12章，介绍可编程控制器的硬件结构、开发环境、编程基础、指令系统、用户程序结构、HMI组态、开关量控制系统梯形图设计方法、SCL编程基础和PLC的通信等内容。

本书可作为高等院校自动化、电气工程、机电一体化及相关专业的“电气控制技术与PLC”“可编程控制器原理及应用”或类似课程的教材，也可作为电子技术、电气技术、自动化技术等有关技术人员的参考书。

配套资源：微课视频、电子课件、习题答案、电子教案、教学大纲

本书特色：

本书是一本集理论与实践于一体的立体化、新形态教材，书中配有实例动画多媒体资源以及丰富的配套资源，全书以实例为导向，引导读者快速和深入地掌握相关开发技术。