本書將國際工程認證教育理念、微觀課程改革目標、大學生認知能力相結(jié)合，提出通過一個實際工程項目的調(diào)研、設計、實施、完成全過程培養(yǎng)學生系統(tǒng)思維、工程意識、質(zhì)量與標準、創(chuàng)新意識，并與項目驅(qū)動行為引導教學方法相配合；教材內(nèi)容圖文并茂，便于學生自主學習并通過項目實踐培養(yǎng)創(chuàng)新意識。本書是自動化系列基礎(chǔ)教材之一，是“工業(yè)自動化”、“低壓電器”和“PLC應用”三門課程主要內(nèi)容的有機結(jié)合。內(nèi)容包括工業(yè)自動化項目設計、繼電接觸器控制、PLC控制。在內(nèi)容安排上，以項目為主線，力求邏輯性強，按照從易到難，從硬件設計到軟件設計的順序安排內(nèi)容，由淺至深，循序漸進。從知識面上，本書不僅包括電氣控制技術(shù)、可編程控制技術(shù)，還包括網(wǎng)絡通信技術(shù)、人機界面監(jiān)控技術(shù)，以擴大學生知識面，加快知識更新。
繼18世紀以蒸汽機為象征的第一次工業(yè)革命以來，19世紀末到20世紀上半葉電機的出現(xiàn)又引發(fā)了第二次工業(yè)革命，標志著人類進入了電氣化時代。電子信息技術(shù)的發(fā)展使得生產(chǎn)和消費從工業(yè)化向自動化、可視化、遠程化和智能化時代轉(zhuǎn)變，推動了PLC控制系統(tǒng)的研究與發(fā)展。近幾十年來，PLC控制系統(tǒng)的應用領(lǐng)域從汽車制造行業(yè)發(fā)展到鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，功能從最初滿足汽車制造業(yè)必需的開關(guān)邏輯控制功能發(fā)展到能滿足各行業(yè)的存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和運算、數(shù)字輸入和輸出功能，以便控制各類機械或生產(chǎn)過程。
本書以灌裝自動生產(chǎn)線項目為主線進行內(nèi)容的編排以培養(yǎng)學生系統(tǒng)思維；通過實際工程項目任務調(diào)動學生學習興趣；通過每個流程需要提交成果并最終完成一個完整項目報告和附件培養(yǎng)學生的工程意識；通過項目范例樹立學生的質(zhì)量與標準意識；以及通過開放式項目培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。
本書內(nèi)容包括工業(yè)自動化項目設計和實施中的電氣控制部分和PLC控制部分，詳細介紹了工業(yè)自動化項目設計理念、流程以及實現(xiàn)過程，包括PLC控制系統(tǒng)總體設計、硬件設計、軟件設計、人機界面設計和網(wǎng)絡通信設計等方面的內(nèi)容。并以西門子最近推出的S7-1200系列PLC為主要對象，以灌裝自動生產(chǎn)線的控制項目為主線，以項目任務卡的方式貫穿始終，突出實踐，與時俱進。全書共9章，第1章為概述，描述了工業(yè)自動化的發(fā)展及未來。第2章介紹了工業(yè)自動化項目設計流程以及每個階段成果，引出全書主線灌裝自動生產(chǎn)線項目并進行了調(diào)研和總體方案設計。第3章主要內(nèi)容是自動化項目的電氣控制，介紹了常用的低壓電氣設備以及電氣控制系統(tǒng)設計規(guī)范，并在常用電氣控制線路的基礎(chǔ)上完成了灌裝自動生產(chǎn)線項目的電氣控制設計。第4章介紹了PLC的基本知識，重點在S7-1200的特點。第5章介紹了S7-1200系列PLC的各種模塊，實現(xiàn)了灌裝自動生產(chǎn)線項目控制系統(tǒng)的硬件設計。第6章在指令介紹的基礎(chǔ)上設計了項目的控制程序，實現(xiàn)了灌裝自動生產(chǎn)線項目手動控制、自動控制、急停和復位等功能，并完成了計數(shù)統(tǒng)計和報警功能。第7章介紹了PLC的網(wǎng)絡通信技術(shù)，并描述了S7-1200和PM125通過PROFIBUSDP進行通信的實例。第8章介紹了上位監(jiān)控系統(tǒng)設計，為灌裝自動生產(chǎn)線項目組態(tài)了6個畫面，還設置了報警和用戶管理。第9章對前述內(nèi)容進行了整理總結(jié)并給出了項目報告格式和使用說明書示例。
本書獲得了北京市青年拔尖人才項目（CIT&TCD201401091）和北京聯(lián)合大學校企合作特色教材項目的資助，由北京聯(lián)合大學王淑芳編著完成。在編寫過程中，教學團隊的席巍、鄭業(yè)明、李軍、李明海、張東波、郭洪紅參與了校對工作，西門子（中國）有限公司的元娜、李冰冰、蒙文強等提供了技術(shù)支持，在此一并表示真摯的謝意。由于編者水平有限，書中難免存在不足和錯誤之處，懇請讀者批評指正。
編者
前言
第1章工業(yè)自動化控制系統(tǒng)概述
11工業(yè)自動化概念
12電氣控制的歷史與發(fā)展
13PLC控制的歷史與發(fā)展
第2章工業(yè)自動化項目設計
21工業(yè)自動化項目設計要求
22工業(yè)自動化項目設計流程
221確定系統(tǒng)總體控制方案
222制定電氣控制方案
223確定控制系統(tǒng)的輸入輸出信號
224硬件選型與配置
225I/O分配
226PLC控制系統(tǒng)硬件設計
227PLC控制系統(tǒng)軟件設計
228上位監(jiān)控系統(tǒng)設計
229現(xiàn)場運行調(diào)試
2210項目歸檔
23灌裝自動生產(chǎn)線介紹
任務一灌裝自動生產(chǎn)線項目調(diào)研及整體方案設計
第3章工業(yè)自動化項目的電氣控制
31電氣控制要求
32電氣設備
33常用低壓電器設備
331低壓配電電器
332低壓主令電器
333低壓控制電器
334低壓保護電器
335低壓執(zhí)行電器
336低壓信號電器
34電氣控制線路設計規(guī)范及讀圖方法
341電氣控制系統(tǒng)線路設計要求及規(guī)范
342電氣控制線路讀圖方法
35常用電氣控制線路及其保護環(huán)節(jié)
351三相異步電動機起保停線路及其保護環(huán)節(jié)
352三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制線路及其保護環(huán)節(jié)
353他勵直流電動機串三級電阻起動及其保護環(huán)節(jié)
36灌裝自動生產(chǎn)線電氣控制方案設計要求
任務二灌裝自動生產(chǎn)線電氣控制部分設計與實現(xiàn)
第4章PLC基礎(chǔ)
41PLC的產(chǎn)生和定義
42PLC的特點
43PLC的應用
44PLC的分類
441按照I/O點數(shù)容量分類
442按照結(jié)構(gòu)形式分類
443按照使用情況分類
45PLC的組成
451中央處理單元（CPU）
452存儲器
453輸入/輸出單元
454電源
455I/O擴展接口
456通信接口
457智能單元
458外部設備
46PLC的工作特點
461PLC的掃描周期
462輸入/輸出映像寄存器
463PLC的輸入/輸出滯后
464PLC的工作模式
465PLC的技術(shù)性能指標
47S7-1200 PLC的特點
第5章工業(yè)自動化項目的PLC控制硬件設計
51PLC系統(tǒng)硬件設計步驟與要求
511計算輸入/輸出設備
512PLC機型選擇
513PLC容量估算
514設計電氣原理圖和接線圖
52S7-1200 PLC基本介紹
521S7-1200 PLC硬件模塊
522CPU模塊
523信號板及信號模塊
524集成通信接口及通信模塊
525S7-1200 PLC硬件安裝及規(guī)范
526安裝和拆卸CPU
527安裝和拆卸信號模塊
528安裝和拆卸通信模塊
529安裝和拆卸信號擴展板
5210拆卸和安裝端子板連接器
任務三灌裝自動生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)設計
53 S7-1200 PLC硬件接線規(guī)范
531安裝現(xiàn)場的接線
532使用隔離電路時的接地與電路參考點
533數(shù)字量輸入接線
534數(shù)字量輸出接線
535模擬量接線
任務四灌裝自動生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)硬件設計及接線
第6章工業(yè)自動化項目的PLC控制軟件設計
61自動化項目設計軟件——STEP 7 Basic
611STEP 7 Basic的功能
612STEP 7 Basic的安裝環(huán)境與安裝方法
613STEP 7 Basic中項目的創(chuàng)建過程
614新建項目過程中容易出現(xiàn)的問題及解決辦法
615S7-1200 CPU的密碼保護功能
616程序塊的復制保護功能
617STEP 7 Basic中程序的上傳功能
618STEP 7在線幫助功能
任務五在STEP 7軟件中建立灌裝自動生產(chǎn)線項目并進行硬件組態(tài)
62STEP 7編程基礎(chǔ)
621數(shù)制和編碼
622數(shù)據(jù)類型及表示格式
623存儲區(qū)的尋址方式
624STEP 7 Basic編程語言
625STEP 7 Basic指令系統(tǒng)
63PLC的程序結(jié)構(gòu)與編程方法
631組織塊OB
632組織塊OB的優(yōu)先級
633功能塊FB和功能FC
634數(shù)據(jù)塊DB
635程序塊的編輯
636程序塊的編譯和下載
637程序塊的監(jiān)視與程序的調(diào)試
638塊的調(diào)用
639PLC的編程方法
64工業(yè)自動化項目程序結(jié)構(gòu)及符號表
641設計項目程序結(jié)構(gòu)
642創(chuàng)建用戶程序結(jié)構(gòu)
643建立項目變量表
任務六灌裝自動生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)及變量表
65工業(yè)自動化項目中數(shù)字量的處理
651觸點的邏輯關(guān)系
任務七設計灌裝自動生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)手動運行程序
652置位輸出/復位輸出指令
653邊沿檢測指令
654復位優(yōu)先SR鎖存/置位優(yōu)先RS鎖存指令
任務八設計急停復位等程序和調(diào)用功能
66工業(yè)自動化項目中時間控制方法
67工業(yè)自動化項目中計數(shù)功能
任務九設計灌裝自動生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)手動和自動運行程序
68工業(yè)自動化項目中數(shù)據(jù)處理方法
681移動操作指令
682數(shù)學函數(shù)指令
683比較器操作指令
684轉(zhuǎn)換操作指令
任務十灌裝自動生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)統(tǒng)計程序設計
69故障診斷與程序調(diào)試方法
691CPU的在線和診斷功能
692使用程序編輯器調(diào)試程序
693使用變量表調(diào)試程序
694采用監(jiān)控與強制表監(jiān)視、修改和強制變量
695工具的使用
610工業(yè)自動化項目中模擬量的處理
6101模擬量輸入信號的采集
6102模擬量輸入信號的處理
任務十一灌裝自動生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)合格檢驗程序設計
611順序控制編程方法
任務十二灌裝自動生產(chǎn)線順序控制自動運行程序設計
第7章PLC的網(wǎng)絡通信技術(shù)及應用
71通信基礎(chǔ)知識
711數(shù)據(jù)傳輸方式
712西門子工業(yè)網(wǎng)絡通信
72S7-1200支持的通信
721PROFINET通信
722PROFIBUS通信
723簡易通信模塊
73PROFINET通信
731PROFINET簡介
732構(gòu)建PROFINET網(wǎng)絡
74PROFIBUS通信
741PROFIBUS簡介
742PROFIBUS DP
第8章工業(yè)自動化項目上位監(jiān)控系統(tǒng)設計
81人機界面概述
811HMI的主要任務
812HMI項目設計方法
813SIMATIC精簡系列面板
814WinCC（TIA Protal）簡介
82建立一個WinCC Basic 項目
821直接生成HMI設備
822使用HMI設備向?qū)ЫM態(tài)畫面
823WinCC Basic項目組態(tài)界面
83KTP 600 Basic color PN觸摸屏的通信連接
831KTP 600 Basic color PN觸摸屏的硬件連接
832設置KTP 600 Basic color PN觸摸屏通信參數(shù)
833下載HMI組態(tài)
任務十三建立灌裝自動生產(chǎn)線上位監(jiān)控項目
84定義變量
841變量的分類
842變量的數(shù)據(jù)類型
843編輯變量
85組態(tài)畫面
851設計畫面結(jié)構(gòu)與布局
852創(chuàng)建畫面
853畫面管理
854組態(tài)初始畫面
855組態(tài)運行畫面
856組態(tài)參數(shù)設置畫面
857組態(tài)趨勢視圖畫面
任務十四組態(tài)灌裝自動生產(chǎn)線監(jiān)控畫面
86報警
861報警的概念
862組態(tài)報警
863顯示報警信息
任務十五組態(tài)灌裝自動生產(chǎn)線中的報警
87用戶管理
871用戶管理的概念
872用戶管理的組態(tài)
873用戶管理的使用
任務十六組態(tài)用戶管理系統(tǒng)
88組態(tài)功能鍵
任務十七組態(tài)畫面中的功能鍵
89WinCC Basic項目的模擬調(diào)試
第9章項目文件整理
91灌裝自動生產(chǎn)線項目報告
任務十八灌裝生產(chǎn)線項目報告撰寫
92灌裝自動生產(chǎn)線項目使用說明書
任務十九灌裝生產(chǎn)線項目使用說明書撰寫
參考文獻
書單推薦
