西門子S7-1200 PLC從入門到精通（簡體書）

本書採用雙色圖解 視頻教學的形式，以西門子S7-1200 PLC為平臺，應用TIA Portal（博途）V16和西門子組態軟件WinCC V7.5進行組態，由淺入深地介紹了S7-1200 PLC基礎、TIA博途軟件入門、基本指令和順序控制編程、程序塊及擴展指令、通信的組態與編程、MM420變頻器的應用、觸摸屏的應用、WinCC組態軟件的應用以及綜合應用等。

本書通過大量實例講解指令的應用，每個實例均按照控制要求、控制線路、相關知識、控制程序的結構進行編寫，且均通過仿真和上機驗證；相關指令均採用梯形圖編程，適合初學者快速入門與提高。

本書適合電氣工程師、自動化工程師等自學使用，也可以作為職業院校、培訓學校相關專業的參考書。

本書特色如下：

1.內容循序漸進，實用性強。從PLC基礎及博途入門，到常用指令詳解，到變頻器、觸摸屏、組態軟件的應用，再到整個控制系統的綜合應用。

2.用實例引導讀者學習，便於理解。精選大小案例近百個，包括基礎實例、提高實例、綜合應用實例等。

3.所有實例都包含軟硬件的配置方案圖、接線圖和程序。為確保正確性，所有程序已經實際在PLC上運行通過。

4.雙色印刷，視頻講解，學習更加便捷。重點章節配有教學視頻，掃對應二維碼即可隨時隨地觀看。

5.隨書贈送所有實例源程序，易於進行工程移植；另有相關學習資料，方便進行知識的延伸及拓展。

S7-1200 PLC作為西門子公司的新一代小型PLC，其指令和編程軟件與大中型PLC兼容，具有逐漸取代S7-200 PLC的趨勢。它集成了以太網接口，同時具有很強的通信和工藝功能，使用西門子全集成自動化軟件平臺TIA Portal（博途） V16進行組態和編程。

本書以S7-1200 CPU 1214C AC/DC/Rly為核心，使用TIA Portal V16和西門子WinCC V7.5進行組態和編程。書中對S7-1200的硬件結構和硬件組態、編程軟件和仿真軟件的使用方法、指令、順序控制、各種通信的組態與編程、變頻器的使用、觸摸屏的使用和組態軟件WinCC的應用等都做了深入的介紹。編程語言使用梯形圖，將編程指令融入實例程序中，可以快速學習編程指令的應用，適合初學者入門與提高。

本書分為三個部分，部分為入門篇，第1章簡單介紹了S7-1200的硬件基礎、存儲器和數據類型；第2章通過一個實例介紹了博途軟件的應用；第3章在介紹了基本指令的基礎上，通過實例講解指令的應用；第4章為順序控制編程。第二部分為提高篇，第5章講解了組織塊與中斷、函數FC和函數塊FB、日期和時間、高速計數器和高速脈衝輸出、配方管理、PID控制等；第6章介紹了各種通信的組態及實現方法。第三部分為精通篇，第7章介紹了變頻器的應用；第8章以精簡面板TP700 Comfort為例，介紹觸摸屏的組態和通信過程；第9章通過組態軟件WinCC V7.5對計算機監控進行組態，由於博途軟件集成的WinCC功能有限，因此使用了WinCC V7.5，博途軟件集成的WinCC組態過程與觸摸屏組態類似，本章後一個實例給出了用博途軟件組態WinCC的過程，讀者可以根據WinCC組態實例程序，快速學習如何用博途軟件進行組態；第10章以兩個實例介紹了PLC、變頻器、觸摸屏和WinCC的綜合應用。

本書所有實例都使用仿真軟件進行了調試，並且都經過了上機調試。讀者可以通過書中的程序對PLC、PLC與觸摸屏和WinCC通信進行仿真，學習PLC的編程方法、PLC與觸摸屏和WinCC的通信。每一章都配有視頻講解，也可以通過視頻進行學習，提高學習效率。同時，附贈所有實例源程序，方便讀者實踐。

本書第1、2、4章由陳莉娜編寫，第3章由甕嘉民編寫，第5～10章由趙春生編寫。

由於編者水平有限，且時間倉促，書中疏漏和不妥之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正，衷心感謝！



編者

入門篇

第1章　S7-1200 PLC基礎 002

1.1　S7-1200 PLC概述 002

1.1.1　S7-1200系列CPU 002

1.1.2　S7-1200 PLC的工作過程 006

1.1.3　PLC的分類 006

1.2　S7-1200系列PLC的擴展 007

1.2.1　信號模塊（SM） 007

1.2.2　信號板（SB） 009

1.2.3　通信模塊（CM） 010

1.2.4　電源計算 010

1.3　S7-1200 PLC的存儲器及數據類型 011

1.3.1　S7-1200 PLC的存儲器 011

1.3.2　數制與編碼 013

1.3.3　數據類型 014



第2章　TIA博途軟件入門 020

2.1　TIA 博途軟件的安裝與卸載 020

2.1.1　TIA博途軟件的安裝 020

2.1.2　TIA博途軟件的卸載 022

2.2　TIA 博途入門 022

2.2.1　博途視圖和項目視圖 022

2.2.2　使用項目視圖組態設備 025

2.2.3　使用符號定義變量 027

2.2.4　編寫用戶程序 031

2.2.5　程序仿真 033

2.2.6　項目的下載與上傳 035

2.2.7　程序在線調試 037



第3章　S7-1200 PLC的基本指令 041

3.1　位邏輯操作 041

3.1.1　觸點與線圈指令 041

3.1.2　置位復位指令 042

3.1.3　邊沿檢測指令 043

3.1.4　電動機連續運行控制 044

3.2　定時器 048

3.2.1　定時器指令 048

3.2.2　電動機順序啟動控制 053

3.3　計數器 054

3.3.1　計數器的數據類型 054

3.3.2　計數器指令 055

3.3.3　單按鈕啟動/停止控制 056

3.4　比較操作 058

3.4.1　比較指令 058

3.4.2　傳送帶工件計數 059

3.5　數學函數 061

3.5.1　運算指令 061

3.5.2　浮點數函數運算指令 063

3.5.3　其他數學函數指令 064

3.5.4　電動機調速控制 064

3.6　轉換操作 066

3.6.1　轉換操作指令 066

3.6.2　圓面積計算 068

3.7　移動操作 068

3.7.1　移動操作指令 068

3.7.2　電動機Y-△降壓啟動控制 071

3.8　程序控制操作 072

3.8.1　程序控制指令 072

3.8.2　選擇電動機控制方法 074

3.9　字邏輯運算操作 075

3.9.1　字邏輯指令 075

3.9.2　數據的低4位輸出 077

3.10　移位與循環移位 078

3.10.1　移位指令與循環移位指令 078

3.10.2　8位彩燈控制 079

3.11　模擬量輸入與輸出 081

3.11.1　模擬量輸入 081

3.11.2　管道氣體壓力的測量 082

3.11.3　熱電偶和熱電阻輸入 085

3.11.4　烘倉溫度的控制 088

3.11.5　模擬量輸出 090

3.11.6　輸出模擬電壓 091



第4章　順序控制編程 094

4.1　順序控制功能圖 094

4.1.1　順序控制功能圖的基本元件 094

4.1.2　順序控制功能圖的基本結構 095

4.2　單流程的順序啟動控制 096

4.3　選擇流程的運料小車控制 098

4.4　並行流程的交通燈控制 101



提高篇

第5章　S7-1200 PLC的程序塊及擴展指令 106

5.1　用戶程序中的程序塊 106

5.1.1　組織塊與程序結構 106

5.1.2　用戶程序的分層調用 107

5.2　組織塊OB與中斷 108

5.2.1　事件與組織塊 108

5.2.2　啟動與循環組織塊 109

5.2.3　時間中斷組織塊 112

5.2.4　延時中斷組織塊 115

5.2.5　循環中斷組織塊 117

5.2.6　硬件中斷組織塊 120

5.2.7　中斷連接與中斷分離 122

5.3　函數FC和函數塊FB 124

5.3.1　函數FC 124

5.3.2　函數塊FB 128

5.3.3　函數塊的多重背景 132

5.4　日期和時間操作 135

5.4.1　日期和時間的數據類型 135

5.4.2　日期和時間指令 136

5.4.3　時鐘功能指令 136

5.4.4　日期和時間的應用實例 138

5.5　字符串與字符操作 140

5.5.1　字符串轉換指令 141

5.5.2　字符串指令 144

5.6　高速脈衝輸出 146

5.6.1　高速脈衝輸出的端子與指令 146

5.6.2　PTO輸出 148

5.6.3　PWM輸出 150

5.7　高速計數器 152

5.7.1　高速計數器概述 152

5.7.2　內部方向控制的單相計數器 158

5.7.3　外部方向控制的單相計數器 160

5.7.4　雙相計數器 161

5.7.5　A/B相正交計數器 162

5.8　配方管理 167

5.8.1　配方概述 167

5.8.2　PLC程序的編寫 168

5.8.3　配方管理調試 172

5.8.4　配方數據的管理 173

5.9　PID控制 175

5.9.1　PLC的閉環控制系統與PID指令 175

5.9.2　PID控制器的應用 179



第6章　S7-1200 PLC的通信 185

6.1　網絡通信基礎 185

6.1.1　計算機通信的國際標準 185

6.1.2　以太網通信 186

6.1.3　PROFIBUS通信 187

6.2　基於以太網的開放式用戶通信 189

6.2.1　S7-1200之間的TCP和ISO-on-TCP通信 189

6.2.2　S7-1200之間的UDP通信 197

6.3　基於以太網的S7通信 201

6.3.1　S7-1200之間的S7通信 201

6.3.2　S7-1200與S7-300之間的S7通信 207

6.4　基於以太網的Modbus TCP通信 210

6.4.1　Modbus TCP通信指令 210

6.4.2　Modbus TCP通信實例 215

6.5　PROFINET IO通信 217

6.5.1　S7-1200作為IO控制器 217

6.5.2　S7-1200作為IO智能設備 218

6.5.3　S7-1200作為共享設備 222

6.6　PROFIBUS-DP通信 224

6.6.1　S7-1200作為DP主站 224

6.6.2　S7-1200作為DP從站 225

6.7　點對點通信 226

6.7.1　串行通信概述 226

6.7.2　自由口通信 229

6.7.3　Modbus RTU通信 232



精通篇

第7章　S7-1200 PLC與變頻器的應用 240

7.1　變頻器的基礎知識與參數設置 240

7.2　應用S7-1200與變頻器實現連續運轉控制 244

7.3　應用S7-1200與變頻器實現多段速控制 246

7.4　應用S7-1200與變頻器實現變頻調速控制 249

7.5　S7-1200與變頻器的USS通信 251

7.5.1　USS通信的原理與指令 251

7.5.2　USS通信的應用 254

7.6　S7-1200與變頻器的PROFIBUS通信 257

7.6.1　用戶數據結構與DP通信指令 257

7.6.2　S7-1200與變頻器的PROFIBUS通信應用 259



第8章　S7-1200 PLC與觸摸屏的應用 265

8.1　觸摸屏的基本知識 265

8.1.1　人機界面與觸摸屏 265

8.1.2　觸摸屏的組態與運行 266

8.1.3　觸摸屏TP700接口 267

8.1.4　觸摸屏參數的設置與下載 267

8.2　S7-1200與HMI的通信組態 270

8.2.1　PLC與HMI在同一個項目中的通信組態 270

8.2.2　PLC與HMI在不同項目中的通信組態 271

8.3　觸摸屏畫面物件的組態 274

8.3.1　控制要求和控制電路 274

8.3.2　PLC與觸摸屏的硬件組態 275

8.3.3　編寫控制程序 276

8.3.4　畫面物件的組態 277

8.3.5　調試與運行 281

8.4　觸摸屏故障報警的組態 283

8.4.1　報警的基本概念 283

8.4.2　控制要求和控制電路 283

8.4.3　PLC與觸摸屏的硬件組態 285

8.4.4　編寫PLC程序 285

8.4.5　觸摸屏畫面及報警的組態 287

8.4.6　觸摸屏報警的仿真 293

8.5　觸摸屏的用戶管理 295

8.5.1　組態PLC與觸摸屏的通信網絡 295

8.5.2　用戶管理 295

8.5.3　觸摸屏畫面的組態 295

8.5.4　畫面物件的安全設置 297

8.6　觸摸屏的配方管理 297

8.6.1　配方與數據傳送 297

8.6.2　組態PLC與觸摸屏的通信網絡 298

8.6.3　配方的組態 299

8.6.4　配方管理仿真 301

8.7　PLC與觸摸屏的PROFIBUS通信 301



第9章　S7-1200 PLC與組態軟件WinCC的應用 303

9.1　組態軟件WinCC的基本知識 303

9.1.1　WinCC的特點 303

9.1.2　WinCC產品的分類 304

9.1.3　WinCC系統構成 304

9.1.4　博途WinCC與WinCC組態軟件的區別 305

9.2　WinCC V7.5的安裝與卸載 306

9.2.1　WinCC安裝要求 306

9.2.2　WinCC的安裝 307

9.2.3　WinCC的卸載 310

9.3　WinCC單用戶項目的組態 311

9.3.1　控制要求與控制電路 311

9.3.2　S7-1200的組態與編程 311

9.3.3　WinCC項目的組態 314

9.3.4　項目的運行 319

9.4　WinCC故障報警的組態 321

9.4.1　控制要求和控制電路 321

9.4.2　S7-1200的組態與編程 322

9.4.3　WinCC故障報警的組態 324

9.4.4　WinCC畫面的組態 327

9.4.5　項目的運行 331

9.5　WinCC用戶管理的組態 331

9.5.1　用戶管理組態 331

9.5.2　過程畫面的組態 333

9.5.3　項目運行 334

9.6　WinCC多用戶項目的組態 335

9.6.1　控制要求和控制電路 335

9.6.2　S7-1200的組態與編程 335

9.6.3　WinCC項目的組態 337

9.7　博途組態WinCC的以太網通信 342

9.7.1　控制要求和控制電路 342

9.7.2　硬件的組態與編程 343

9.7.3　WinCC項目的組態 346

9.7.4　調試與運行 348

9.8　博途組態WinCC的PROFIBUS通信 349

9.8.1　控制要求和控制電路 349

9.8.2　硬件的組態與編程 350

9.8.3　WinCC項目的組態 351

9.8.4　調試與運行 353



第10章　綜合應用 354

10.1　恒壓供水系統 354

10.1.1　控制要求和控制電路 354

10.1.2　硬件組態與PLC編程 354

10.1.3　觸摸屏的組態 357

10.1.4　WinCC的組態 357

10.2　生產設備的PROFIBUS總線通信 364

10.2.1　控制要求和控制電路 364

10.2.2　硬件組態與PLC編程 364

10.2.3　觸摸屏的組態 369

10.2.4　WinCC服務器的組態 371

10.2.5　WinCC客戶機1的組態 376

10.2.6　WinCC客戶機2的組態 378



參考文獻 380