本书针对西门子S7-1500 PLC（以下简称S7-1500 PLC）的功能以实例的方式进行讲解，内容包括S7-1500 PLC硬件组成、博途STEP 7软件安装及操作方法、S7-1500 PLC编程基础知识、S7-1500 PLC编程指令、S7-1500 PLC数据块和程序块、触摸屏应用实例及仿真软件使用方法、模拟量及PID控制应用实例、以太网通信方法及其应用实例、S7-1500 PLC控制变频器应用实例、S7-1500 PLC运动控制应用实例、S7-1500 SCL应用实例、高效编程技术的应用实例、基于博途软件的PLC编程方法的项目实例、S7-1500与C#编程语言通信方法应用实例。本书中的实例基于工业应用经验，实操性强，语言通俗易懂。本书配有微课教程，有利于读者快速掌握S7-1500 PLC各类功能的使用方法。除此之外，本书还配置了有助于教师教学、方便教师展示的PPT、程序和教学视频等资源。本书可作为高等职业院校机电、自动化类专业的授课教材，也可作为企业及社会机构的培训教材，还可作为工程师的参考手册。

前言 S7-1500 PLC自2013年投入市场以来，被广泛应用于汽车、电子、电池、物流、包装、暖通、智能楼宇和水处理等行业。 西门子全新工程设计软件平台Totally Integrated Automation Portal（全集成自动化博途），简称博途软件，将所有自动化软件工具集成在统一的开发环境中。博途软件是软件开发领域的一个里程碑，是一款将所有自动化任务整合在一个工程设计环境中的软件。S7-1200 PLC和S7-1500 PLC都是使用博途软件编程的，统一的工程软件平台保证了工程组态及操作维护的高效率。 本书内容以实例的方式呈现工业应用实用技术，实例内容详细且清晰。本书涉及的主要工业应用技术包括通信技术、运动控制技术、变频器控制技术、PID（比例、积分、微分）控制技术等。同时，本书对西门子工业常用产品进行了比较详细的应用介绍，如西门子V20变频器、G120变频器、V90伺服驱动器、触摸屏等，有助于读者系统地学习自动化知识。 本书编者有西门子博途PLC产品经理、高校教师和工程师。读者可以系统地学习S7-1500 PLC产品，也可以根据典型应用案例解决工程中遇到的相关问题；高校相关专业的师生可以从工业角度学习与S7-1500 PLC产品相关的知识。 限于编者的学识水平，书中难免存在不足和疏漏之处，恳请有关读者批评指正。 编者 2022年4月于广州

目录 第1章 S7-1500 PLC硬件组成 1 1.1　S7-1500 PLC概述 1 1.2　S7-1500 PLC模块介绍 3 1.2.1 CPU模块 4 1.2.2 I/O模块 7 1.2.3 通信模块 10 1.2.4 工艺模块 10 1.2.5 电源模块 10 1.2.6 ET 200MP分布式I/O模块 11 1.2.7 ET 200SP分布式I/O模块 11 第2章 博途STEP 7软件安装及操作方法 12 2.1　博途软件的组成 12 2.1.1 博途STEP 7的介绍 13 2.1.2 博途WinCC的介绍 13 2.2　博途STEP 7软件的安装 13 2.2.1 计算机硬件和操作系统的配置要求 13 2.2.2 博途STEP 7软件的安装步骤 14 2.3　博途STEP 7软件的操作界面介绍 19 2.3.1 Portal视图 19 2.3.2 项目视图 20 2.4　博途软件的操作方法应用实例讲解 21 2.4.1 实例内容 21 2.4.2 实例实施 21 2.5　应用经验总结 31 第3章 S7-1500 PLC编程基础知识 32 3.1　PLC的工作原理 32 3.1.1 过程映像区的概念 32 3.1.2 PLC的工作模式 32 3.1.3 程序扫描模式 33 3.2　PLC的存储器 33 3.3　数据类型 34 3.3.1 基本数据类型 34 3.3.2 复杂数据类型 37 3.3.3 PLC数据类型 40 3.3.4 指针数据类型 41 3.4　地址区及寻址方法 42 3.4.1 地址区 42 3.4.2 寻址方法 43 第4章 S7-1500 PLC编程指令 45 4.1　位逻辑指令 45 4.1.1 触点指令及线圈指令 45 4.1.2 置位指令及复位指令 46 4.1.3 脉冲检测指令 47 4.1.4 应用实例 49 4.2　定时器指令 50 4.2.1 脉冲定时器指令 50 4.2.2 接通延时定时器指令 51 4.2.3 关断延时定时器指令 51 4.2.4 时间累加器指令 52 4.2.5 应用实例 53 4.3　计数器指令 54 4.3.1 加计数器指令 54 4.3.2 减计数器指令 55 4.3.3 加减计数器指令 56 4.3.4 应用实例 57 4.4　功能指令 59 4.4.1 比较器指令 59 4.4.2 数学函数指令 62 4.4.3 数据处理指令 64 4.4.4 程序控制指令 69 4.5 基本指令综合应用实例 69 4.5.1 实例内容 69 4.5.2 实例实施 70 ? 第5章 S7-1500 PLC数据块和程序块 75 5.1　数据块 75 5.1.1 数据块种类 75 5.1.2 数据块的创建及变量编辑方法 76 5.1.3 数据块访问模式 76 5.1.4 数据块与M区的使用区别 77 5.2　组织块 77 5.2.1 组织块种类 78 5.2.2 组织块应用说明 79 5.3　函数 79 5.3.1 函数的接口区 79 5.3.2 函数的创建及编程方法 80 5.3.3 函数应用说明 81 5.4　函数块 82 5.4.1 函数块的接口区 82 5.4.2 函数块的创建及编程方法 83 5.4.3 函数块应用说明 85 5.5　线性化编程和结构化编程 85 5.5.1 线性化编程 85 5.5.2 结构化编程 85 5.6　函数块应用实例 86 5.6.1 实例内容 86 5.6.2 实例实施 86 第6章 触摸屏应用实例及仿真软件使用方法 92 6.1　触摸屏概述 92 6.1.1 触摸屏主要功能 92 6.1.2 西门子触摸屏简介 92 6.2　触摸屏指示灯延时点亮控制应用实例 93 6.2.1 实例内容 93 6.2.2 实例实施 93 6.3　仿真软件使用方法 103 6.3.1 S7-PLCSIM仿真软件使用方法 103 6.3.2 触摸屏仿真软件使用方法 107 6.3.3 应用经验总结 108 ? 6.4　触摸屏用户管理应用实例 108 6.4.1 实例内容 108 6.4.2 实例实施 108 6.5　触摸屏报警设置方法应用实例 112 6.5.1 实例内容 112 6.5.2 实例实施 112 6.6　触摸屏配方设置方法应用实例 116 6.6.1 实例内容 116 6.6.2 实例实施 116 6.7　触摸屏数据记录设置方法应用实例 120 6.7.1 实例内容 120 6.7.2 实例实施 120 第7章 模拟量及PID控制应用实例 122 7.1　模拟量转换应用实例 122 7.1.1 功能概述 122 7.1.2 指令说明 123 7.1.3 实例内容 125 7.1.4 实例实施 125 7.2　PID控制应用实例 129 7.2.1 功能概述 129 7.2.2 指令说明 129 7.2.3 实例内容 131 7.2.4 实例实施 132 7.2.5 应用经验总结 141 第8章 以太网通信方法及其应用实例 142 8.1 工业以太网的基础知识 142 8.1.1 工业以太网概述 142 8.1.2 S7-1500 PLC以太网接口的通信服务 144 8.2　PROFINET 通信应用实例 145 8.2.1 功能概述 145 8.2.2 实例内容 146 8.2.3 实例实施 146 8.2.4 应用经验总结 150 8.3　S7通信应用实例 151 8.3.1 功能概述 151 8.3.2 指令说明 151 8.3.3 实例内容 153 8.3.4 实例实施 153 8.3.5 应用经验总结 161 8.4　MODBUS TCP通信应用实例 161 8.4.1 功能概述 161 8.4.2 指令说明 162 8.4.3 实例内容 164 8.4.4 实例实施 164 8.4.5 应用经验总结 174 8.5　开放式用户通信应用实例 174 8.5.1 功能概述 174 8.5.2 指令说明 175 8.5.3 实例内容 177 8.5.4 实例实施 177 8.6　S7-1500 PLC与ET 200SP通信应用实例 187 8.6.1 功能概述 187 8.6.2 实例内容 188 8.6.3 实例实施 188 8.7　S7-1500 PLC与ABB机器人通信应用实例 195 8.7.1 功能概述 195 8.7.2 实例内容 195 8.7.3 实例实施 195 8.7.4 应用经验总结 208 第9章 S7-1500 PLC控制变频器应用实例 209 9.1　西门子变频器概述 209 9.1.1 V20变频器概述 209 9.1.2 G120变频器概述 210 9.2　S7-1500 PLC通过端子控制V20变频器应用实例 210 9.2.1 功能概述 210 9.2.2 实例内容 210 9.2.3 实例实施 211 9.3　S7-1500 PLC通过PROFINET通信控制G120变频器应用实例 216 9.3.1 变频器PROFINET通信概述 216 9.3.2 实例内容 218 9.3.3 实例实施 219 第10章 S7-1500 PLC运动控制应用实例 228 10.1 运动控制系统概述 228 10.1.1 运动控制系统工作原理 228 10.1.2 S7-1500 PLC运动控制方式概述 229 10.2　西门子V90伺服驱动器简介 229 10.2.1 西门子V90伺服系统概述 229 10.2.2 V-ASSISTANT调试软件介绍及使用方法 230 10.3　运动控制指令说明 236 10.4　S7-1500 PLC通过TO模式控制V90 PN伺服驱动器的应用实例 244 10.4.1 功能简介 244 10.4.2 实例内容 244 10.4.3 实例实施 245 10.4.4 应用经验总结 263 10.5　S7-1500 PLC通过EPOS模式控制V90 PN伺服驱动器的应用实例 263 10.5.1 功能简介 263 10.5.2 指令说明 263 10.5.3 实例内容 266 10.5.4 实例实施 267 第11章 S7-1500 SCL应用实例 279 11.1　各种编程语言的介绍 279 11.2　SCL元素介绍 280 11.2.1 运算符指令 280 11.2.2 表达式 281 11.2.3 程序控制指令 281 11.3　使用SCL编写电机“起、保、停”应用实例 285 11.4　使用SCL编写多路模拟量转换为工程量的应用实例 285 11.4.1 实例内容 285 11.4.2 实例实施 285 11.5　使用SCL编写10台电机运行时间排序的应用实例 287 11.5.1 实例内容 287 11.5.2 实例实施 288 第12章 高效编程技术的应用实例 291 12.1　PLC数据类型应用实例 291 12.1.1 内容简介 291 12.1.2 实例内容 291 12.1.3 实例实施 291 12.1.4 应用经验总结 292 12.2　多重背景数据块应用实例 292 12.2.1 功能简介 292 12.2.2 实例内容 293 12.2.3 实例实施 293 12.2.4 应用经验总结 297 12.3　库文件的应用实例 297 12.3.1 功能简介 297 12.3.2 实例内容 299 12.3.3 实例实施 299 12.3.4 应用经验总结 304 第13章 基于博途软件的PLC编程方法的项目实例 305 13.1　内容简介 305 13.2　ISA-S88标准 305 13.2.1 物理模型 306 13.2.2 控制模式和状态模型 306 13.3　命名规则 307 13.3.1 现场设备命名规则 308 13.3.2 帕斯卡命名规则 308 13.3.3 驼峰命名规则 308 13.4　实例内容 308 13.5　系统设计 309 13.5.1 控制需求说明 309 13.5.2 PLC I/O点表 309 13.6　PLC编程方法的八步法 310 13.6.1 第一步：程序架构设计 310 13.6.2 第二步：创建PLC变量表 312 13.6.3 第三步：创建PLC数据类型 312 13.6.4 第四步：创建电机函数块的程序模型 314 13.6.5 第五步：创建状态模型 315 13.6.6 第六步：调用电机函数块的程序 319 13.6.7 第七步：编写设备单元的控制程序 321 13.6.8 第八步：编写I/O点映射程序 326 13.7　程序的整体架构 328 ? 第14章 S7-1500与C#编程语言通信方法应用实例 330 14.1　C#编程语言概述 330 14.2　C#编程语言的Visual Studio安装方法 330 14.3　C#编程语言的基础知识 332 14.3.1 Visual Studio操作界面介绍 332 14.3.2 创建一个简单的C#应用程序 333 14.3.3 基础知识 335 14.4　高级语言与S7-1500 PLC的S7.NET通信应用实例 336 14.4.1 实例介绍 336 14.4.2 实例内容 336 14.4.3 实例实施 336 14.4.4 完整程序 353 参考文献 356