本书全面介绍了TIA博途（V13 SP1）软体和S7-1200/1500 PLC的基本功能、硬体组态、编程和调试的方法与技巧，在结构上分为4篇：首先简单介绍TIA博途软体和S7-1200/1500 PLC产品；接着通过电气技术发展的历史脉络阐述PLC有关的基本知识和基本概念；然后详尽介绍在TIA博途软体和S7-1200/1500 PLC下各部分基本功能的使用方法；最后，总结一般工控程式的编写方法和技巧，并简要介绍PLC技术在“工业4.0”和“智慧型製造”背景下的地位和方向。 对于初学PLC的人员，可以通过前2篇轻鬆理解PLC相关的基础知识，并直接对接TIA博途软体下的各种套用，而对于有S7-300/400 PLC使用经验的读者，可以在通读第1篇的整体产品介绍后，直接跳到第3篇，快速上手新软体、新设备。

第1篇 初探 1

第1章 TIA博途软体和S7-1200/1500初探 2

1.1 自动化发展概况 2

1.2 西门子集成自动化和产品体系简介 4

1.3 S7-1200/1500介绍 5

1.3.1 S7-1200/1500在SIMATIC S7体系中的位置 5

1.3.2 S7-1200特点介绍 6

1.3.3 S7-1500 特点介绍 6

1.4 TIA博途软体介绍 7

1.4.1 TIA博途软体的特点 7

1.4.2 TIA博图软体的结构和版本 9

1.4.3 TIA博图软体的支持软体 10

1.4.4 TIA博途软体的授权 10

第2篇 PLC技术基础 11

第2章 电气控制基础 12

2.1 常用的电气控制元件 12

2.1.1 保护（配电）器件 12

2.1.2 接触器 15

2.1.3 继电器 17

2.1.4 主令电器 17

2.2 电气控制系统简单实例 18

第3章 PLC控制基础 20

3.1 从继电器（接触器）到PLC控制 20

3.2 PLC的硬体结构 21

3.3 PLC程式运行原理 23

3.3.1 程式循环机制 23

3.3.2 程式语言 24

3.3.3 CPU的结构和运行原理 25

3.3.4 存储器的编址与变数 30

3.3.5 变数类型 31

3.3.6 OB块简介 32

3.3.7 DB块简介 32

3.3.8 FC块简介 32

3.3.9 FB块简介 36

3.3.10 UDT简介 39

3.4 现场汇流排与分散式IO简介 39

3.4.1 PROFIbus 现场汇流排简介 40

3.4.2 PROFInet 现场汇流排简介 40

第4章 梯形图、基础指令和执行原理 43

4.1 梯形图语言基础 43

4.2 位操作指令 44

4.2.1 常开、常闭和“与”逻辑 44

4.2.2 取反和“或”逻辑 46

4.2.3 置位、复位、置位优先触发器（RS）和复位优先触发器（SR） 47

4.2.4 上升沿检测和下降沿检测 49

4.3 定时器指令 50

4.3.1 脉冲定时器（S_PULSE） 50

4.3.2 扩展脉冲定时器（S_PEXT） 52

4.3.3 延迟输出定时器（S_ODT） 54

4.3.4 带记忆的延迟输出定时器（S_ODTS） 55

4.3.5 关断延迟定时器（S_OFFDT） 56

4.4 计数器指令 57

4.4.1 向上计数器 57

4.4.2 向下计数器（C计数器） 58

4.4.3 上下计数器（C计数器） 58

第3篇 TIA软体和S7-1200/1500 PLC基础 61

第5章 TIA 软体的基本操作 62

5.1 软体的视图 62

5.2 软体的常用操作 63

5.2.1 项目的创建、打开、关闭、移植、压缩和解压缩 63

5.2.2 软体中的帮助系统和撤销功能 66

5.2.3 软体的升级 67

5.3 软体的窗体 68

5.3.1 窗体的划分 68

5.3.2 项目树中的操作 70

5.3.3 视窗的基本操作和软体的使用思路 72

5.3.4 各部分视窗的配合与软体的使用思路 75

第6章 硬体操作 77

6.1 硬体组态和线上设定概述 77

6.2 线上设定 78

6.2.1接口（Interface）的设定 78

6.2.2 对硬体模组的线上设定 79

6.3 硬体组态 84

6.3.1 创建设备 84

6.3.2 组态CPU机架 85

6.3.3 组态分散式设备 88

6.3.4 配置PROFInet参数和建立PROFInet连线 89

6.4 硬体组态的编译与下载 91

6.4.1 编译 91

6.4.2 下载 93

6.5 常用模组的硬体配置 96

6.5.1 S7-1500 PLC的PS电源与PM电源模组 96

6.5.2 S7-1500 PLC的CPU模组的属性设定 98

6.5.3 EP200SP的组态和使用 105

6.5.4 模拟量输入与输出模组的配置和使用 106

6.6 与硬体配置有关的其他操作 109

6.6.1 硬体组态和程式的上传 109

6.6.2 CPU机架的探测功能 110

6.6.3 GSD档案的载入 112

6.6.4 硬体库的更新 115

6.6.5 自动附加IP功能的说明 115

第7章 程式操作 117

7.1 程式编辑的基本方法 117

7.1.1 程式块的创建 117

7.1.2 程式块的线上、编译、下载、上传、比较 118

7.1.3 程式块的加密与保护 121

7.1.4 程式编辑界面的基本操作 122

7.1.5 变数的拖曳 124

7.2 OB块 126

7.2.1 程式循环、错误中断、时间中断的触发条件 127

7.2.2 OB100的调用条件和S7-1200/1500的启动 129

7.2.3 OB80的触发条件 130

7.2.4 硬体中断的触发条件 130

7.2.5 诊断中断的触发条件 132

7.2.6 最佳化的OB块 132

7.3 S7-1200/1500 下的数据类型 134

7.3.1 基础数据类型 134

7.3.2 PLC数据类型（UDT） 135

7.3.3 数组（Array） 136

7.3.4 结构体（Struct） 137

7.4 变数（tags） 137

7.4.1 变数（tags）的管理 138

7.4.2 在变数（tags）中新建变数 139

7.4.3 变数表中的几种特殊情况和提示 140

7.4.4 变数断电保持属性的设定 141

7.4.5 变数的HMI访问属性 142

7.4.6 变数（tags）的更名与内置ID机制 144

7.4.7 变数（tags）中的监控功能 144

7.4.8 常量和新建常量 144

7.4.9 系统常量 145

7.5 DB块 146

7.5.1 DB块的类型 146

7.5.2 在DB块中建立变数 147

7.5.3 DB块中数据的属性 147

7.5.4 DB块调试功能之快闪（Snapshot）系列功能 149

7.5.5 最佳化DB块之存储方式改变 150

7.5.6 最佳化DB块之下载而不初始化功能 152

7.6 FC块与FB块 156

7.6.1 FC块 156

7.6.2 FB块 156

7.6.3 FC块和FB块的更新 158

7.7 工艺指令 159

7.8 数组的使用和FC/FB块中Variant 类型接口参数的讨论和实例 159

第8章 TIA博途软体指令 165

8.1 TIA博途软体指令的新特徵 165

8.1.1 更加灵活的梯形图画法 165

8.1.2 更加灵活的指令选择和参数配置 165

8.1.3 “使能输出端”的可选择性 166

8.1.4 隐形转换和指令接口参数的添加 167

8.2 位逻辑指令 167

8.3 定时器指令 170

8.4 计数器指令 175

8.4 比较指令 178

8.6 数学指令 180

8.7 移动指令 181

8.8 转换指令 184

8.9 程式控制指令 186

8.10 字逻辑运算指令 188

8.11 位移指令 190

第9章 调试方法 192

9.1 程式的监控和相关功能 192

9.1.1 一般程式块的监控和相关功能 192

9.1.2 在调用选择下FB块的监控 193

9.2 监控变数和强制IO 194

9.2.1 监控变数 194

9.2.2 强制IO 198

9.3 查看资源分配列表 200

9.4 变数的交叉检索 201

9.5 调用结构与调用层级的查看 204

9.6 离线与线上的比较 204

9.6.1 离线与线上的比较功能实操 204

9.6.2 对不一致程式块的处理 206

9.6.3 对程式细节的离线与线上的比较 206

9.7 变数跟蹤 207

9.7.1 变数跟蹤的原理 207

9.7.2 变数跟蹤的触发模式 208

9.7.3 变数跟蹤的组态 208

9.7.4 变数跟蹤的实际操作 210

9.7.5 採用数据的保存与导出 212

第10章 错误（故障）的处理、诊断与程式诊断 214

10.1 PLC错误（故障）综述 214

10.2 PLC的线上诊断 215

10.3 PLC的程式诊断 219

10.3.1 基于指令的诊断 220

10.3.2 基于OB块的诊断 226

第11章 HMI相关操作 229

11.1 HMI设备的新建和连线设定 230

11.1.1 新建HMI设备和HMI设计的框架 230

11.1.2 HMI与PLC通信的设定 230

11.2 HMI变数 234

11.3 画面与控制项 237

11.3.1 画面的设计与管理 237

11.3.2 控制项的使用 238

11.4 报警的管理和配置 243

11.5 HMI中的常用特殊功能 246

11.5.1 HMI与CPU之间的状态汇报 246

11.5.2 HMI与PLC的时间同步 248

11.5.3 将CPU的诊断信息显示在HMI上 249

第12章 SCL语言与Graph语言 254

12.1 SCL语言 254

12.1.1 SCL编辑环境和调试工具 254

12.1.2 SCL语言中的指令 255

12.1.3 SCL语言中的控制结构 257

12.2 Graph语言 260

12.2.1 Graph语言程式介绍 261

12.2.2 Graph语言程式块的建立和运行原理 262

12.2.3 顺控图与顺控图的编辑 266

12.2.4 单步编辑 269

12.2.5 互锁和监控的报警 273

第13章 故障安全和安全型PLC的使用 276

13.1 故障安全简介 276

13.2 TIA博途软体中故障安全的设定 280

13.2.1 安全模组的硬体组态和设定 281

13.2.2 硬体组态的下载和模组端F目标地址的设定 286

13.2.3 安全程式的创建、编写、编译与下载 289

第4篇 编程经验与PLC技术漫谈 295

第14章 设计与编程经验漫谈 296

14.1 组建一个控制系统 296

14.2 输入、状态、输出三层级的编程与分析方法 297

14.2.1 方法概述 297

14.2.2 举升机控制实例之状态变数的创建 297

14.2.3 举升机控制实例之状态变数的定义 299

14.2.4 举升机控制实例之状态变数决定输出 305

14.3 论程式的层次与结构 306

第15章 编程技巧 310

15.1 利用Excel批量编辑简单的语句表指令 310

15.2 源档案操作 315

第16章 展望“工业4.0”与《中国製造2025》下的PLC技术 318