Siemens S7-1200_PLC Programming and Application

This book explains the functions of Siemens S7-1200 PLC in an example-based project-based manner, including the introduction and installation of controller hardware, the application of programming software, instructions, touch screen programming, PID control, inverter control, servo drive control and communication. The examples selected in this book are based on the summary of industrial application experience, with strong practicality and easy-to-understand language. To facilitate teaching, this book is equipped with micro-class tutorials so that readers can quickly master the use of various functions of Siemens S7-1200 PLC. In addition, this book is also equipped with PPT, program code, animation and other teaching resources that are conducive to teaching and convenient for teachers to display. This book can be used as a teaching material for electromechanical and automation majors in higher vocational colleges, as a training material for enterprises and social institutions, and as a reference manual for engineers. Chapter 1 S7-1200 PLC Hardware Composition 1 1.1 S7-1200 PLC Overview 1 1.2 S7-1200 PLC Hardware Introduction 2 1.2.1 CPU Module 3 1.2.2 Signal Module 4 1.2.3 Signal Board 7 1.2.4 Communication Module 7 1.2.5 Communication Board 8 1.2.6 Accessories 8 Chapter 2 TIA Portal STEP 7 Software Installation and Operation Methods 11 2.1 TIA Portal Software Composition 11 2.1.1 Introduction to TIA Portal STEP 7 11 2.1.2 Introduction to TIA Portal WinCC 11 2.2 TIA Portal STEP 7 Software Installation 12 2.2.1 Computer Hardware and Operating System Configuration Requirements 12 2.2.2 TIA Portal STEP 7 Installation Steps 12 2.3 TIA Portal STEP 7 Software Operation Interface Introduction 17 2.3.1 Portal View 17 2.3.2 Project view 18 2.4 TIA Portal software operation method application example explanation 19 2.4.1 Example content 19 2.4.2 Example implementation 19 2.5 Application experience summary 28 Chapter 3 Basic knowledge of S7-1200 PLC programming 29 3.1 Working principle of PLC 29 3.1.1 Concept of process image area 29 3.1.2 PLC working mode 29 3.1.3 Program scan mode 30 3.2 PLC memory 30 3.3 Data type 30 3.3.1 Basic data type 31 3.3.2 Complex data type 34 3.3.3 PLC data type 37 3.3.4 Pointer data type 37 3.4 Address area and addressing method 38 3.4.1 Address area 38 3.4.2 Addressing method 39 Chapter 4 S7-1200 PLC programming instructions 41 4.1 Bit logic instructions 41 4.1.1 Contact Instructions and Coil Instructions 41 4.1.2 Set Instructions and Reset Instructions 42 4.1.3 Pulse Detection Instructions 43 4.1.4 Application Examples 44 4.2 Timer Instructions 45 4.2.1 Pulse Timer Instructions 46 4.2.2 On-Delay Timer Instructions 46 4.2.3 Off-Delay Timer Instructions 47 4.2.4 Time Accumulator Instructions 48 4.2.5 Application Examples 49 4.3 Counter Instructions 50 4.3.1 Add Counter Instructions 50 4.3.2 Subtract Counter Instructions 51 4.3.3 Add and Subtract Counter Instructions 52 4.3.4 Application Examples 53 4.4 Function Instructions 55 4.4.1 Comparator Instructions 55 4.4.2 Mathematical Function Instructions 57 4.4.3 Data Processing Instructions 59 4.4.4 Program Control Instructions 64 4.5 Comprehensive application examples of basic instructions 65 4.5.1 Example content 65 4.5.2 Example implementation 65 Chapter 5 S7-1200 PLC data blocks and program blocks 69 5.1 Data blocks 69 5.1.1 Data block types 69 5.1.2 Data block creation and variable editing steps 69 5.1.3 Data block access mode 70 5.1.4 The difference between the use of data blocks and bit storage areas 71 5.2 Organization blocks 71 5.2.1 Organization block types 71 5.2.2 Organization block application instructions 72 5.3 Function 72 5.3.1 Function interface area 72 5.3.2 Function creation and programming method 73 5.3.3 Function application instructions 74 5.4 Function block 75 5.4.1 Function block interface area 75 5.4.2 Function block creation and programming method 76 5.4.3 Function Block Application Instructions 78 5.5 Linear Programming and Structured Programming 78 5.5.1 Linear Programming 78 5.5.2 Structured Programming 78 5.6 Function Block Application Examples 79 5.6.1 Example Content 79 5.6.2 Example Implementation 79 Chapter 6 Touch Screen Application Examples and Simulation Software Usage 84 6.1 Touch Screen Overview 84 6.1.1 Touch Screen Main Functions 84 6.1.2 Introduction to Siemens Touch Screen 84 6.2 Touch Screen Application Examples 85 6.2.1 Example Content 85 6.2.2 Example Implementation 85 6.3 Simulation Software Usage 94 6.3.1 S7-PLCSIM Simulation Software Usage 94 6.3.2 WinCC TIA Portal Simulation Software Usage 96 6.3.3 Application Experience Summary 97 Chapter 7 Analog and PID Control Application Examples 98 7.1 Analog Conversion Application Example 98 7.1.1 Functional Overview 98 7.1.2 Instruction Description 99 7.1.3 Example Content 100 7.1.4 Example Implementation 101 7.2 PID Control Application Example 104 7.2.1 Functional Overview 104 7.2.2 Instruction Description 105 7.2.3 Example Content 106 7.2.4 Example Implementation 107 7.2.5 Application Experience Summary 113 Chapter 8 Serial Communication Methods and Application Examples 114 8.1 Basic Knowledge of Serial Communication 114 8.1.1 Overview of Serial Communication 114 8.1.2 Serial Communication Module and Supported Protocols 116 8.2 Modbus RTU Communication Application Example 118 8.2.1 Functional Overview 118 8.2.2 Instruction Description 119 8.2.3 Example Content 122 8.2.4 Example Implementation 122 8.2.5 8.3 Freeport Communication Application Example 135 8.3.1 Functional Overview 135 8.3.2 Instruction Description 135 8.3.3 Example Content 137 8.3.4 Example Implementation 137 Chapter 9 Ethernet Communication Methods and Application Examples 147 9.1 Basic Knowledge of Industrial Ethernet 147 9.1.1 Overview of Industrial Ethernet 147 9.1.2 Communication Services of S7-1200 PLC Ethernet Interface 149 9.2 PROFINET Communication Application Example 151 9.2.1 Functional Overview 151 9.2.2 Example Content 151 9.2.3 Example Implementation 152 9.2.4 Summary of Application Experience 155 9.3 S7 Communication Application Example 155 9.3.1 Functional Overview 155 9.3.2 Instruction Description 155 9.3.3 Example Content 157 9.3.4 Implementation Example 158 9.3.5 Application Experience Summary 164 9.4 Modbus TCP Communication Application Example 164 9.4.1 Function Overview 164 9.4.2 Instruction Description 165 9.4.3 Example Content 167 9.4.4 Example Implementation 167 9.4.5 Application Experience Summary 175 9.5 Open User Communication Application Example 175 9.5.1 Function Overview 175 9.5.2 Example Content 176 9.5.3 Instruction Description 176 9.5.4 Example Implementation 179 Chapter 10 S7-1200 PLC Control Inverter Application Example 188 10.1 Overview of Siemens Inverter 188 10.1.1 Overview of V20 Inverter 188 10.1.2 Overview of G120 Inverter 188 10.2 S7-1200 PLC controls V20 inverter via terminals Application example 189 10.2.1 Functional overview 189 10.2.2 Example content 189 10.2.3 Example implementation 189 10.3 S7-1200 PLC controls V20 inverter via USS communication Application example 194 10.3.1 Frequency Converter USS Communication Overview 194 10.3.2 Instruction Description 195 10.3.3 Example Content 200 10.3.4 Example Implementation 200 10.3.4 Application Experience Summary 205 10.4 Application Example of S7-1200 PLC Controlling G120 Frequency Converter via PROFINET Communication 205 10.4.1 Frequency Converter PROFINET Communication Overview 205 10.4.2 Example Content 208 10.4.3 Example Implementation 208 Chapter 11 Motion Control Application Example 216 11.1 Motion Control Overview 216 11.1.1 Working Principle of Motion Control System 216 11.1.2 Overview of S7-1200 PLC Motion Control Mode 216 11.2 Introduction to Siemens V90 Servo Drive 217 11.2.1 Overview of V90 Servo System 217 11.2.2 11.3 High-speed counter application example 222 11.3.1 Functional introduction 222 11.3.2 Instruction description 223 11.3.3 Example content 225 11.3.4 Example implementation 225 11.4 Motion control instruction description 232 11.5 Application example of S7-1200 PLC controlling V90 PTI servo drive through TO mode 239 11.5.1 Functional introduction 239 11.5.2 Example content 240 11.5.3 Example implementation 240 11.6 Application example of S7-1200 PLC controlling V90 PN servo drive through TO mode 252 11.6.1 Functional introduction 252 11.6.2 Example content 253 11.6.3 Example implementation 253 11.6.4 Application summary 269 11.7 Application Example of S7-1200 PLC Controlling V90 PN Servo Drive via EPOS Mode 269 11.7.1 Introduction to Function 269 11.7.2 Instruction Description 269 11.7.3 Example Content 272 11.7.4 Example Implementation 272 Chapter 12 Application Example of SCL Programming Language 282 12.1 Introduction to SCL Programming Language 282 12.2 Introduction to SCL Program Control Instructions 282 12.3 Application Example of SCL Programming 286 12.3.1 Example Content 286 12.3.2 Example Implementation 286 Chapter 13 Application Example of User-Defined Web Server 290 13.1 Introduction to Function 290 13.2 Instruction Description 290 13.3 Example Content 292 13.4 Example Implementation 292 Chapter 14 Comprehensive Training of Automated Handlers 298 14.1 Introduction to Automated Handlers 298 14.2 Control process requirements for automated handling machines 300 14.3 Reference procedures for automated handling machines 301 References 310