本書圍繞新工科人才實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標，依托智能制造基礎之工業(yè)自動化產學合作協(xié)同育人項目，融合企業(yè)需求和人才培養(yǎng)的校企合作經驗，由高校任課教師、企業(yè)優(yōu)秀工程師合力編著完成。全書以廣泛使用的羅克韋爾自動化平臺為對象主體，通過總分架構、軟硬結合形式，深入淺出分析自動化控制系統(tǒng)的設計過程，充分體現(xiàn)理論與實踐的深度融合。
全書內容共8章，圍繞自動化控制系統(tǒng)體系架構，以HOTS系統(tǒng)實驗平臺為核心，詳細分析了平臺中Micro850控制器、PowerFlex525變頻器、2711RT7T型觸摸屏等硬件平臺，以及相關編程技術和程序設計方法，并在8個具體實驗項目牽引下，引導學生應用以上設備完成高精度運動控制系統(tǒng)的綜合設計。每一章內容詳細，聯(lián)系實際，注重應用，通過理實互融方式加強學生對PLC控制器、變頻器、觸摸屏等相關技術的深入理解，提升學生解決實際工程問題的能力。
本書可作為高等院校相應課程的教材，也可作為高職高專相關專業(yè)的教材，以及工程技術人員的參考用書。
本書面向新工科人才實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)需求。本書以機械與控制工程虛擬仿真實驗中心、北航-羅克韋爾自動化聯(lián)合實驗室為平臺，充分利用羅克韋爾自動化中國大學建設項目所捐贈的自動化控制設備，結合PLC控制系統(tǒng)設計要點及課程知識點，由企業(yè)工程技術人員與高校教師通力合作編寫而成。作者通過總分架構、軟硬結合、理實互融等形式，深入淺出地設計了具有廣泛代表性和創(chuàng)新性的系列實驗實踐項目，并給出詳細的實施案例，以便培養(yǎng)學生的專業(yè)能力、動手能力和創(chuàng)新能力。
本書由北京航空航天大學大學王玲玲老師擔任主編，北京航空航天大學張磊老師、羅克韋爾自動化中國大學項目部王嘉暉工程師擔任副主編。全書共分為8章，其中，第1章從自動化技術發(fā)展及系統(tǒng)架構等角度出發(fā)，概述了自動化控制系統(tǒng)基礎；第2章詳細闡述了HOTS系統(tǒng)實驗平臺，以及平臺中Micro850控制器、I/O模塊、PowerFlex525變頻器、2711R-T7T型觸摸屏等硬件裝置；第3章主要介紹了CCW軟件的安裝使用以及程序加載、調試方法；第4章圍繞PLC控制器編程過程，介紹了面向Micro850控制器的指令集；第5章結合案例分析了變頻器的程序設計及控制方法；第6章重點介紹了觸摸屏的程序設計控制以及可視化界面設計方法；第7章以絲杠運動控制系統(tǒng)作為綜合應用實踐對象，整體介紹了基于PLC的控制系統(tǒng)設計過程；第8章以模塊化方式給出了教學過程中的8個具體實驗教學案例。全書章節(jié)內容環(huán)環(huán)相扣、理實互融，便于加強學生對PLC控制器、變頻器、觸摸屏等相關知識點的深入理解，提升學生解決實際工程問題的能力。
本書可作為高等院校相應課程的教材，也可作為高職高專相關專業(yè)的教材，以及工程技術人員的參考用書。本書得到了羅克韋爾自動化中國大學項目部呂穎珊女士、大連鋰工科技有限公司多位工程師的支持，這充分體現(xiàn)了高等教育下的校企深度融合。他們提出了大量寶貴意見并給予了多方面的幫助，進一步完善了本書的內容，在此表示最誠摯的謝意。
因作者水平有限，書中難免存在錯誤及疏忽之處，敬請讀者批評指正。
王玲玲，北京航空航天大學副教授。從事工業(yè)機器人控制、控制系統(tǒng)設計等方面的科研教學工作。主持完成了國家自然科學基金、航空科學基金等多項項目，獲國防科技進步二等獎等各類科技獎項5項。將科研成果融入實際教學，獲批國家虛擬仿真一流課程，在中國高校產學研創(chuàng)新基金、產學合作協(xié)同育人等各類教改項目20余項資助下，負責開發(fā)虛擬仿真教學資源，建設校級一流課程，獲校級教學成果一等獎、二等獎等各類教學獎勵10余項，并在全國高校教師教學創(chuàng)新大賽、全國青年教師教學設備創(chuàng)客大賽等賽事中獲得優(yōu)異成績。在國內外核心期刊及會議發(fā)表教研論文40余篇，出版教材1部，授權發(fā)明專利10余項。多次指導學生參加全國性科技競賽，被評為優(yōu)秀指導教師。同時，積極支持并服務北京中小學科普活動。
張磊，北京航空航天大學講師。主要工作：電氣工程及其自動化、自動化核心專業(yè)類實驗教學，研究方向：特種電機控制系統(tǒng)、電機功率級半實物仿真。國家級一流本科課程（虛擬仿真）核心成員，國家級虛擬仿真實驗教學中心核心成員，國家級教學團隊成員。曾獲北京航空航天大學校級教學成果一等獎2項，二等獎4項。先后發(fā)表教學類論文5篇，出版教材1部。指導學生參加中國工業(yè)智能挑戰(zhàn)賽獲特等獎2項，2次獲優(yōu)秀指導教師獎。
第1章自動化控制系統(tǒng)基礎1
1.1自動化技術發(fā)展及系統(tǒng)架構1
1.2自動化控制系統(tǒng)架構概述3
1.2.1自動化控制系統(tǒng)的基本原理3
1.2.2自動化控制系統(tǒng)的基本構成4
1.2.3自動化控制系統(tǒng)的基本類型5
1.2.4自動化控制系統(tǒng)的基本要求6
1.3面向智能制造的自動化控制系統(tǒng)基礎7
1.3.1智能制造概述7
1.3.2自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展方向8
1.4羅克韋爾NetLinx開放式自動控制網絡體系9
第2章HOTS系統(tǒng)實驗平臺11
2.1Micro850 PLC11
2.1.1Micro850概述11
2.1.2Micro850控制器的功能及插件模塊12
2.2I/O模塊14
2.2.1Micro850 2080LC5024QWB的I/O分布14
2.2.2Micro850 2080LC5024QWB的I/O配置14
2.3觸摸屏17
2.3.1PanelView 800系列觸摸屏概述17
2.3.2PanelView 800 Terminals2711RT7T觸摸屏18
2.4變頻器19
2.4.1PowerFlex 525交流變頻器概述19
2.4.2PowerFlex 525交流變頻器硬件20
2.4.3PowerFlex 525集成式鍵盤操作23
2.5三相異步電動機的變頻調速26
2.5.1三相異步電動機的機械特性26
2.5.2三相異步電動機的變頻調速原理28
2.5.3三相異步電動機的制動原理28
第3章使用編程軟件31
3.1安裝軟件31
3.1.2新項目創(chuàng)建35
3.2I/O模塊的添加和組態(tài)38
3.2.1Micro850控制器本地嵌入式I/O組態(tài)38
3.2.2Micro850控制器插件I/O模塊添加和組態(tài)41
3.2.3Micro850控制器擴展I/O模塊添加和組態(tài)43
3.3程序下載與調試46
3.3.1Micro850控制器網絡設置46
3.3.2程序上傳49
3.3.3程序下載51
3.3.4程序調試52
3.4程序導入與導出53
3.4.1CCW程序導出53
3.4.2CCW程序導入55
第4章Micro850控制器的編程指令56
4.1Micro850控制器編程語言56
4.1.1梯形圖56
4.1.2功能塊58
4.1.3結構化文本59
4.2Micro850控制器內存組織62
4.2.1數(shù)據(jù)文件62
4.2.2程序文件63
4.3Micro850控制器的指令集64
4.3.1梯形圖中的基本元素64
4.3.2布爾操作功能塊70
4.3.3計時器功能塊71
4.3.4計數(shù)器功能塊76
4.3.5報警功能塊78
4.3.6數(shù)據(jù)操作功能塊81
4.3.7輸入/輸出類功能塊82
4.3.8過程控制功能塊91
4.3.9程序控制功能塊97
4.3.10算術功能塊98
4.3.11二進制操作功能塊103
4.3.12布爾運算功能塊106
4.3.13字符串操作功能塊109
4.3.14時間功能塊112
4.3.15數(shù)據(jù)轉換功能塊114
4.3.16比較功能塊117
4.3.17通信功能塊118
4.4自定義功能塊124
4.4.1自定義功能塊的創(chuàng)建124
4.4.2自定義功能塊的使用126
4.4.3導出/導入用戶自定義功能塊127
第5章變頻器程序設計130
5.1變頻器軟件配置IP方法130
5.1.1變頻器固件刷新軟件下載130
5.1.2變頻器項目的創(chuàng)建130
5.1.3連接變頻器前啟動向導設置132
5.1.4變頻器固件刷新142
5.1.5連接變頻器后啟動向導設置143
5.2變頻器手動配置IP方法145
5.2.1變頻器常用參數(shù)說明145
5.2.2手動輸入變頻器的IP地址147
5.3變頻器自定義功能塊151
5.3.1變頻器自定義功能塊簡介151
5.3.2RA_PFx_ENET_STS_CMD功能塊參數(shù)說明151
5.3.3RA_PFx_ENET_STS_CMD功能塊應用示例153
第6章觸摸屏程序設計156
6.1觸摸屏項目創(chuàng)建156
6.1.1觸摸屏網絡地址設置156
6.1.2新建可視化項目157
6.1.3圖形終端通信配置 158
6.1.4創(chuàng)建標簽159
6.2觸摸屏界面設計161
6.2.1創(chuàng)建控制界面161
6.2.2觸摸屏程序下載165
第7章自動控制系統(tǒng)設計絲杠運動控制系統(tǒng)168
7.1絲杠運動控制系統(tǒng)相關知識168
7.1.1滾珠絲杠簡介168
7.1.2絲杠運動控制系統(tǒng)實驗對象的組成168
7.1.3旋轉編碼器169
7.2高速計數(shù)器HSC的應用172
7.2.1HSC功能塊172
7.2.2HSC功能塊參數(shù)詳解173
7.2.3HSC狀態(tài)設置功能塊178
7.2.4HSC應用示例179
7.3絲杠運動控制系統(tǒng)應用設計示例182
7.3.1硬件設置182
7.3.2Micro850控制程序設計182
7.3.3觸摸屏界面設計185
7.3.4運行結果186
第8章HOTS系統(tǒng)實驗教學實例189
8.1實驗一：二進制操作實驗189
8.2實驗二：計時器功能塊實驗193
8.3實驗三：計數(shù)器、比較、算術類功能塊實驗195
8.4實驗四：變頻器電機系統(tǒng)控制實驗198
8.5實驗五：變頻器電機系統(tǒng)分段調速實驗201
8.6實驗六：觸摸屏程序設計實驗204
8.7實驗七：觸摸屏和變頻器電機系統(tǒng)實驗207
8.8實驗八：觸摸屏和絲杠運動控制系統(tǒng)實驗210
參考文獻214
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