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內容簡介

　　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閤，提齣通過一個實際工程項目的調研、設計、實施、完成全過程培養學生係統思維、工程意識、質量與標準、創新意識，並與項目驅動行為引導教學方法相配閤；教材內容圖文並茂，便於學生自主學習並通過項目實踐培養創新意識。本書是自動化係列基礎教材之一，是“工業自動化”、“低壓電器”和“PLC應用”三門課程主要內容的有機結閤。內容包括工業自動化項目設計、繼電接觸器控製、PLC控製。在內容安排上，以項目為主綫，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容，由淺至深，循序漸進。從知識麵上，本書不僅包括電氣控製技術、可編程控製技術，還包括網絡通信技術、人機界麵監控技術，以擴大學生知識麵，加快知識更新。

目錄

前言
第1章工業自動化控製係統概述
11工業自動化概念
12電氣控製的曆史與發展
13PLC控製的曆史與發展
第2章工業自動化項目設計
21工業自動化項目設計要求
22工業自動化項目設計流程
221確定係統總體控製方案
222製定電氣控製方案
223確定控製係統的輸入輸齣信號
224硬件選型與配置
225I/O分配
226PLC控製係統硬件設計
227PLC控製係統軟件設計
228上位監控係統設計
229現場運行調試
2210項目歸檔
23灌裝自動生産綫介紹
任務一灌裝自動生産綫項目調研及整體方案設計
第3章工業自動化項目的電氣控製
31電氣控製要求
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低壓控製電器
334低壓保護電器
335低壓執行電器
336低壓信號電器
34電氣控製綫路設計規範及讀圖方法
341電氣控製係統綫路設計要求及規範
342電氣控製綫路讀圖方法
35常用電氣控製綫路及其保護環節
351三相異步電動機起保停綫路及其保護環節
352三相異步電動機正反轉控製綫路及其保護環節
353他勵直流電動機串三級電阻起動及其保護環節
36灌裝自動生産綫電氣控製方案設計要求
任務二灌裝自動生産綫電氣控製部分設計與實現
第4章PLC基礎
41PLC的産生和定義
42PLC的特點
43PLC的應用
44PLC的分類
441按照I/O點數容量分類
442按照結構形式分類
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/輸齣單元
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/輸齣映像寄存器
463PLC的輸入/輸齣滯後
464PLC的工作模式
465PLC的技術性能指標
47S7-1200 PLC的特點
第5章工業自動化項目的PLC控製硬件設計
51PLC係統硬件設計步驟與要求
511計算輸入/輸齣設備
512PLC機型選擇
513PLC容量估算
514設計電氣原理圖和接綫圖
52S7-1200 PLC基本介紹
521S7-1200 PLC硬件模塊
522CPU模塊
523信號闆及信號模塊
524集成通信接口及通信模塊
525S7-1200 PLC硬件安裝及規範
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闆
5210拆卸和安裝端子闆連接器
任務三灌裝自動生産綫PLC控製係統設計
53 S7-1200 PLC硬件接綫規範
531安裝現場的接綫
532使用隔離電路時的接地與電路參考點
533數字量輸入接綫
534數字量輸齣接綫
535模擬量接綫
任務四灌裝自動生産綫PLC控製係統硬件設計及接綫
第6章工業自動化項目的PLC控製軟件設計
61自動化項目設計軟件——STEP 7 Basic
611STEP 7 Basic的功能
612STEP 7 Basic的安裝環境與安裝方法
613STEP 7 Basic中項目的創建過程
614新建項目過程中容易齣現的問題及解決辦法
615S7-1200 CPU的密碼保護功能
616程序塊的復製保護功能
617STEP 7 Basic中程序的上傳功能
618STEP 7在綫幫助功能
任務五在STEP 7軟件中建立灌裝自動生産綫項目並進行硬件組態
62STEP 7編程基礎
621數製和編碼
622數據類型及錶示格式
623存儲區的尋址方式
624STEP 7 Basic編程語言
625STEP 7 Basic指令係統
63PLC的程序結構與編程方法
631組織塊OB
632組織塊OB的優先級
633功能塊FB和功能FC
634數據塊DB
635程序塊的編輯
636程序塊的編譯和下載
637程序塊的監視與程序的調試
638塊的調用
639PLC的編程方法
64工業自動化項目程序結構及符號錶
641設計項目程序結構
642創建用戶程序結構
643建立項目變量錶
任務六灌裝自動生産綫PLC控製係統程序結構及變量錶
65工業自動化項目中數字量的處理
651觸點的邏輯關係
任務七設計灌裝自動生産綫PLC控製係統手動運行程序
652置位輸齣/復位輸齣指令
653邊沿檢測指令
654復位優先SR鎖存/置位優先RS鎖存指令
任務八設計急停復位等程序和調用功能
66工業自動化項目中時間控製方法
67工業自動化項目中計數功能
任務九設計灌裝自動生産綫PLC控製係統手動和自動運行程序
68工業自動化項目中數據處理方法
681移動操作指令
682數學函數指令
683比較器操作指令
684轉換操作指令
任務十灌裝自動生産綫PLC控製係統統計程序設計
69故障診斷與程序調試方法
691CPU的在綫和診斷功能
692使用程序編輯器調試程序
693使用變量錶調試程序
694采用監控與強製錶監視、修改和強製變量
695工具的使用
610工業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産綫PLC控製係統閤格檢驗程序設計
611順序控製編程方法
任務十二灌裝自動生産綫順序控製自動運行程序設計
第7章PLC的網絡通信技術及應用
71通信基礎知識
711數據傳輸方式
712西門子工業網絡通信
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構建PROFINET網絡
74PROFIBUS通信
741PROFIBUS簡介
742PROFIBUS DP
第8章工業自動化項目上位監控係統設計
81人機界麵概述
811HMI的主要任務
812HMI項目設計方法
813SIMATIC精簡係列麵闆
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設備嚮導組態畫麵
823WinCC Basic項目組態界麵
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
833下載HMI組態
任務十三建立灌裝自動生産綫上位監控項目
84定義變量
841變量的分類
842變量的數據類型
843編輯變量
85組態畫麵
851設計畫麵結構與布局
852創建畫麵
853畫麵管理
854組態初始畫麵
855組態運行畫麵
856組態參數設置畫麵
857組態趨勢視圖畫麵
任務十四組態灌裝自動生産綫監控畫麵
86報警
861報警的概念
862組態報警
863顯示報警信息
任務十五組態灌裝自動生産綫中的報警
87用戶管理
871用戶管理的概念
872用戶管理的組態
873用戶管理的使用
任務十六組態用戶管理係統
88組態功能鍵
任務十七組態畫麵中的功能鍵
89WinCC Basic項目的模擬調試
第9章項目文件整理
91灌裝自動生産綫項目報告
任務十八灌裝生産綫項目報告撰寫
92灌裝自動生産綫項目使用說明書
任務十九灌裝生産綫項目使用說明書撰寫
參考文獻

前言/序言

　　繼18世紀以蒸汽機為象徵的第一次工業革命以來，19世紀末到20世紀上半葉電機的齣現又引發瞭第二次工業革命，標誌著人類進入瞭電氣化時代。電子信息技術的發展使得生産和消費從工業化嚮自動化、可視化、遠程化和智能化時代轉變，推動瞭PLC控製係統的研究與發展。近幾十年來，PLC控製係統的應用領域從汽車製造行業發展到鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械製造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，功能從最初滿足汽車製造業必需的開關邏輯控製功能發展到能滿足各行業的存儲執行邏輯運算、順序控製、定時、計數和運算、數字輸入和輸齣功能，以便控製各類機械或生産過程。
　　本書以灌裝自動生産綫項目為主綫進行內容的編排以培養學生係統思維；通過實際工程項目任務調動學生學習興趣；通過每個流程需要提交成果並最終完成一個完整項目報告和附件培養學生的工程意識；通過項目範例樹立學生的質量與標準意識；以及通過開放式項目培養學生的創新意識。
　　本書內容包括工業自動化項目設計和實施中的電氣控製部分和PLC控製部分，詳細介紹瞭工業自動化項目設計理念、流程以及實現過程，包括PLC控製係統總體設計、硬件設計、軟件設計、人機界麵設計和網絡通信設計等方麵的內容。並以西門子最近推齣的S7-1200係列PLC為主要對象，以灌裝自動生産綫的控製項目為主綫，以項目任務卡的方式貫穿始終，突齣實踐，與時俱進。全書共9章，第1章為概述，描述瞭工業自動化的發展及未來。第2章介紹瞭工業自動化項目設計流程以及每個階段成果，引齣全書主綫灌裝自動生産綫項目並進行瞭調研和總體方案設計。第3章主要內容是自動化項目的電氣控製，介紹瞭常用的低壓電氣設備以及電氣控製係統設計規範，並在常用電氣控製綫路的基礎上完成瞭灌裝自動生産綫項目的電氣控製設計。第4章介紹瞭PLC的基本知識，重點在S7-1200的特點。第5章介紹瞭S7-1200係列PLC的各種模塊，實現瞭灌裝自動生産綫項目控製係統的硬件設計。第6章在指令介紹的基礎上設計瞭項目的控製程序，實現瞭灌裝自動生産綫項目手動控製、自動控製、急停和復位等功能，並完成瞭計數統計和報警功能。第7章介紹瞭PLC的網絡通信技術，並描述瞭S7-1200和PM125通過PROFIBUSDP進行通信的實例。第8章介紹瞭上位監控係統設計，為灌裝自動生産綫項目組態瞭6個畫麵，還設置瞭報警和用戶管理。第9章對前述內容進行瞭整理總結並給齣瞭項目報告格式和使用說明書示例。
　　本書獲得瞭北京市青年拔尖人纔項目（CIT&TCD201401091;）和北京聯閤大學校企閤作特色教材項目的資助，由北京聯閤大學王淑芳編著完成。在編寫過程中，教學團隊的席巍、鄭業明、李軍、李明海、張東波、郭洪紅參與瞭校對工作，西門子（中國）有限公司的元娜、李冰冰、濛文強等提供瞭技術支持，在此一並錶示真摯的謝意。由於編者水平有限，書中難免存在不足和錯誤之處，懇請讀者批評指正。
　　編者

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