1.基于TIA Portal V16介绍了西门子S7-1200 PLC、G120变频器、KTP400触摸屏（HMI）的基本知识及其综合应用。

2.按照项目化、理实一体教学思路编写。

3.实例和案例均较为简单，且易于操作和实现。

4.每个案例均配有电路原理图、控制程序及调试步骤。

5.除涉及变频器知识外，本书绝大部分实验都可以使用仿真软件进行模拟调试。

6.包括微课视频、电子课件、习题解答、源程序和参考资料等丰富资源。

本书基于TIA Portal V16介绍了西门子S7-1200 PLC、G120变频器、KTP400触摸屏（HMI）的基本知识及其综合应用。通过大量实例和案例，通俗易懂地介绍PLC基本知识点的编程、仿真及应用，变频器多种功能参数的设置及调试，触摸屏常用元件的组态，以及它们的综合应用。

本书中的每个案例均配有电路原理图、控制程序及调试步骤，并且案例容易操作与实现，旨在让读者尽快掌握工控设备的基本知识及综合应用技能。

本书可作为高等职业院校电气自动化、机电一体化、轨道交通等相关专业及技术培训的教材，也可作为工程技术人员的自学或参考用书。

侍寿永，淮安信息职业技术学院教师，主要从事PLC、电气、变频器、触摸屏、工业网络等自动化类课程的理论和实践教学，编写了《西门子S7-1200 PLC编程及应用教程》 《西门子S7-200 SMART PLC编程及应用教程》 《S7-300 PLC、变频器与触摸屏综合应用教程》等9部教材，其讲解深入浅出易于理解、理实一体易于动手、案例选取易于激发兴趣，适合职业教育和职业本科的教学。其中1200PLC教材年销量2万册以上，200 SMART PLC教材年销量达6000册以上，是我社畅销教材。

第一篇 西门子S7-1200 PLC的编程及应用

第1章 基本指令的编程及应用1

1.1 PLC概述1

1.1.1 PLC的产生及定义1

1.1.2 PLC的结构及特点2

1.1.3 PLC的工作过程4

1.1.4 PLC的编程语言4

1.1.5 S7-1200 PLC的CPU模块6

1.1.6 TIA Portal V16编程软件8

1.2 S7-1200的寻址10

1.3 位逻辑指令11

1.3.1 触点指令11

1.3.2 线圈指令12

1.3.3 置位/复位指令12

1.3.4 边沿检测指令14

1.4 案例1 电动机点动运行的 PLC控制16

1.4.1 目的16

1.4.2 任务16

1.4.3 步骤16

1.4.4 训练21

1.5 案例2 电动机连续运行的PLC控制21

1.5.1 目的21

1.5.2 任务21

1.5.3 步骤22

1.5.4 训练24

1.6 定时器及计数器指令24

1.6.1 定时器指令24

1.6.2 计数器指令29

1.7 案例3 电动机 -△减压起动的PLC控制32

1.7.1 目的32

1.7.2 任务32

1.7.3 步骤32

1.7.4 训练35

1.8 案例4 电动机循环起停的 PLC控制36

1.8.1 目的36

1.8.2 任务36

1.8.3 步骤36

1.8.4 训练42

1.9 习题与思考42

第2章 功能指令的编程及应用44

2.1 数据类型44

2.1.1 基本数据类型44

2.1.2 复杂数据类型45

2.2 数据处理指令46

2.2.1 移动指令46

2.2.2 比较指令48

2.2.3 移位和循环移位指令50

2.2.4 转换指令52

2.3 案例5 跑马灯的PLC控制53

2.3.1 目的53

2.3.2 任务54

2.3.3 步骤54

2.3.4 训练56

2.4 运算指令56

2.4.1 数学运算指令56

2.4.2 逻辑运算指令58

2.5 案例6 9s倒计时的PLC控制59

2.5.1 目的59

2.5.2 任务59

2.5.3 步骤59

2.5.4 训练62

2.6 程序控制指令63

2.7 习题与思考65

第3章 程序结构的编程及应用67

3.1 函数与函数块67

3.1.1 函数68

3.1.2 函数块71

3.2 案例7 多级分频器的PLC控制74

3.2.1 目的74

3.2.2 任务74

3.2.3 步骤74

3.2.4 训练78

3.3 组织块78

3.3.1 事件和组织块79

3.3.2 程序循环组织块80

3.3.3 启动组织块80

3.3.4 循环中断组织块81

3.3.5 延时中断组织块82

3.3.6 硬件中断组织块83

3.4 案例8 电动机断续运行的PLC控制84

3.4.1 目的84

3.4.2 任务85

3.4.3 步骤85

3.4.4 训练87

3.5 案例9 电动机延时停止的 PLC控制87

3.5.1 目的87

3.5.2 任务87

3.5.3 步骤87

3.5.4 训练89

3.6 习题与思考89

第4章 脉冲量与模拟量的编程及应用91

4.1 脉冲指令91

4.1.1 编码器91

4.1.2 高速计数器92

4.1.3 高速脉冲输出98

4.2 案例10 钢包车行走控制102

4.2.1 目的102

4.2.2 任务102

4.2.3 步骤102

4.2.4 训练106

4.3 案例11 步进电机控制106

4.3.1 目的106

4.3.2 任务107

4.3.3 步骤107

4.3.4 训练110

4.4 模拟量110

4.4.1 S7-1200 PLC模拟量模块110

4.4.2 模拟量模块的地址分配111

4.4.3 模拟量模块的组态112

4.4.4 模拟量值的表示114

4.5 案例12 面漆线烘干系统的PLC控制115

4.5.1 目的115

4.5.2 任务115

4.5.3 步骤115

4.5.4 训练118

4.6 习题与思考118

第5章 网络通信的编程及应用119

5.1 以太网通信119

5.1.1 通信简介119

5.1.2 S7-1200 PLC之间的以太网通信120

5.2 案例13 两台电动机的同向运行控制128

5.2.1 目的128

5.2.2 任务128

5.2.3 步骤128

5.2.4 训练133

5.3 USS通信133

5.3.1 USS通信概述133

5.3.2 USS通信指令134

5.4 案例14 面漆线传输链的速度控制136

5.4.1 目的136

5.4.2 任务137

5.4.3 步骤137

5.4.4 训练140

5.5 习题与思考141

第二篇 西门子G120变频器的应用

第6章 G120变频器的面板操作及调试软件应用142

6.1 变频器简介142

6.1.1 变频器的定义及作用142

6.1.2 变频器的组成及分类143

6.1.3 变频器的工作原理144

6.1.4 变频器的应用场所144

6.2 西门子G120变频器145

6.2.1 G120变频器的端子介绍145

6.2.2 G120变频器的操作面板146

6.2.3 G120变频器的面板操作148

6.2.4 G120变频器的快速调试148

6.3 案例15 面板控制电动机的运行149

6.3.1 目的149

6.3.2 任务150

6.3.3 步骤150

6.3.4 训练150

6.4 调试软件Startdrive 的应用151

6.4.1 驱动软件安装151

6.4.2 创建及下载项目151

6.4.3 在线调试155

6.5 案例16 使用软件在线控制电动机的运行164

6.5.1 目的164

6.5.2 任务164

6.5.3 步骤164

6.5.4 训练165

6.6 习题与思考165

第7章 G120变频器的数字量应用167

7.1 数字量输入167

7.1.1 端子及连接167

7.1.2 预定义接口宏168

7.1.3 指令源和设定值源169

7.1.4 固定频率运行169

7.1.5 电动电位器（MOP）给定172

7.1.6 使用调试软件实现固定速度运行173

7.2 案例17 电动机的七段速运行控制175

7.2.1 目的175

7.2.2 任务175

7.2.3 步骤175

7.2.4 训练177

7.3 数字量输出177

7.3.1 端子及连接177

7.3.2 相关参数177

7.3.3 数字量输出应用177

7.3.4 使用调试软件修改数字量输出参数178

7.4 案例18 电动机的工变频运行控制179

7.4.1 目的179

7.4.2 任务179

7.4.3 步骤179

7.4.4 训练181

7.5 习题与思考182

第8章 G120变频器的模拟量应用183

8.1 模拟量输入183

8.1.1 端子及连接183

8.1.2 相关参数183

8.1.3 预定义宏184

8.1.4 使用调试软件实现模拟值给定运行185

8.2 案例19 电位器调速的电动机运行控制187

8.2.1 目的187

8.2.2 任务187

8.2.3 步骤187

8.2.4 训练188

8.3 模拟量输出188

8.3.1 端子及连接188

8.3.2 相关参数188

8.3.3 使用调试软件修改模拟量输出参数189

8.4 案例20 电动机运行速度的实时监测191

8.4.1 目的191

8.4.2 任务191

8.4.3 步骤191

8.4.4 训练193

8.5 习题与思考194

第9章 G120变频器的PROFINET网络通信应用195

9.1 PROFINET网络通信应用195

9.2 本地/远程切换控制200

9.3 案例21 基于PROFINET网络的电动机运行控制201

9.3.1 目的201

9.3.2 任务201

9.3.3 步骤201

9.3.4 训练203

9.4 习题与思考203

第三篇 西门子KTP400触摸屏的应用

第10章 项目的创建及调试204

10.1 人机界面及组态软件介绍204

10.1.1 人机界面介绍204

10.1.2 组态软件介绍205

10.2 项目创建的过程209

10.2.1 创建项目209

10.2.2 组态连接211

10.2.3 生成变量211

10.2.4 生成画面214

10.3 项目的仿真调试216

10.3.1 仿真调试方法216

10.3.2 使用变量仿真器仿真216

10.3.3 使用PLC与HMI集成仿真218

10.4 项目下载的设置223

10.4.1 PG/PC接口设置223

10.4.2 HMI通信参数设置223

10.4.3 项目下载225

10.5 案例22 电动机的点动运行控制226

10.5.1 目的226

10.5.2 任务226

10.5.3 步骤227

10.5.4 训练231

10.6 习题与思考231

第11章 基本对象的组态233

11.1 文本域的组态233

11.1.1 静态文本233

11.1.2 动态文本236

11.2 指示灯的组态239

11.3 案例23 电动机的连续运行控制240

11.3.1 目的240

11.3.2 任务240

11.3.3 步骤240

11.3.4 训练245

11.4 习题与思考245

第12章 元素的组态246

12.1 按钮的组态246

12.1.1 文本按钮246

12.1.2 图形按钮250

12.2 开关的组态252

12.2.1 文本切换开关252

12.2.2 图形切换开关254

12.3 案例24 车床主轴电动机的点连复合运行控制255

12.3.1 目的255

12.3.2 任务256

12.3.3 步骤256

12.3.4 训练260

12.4 I/O域的组态260

12.5 案例25 多种液体混合配比控制262

12.5.1 目的262

12.5.2 任务263

12.5.3 步骤263

12.5.4 训练268

12.6 符号I/O域的组态268

12.7 案例26 变频电动机有级调速控制271

12.7.1 目的271

12.7.2 任务271

12.7.3 步骤271

12.7.4 训练276

12.8 图形对象组态276

12.8.1 滚动条的组态277

12.8.2 棒图的组态279

12.8.3 量表的组态281

12.9 案例27 变频电动机无级调速控制282

12.9.1 目的282

12.9.2 任务282

12.9.3 步骤283

12.9.4 训练289

12.10 习题与思考289

党的二十大报告指出：坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国。实施产业基础再造工程和重大技术装备攻关工程，支持专精特新企业发展，推动制造业高端化、智能化、绿色化发展。PLC已成为自动化控制领域不可或缺的设备之一，它常常与传感器、变频器、人机界面等设备配合使用，构造出功能齐全、操作简单方便的自动控制系统。鉴于西门子公司生产的S7-1200系列PLC、G120系列变频器、KTP系列触摸屏在国内学校或企业现场使用非常普遍的情况，编者结合多年的工程经验及电气自动化专业的教学经验，并在企业技术人员的大力支持下编写了本书，旨在使学生或具有一定电气控制基础知识的工程技术人员较快掌握西门子S7-1200 PLC、G120变频器和KTP400触摸屏综合应用技术。

本书共分为3篇：分别介绍了西门子S7-1200 PLC、G120变频器和KTP400触摸屏的相关知识点及其应用，并使用TIA Portal V16对其案例进行组态、编程、仿真及调试。

在第一篇中，重点介绍了S7-1200 PLC的基本指令、功能指令、组织块与函数块、脉冲量与模拟量、以太网及USS通信等知识的编程及应用，并介绍了S7-PLCSIM V16仿真软件的使用。

在第二篇中，重点介绍了G120变频器的面板操作，调试软件Startdrive Advanced V16的应用，数字量的输入与输出，模拟量的输入与输出，PROFINET网络通信等功能的参数设置及其与PLC的联机应用。

在第三篇中，重点介绍了TIA Portal V16中组态软件的使用，KTP400触摸屏的指示灯、按钮、开关、域（文本域、I（输入）/O（输出）域、符号I/O域、图形I/O域）、图形对象（滚动条、棒图、量表）等元件的组态技术及其与PLC和变频器的综合应用。

为了便于教学和自学，并激发读者的学习热情，本书配有丰富的数字化资源，能满足读者线上和线下学习的需要，同时本书中的实例和案例均较为简单，且易于操作和实现。为了巩固、提高和检验读者所学知识，各章均配有习题与思考。

本书是按照项目化理实一体教学的思路进行编写的，具备一定实验条件的院校可以按照本书编排的顺序进行教学。本书电子教学资料包中提供了案例的源程序、习题答案、参考资料和应用软件，为不具备实验条件的学生或工程技术人员自学提供方便，除涉及变频器知识外，本书绝大部分实验都可以使用仿真软件进行模拟调试。

本书的编写得到了江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司秦德良高级工程师的大力支持，他为教材的编写提供了许多典型应用案例，同时也得到了江苏高校“青蓝工程”的资助，在此表示衷心的感谢。

本书由江苏电子信息职业学院侍寿永、王玲担任主编，夏玉红、史宜巧担任副主编，关士岩、薛岚、侍泽逸参编，成建生担任主审。侍寿永编写本书的第1～5章，王玲编写本书的第6～8章，夏玉红、史宜巧共同编写本书的第9、10章，关士岩、薛岚、侍泽逸共同编写本书的第11、12章，王玲、夏玉红、侍泽逸共同制作完成了本书的微视频等数字化资源。

由于编者水平有限，加之时间仓促，书中难免有疏漏之处，恳请读者批评指正。