西門子S7-1200/1500 PLC學習手冊從基礎和實用出發，全面繫統地介紹了西門子S7-200 SMART PLC、觸摸屏和變頻器綜合應用技術。全書內容共分兩部分：*部分為PLC編程入門篇，主要介紹西門子S7-200 SMART PLC的硬件和接線、STEP7-Micro/WIN SMART編程軟件的使用、PLC的編程語言、編程方法；第二部分為綜合應用精通篇，包括西門子S7-200 SMART PLC的通信及其應用、PID技術、變頻器調速、西門子人機界面（HMI）技術、故障診斷技術及西門子PLC、觸摸屏和變頻器工程應用。

本書內容豐富，重點突出，強調知識的實用性，為方便讀者深入理解並掌握西門子PLC、觸摸屏及變頻器技術，本書配有大量實用案例，且大部分實例都有詳細的軟硬件配置清單、接線圖和程序，便於讀者模仿學習。

為方便讀者學習，本書對重點和復雜內容還配有視頻講解，讀者用手機掃描書中二維碼即可觀看，輔助學習書本知識。

本書可供從事PLC研究與應用的工業控制技術人員學習使用，也可作為高等院校相關專業的教材。

第1篇PLC編程入門篇/1

第1章可編程序控制器（PLC）基礎/2

1.1概述2

1.1.1PLC的發展歷史2

1.1.2PLC的主要特點3

1.1.3PLC的應用範圍4

1.1.4PLC的分類與性能指標4

1.1.5PLC與繼電器繫統的比較5

1.1.6PLC與微機的比較6

1.1.7PLC的發展趨勢6

1.1.8PLC在我國的應用6

1.2PLC的結構和工作原理7

1.2.1可編程序控制器的硬件組成7

1.2.2PLC的工作原理10

1.2.3PLC的立即輸入、輸出功能11

1.3PLC前導知識12

1.3.1低壓電器簡介12

1.3.2傳感器和變送器13

1.3.3隔離器18

1.3.4浪湧保護器19

1.3.5安全柵19



第2章西門子S7-200 SMART PLC的硬件介紹/21

2.1西門子S7-200 SMART PLC概述21

2.1.1西門子S7繫列模塊簡介21

2.1.2西門子S7-200 SMART PLC的產品特點22

2.2西門子S7-200 SMART CPU模塊及其接線23

2.2.1西門子S7-200 SMART CPU模塊的介紹23

2.2.2西門子S7-200 SMART CPU模塊的接線26

2.3西門子S7-200 SMART PLC擴展模塊及其接線28

2.3.1數字量輸入和輸出擴展模塊29

2.3.2模擬量輸入和輸出擴展模塊30

2.3.3其他擴展模塊32

2.4西門子S7-200 SMART PLC的安裝35

2.4.1安裝的預留空間35

2.4.2安裝CPU模塊35

2.4.3擴展模塊的連接36

2.4.4信號板的安裝36

2.4.5接線端子的拆卸和安裝37

2.5輸入和輸出點配置與電源需求計算38

2.5.1模塊的地址分配38

2.5.2輸入和輸出點配置39

2.5.3電源需求計算40



第3章西門子S7-200 SMART PLC編程軟件使用入門/41

3.1STEP7-Micro/WIN SMART編程軟件的簡介與安裝步驟41

3.1.1STEP7-Micro/WIN SMART編程軟件簡介41

3.1.2STEP7-Micro/WIN SMART編程軟件的安裝步驟42

3.2STEP7-Micro/WIN SMART軟件的使用44

3.2.1STEP7-Micro/WIN SMART軟件的打開44

3.2.2STEP7-Micro/WIN SMART軟件的界面介紹44

3.2.3創建新工程51

3.2.4保存工程51

3.2.5打開工程53

3.2.6繫統塊54

3.2.7程序調試63

3.2.8交叉引用66

3.2.9工具67

3.2.10幫助菜單67

3.2.11使用快捷鍵68

3.3用STEP7-Micro/WIN SMART軟件建立一個完整的項目68

3.4仿真軟件的使用76

3.4.1仿真軟件簡介76

3.4.2仿真軟件S7-200 SIM 2.0的使用76



第4章西門子S7-200 SMART PLC的編程語言/79

4.1西門子S7-200 SMART PLC的編程基礎知識79

4.1.1數據的存儲類型79

4.件的功能與地址分配82

4.1.3STEP7中的編程語言87

4.2位邏輯指令88

4.2.1基本位操作指令88

4.2.2置位/復位指令90

4.2.3置位優先雙穩態觸發器和復位優先雙穩態指令（SR/RS）91

4.2.4邊沿觸發指令92

4.2.5邏輯棧操作指令94

4.2.6取反指令94

4.3定時器與計數器指令95

4.3.1定時器指令95

4.3.2計數器指令102

4.3.3基本指令的應用實例105

4.4功能指令115

4.4.1比較指令116

4.4.2數據處理指令118

4.4.3移位與循環指令122

4.4.4算術運算指令127

4.4.5功能指令的應用142

4.5西門子S7-200 SMART PLC的程序控制指令及其應用147

4.5.1跳轉指令147

4.5.2指針148

4.5.3循環指令148

4.5.4子程序調用指令150

4.5.5中斷指令152

4.5.6暫停指令155

4.5.7結束指令156

4.5.8順控繼電器指令156

4.5.9程序控制指令的應用158



第5章邏輯控制編程的編寫方法/159

5.1順序功能圖159

5.1.1順序功能圖的畫法159

5.1.2梯形圖編程的原則169

5.2邏輯控制的梯形圖編程方法171

5.2.1利用基本指令編寫梯形圖171

5.2.2利用順控指令編寫邏輯控制程序174

5.2.3利用功能指令編寫邏輯控制程序178

5.2.4利用復位和置位指令編寫邏輯控制程序181



第2篇綜合應用精通篇/185

第6章西門子S7-200 SMART PLC的通信及其應用/186

6.1通信基礎知識186

6.1.1通信的基本概念186

6.1.2RS-485標準串行接口187

6.1.3PLC網絡的術語解釋188

6.1.4OSI參考模型189

6.2西門子S7-200 SMART PLC自由口通信190

6.2.1西門子S7-200 SMART PLC自由口通信介紹190

6.2.2西門子S7-200 SMART PLC之間的自由口通信193

6.2.3西門子S7-200 SMART PLC與個人計算機（自編程序）之間的自由口通信197

6.2.4西門子S7-200 SMART PLC與三菱FX繫列PLC之間的自由口通信199

6.2.5西門子S7-1200 PLC與S7-200 SMART PLC之間的自由口通信203

6.3以太網通信206

6.3.1工業以太網通信簡介206

6.3.2西門子S7-200 SMART PLC與HMI之間的以太網通信208

6.3.3西門子S7-200 SMART PLC之間的以太網通信211

6.3.4西門子S7-200 SMART PLC與S7-300/400 PLC之間的以太網通信212

6.3.5西門子S7-200 SMART PLC與S7-1200/1500 PLC之間的以太網通信219

6.4Modbus通信230

6.4.1Modbus通信概述230

6.4.2西門子S7-200 SMART PLC之間的Modbus串行通信232

6.4.3西門子S7-200 SMART PLC與S7-1200 /1500 PLC之間的Modbus串行通信235

6.4.4西門子S7-200 SMART PLC之間的Modbus_TCP通信240

6.5PROFIBUS通信245

6.5.1PROFIBUS通信概述245

6.5.2西門子S7-200 SMART PLC與 S7-300/400 PLC之間的PROFIBUS-DP通信247



第7章西門子S7-200 SMART PLC的工藝功能及應用/255

7.1西門子S7-200 SMART PLC在PID中的應用255

7.1.1PID控制原理簡介255

7.1.2PID控制器的參數整定258

7.1.3利用S7-200 SMART PLC進行電爐的溫度控制261

7.2高速計數器的應用265

7.2.1高速計數器的簡介265

7.2.2高速計數器的應用271

7.2.3高速計數器在轉速測量中的應用274



第8章PLC在變頻器調速繫統中的應用/283

8.1變頻器的概述283

8.1.1變頻器的發展283

8.1.2變頻器的分類285

8.2西門子G120變頻器287

8.2.1認識變頻器287

8.2.2西門子低壓變頻器簡介288

8.2.3西門子G120變頻器使用簡介289

8.2.4西門子G120變頻器常用參數簡介295

8.3G120變頻器的預定義接口宏298

8.3.1預定義接口宏的概念298

8.3.2G120C的預定義接口宏298

8.4變頻器多段頻率給定300

8.5變頻器模擬量頻率給定307

8.5.1模擬量模塊的簡介307

8.5.2模擬量頻率給定的應用308

8.6變頻器的通信頻率給定311

8.6.1USS協議簡介311

8.6.2USS通信的應用311

8.7電動機的電氣制動315

8.7.1直流制動315

8.7.2復合制動316

8.7.3電阻制動317

8.7.4再生反饋制動318

8.8變頻器的外部控制電路319

8.8.1電動機的啟停控制319

8.8.2電動機的正反轉320

8.9STARTER軟件的調試應用322

8.9.1智能操作面板（IOP）介紹322

8.9.2STARTER與傳動裝置常用通信連接方式323

8.9.3用STARTER軟件調試G120實例323

8.10工程案例329



第9章西門子S7-200 SMART PLC的運動控制及其應用/335

9.1西門子S7-200 SMART PLC的運動控制基礎335

9.2PLC控制步進電動機340

9.2.1步進電動機簡介340

9.2.2西門子S7-200 SMART PLC的高速輸出點控制步進電動機341

9.3PLC控制伺服繫統349

9.3.1伺服繫統簡介349

9.3.2直接使用PLC的高速輸出點控制伺服繫統350



第10章西門子人機界面（HMI）應用/368

10.1人機界面簡介368

10.1.1認識人機界面368

10.1.2觸摸屏的通信連接368

10.2WinCC flexible軟件簡介369

10.2.1認識WinCC flexible369

10.2.2安裝WinCC flexible370

10.3變量組態371

10.3.1變量類型371

10.3.2函數371

10.4畫面組態372

10.4.1按鈕組態372

10.4.2IO域組態373

10.4.3開關組態374

10.4.4圖形輸入輸出對像組態375

10.4.5時鐘和日期的組態379

10.4.6間接尋址和符號IO域組態379

10.4.7圖形IO域組態381

10.4.8畫面的切換383

10.5用戶管理385

10.5.1用戶管理的基本概念385

10.5.2用戶管理編輯器385

10.5.3訪問保護386

10.6創建一個簡單的觸摸屏的項目387



第11章故障診斷技術/394

11.1PLC控制繫統的故障診斷概述394

11.1.1引發PLC故障的外部因素394

11.1.2PLC的故障類型和故障信息395

11.1.3PLC故障診斷方法396

11.1.4PLC外部故障診斷方法397

11.2PLC的故障診斷400

11.2.1通過CPU模塊的LED燈診斷故障400

11.2.2用BT200 PROFIBUS總線物理測試工具診斷故障400

11.2.3用PC網卡/CP443-1/CP343-1等通信處理器診斷以太網故障403

11.2.4用模擬現場方法診斷故障404

11.3工程常見調試和故障診斷42例407



第12章西門子S7-200 SMART PLC、SMART LINE觸摸屏和G120變頻器工程應用/426

12.1行車呼叫繫統PLC控制426

12.1.1軟硬件配置427

12.1.2編寫程序427

12.2送料小車自動往復運動的PLC控制431

12.2.1軟硬件配置432

12.2.2編寫控制程序432

12.3定長剪切機PLC控制435

12.3.1軟硬件配置435

12.3.2編寫程序436

12.4物料攪拌機的PLC控制441

12.4.1硬件繫統集成441

12.4.2編寫PLC程序442

12.4.3設計觸摸屏項目445



參考文獻/448

可編程控制器（PLC）、變頻器和觸摸屏（HMI）被稱為“工控三大件”，已經廣泛應用於工業控制，“工控三大件”通常應用於同一個控制繫統，是一個有機的繫統，不宜人為分割，故將可編程控制器、變頻器和觸摸屏應用技術合並講解，這種內容安排更加切合工程實際。

西門子PLC、變頻器和觸摸屏具有卓越的性能，因此在工控市場占有非常大的份額，應用十分廣泛。為了使讀者能更好地掌握相關知識，我們在總結長期教學經驗和工程實踐的基礎上，聯合相關企業人員，共同編寫了本書，使讀者通過“看書”盡快掌握S7-200 SMART PLC、變頻器和觸摸屏應用技術。本書從基礎和應用出發，用較多的例子引領讀者入門，讓讀者讀完PLC編程入門部分後，能完成簡單的工程。綜合應用精通部分精選工程實際案例以及故障檢測排除，供讀者模仿學習，提高讀者解決實際問題的能力。

在編寫過程中，我們將40個常見的故障診斷實例融入到書中，以提高讀者的學習效率。本書具有以下特點。

① 內容由淺入深、由基礎到應用，實用性強，既適合初學者學習使用，也可供有一定基礎的讀者結合書中大量實例，深入學習西門子PLC、變頻器及觸摸屏的工程應用。

② 用實例引導讀者學習。本書大部分章節采用精選的例子講解。例如，用例子說明現場總線通信實現的全過程。

同時，大部分實例都包含軟硬件配置清單、接線圖和程序，而且為確保程序的正確性，程序已經在PLC上運行通過。

③ 二維碼輔助學習。對於重點和復雜的內容，本書專門配有視頻講解，讀者用手機掃描書中二維碼即可觀看相關視頻，輔助學習書本知識。

本書由向曉漢主編，朱馬壯任副主編，胡俊平任主審。

全書共分12章。第1章由華蓥市經濟和信息化局的唐克彬編寫；第2章由無錫雷華科技有限公司的陸彬編寫；第3章由無錫雪浪環境科技股份有限公司的劉搖搖編寫；第4、6、8和12章由無錫職業技術學院的向曉漢編寫；第5章由無錫職業技術學院的林偉編寫；第7、10章由桂林電子科技大學的向定漢編寫；第9章由無錫雪浪環境科技股份有限公司的王飛飛編寫；第11章由無華明自動化有限公司的朱馬壯編寫。參與編寫的還有李潤海、蘇高峰等。

由於編者水平有限，不足之處在所難免，敬請讀者批評指正，編者將萬分感激！



編者