工業(yè)自動化集成控制系統(tǒng)——基于西門子TIA博途系統(tǒng)
定 價：30 元
- 作者：孟愛華
- 出版時間：2020/2/1
- ISBN：9787560655987
- 出 版 社：西安電子科技大學出版社
- 中圖法分類：TB114.2
- 頁碼：200
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
本書以智能制造技術的特點和需求為出發(fā)點，分析了工業(yè)自動化集成控制系統(tǒng)的工作方式，并以西門子的TIA博途系統(tǒng)為主體介紹其在工業(yè)自動化中的應用，主要內容包括分布式網絡的硬件配置、結構化軟件編程原理、STEP 7軟件編程指令和程序設計、人機界面的編程實現(xiàn)、故障的調試方法、庫及相關的操作等。本書以機床加工主軸控制系統(tǒng)的設計為例，將每章的內容落地為具體的項目設計，既有理論分析，又有具體的操作方法實踐，能夠使讀者對集成控制系統(tǒng)下自動化項目的設計過程形成完整、清晰的概念。
本書既可作為機械、車輛、自動化等專業(yè)本、�？粕膶W習教材，也可作為機電工程師、自動化軟件工程師等工程技術人員的項目學習參考用書。
隨著智能制造技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的大批量集中式的工業(yè)生產模式需要向數(shù)字化、智能化、個性化、綠色化的生產模式轉變。中國也相應提出了“中國制造2025”的發(fā)展計劃。實現(xiàn)智能制造的關鍵是數(shù)字化工廠，數(shù)字化工廠的體系架構中包括底層的生產設備、中間層的控制設備和上層的監(jiān)控體系。為了實現(xiàn)數(shù)字化工廠的柔性生產、數(shù)據(jù)共享、網絡互通的需求，要求自動化系統(tǒng)進行集成控制。西門子開發(fā)的TIA博途系統(tǒng)是實現(xiàn)工業(yè)自動化集成控制系統(tǒng)的典型系統(tǒng)。
本書以智能制造的特點和需求為出發(fā)點，根據(jù)智慧工廠的設計規(guī)劃，分析了工業(yè)自動化集成控制的工作方式，并以西門子的TIA博途系統(tǒng)為主體介紹了其在工業(yè)自動化中的應用，以及實現(xiàn)下位設備自動控制的TIA博途STEP 7和實現(xiàn)上位機監(jiān)控的TIA博途WinCC的使用方法和工作原理。
本書由杭州電子科技大學的孟愛華、潘文武、嚴純和浙江水利水電學院的李明范共同編寫而成。全書共分八章，第一、三、四、八章由孟愛華編寫，第五章由潘文武編寫，第六章由嚴純編寫，第二、七章由李明范編寫。全書內容由孟愛華統(tǒng)一規(guī)劃和統(tǒng)稿。
學習本書不僅有助于學生掌握西門子集成控制系統(tǒng)的使用方法，也有助于學生對PLC工作原理、工業(yè)以太網的通信方式、人機界面的基本設計方法等基礎知識的理解。本書可作為機械、車輛、自動化等專業(yè)本、�？粕膶W習教材，也可作為機電工程師、自動化軟件工程師等工程技術人員的項目學習參考用書。
本書在編寫過程中參閱了大量相關書籍、論文和網絡資料，具體在參考文獻中一并列出，在此對原著作者表示衷心的感謝！杭州電子科技大學機械工程學院的陳國金教授和王萬強老師在本書編纂過程中提供了大力支持和幫助，杭州電子科技大學機械工程學院對本書的出版也給予了很多幫助，在此表示深深的謝意！
由于編者水平有限，書中難免存在不妥之處，懇請讀者批評指正，并提出寶貴意見。
第一章 智能制造概論 1
1.1 智能制造概述 1
1.2 智能制造的現(xiàn)狀 2
1.2.1 “工業(yè)4.0”戰(zhàn)略計劃 2
1.2.2 “中國制造2025”計劃 3
1.3 智慧工廠 3
1.3.1 智慧工廠的體系架構 4
1.3.2 國內外智慧工廠的實施現(xiàn)狀 5
1.4 全集成自動化 6
第二章 西門子TIA博途軟件系統(tǒng)概述 8
2.1 西門子TIA博途軟件系統(tǒng)簡介 8
2.2 TIA博途軟件的構成 9
2.2.1 TIA博途STEP 7 10
2.2.2 TIA博途WinCC 11
2.3 博途軟件的安裝 12
2.4 博途軟件的特點 13
2.5 TIA博途軟件的視圖 15
2.5.1 Portal視圖 15
2.5.2 項目視圖 16
2.6 TIA博途軟件的基本設置和操作 18
2.7 設計實例：機床加工主軸移動控制系統(tǒng) 19
第三章 S71500的硬件配置 21
3.1 硬件組成概述 21
3.1.1 S71500的硬件組成 21
3.1.2 CPU的操作元件和顯示元件 23
3.1.3 CPU的存儲器 24
3.2 PROFINET網絡介紹 26
3.2.1 PROFINET的功能 26
3.2.2 PROFINET與PROFIBUS的區(qū)別 27
3.3 S71500的硬件組態(tài) 29
3.3.1 組態(tài)主機架 29
3.3.2 獲取現(xiàn)有硬件組態(tài) 32
3.3.3 PROFINET參數(shù)設置 33
3.3.4 硬件配置的保存和編譯 36
3.4 分布式硬件ET 200SP組態(tài) 38
3.4.1 分布式網絡通信模塊簡介 38
3.4.2 ET 200SP的基本模塊 40
3.4.3 分布式網絡的組態(tài) 41
3.5 設計實例：機床加工主軸移動控制系統(tǒng) 45
3.5.1 規(guī)劃 45
3.5.2 引導指南 46
第四章 STEP 7的結構化編程基礎 58
4.1 PLC系統(tǒng)運行的原理 58
4.2 結構化的編程方式 59
4.2.1 組織塊OB 61
4.2.2 函數(shù)FC 63
4.2.3 函數(shù)塊FB和背景數(shù)據(jù)塊DB 65
4.2.4 數(shù)據(jù)塊DB 67
4.3 TIA博途軟件的數(shù)據(jù)訪問方式 67
4.3.1 數(shù)據(jù)優(yōu)化訪問方式 67
4.3.2 下載無需重新初始化功能 69
4.4 設計實例：機床加工主軸移動控制系統(tǒng) 71
第五章 TIA博途STEP 7編程 72
5.1 STEP 7的編程環(huán)境 72
5.1.1 界面介紹 72
5.1.2 編程語言 74
5.1.3 TIA博途編程指令的使用 75
5.2 變量與數(shù)據(jù)訪問 78
5.2.1 PLC的變量 78
5.2.2 PLC變量表 79
5.2.3 生成變量的方式 80
5.3 常用的編程指令 82
5.3.1 位邏輯指令 83
5.3.2 定時器指令 86
5.3.3 計數(shù)器指令 89
5.3.4 移動操作指令 92
5.3.5 比較指令 93
5.3.6 字邏輯運算指令 96
5.4 FC的編寫 98
5.5 FB的編寫 101
5.6 程序的保存、編譯、下載、上傳 104
5.7 設計實例：機床加工主軸移動控制系統(tǒng) 104
5.7.1 項目規(guī)劃與變量表的創(chuàng)建 104
5.7.2 FC編寫引導指南 106
5.7.3 FB編寫引導指南 113
5.7.4 OB1程序編寫引導指南 118
第六章 HMI的可視化操作 121
6.1 SIMATIC HMI簡介 121
6.1.1 HMI簡介 121
6.1.2 SIMATIC HMI面板 122
6.1.3 TIA博途WinCC 123
6.2 SIMATIC HMI精簡面板 123
6.2.1 精簡面板的參數(shù)設置 124
6.2.2 更改面板顯示 126
6.2.3 更改控制器的IP 地址和設備名稱 127
6.2.4 設置日期和時間 129
6.2.5 設置傳輸參數(shù) 131
6.2.6 設置服務和調試功能 132
6.3 SIMATIC HMI精智面板 133
6.3.1 存儲卡 135
6.3.2 系統(tǒng)桌面 136
6.3.3 HMI的參數(shù)設置 137
6.4 HMI的項目組態(tài) 137
6.4.1 新建項目 138
6.4.2 軟件界面 142
6.4.3 項目規(guī)劃 143
6.4.4 HMI與PLC的通信參數(shù)設置 144
6.5 HMI畫面基本元素應用 146
6.5.1 圖形元素的設計 146
6.5.2 I/O域元素的設計 147
6.5.3 畫面切換 149
6.5.4 動畫 150
6.6 報警信息設置 151
6.6.1 報警窗口的設置 152
6.6.2 報警指示器 154
6.6.3 CPU的系統(tǒng)診斷報警 154
6.6.4 模擬量報警 156
6.7 設計實例：機床加工主軸移動控制系統(tǒng) 156
6.7.1 HMI規(guī)劃 156
6.7.2 HMI設計指南 157
第七章 系統(tǒng)故障與調試 165
7.1 常見的故障類型 165
7.2 SIMATIC S7的在線診斷 166
7.2.1 PG/PC診斷 167
7.2.2 硬件診斷 169
7.2.3 CPU的診斷顯示 170
7.2.4 HMI上的系統(tǒng)診斷 172
7.3 離線/在線比較功能 172
7.4 監(jiān)控表和強制變量表 174
7.4.1 監(jiān)控表 175
7.4.2 強制變量表 176
7.5 程序監(jiān)控 177
7.5.1 程序塊的監(jiān)控 177
7.5.2 數(shù)據(jù)塊的監(jiān)控 179
第八章 庫及相關的操作 181
8.1 庫的概念 181
8.2 庫元素 182
8.3 庫的使用 183
8.3.1 創(chuàng)建庫 183
8.3.2 添加庫文件 183
8.3.3 庫文件的編輯 186
參考文獻 190
第一章 智能制造概論 1
1.1 智能制造概述 1
1.2 智能制造的現(xiàn)狀 2
1.2.1 “工業(yè)4.0”戰(zhàn)略計劃 2
1.2.2 “中國制造2025”計劃 3
1.3 智慧工廠 3
1.3.1 智慧工廠的體系架構 4
1.3.2 國內外智慧工廠的實施現(xiàn)狀 5
1.4 全集成自動化 6
第二章 西門子TIA博途軟件系統(tǒng)概述 8
2.1 西門子TIA博途軟件系統(tǒng)簡介 8
2.2 TIA博途軟件的構成 9
2.2.1 TIA博途STEP 7 10
2.2.2 TIA博途WinCC 11
2.3 博途軟件的安裝 12
2.4 博途軟件的特點 13
2.5 TIA博途軟件的視圖 15
2.5.1 Portal視圖 15
2.5.2 項目視圖 16
2.6 TIA博途軟件的基本設置和操作 18
2.7 設計實例：機床加工主軸移動控制系統(tǒng) 19
第三章 S71500的硬件配置 21
3.1 硬件組成概述 21
3.1.1 S71500的硬件組成 21
3.1.2 CPU的操作元件和顯示元件 23
3.1.3 CPU的存儲器 24
3.2 PROFINET網絡介紹 26
3.2.1 PROFINET的功能 26
3.2.2 PROFINET與PROFIBUS的區(qū)別 27
3.3 S71500的硬件組態(tài) 29
3.3.1 組態(tài)主機架 29
3.3.2 獲取現(xiàn)有硬件組態(tài) 32
3.3.3 PROFINET參數(shù)設置 33
3.3.4 硬件配置的保存和編譯 36
3.4 分布式硬件ET 200SP組態(tài) 38
3.4.1 分布式網絡通信模塊簡介 38
3.4.2 ET 200SP的基本模塊 40
3.4.3 分布式網絡的組態(tài) 41
3.5 設計實例：機床加工主軸移動控制系統(tǒng) 45
3.5.1 規(guī)劃 45
3.5.2 引導指南 46
第四章 STEP 7的結構化編程基礎 58
4.1 PLC系統(tǒng)運行的原理 58
4.2 結構化的編程方式 59
4.2.1 組織塊OB 61
4.2.2 函數(shù)FC 63
4.2.3 函數(shù)塊FB和背景數(shù)據(jù)塊DB 65
4.2.4 數(shù)據(jù)塊DB 67
4.3 TIA博途軟件的數(shù)據(jù)訪問方式 67
4.3.1 數(shù)據(jù)優(yōu)化訪問方式 67
4.3.2 下載無需重新初始化功能 69
4.4 設計實例：機床加工主軸移動控制系統(tǒng) 71
第五章 TIA博途STEP 7編程 72
5.1 STEP 7的編程環(huán)境 72
5.1.1 界面介紹 72
5.1.2 編程語言 74
5.1.3 TIA博途編程指令的使用 75
5.2 變量與數(shù)據(jù)訪問 78
5.2.1 PLC的變量 78
5.2.2 PLC變量表 79
5.2.3 生成變量的方式 80
5.3 常用的編程指令 82
5.3.1 位邏輯指令 83
5.3.2 定時器指令 86
5.3.3 計數(shù)器指令 89
5.3.4 移動操作指令 92
5.3.5 比較指令 93
5.3.6 字邏輯運算指令 96
5.4 FC的編寫 98
5.5 FB的編寫 101
5.6 程序的保存、編譯、下載、上傳 104
5.7 設計實例：機床加工主軸移動控制系統(tǒng) 104
5.7.1 項目規(guī)劃與變量表的創(chuàng)建 104
5.7.2 FC編寫引導指南 106
5.7.3 FB編寫引導指南 113
5.7.4 OB1程序編寫引導指南 118
第六章 HMI的可視化操作 121
6.1 SIMATIC HMI簡介 121
6.1.1 HMI簡介 121
6.1.2 SIMATIC HMI面板 122
6.1.3 TIA博途WinCC 123
6.2 SIMATIC HMI精簡面板 123
6.2.1 精簡面板的參數(shù)設置 124
6.2.2 更改面板顯示 126
6.2.3 更改控制器的IP 地址和設備名稱 127
6.2.4 設置日期和時間 129
6.2.5 設置傳輸參數(shù) 131
6.2.6 設置服務和調試功能 132
6.3 SIMATIC HMI精智面板 133
6.3.1 存儲卡 135
6.3.2 系統(tǒng)桌面 136
6.3.3 HMI的參數(shù)設置 137
6.4 HMI的項目組態(tài) 137
6.4.1 新建項目 138
6.4.2 軟件界面 142
6.4.3 項目規(guī)劃 143
6.4.4 HMI與PLC的通信參數(shù)設置 144
6.5 HMI畫面基本元素應用 146
6.5.1 圖形元素的設計 146
6.5.2 I/O域元素的設計 147
6.5.3 畫面切換 149
6.5.4 動畫 150
6.6 報警信息設置 151
6.6.1 報警窗口的設置 152
6.6.2 報警指示器 154
6.6.3 CPU的系統(tǒng)診斷報警 154
6.6.4 模擬量報警 156
6.7 設計實例：機床加工主軸移動控制系統(tǒng) 156
6.7.1 HMI規(guī)劃 156
6.7.2 HMI設計指南 157
第七章 系統(tǒng)故障與調試 165
7.1 常見的故障類型 165
7.2 SIMATIC S7的在線診斷 166
7.2.1 PG/PC診斷 167
7.2.2 硬件診斷 169
7.2.3 CPU的診斷顯示 170
7.2.4 HMI上的系統(tǒng)診斷 172
7.3 離線/在線比較功能 172
7.4 監(jiān)控表和強制變量表 174
7.4.1 監(jiān)控表 175
7.4.2 強制變量表 176
7.5 程序監(jiān)控 177
7.5.1 程序塊的監(jiān)控 177
7.5.2 數(shù)據(jù)塊的監(jiān)控 179
第八章 庫及相關的操作 181
8.1 庫的概念 181
8.2 庫元素 182
8.3 庫的使用 183
8.3.1 創(chuàng)建庫 183
8.3.2 添加庫文件 183
8.3.3 庫文件的編輯 186
參考文獻 190
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