西门子S7-1200 PLC编程及使用指南（第2版） 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

S7-1200 PLC上市多年,在工业自动化控制领域得到了广泛的应用。S7-1200 PLC集成了高速脉冲计数、PID、运动控制等功能，在中小型PLC控制系统中具有工程集成度高，实现简单的特点。同时借助西门子新一代框架结构的TIA博途软件，可在同一开发环境下组态开发PLC、HMI和驱动系统等，统一的数据库使各个系统之间轻松、快速地进行互连互通，真正达到了控制系统的全集成自动化。

本书深入浅出地介绍了在TIA博途V14 SP1环境下如何组态和使用S7-1200 PLC的PROFINET、PROFIBUS、Modbus RTU、Modbus TCP通信，以及编程、Web服务器、PID控制、高速计数、运动控制、轨迹追踪等功能，并且在每章都汇总了应用中的常见问题，为读者答疑解惑。

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本书适合新手快速入门，可供有一定经验的工程师借鉴和参考，也可用作大专院校相关专业师生的培训教材。

序

Preface

前言

缩略语

第1章TIA博途软件概述1

11TIA博途软件简介1

12TIA博途软件构成1

121TIA博途STEP 71

122TIA博途 WinCC2

13TIA博途软件的安装2

131硬件要求2

132支持的操作系统3

133兼容性3

134安装步骤4

14TIA博途软件的卸载6

15TIA博途软件的授权管理8

151自动化授权管理器8

152许可证类型9

153安装许可证9

16TIA博途软件的界面10

161Portal视图10

162项目视图10

163项目树11

17TIA博途软件应用的常见问题12

第2章S71200 PLC硬件系统14

21CPU概述14

22信号模块与信号板18

221数字信号模块（SM）18

222数字信号板（SB）20

223模拟量概述21

224模拟信号模块（SM）23

225模拟信号板（SB）25

226模拟量输入电压和电流的测量

范围26

227模拟量输出电压和电流的测量

范围27

228热电偶（TC）和热电阻（RTD）

概述27

229热电偶和RTD模块28

23通信接口概述31

231PROFIBUS31

232RS232、RS422和RS48531

24附件31

241电池板31

242扩展电缆32

243输入仿真器32

244电位器模块33

245存储卡33

25本体 I/O 能力与电源计算33

26接线35

261CPU供电接线35

262CPU传感器电源接线36

263数字量信号接线36

27S71200 PLC硬件系统的常见问题41

第3章S71200 PLC的基本组态44

31新建项目和硬件组态44

311新建项目44

312硬件组态44

313网络组态46

32CPU参数属性的配置47

321常规47

322PROFINET 接口47

323数字量输入输出48

324模拟量50

325高速计数器52

326脉冲发生器52

327启动52

328循环53

329通信负载53

3210系统和时钟存储器53

3211Web服务器54

3212支持多种语言54

3213时间54

3214防护与安全55

3215组态控制57

3216连接资源57

3217地址总览57

33I/O扩展模块的参数配置58

34基本组态的常见问题58

第4章S71200 PLC编程基础61

41CPU的基本原理61

411CPU的工作模式61

412过程映像62

413存储器机制62

414优先级与中断63

42数据类型63

421基本数据类型63

422复杂数据类型64

423PLC数据类型（UDT）67

424VARIANT68

425系统数据类型（SDT）69

426硬件数据类型70

427数据类型转换72

43S71200 CPU的数据访问72

431地址区72

432寻址73

433全局常量与局部常量76

44用户程序77

441程序结构77

442组织块（OB）78

443数据块（DB）83

444函数（FC）84

445函数块（FB）85

45库功能88

451库的基本功能88

452全局库89

453项目库91

46编程基础的常见问题93

第5章S71200 PLC指令99

51基本指令99

511位逻辑运算99

512定时器操作99

513计数器操作101

514比较操作102

515数学函数103

516移动操作104

517转换操作106

518程序控制指令106

519字逻辑运算107

5110移位和循环107

5111基本指令的常见问题108

52扩展指令116

521日期和时间116

522字符串+字符117

523分布式IO118

524中断118

525报警119

526诊断119

527数据块函数120

528寻址120

529扩展指令的常见问题120

53配方123

531配方指令124

532配方操作步骤124

533配方示例124

534管理配方文件127

535配方功能的常见问题128

54数据日志129

541数据日志指令129

542数据日志操作步骤130

543数据日志示例130

544查看数据日志133

545数据日志的常见问题134

55组态控制136

551组态控制介绍136

552组态控制功能范围及操作步骤137

553组态控制示例137

第6章S71200 PLC基本调试142

61程序信息142

611调用结构142

612从属性结构142

613分配列表143

614资源143

615交叉引用144

616项目的编译145

617程序信息的常见问题146

62建立TIA博途软件与PLC的连接147

621设置或修改PG/PC接口148

622建立在线连接150

623显示和改变PLC的工作模式151

624显示和设置PLC时钟151

625重置为出厂设置151

63项目的下载与上传152

631项目的下载152

632项目上传156

633项目下载与上传的常见问题157

64监控与强制158

641创建监控表158

642变量的监控和修改158

643变量的强制159

65调试程序160

651调试LAD/FBD程序160

652调试SCL程序160

653调试数据块160

654调用环境功能162

655删除程序块163

66比较功能163

661离线/在线比较164

662离线/离线比较165

67TRACE（轨迹）166

671TRACE配置166

672TRACE使用及分析168

673存储卡模式172

68PLCSIM173

681PLCSIM

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1.

生物学家把所有生物划分成不同的物种。而所谓属于同一物种，就是他们会彼此交配，能够产出下一代。从同一祖先演化而来的不同物种，会属于同一个“属”。许多属还能再归类为同一“科”。

2.

与我们最相近的亲戚，就是黑猩猩、大猩猩和猩猩。其中，黑猩猩与我们最为接近。不过就在6万年前，有一头母猿产下两个女儿，一头成了所有黑猩猩的祖先，另一头则成了所有人类的祖奶奶。

3.

最早的人类是从大约250万年前的东非开始演化，祖先是一种更早的猿属南方古猿。

4.

在欧洲和西亚的人类成了尼安德特人。至于在东方的亚洲，住的则是直立人，一共存续了将近200万年，是目前所知存续最久的人类物种。至于在印度尼西亚的爪哇岛，则住着梭罗人，这种人很能适应热带的生活环境。同样在印度尼西亚，还有另一个小岛弗洛里斯，这里住的远古人类则是经历了一场侏儒化的过程。身高最高不过1米，体重最重也不过25公斤。2010年，科学家在西伯利亚发现了丹尼索瓦人。

5.

庞大的大脑也是个庞大的负担。大脑结构脆弱，原本就不利于活动，跟别说还得用个巨大的头骨把它装着。而且大脑消耗的能量惊人。对智人来说，大脑只占身体总重约2%-3%，但在身体休息而不活动时，大脑的能量消耗却占了25%。

6.

直立的步行方式需要让臀部变窄，于是产道宽度受限，而且别忘了婴儿的头还越来越大。于是，分娩死亡成了女性的一大风险。而如果早点儿生产，婴儿的大脑和头部都还比较小，也比较柔软，母亲就更有机会渡过难关，未来也可能再生更多孩子。于是，自然选择就让生产开始提前。与其它动物相较，人类可说都是早产儿，许多重要器官的发育都还不够完善。

7.

到了大约30万年前，对直立人、尼安德特人以及智人的祖先来说，用火已是家常便饭。

8.

我们还无法得知智人是在何时、由何种早期人类演化而来，但科学家多半都同意，大约10万年前，东非就已经有了智人，外貌和我们几乎一模一样。大约7万年...

• 等到认知革命之后，智人有了八卦的能力，于是部落规模变得更大，也更稳定。然而，八卦也有限制。社会学研究指出，借由八卦来维持的最大“自然”团体大约是150人。只要超过这个数字，大多数人就无法真正深入了解、八卦所有成员的生活情形。

注：150正是心理学家邓巴提出的人类最大交往人数的数字

• 无论是现代国家、中世纪的教堂、古老的城市，或者古老的部落，任何大规模人类合作的根基，都在于某种只存在于集体想象中的虚构故事。例如教会的根基就在于宗教故事。

• 要到10万年前智人崛起，人类才一跃而居于食物链顶端。 这场从中段到顶端的大跳跃，造成的影响翻天覆地。其他在金字塔顶端的动物（例如狮子、鲨鱼）得要花上好几百万年的时间，才终于通过演化站上顶峰。因此生态系统有时间发展出种种制衡，避免狮子和鲨鱼造成太大的破坏。随着狮子越来越强壮，演化也让瞪羚越跑越快，鬣狗越来越懂合作，犀牛脾气越来越差。相较之下，人类转眼就登上顶端，不仅让生态系统猝不及防，就连人类自己也不知所措。

注：演进这个过程，时间一长，就是混沌；时间一短，却又迷失。

• 大约就是在距今7万到3万年前，出现了新的思维和沟通方式，这也正是所谓的认知革命。会发生认知革命的原因为何？我们无从得知。得到普遍认可的理论认为，某次偶然的基因突变，改变了智人的大脑内部连接方式，让他们以前所未有的方式来思考，用完全新式的语言来沟通。这次突变，几乎就像是吃了《圣经》里那棵知善恶树的果实一样。

• 大约在7万年前，现代智人发展出新的语言技能，让他们能够八卦达数小时之久。这下，他们能够明确得知自己部落里谁比较可信可靠，于是部落的规模就能够扩大，而智人也能够发展出更紧密、更复杂的合作形式。……而“讨论虚构的事物”也正是智人语言最独特的功能。

• 然而，“虚构”这件事的重点不只在于让人类能够拥有想象，更重要的是可以“一起”想象，编织出种种共同的虚构故...

• 如果器具用的是木头、竹子或皮革等等比较容易腐烂的材料，就只有在很特殊的情况下才可能保存得下来。很多人以为在农业革命前的人类都只使用石器，其实这是考古偏误造成的误解。所谓的石器时代，其实说是“木器时代”更精确，当时的狩猎采集工具多半还是木制。

• 农业革命所带来的非但不是轻松生活的新时代，反而让农民过着比采集者更辛苦、更不满足的生活。狩猎采集者的生活其实更为丰富多变，也比较少会碰上饥饿和疾病的威胁。确实，农业革命让人类的食物总量增加，但量的增加并不代表吃得更好、过得更悠闲，反而只是造成人口爆炸，而且产生一群养尊处优、娇生惯养的精英分子。普遍来说，农民的工作要比采集者更辛苦，而且到头来的饮食还要更糟。农业革命可说是史上最大的一桩骗局。

• 如果要衡量某种物种演化成功与否，评断标准就在于世界上其DNA螺旋的拷贝数的多寡。

• 智人的身体演化目的并不是为了从事这些活动，我们适应的活动是爬爬果树、追追瞪羚，而不是弯腰清石块、努力挑水桶。于是，人类的脊椎、膝盖、脖子和脚底就得付出代价。研究古代骨骼发现，人类进到农业时代后出现了大量疾病，例如椎间盘突出、关节炎和疝气。此外，新的农业活动得花上大把时间，人类就只能被迫永久定居在麦田旁边。这彻底改变了人类的生活方式。其实不是我们驯化了小麦，而是小麦驯化了我们。“驯化”（domesticate）一词来自拉丁文“domus”，意思就是“房子”。但现在关在房子里的可不是小麦，而是智人。

• 这正是农业革命真正的本质：让更多的人却以更糟的状况活下去。 但是，身为个人，为什么要管这种演化问题？如果有人说，为了“增加智人基因组在世界上的拷贝数”，希望你降低自己的生活水平，你会同意吗？没有人会同意这笔交易。简单说来，农业革命就是一个陷阱。

• 不幸的是，演化观点并不是唯一判断物种成功与否的标准。它一切只考虑到生存和繁殖，而不顾个体的痛苦或幸福...

• 正是这些征收来的多余食粮，养活了政治、战争、艺术和哲学，建起了宫殿、堡垒、纪念碑和庙宇。在现代晚期之前，总人口有九成以上都是农民，日出而作、胼手胝足。他们生产出来的多余食粮养活了一小撮的精英分子：国王、官员、战士、牧师、艺术家和思想家，但历史写的几乎全是这些人的故事。于是，历史只告诉了我们极少数的人在做些什么，而其他绝大多数人的生活就是不停挑水耕田。

• 因此，我们来看看美国《独立宣言》改用生物学、科学的角度来写该是如何： 我们认为下面这些真理是不言而喻的：人人演化各有不同，出生就有某些可变的特性，其中包括生命和追求快感。

注：有一个笑话说，独立宣言所说的不言自明的真理“All men are created equal.”这句话中，只有“are”是含义明确且真正为真的。All是否包括奴隶，Men是否包括女人，created是神创还是演化，equal是公平还是平等？

• 文字本来应该是人类意识的仆人，但现在正在反仆为主。计算机并无法理解智人如何说话、感觉和编织梦想，所以我们现在反而是用一种计算机能够理解的数字语言来教智人如何说话、感觉和编织梦想。

• 纵观历史，几乎所有社会都会以“污染”和“洁净”的概念来做出许多社会及政治上的区隔，而且各个统治阶级利用这些概念来维系其特权也是不遗余力。只不过，人之所以害怕污染，并非完全只是因为祭司和统治者所捏造出来的神话。可能在人天生的生存本能里，看到可能带着疾病的物体（例如病人或尸体）就会自然产生反感。所以，如果想排挤某一类的人，像是女性、犹太人、吉卜赛人、同性恋、黑人，最好的办法就是大声宣布：这些人有病，会造成污染。

注：如果关注话语与权力的关系，推荐读福柯的《疯癫与文明》。还有人类学家玛格丽特的《洁净与危险》，也以原始部落的仪式为例对这种群体的区分进行了解释。

• 我们究竟要如何才能判断，什么是真正在生物学上有所不同，而什...

• 假设有一艘现代战舰回到了哥伦布的时代，只要几秒就能摧毁整个哥伦布的船队，更能轻松击沉当时所有世界强权的海军，自己连个刮痕都不会有。只要有五条现代的货柜船，就能承载当时全世界所有船队所运的货物。72只要有一台现代计算机，就能储存中世纪所有图书馆里全数抄本和卷轴的信息，而且还剩下许多空间。就算把所有前现代王国的财产数量全部相加，也比不上现在世界上任何一家大型银行。

注：科学的指数级增长。库恩指出：科学范式的形成不是依靠积累，而是新范式对旧范式无法解释的问题进行革命式的颠覆。

• 现代科学与先前的知识体系有三大不同之处：

1. 愿意承认自己的无知。现代科学的基础就是拉丁文前缀“ignoramus-”，意为“我们不知道”。从这种立场，我们承认了自己并非无所不知。更重要的是，我们也愿意在知识进展之后，承认过去相信的可能是错的。于是，再也没有什么概念、想法或理论是神圣不可挑战的。

2. 以观察和数学为中心。承认无知之后，现代科学还希望能获得新知。方式则是通过收集各种观察值，再用数学工具整理连接，形成全面的理论。

3. 取得新能力。光是创造理论，对现代科学来说还不够。它希望能够运用这些理论来取得新的能力，特别是发展出新的科技。 科学革命并不是“知识的革命”，而是“无知的革命”。真正让科学革命起步的伟大发现，就是发现“人类对于最重要的问题其实毫无所知”。

• 科学能够解释的，是这个世界上有什么，事物如何运作，以及未来可能会有什么。就定义来说，科学不会假装自己知道未来“一定”会有什么。只有宗教和意识形态会声称自己知道这些答案。

• 总之，科学研究一定得和某些宗教或意识形态联手，才有蓬勃发展的可能。意识形态能够让研究所耗的成本合理化。而代价就是意识形态能够影响科学的进程表，并且决定如何使用研究成果。

• 我们必须记住，人类的历史从来不是洁白无邪，大西洋奴隶贸易这件事绝非特例。像是...

尼采所言只要有了活下去的理由，几乎什么都能够忍受。生活有意义，就算在困境中也能甘之如饴；生活无意义，就算在顺境中也度日如年。

不管任何文化、任何时代的人，身体感受快感和痛苦的机制都一样，然而他们对生活经验所赋予的意义却可能大不相同。

从我们所知的纯粹科学角度来看，人类的生命本来就完全没有意义。人类只是在没有特定目标的演化过程中，盲目产生的结果。人类的行动没有什么神圣的整体计划，而且如果整个地球明天早上就爆炸消失，整个宇宙很可能还是一样这么继续运行下去。到目前为止，我们还是不能排除掉人类主观的因素。但这也就是说，我们对生活所赋予的任何意义，其实都只是错觉。

所谓的快乐，很可能只是让个人对意义的错觉和现行的集体错觉达成同步而已。只要我自己的想法能和身边的人的想法达成一致，我就能说服自己、觉得自己的生命有意义，而且也能从这个信念中得到快乐。

两千五百多年来，佛教有系统地研究了快乐的本质和成因。正因如此，最近有越来越多科学团体开始研究佛教哲学和冥想。佛教认为，快乐就不是主观感受到愉悦，也不是主观觉得生命有意义，反而是在于放下追求主观感受这件事。

根据佛教的观点，大多数人太看重自己的感受，以为快感就是快乐，不愉悦的感受就是受苦。于是，人类就渴望能有快感，并希望避免不愉悦的感受。然而，这是大大的误解。事实是，人类的主观感受没有任何实质或意义。主观感受就只是一种电光石火的波动，每个瞬间都在改变，就像海浪一样。不论你感受到的是快感或不快，觉得生命是否有着意义，这都只是一瞬间的波动而已。

如果我们太看重这些内部的波动，就会变得太过执迷，心灵也就焦躁不安、感到不满。每次碰上不快，就感觉受苦。而且就算已经得到快感，因为我们还希望快感能够增强或是害怕快感将会减弱，所以心里还是不能感到满足。追求这些主观感受十分耗费心神，而且终是徒劳，只是让我们受制于追求本身。因此，苦的根源及不在于感到悲伤或疼痛，也...

前言

前言

SIMATIC S71200 PLC是西门子TIA博途平台中的新一代基本型控制器。自2009年上市以来，SIMATIC S71200 PLC 因其紧凑的外观设计、灵活的硬件扩展、强大的通信能力和丰富的功能等特点，深受用户欢迎，已广泛应用于纺织、包装、太阳能、暖通空调、陶瓷、电池、电子装配、智能楼宇、物流、热网等行业。SIMATIC S71200 PLC适合中小型设备和简单工艺段的控制， 对于更为复杂的应用，可使用 SIMATIC S71500 PLC，不仅无缝集成了 SIMATIC S71200 PLC的功能，而且确保统一的工程平台，提高了工程组态及操作维护效率。

自《西门子S7-1200PLC编程及应用指南》一书出版之后，获得读者们的广泛欢迎，第2版与第1版相比，新增加了包括组态控制、安全的开放式用户通信以及高速脉冲输出端CTPL_PTO指令的使用，可满足更多用户的应用场景。同时本书所介绍的示例程序也更新为博途v151版本。

特别感谢西门子（中国）有限公司数字化工厂集团工厂自动化部产品总监莫瑞茨（Moritz Mauer）先生为本书撰写序言。同时，本书得到了西门子工厂自动化工程有限公司工业客户服务部客户服务中心相关领导及众多同事的大力支持和指导。本书由段礼才主编，参加编写的有黄文钰、王广辉、朱玮、庞开航，他们对本书的编写和审校付出了辛勤劳动，在此一并表示感谢。

无论您是学习使用SIMATIC S71200 PLC的初学者还是有一定使用经验的工程师，或是大中专院校相关专业的师生，《西门子S71200 PLC编程及使用指南》都可以给您提供借鉴和参考，为您在工程或设备方面的工作顺利完成助一臂之力。

由于本书编写时间仓促，书中错误和不足之处在所难免。诚请各位专家、学者、工程技术人员以及所有读者批评指正，谢谢！

工厂自动化部TIA PLC 团队主管刘力康2020年4月西门子