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第1章 TIA博途软件概述1

1.1 TIA博途软件简介1

1.2 TIA博途软件构成1

1.2.1 TIA博途STEP72

1.2.2 TIA博途STEP7工程组态系统的选件2

1.2.3 TIA博途WinCC2

1.2.4 TIA博途WinCC工程组态系统和运行系统的选件3

1.3 TIA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

1.4 TIA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

1.6 TIA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

3.2 SIMATIC S7-1500 CPU20

3.2.1 SIMATIC S7-1500 CPU简介20

3.2.2 SIMATIC S7-1500 CPU操作模式21

3.2.3 SIMATIC S7-1500 CPU的存储器21

3.2.4 SIMATIC S7-1500 CPU过程映像区的功能25

3.3 SIMATIC 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

3.5.2 PROFIBUS通信模块51

3.5.3 PROFINET/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SIMATIC S7-1500中央机架58

4.2 CPU参数配置59

4.2.1 常规59

4.2.2 PROFINET接口［X1］59

4.2.3 DP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

4.2.8 Web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

4.3 SIMATIC 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

5.1 SIMATIC 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

5.1.3 PLC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

5.2 SIMATIC S7-1500 PLC的地址区111

5.2.1 CPU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

6.1.1 LAD指令处理120

6.1.2 STL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

6.2.12 STL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

6.3.5 PROFIenergy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

7.2.2 CPU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

8.3 SIMATIC S7-1500硬件配置的数据记录格式178

8.4 SIMATIC S7-1500中央机架模块组态控制示例179

8.5 PROFINET IO系统的组态控制181

8.5.1 软硬件要求以及实现原理181

8.5.2 IO系统的组态控制的数据格式181

8.5.3 IO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

9.2.2 MPI接口被PROFINET接口替代188

9.2.3 基于PROFIBUS通信服务的变化188

9.3 PROFIBUS网络188

9.3.1 PROFIBUS接口的种类188

9.3.2 PROFIBUS的访问机制189

9.3.3 PROFIBUS网络的通信速率与通信距离189

9.3.4 PROFIBUS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

9.4.3 SIMATIC S7-1500系统以太网接口195

9.4.4 SIMATIC S7-1500 PLC以太网支持的通信服务196

9.4.5 SIMATIC S7-1500 OUC通信示例200

9.4.6 SIMATIC S7-1500 S7通信示例209

9.4.7 SIMATIC 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

9.4.13 MRP介质冗余233

9.4.14 I-Device智能设备的配置234

9.4.15 MODBUS TCP238

9.5 SIMATIC S7-1500 PLC与HMI通信244

9.5.1 SIMATIC S7-1500 PLC与HMI在相同项目中通信244

9.5.2 SIMATIC 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

9.6.1 SIMATIC 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

9.6.6 MODBUS 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

10.2 SIMATIC S7-1500 PLC支持的PID指令270

10.2 1PID_Compact指令270

10.2 2PID_3Step指令271

10.2.3 PID_Temp指令271

10.2.4 控制器的串级控制271

10.3 PID_Compact指令的调用与PID调试示例271

10.3.1 组态PID_Compact V2工艺对象272

10.3.2 调用指令PID_Compact 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

11.4 TM 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

11.7 Time-based IO模板298

11.7.1 功能描述298

11.7.2 Time-based IO时间控制功能举例299

第12章 SIMATIC S7-1500 PLC的诊断功能309

12.1 SIMATIC 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

13.1 SIMATIC 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

14.3.4 SIMATIC S7-1500的一致性下载特性346

14.3.5 SIMATIC S7-1500程序的上传346

14.3.6 SIMATIC 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

14.4 SIMATIC 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

14.10.2 Trace的操作369

14.11 SIMATIC 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 S7-1500387

17.1 S7-300/400项目移植到SIMATIC S7-1500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 S7-1500392

附录 寻求帮助395

参考文献398