SIMATIC S7-1500與TIA博途軟體使用指南（第2版）

《SIMATIC S7-1500與TIA博途軟體使用指南（第2版）》是2020年機械工業出版社出版的圖書，作者是崔堅、趙欣。

基本介紹

• 中文名：SIMATIC S7-1500與TIA博途軟體使用指南（第2版）
• 作者：崔堅、趙欣
• 出版社：機械工業出版社
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787111653486

內容簡介

SIMATIC S7-1500 PLC自動化系統通過集成大量的新功能和新特性，具有卓越的性能和出色的可用性。藉助於西門子新一代框架結構的TIA博途軟體，可在同一開發環境下組態開發PLC、人機界面和驅動系統等。統一的資料庫使各個系統之間輕鬆、快速地進行互連互通，真正達到了控制系統的全集成自動化。

本書以TIA博途軟體V15.1為基礎，介紹了更新的硬體模組和新增可選軟體的功能和套用，例如PLC SIM Advance仿真器的使用和編程接口、團隊編程和調試功能、SiVarc自動生成HMI畫面功能和ProDiag帶有程式顯示的報警功能，使工程項目的開發和調試更加方便和快捷。

本書還介紹了FB、FC的套用，新指針與原有SIMATIC S7-300/400 PLC指針套用的對比及優勢，基於Web的診斷方式等。

對讀者關心的程式標準化問題以及將SIMATIC S7-300/400 PLC程式移植到SIMATIC S7-1500 PLC中容易遇到的問題做了詳細的分析，使移植不再困難。

本書*新試用版本軟體請關注“機械工業出版社E視界”微信公眾號，輸入65348下載或聯繫工作人員索取。

本書適合自動化工程技術人員和大專院校相關專業的師生閱讀。

圖書目錄

序/Preface

前言

中英文術語對照

第1章TIA博途

1.1TIA博途簡介

1.2TIA博途軟體的構成

1.2.1TIA博途STEP 7

1.2.2TIA博途STEP 7工程組態系統的選件

1.2.3TIA博途WinCC

1.2.4TIA博途WinCC工程組態系統和運行系統的選件

1.3TIA博途的安裝

1.3.1硬體要求

1.3.2支持的作業系統

1.3.3安裝步驟

1.4TIA博途軟體的卸載

1.5授權管理功能

1.5.1授權的種類

1.5.2授權管理器(ALM)

1.5.3安裝許可證密鑰

1.6TIA博途軟體的特性

第2章TIA博途平台支持的新一代PLC產品

2.1完整的PLC產品線全面滿足用戶需求

2.2全新分散式和PCBased自動化解決方案

2.3集成功能安全和信息安全

2.4高效的開發環境

第3章SIMATIC S71500 PLC控制系統的硬體組成

31負載電源與系統電源

311負載電源

312系統電源

313系統電源選擇示例

314查看功率分配詳細信息

315如何在系統中選擇PM和PS

32SIMATIC S71500 CPU

33SIMATIC S71500 PLC顯示屏（Display）

34信號模組

35通信模組

36工藝模組

361高速計數器模組

362基於時間的I/O模組

363PTO脈衝輸出模組

第4章SIMATIC S71500 PLC的硬體配置

41配置一個SIMATIC S71500 PLC站點

411添加一個SIMATIC S71500 PLC新設備

412配置SIMATIC S71500 PLC的中央機架

413使用自動檢測功能配置SIMATICS71500 PLC的中央機架

42CPU參數配置

4.3SIMATIC S71500 I/O參數

第5章數據類型與地址區

5.1SIMATIC S7.1500 PLC的數據類型

52SIMATIC S71500 PLC的地址區

第6章SIMATIC S71500 PLC的編程指令

61指令的處理

62基本指令

63擴展指令

64工藝指令

65通信指令

第7章程式塊

71用戶程式中的程式塊

711組織塊與程式結構

712用戶程式的分層調用

72最佳化與非最佳化訪問

73組織塊

74函式

75函式塊

76數據塊

7.7FC、FB選擇的探討

第8章聲明PLC變數

81PLC變數表的結構

82聲明PLC變數的幾種方法

83聲明PLC 變數的類型

第9章指針數據類型的使用

91Pointer數據類型指針

92Any數據類型指針

93Variat數據類型指針

931Variant與PLC數據類型

932Variant與數組DB

933Variant與數組

94引用

941引用聲明

942引用與解引用

943引用與Variant

第10章SIMATIC S71500 PLC的通信功能

101網路概述

102網路及通信服務的轉變

1021從PROFIBUS到PROFINET的轉變

1022MPI接口被PROFINET接口替代

1023基於PROFIBUS通信服務的變化

103工業乙太網與PROFINET

104SIMATIC S71500 PLC與HMI通信

1041SIMATIC S71500 PLC與HMI在相同項目中通信

1042使用PLC代理與HMI通信

1043使用SIMATIC NET 連線 SIMATICS71500 PLC

105SIMATIC S71500 PLC的安全通信

1051安全通信的通用原則

1052安全通信的加密方式

1053通過簽名確保數據的真實性和完整性

1054使用HTTPS訪問CPU Web伺服器的安全通信

1055SIMATIC S71500 CPU的安全通信

106SIMATIC S71500 OPC UA通信功能

1061SIMATIC S71500 CPU OPC UA伺服器訪問數據的方式

1062SIMATIC S71500 CPU OPC UA伺服器變數的設定

1063非安全通信方式訪問 SIMATICS71500 OPC UA伺服器

1064安全通信方式訪問 SIMATIC S71500 OPC UA伺服器

1065SIMATIC S71500 OPC UA伺服器性能測試

107串列通信

1071SIMATIC S71500/ET200MP串列通信模組的類型

1072串列通信接口類型及連線方式

1073自由口協定參數設定

1074串列通信模組的通信函式

1075自由口協定通信示例

1076MODBUS RTU通信協定

第11章SIMATIC S71500組態控制功能

111組態控制的原理

112軟體、硬體要求以及使用範圍

113SIMATIC S71500硬體配置的數據記錄格式

114SIMATIC S71500中央機架模組組態控制示例

115PROFINET IO系統的組態控制

1151軟硬體要求

1152IO系統的組態控制的數據格式

1153IO系統的組態控制示例

第12章SIMATIC S71500 PLC的PID功能

121控制原理

122SIMATIC S71500 PLC支持的PID指令

123PID_Compact指令的調用與PID調試示例

1231組態PID_Compact 工藝對象

1232調用指令PID_Compact

1233調試PID

第13章SIMATIC S71500 PLC的工藝及特殊功能模組

131工藝模組

132工藝對象

133計數模組和位置檢測模組的分類和性能

134TM Count模組和TM PosInput模組通過工藝對象實現計數和測量

135使用TM PosInput模組連線SSI絕對值編碼器

136帶計數功能的DI模組

137Timebased IO 模板

1371功能描述

1372Timebased IO 時間控制功能舉例

第14章SIMATIC S71500 PLC的診斷功能

141SIMATIC S71500 PLC診斷功能介紹

142通過LED指示燈實現診斷

143通過PG/PC實現診斷

144在HMI上通過調用診斷控制項實現診斷

145通過 SIMATIC S71500 CPU的Web伺服器功能實現診斷

146通過 SIMATIC S71500 CPU自帶的顯示屏實現診斷

147通過編寫程式實現診斷

148通過模組自帶診斷功能進行診斷

149通過模組的值狀態功能實現診斷

1410通過用戶程式傳送報警訊息

1411使用ProDiag進行診斷

14111ProDiag的許可證

14112ProDiag 監控的類型

14113ProDiag 監控的設定

14114ProDiag 變數監控的示例

第15章訪問保護

151SIMATIC S71500 PLC項目的訪問保護

152CPU線上訪問保護

153CPU Web伺服器的訪問保護

154CPU 自帶顯示屏的訪問保護

155PLC的程式塊的訪問保護

156綁定程式塊到CPU序列號或SMC卡序列號

157通過帶安全功能的CP 15431乙太網模組保護

1571通過CP 15431的防火牆功能實現訪問保護

1572通過CP 15431的VPN功能實現訪問保護

第16章程式調試

161程式信息

1611調用結構

1612從屬性結構

1613分配列表

1614程式資源

162交叉引用

163程式的下載、上傳和復位操作

1631設定 SIMATIC S71500 CPU的IP位址

1632下載程式到CPU

1633下載程式到SIMATIC 存儲卡SMC

1634SIMATIC S71500 PLC的一致性下載特性

1635SIMATIC S71500 CPU程式的上傳

1636SIMATIC S71500 CPU存儲器復位

1637刪除 SIMATIC S71500 CPU中的程式塊

164數據塊的操作

1641下載但不重新初始化功能

1642SIMATIC S71500 PLC數據塊的快照功能

1643SIMATIC S71500 PLC數據塊的數據傳遞

165SIMATIC S71500 CPU的路由編程功能

166比較功能

1661離線/線上比較

1662離線/離線比較

167使用程式編輯器調試程式

1671調試LAD/FBD程式

1672調試STL程式

1673調試SCL程式

1674調用環境功能

168使用監控表進行調試

1681創建監控表並添加變數

1682變數的監控和修改

1683強制變數

169硬體診斷

1691硬體的診斷圖示

1692模組的線上與診斷功能

1693更新硬體固件版本

1610使用仿真器SIMATIC S7PLCSIM測試用戶程式

16101啟動 SIMATIC S71500 PLC的仿真器

16102創建SIM表格

16103創建序列

16104仿真通信功能

1611S7PLCSIM Advanced仿真器

16111S7PLCSIM Advanced與S7PLCSIM的區別

16112S7PLCSIM Advanced的通信路徑

16113S7PLCSIM Advanced 分散式通信路徑的設定

16114使用操作面板創建虛擬PLC實例

16115

程式下載到S7PLCSIMAdvanced

16116S7PLCSIM Advanced 的API

1612使用Trace跟蹤變數

16121配置Trace

16122Trace的操作

16123使用Web瀏覽器查看Trace

第17章團隊工程

171團隊工程的解決方案

172多用戶項目的部署及功能

173多用戶功能的許可證管理

174使用多用戶功能進行工程組態

1741創建用戶賬戶

1742安裝多用戶伺服器

1743在多用戶伺服器中添加用戶賬戶

1744添加與多用戶伺服器的連線

1745上傳多用戶項目到伺服器

1746創建本地會話

1747本地會話的操作

1748多用戶項目管理

175單用戶項目的聯合調試功能

176多用戶項目的聯合調試功能

177導出多用戶項目作為單用戶項目

第18章淺談PLC的規範化建設

181規範化建設的工作流程

182規範化的優點

183PLC硬體的規範化

184PLC軟體的規範化

1841分配符號名稱

1842符號表層級化

1843控制對象的拆分

1844程式塊接口的定義

1845程式語言的選擇

1846程式的層級化和調用順序

1847數據的存儲

185庫功能

1851庫的基本信息

1852項目庫類型的使用

1853項目庫模板副本的使用

1854全局庫的使用

1855企業庫功能

186用戶自定義幫助

18.7SiVArc

1871SiVArc 的套用

1872SiVArc對PLC程式架構的要求

1873使用SiVArc生成HMI畫面示例

1874變數規則示例

1875布局的示例

188TIA Portal Openness簡介

第19章列印和歸檔程式

191列印簡介

1911列印設定

1912框架和封面

1913文檔信息

1914列印預覽

192程式歸檔簡介

1921程式歸檔的方式

1922項目恢復

第20章移植SIMATIC S7300/400 PLC項目到SIMATIC S71500 PLC

201SIMATIC S7300/400 PLC項目移植到SIMATIC S71500 PLC簡介

202移植SIMATIC S7300/400 PLC項目的限制

2021硬體限制

2022功能限制

2023集成項目的注意事項

203項目移植的前期準備工作

204在STEP7 V55中對原項目進行檢查

205移植STEP7 V55 的SIMATIC S7300/400 PLC項目到TIA博途軟體

206移植TIA博途軟體中的SIMATIC S7300/400 PLC項目到 SIMATIC S71500 PLC

207移植需要注意的問題

2071組織塊與系統函式/函式塊的移植

2072數據類型不匹配

2073無效浮點數的處理

2074診斷地址的變化

2075函式塊參數的自動初始化

2076系統狀態信息的查詢

2077SIMATIC S7300 CPU、 SIMATIC S71500中CPU與HMI通信的差異

2078Any指針的移植

2079邏輯運算順序和跳轉

20710累加器以及相關指令的移植

20711程式語言轉換時累加器值的傳遞

20712塊調用時狀態字信息的傳遞

附錄尋求幫助

參考文獻

前言序言

前言

西門子工業自動化集團於2010年11月23日發布的全集成自動化軟體“TIA博途” （TIA Portal），是業內率先採用統一工程組態和軟體項目環境的自動化軟體，適用於所有自動化任務，用戶能夠快速、直觀地開發和調試自動化系統。

勇於創新、不斷探索是西門子自動化一直追求的目標，創新的TIA博途採用新型、統一的軟體框架，可在同一開發環境中組態西門子PLC、人機界面和驅動裝置，各種數據的共享可大大降低連線和組態成本。

新一代的SIMATIC系列控制器SIMATIC S71500作為全集成自動化架構的核心單元，與SIMATIC S7300/400系列控制器相比，從現場的接線、編程設計、實現通信的靈活方式以及系統的診斷和柔性控制方面都有顯著的提高和創新。

TIA博途與SIMATIC S71500的完美結合無論是設計、安裝、調試，還是維護和升級自動化系統，都能做到節省工程設計的時間、成本和人力。

在本書即將出版時，特別要感謝西門子（中國）有限公司數位化工廠集團工廠自動化產品管理部部門經理莫瑞茨(Moritz Mauer)先生為本書作序。同時，本書還得到了西門子（中國）有限公司數位化工廠集團工業客戶服務部客戶服務中心相關領導及眾多同事的大力支持和指導。項目策劃葛蓬先生，主編崔堅先生，副主編趙欣先生、參加編寫的還有張鵬飛先生、胡甲寧先生、王艷女士，對他們付出的辛勤勞動，在此一併表示深深的謝意。

無論您是西門子的工業產品用戶、自動化領域的工程技術人員，還是工業自動化的設計人員以及各大院校相關專業的師生，本書都能成為您的良師益友，為您提供相關技術支持，為您的成功助一臂之力。

本書由於編寫倉促，書中錯誤和不足之處在所難免，誠懇希望各位專家、學者、工程技術人員以及所有的讀者給予批評指正，我們將衷心感謝您的賜教，謝謝！

劉力康

工廠自動化中國區業務拓展總監

2020年3月

目前，工業市場正在面臨著“第四次工業革命”，如何抓住這個機遇確保製造業的未來，是每個製造企業都必須面對的挑戰。“第四次工業革命”即“工業4.0”和“中國製造2025”等概念的提出，在工業發展趨勢的探索之路上，點燃了一盞明燈。“工業4.0”以數位化製造為核心理念，將虛擬研發與高效現實製造相融合，最佳化生產，縮短產品上市時間，提高生產柔性和靈活性，進而全面提升企業的全球競爭力。

為了應對這些挑戰，順應電氣化、自動化、數位化生產的潮流，西門子公司早在數年前便提出了“全集成自動化（Totally Integrated Automation）”的概念。全集成自動化是一種全新的最佳化系統架構，基於豐富全面的產品系列，提供一致性的數據管理。其開放的系統架構，貫穿於整個生產過程，為所有自動化組件提供了高效的互操作性，為每項自動化任務提供了完整的解決方案。

西門子全集成自動化，化繁為簡，將全部自動化組態任務完美地集成在一個單一的開發環境——“TIA博途”(Totally Integrated Automation Portal)之中。這是工程軟體開發領域的一個里程碑，是工業領域率先全集成自動化組件的工程組態軟體。TIA博途以一致的數據管理、統一的工業通信、集成的工業信息安全和故障安全為基礎，幫助用戶縮短開發周期、減少停機時間、提高生產過程的靈活性、提升項目信息的安全性等，時刻為用戶創造著非凡的價值。

新一代的SIMATIC系列控制器是全集成自動化架構的核心單元。作為SIMATIC控制器家族的旗艦產品，從簡單的單機套用（SIMATIC S71200控制器），到中高端的複雜套用（SIMATIC S71500控制器），分散式的控制任務（ET 200SP控制器），以及基於PC的SIMATIC S71500軟控制器，西門子公司形成了完善、領先的產品系列，能夠為您的自動化任務提供量身定製的解決方案。憑藉著超高的性價比，新一代的SIMATIC系列控制器在工程研發、生產操作和日常維護等各個階段，在提高工程效率、提升操作體驗、增強維護便捷性等多個方面樹立了新的標桿。

為了幫助大家更深入地了解SIMATIC S71500控制器的功能特性，快速領略TIA博途的強大與高效，我們特別邀請了西門子公司客戶服務部的專家、工程師和產品經理編寫了這本書。他們對產品的功能、特點進行了深入的剖析，融入自己的工程經驗，使內容簡單易學，為大家開闢了一條學習的捷徑。在此，我對他們的辛勤付出表示由衷的謝意。

希望在這本書的幫助下，大家能夠更好地使用TIA博途,掌握西門子公司新一代控制器的全新特性。用博途，有前途！