包邮工业自动化集成控制系统——基于西门子TIA博途系统

**章 智能制造概论 1 1.1 智能制造概述 1 1.2 智能制造的现状 2 1.2.1 “工业4.0”战略计划 2 1.2.2 “中国制造2025”计划 3 1.3 智慧工厂 3 1.3.1 智慧工厂的体系架构 4 1.3.2 国内外智慧工厂的实施现状 5 1.4 全集成自动化 6 第二章 西门子TIA博途软件系统概述 8 2.1 西门子TIA博途软件系统简介 8 2.2 TIA博途软件的构成 9 2.2.1 TIA博途STEP 7 10 2.2.2 TIA博途WinCC 11 2.3 博途软件的安装 12 2.4 博途软件的特点 13 2.5 TIA博途软件的视图 15 2.5.1 Portal视图 15 2.5.2 项目视图 16 2.6 TIA博途软件的基本设置和操作 18 2.7 设计实例：机床加工主轴移动控制系统 19 第三章 S71500的硬件配置 21 3.1 硬件组成概述 21 3.1.1 S71500的硬件组成 21 3.1.2 CPU的操作元件和显示元件 23 3.1.3 CPU的存储器 24 3.2 PROFINET网络介绍 26 3.2.1 PROFINET的功能 26 3.2.2 PROFINET与PROFIBUS的区别 27 3.3 S71500的硬件组态 29 3.3.1 组态主机架 29 3.3.2 获取现有硬件组态 32 3.3.3 PROFINET参数设置 33 3.3.4 硬件配置的保存和编译 36 3.4 分布式硬件ET 200SP组态 38 3.4.1 分布式网络通信模块简介 38 3.4.2 ET 200SP的基本模块 40 3.4.3 分布式网络的组态 41 3.5 设计实例：机床加工主轴移动控制系统 45 3.5.1 规划 45 3.5.2 引导指南 46 第四章 STEP 7的结构化编程基础 58 4.1 PLC系统运行的原理 58 4.2 结构化的编程方式 59 4.2.1 组织块OB 61 4.2.2 函数FC 63 4.2.3 函数块FB和背景数据块DB 65 4.2.4 数据块DB 67 4.3 TIA博途软件的数据访问方式 67 4.3.1 数据优化访问方式 67 4.3.2 下载无需重新初始化功能 69 4.4 设计实例：机床加工主轴移动控制系统 71 第五章 TIA博途STEP 7编程 72 5.1 STEP 7的编程环境 72 5.1.1 界面介绍 72 5.1.2 编程语言 74 5.1.3 TIA博途编程指令的使用 75 5.2 变量与数据访问 78 5.2.1 PLC的变量 78 5.2.2 PLC变量表 79 5.2.3 生成变量的方式 80 5.3 常用的编程指令 82 5.3.1 位逻辑指令 83 5.3.2 定时器指令 86 5.3.3 计数器指令 89 5.3.4 移动操作指令 92 5.3.5 比较指令 93 5.3.6 字逻辑运算指令 96 5.4 FC的编写 98 5.5 FB的编写 101 5.6 程序的保存、编译、下载、上传 104 5.7 设计实例：机床加工主轴移动控制系统 104 5.7.1 项目规划与变量表的创建 104 5.7.2 FC编写引导指南 106 5.7.3 FB编写引导指南 113 5.7.4 OB1程序编写引导指南 118 第六章 HMI的可视化操作 121 6.1 SIMATIC HMI简介 121 6.1.1 HMI简介 121 6.1.2 SIMATIC HMI面板 122 6.1.3 TIA博途WinCC 123 6.2 SIMATIC HMI精简面板 123 6.2.1 精简面板的参数设置 124 6.2.2 更改面板显示 126 6.2.3 更改控制器的IP 地址和设备名称 127 6.2.4 设置日期和时间 129 6.2.5 设置传输参数 131 6.2.6 设置服务和调试功能 132 6.3 SIMATIC HMI精智面板 133 6.3.1 存储卡 135 6.3.2 系统桌面 136 6.3.3 HMI的参数设置 137 6.4 HMI的项目组态 137 6.4.1 新建项目 138 6.4.2 软件界面 142 6.4.3 项目规划 143 6.4.4 HMI与PLC的通信参数设置 144 6.5 HMI画面基本元素应用 146 6.5.1 图形元素的设计 146 6.5.2 I/O域元素的设计 147 6.5.3 画面切换 149 6.5.4 动画 150 6.6 报警信息设置 151 6.6.1 报警窗口的设置 152 6.6.2 报警指示器 154 6.6.3 CPU的系统诊断报警 154 6.6.4 模拟量报警 156 6.7 设计实例：机床加工主轴移动控制系统 156 6.7.1 HMI规划 156 6.7.2 HMI设计指南 157 第七章 系统故障与调试 165 7.1 常见的故障类型 165 7.2 SIMATIC S7的在线诊断 166 7.2.1 PG/PC诊断 167 7.2.2 硬件诊断 169 7.2.3 CPU的诊断显示 170 7.2.4 HMI上的系统诊断 172 7.3 离线/在线比较功能 172 7.4 监控表和强制变量表 174 7.4.1 监控表 175 7.4.2 强制变量表 176 7.5 程序监控 177 7.5.1 程序块的监控 177 7.5.2 数据块的监控 179 第八章 库及相关的操作 181 8.1 库的概念 181 8.2 库元素 182 8.3 库的使用 183 8.3.1 创建库 183 8.3.2 添加库文件 183 8.3.3 库文件的编辑 186 参考文献 190 **章 智能制造概论 1 1.1 智能制造概述 1 1.2 智能制造的现状 2 1.2.1 “工业4.0”战略计划 2 1.2.2 “中国制造2025”计划 3 1.3 智慧工厂 3 1.3.1 智慧工厂的体系架构 4 1.3.2 国内外智慧工厂的实施现状 5 1.4 全集成自动化 6 第二章 西门子TIA博途软件系统概述 8 2.1 西门子TIA博途软件系统简介 8 2.2 TIA博途软件的构成 9 2.2.1 TIA博途STEP 7 10 2.2.2 TIA博途WinCC 11 2.3 博途软件的安装 12 2.4 博途软件的特点 13 2.5 TIA博途软件的视图 15 2.5.1 Portal视图 15 2.5.2 项目视图 16 2.6 TIA博途软件的基本设置和操作 18 2.7 设计实例：机床加工主轴移动控制系统 19 第三章 S71500的硬件配置 21 3.1 硬件组成概述 21 3.1.1 S71500的硬件组成 21 3.1.2 CPU的操作元件和显示元件 23 3.1.3 CPU的存储器 24 3.2 PROFINET网络介绍 26 3.2.1 PROFINET的功能 26 3.2.2 PROFINET与PROFIBUS的区别 27 3.3 S71500的硬件组态 29 3.3.1 组态主机架 29 3.3.2 获取现有硬件组态 32 3.3.3 PROFINET参数设置 33 3.3.4 硬件配置的保存和编译 36 3.4 分布式硬件ET 200SP组态 38 3.4.1 分布式网络通信模块简介 38 3.4.2 ET 200SP的基本模块 40 3.4.3 分布式网络的组态 41 3.5 设计实例：机床加工主轴移动控制系统 45 3.5.1 规划 45 3.5.2 引导指南 46 第四章 STEP 7的结构化编程基础 58 4.1 PLC系统运行的原理 58 4.2 结构化的编程方式 59 4.2.1 组织块OB 61 4.2.2 函数FC 63 4.2.3 函数块FB和背景数据块DB 65 4.2.4 数据块DB 67 4.3 TIA博途软件的数据访问方式 67 4.3.1 数据优化访问方式 67 4.3.2 下载无需重新初始化功能 69 4.4 设计实例：机床加工主轴移动控制系统 71 第五章 TIA博途STEP 7编程 72 5.1 STEP 7的编程环境 72 5.1.1 界面介绍 72 5.1.2 编程语言 74 5.1.3 TIA博途编程指令的使用 75 5.2 变量与数据访问 78 5.2.1 PLC的变量 78 5.2.2 PLC变量表 79 5.2.3 生成变量的方式 80 5.3 常用的编程指令 82 5.3.1 位逻辑指令 83 5.3.2 定时器指令 86 5.3.3 计数器指令 89 5.3.4 移动操作指令 92 5.3.5 比较指令 93 5.3.6 字逻辑运算指令 96 5.4 FC的编写 98 5.5 FB的编写 101 5.6 程序的保存、编译、下载、上传 104 5.7 设计实例：机床加工主轴移动控制系统 104 5.7.1 项目规划与变量表的创建 104 5.7.2 FC编写引导指南 106 5.7.3 FB编写引导指南 113 5.7.4 OB1程序编写引导指南 118 第六章 HMI的可视化操作 121 6.1 SIMATIC HMI简介 121 6.1.1 HMI简介 121 6.1.2 SIMATIC HMI面板 122 6.1.3 TIA博途WinCC 123 6.2 SIMATIC HMI精简面板 123 6.2.1 精简面板的参数设置 124 6.2.2 更改面板显示 126 6.2.3 更改控制器的IP 地址和设备名称 127 6.2.4 设置日期和时间 129 6.2.5 设置传输参数 131 6.2.6 设置服务和调试功能 132 6.3 SIMATIC HMI精智面板 133 6.3.1 存储卡 135 6.3.2 系统桌面 136 6.3.3 HMI的参数设置 137 6.4 HMI的项目组态 137 6.4.1 新建项目 138 6.4.2 软件界面 142 6.4.3 项目规划 143 6.4.4 HMI与PLC的通信参数设置 144 6.5 HMI画面基本元素应用 146 6.5.1 图形元素的设计 146 6.5.2 I/O域元素的设计 147 6.5.3 画面切换 149 6.5.4 动画 150 6.6 报警信息设置 151 6.6.1 报警窗口的设置 152 6.6.2 报警指示器 154 6.6.3 CPU的系统诊断报警 154 6.6.4 模拟量报警 156 6.7 设计实例：机床加工主轴移动控制系统 156 6.7.1 HMI规划 156 6.7.2 HMI设计指南 157 第七章 系统故障与调试 165 7.1 常见的故障类型 165 7.2 SIMATIC S7的在线诊断 166 7.2.1 PG/PC诊断 167 7.2.2 硬件诊断 169 7.2.3 CPU的诊断显示 170 7.2.4 HMI上的系统诊断 172 7.3 离线/在线比较功能 172 7.4 监控表和强制变量表 174 7.4.1 监控表 175 7.4.2 强制变量表 176 7.5 程序监控 177 7.5.1 程序块的监控 177 7.5.2 数据块的监控 179 第八章 库及相关的操作 181 8.1 库的概念 181 8.2 库元素 182 8.3 库的使用 183 8.3.1 创建库 183 8.3.2 添加库文件 183 8.3.3 库文件的编辑 186 参考文献 190