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本书特色：
★本书以灌装自动生产线项目为主线进行内容的编排以培养学生系统思维。
★通过实际工程项目任务调动学生学习兴趣；通过每个流程需要提交成果并最终完成一个完整项目报告和附件培养学生的工程意识。
★通过项目范例树立学生的质量与标准意识；以及通过开放式项目培养学生的创新意识。
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本书将国际工程认证教育理念、微观课程改革目标、大学生认知能力相结合，提出通过一个实际工程项目的调研、设计、实施、完成全过程培养学生系统思维、工程意识、质量与标准、创新意识，并与项目驱动行为引导教学方法相配合；教材内容图文并茂，便于学生自主学习并通过项目实践培养创新意识。本书是自动化系列基础教材之一，是“工业自动化”、“低压电器”和“PLC应用”三门课程主要内容的有机结合。内容包括工业自动化项目设计、继电接触器控制、PLC控制。在内容安排上，以项目为主线，力求逻辑性强，按照从易到难，从硬件设计到软件设计的顺序安排内容，由浅至深，循序渐进。从知识面上，本书不仅包括电气控制技术、可编程控制技术，还包括网络通信技术、人机界面监控技术，以扩大学生知识面，加快知识更新。
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本书特色：
★本书以灌装自动生产线项目为主线进行内容的编排以培养学生系统思维。
★通过实际工程项目任务调动学生学习兴趣；通过每个流程需要提交成果并最终完成一个完整项目报告和附件培养学生的工程意识。
★通过项目范例树立学生的质量与标准意识；以及通过开放式项目培养学生的创新意识。
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本书将国际工程认证教育理念、微观课程改革目标、大学生认知能力相结合，提出通过一个实际工程项目的调研、设计、实施、完成全过程培养学生系统思维、工程意识、质量与标准、创新意识，并与项目驱动行为引导教学方法相配合；教材内容图文并茂，便于学生自主学习并通过项目实践培养创新意识。本书是自动化系列基础教材之一，是“工业自动化”、“低压电器”和“PLC应用”三门课程主要内容的有机结合。内容包括工业自动化项目设计、继电接触器控制、PLC控制。在内容安排上，以项目为主线，力求逻辑性强，按照从易到难，从硬件设计到软件设计的顺序安排内容，由浅至深，循序渐进。从知识面上，本书不仅包括电气控制技术、可编程控制技术，还包括网络通信技术、人机界面监控技术，以扩大学生知识面，加快知识更新。
前言
第1章工业自动化控制系统概述
11工业自动化概念
12电气控制的历史与发展
13PLC控制的历史与发展
第2章工业自动化项目设计
21工业自动化项目设计要求
22工业自动化项目设计流程
221确定系统总体控制方案
222制定电气控制方案
223确定控制系统的输入输出信号
224硬件选型与配置
225I/O分配
226PLC控制系统硬件设计
227PLC控制系统软件设计
228上位监控系统设计
229现场运行调试
2210项目归档
23灌装自动生产线介绍
任务一灌装自动生产线项目调研及整体方案设计
第3章工业自动化项目的电气控制
31电气控制要求
32电气设备
33常用低压电器设备
331低压配电电器
332低压主令电器
333低压控制电器
334低压保护电器
335低压执行电器
336低压信号电器
34电气控制线路设计规范及读图方法
341电气控制系统线路设计要求及规范
342电气控制线路读图方法
35常用电气控制线路及其保护环节
351三相异步电动机起保停线路及其保护环节
352三相异步电动机正反转控制线路及其保护环节
353他励直流电动机串三级电阻起动及其保护环节
36灌装自动生产线电气控制方案设计要求
任务二灌装自动生产线电气控制部分设计与实现
第4章PLC基础
41PLC的产生和定义
42PLC的特点
43PLC的应用
44PLC的分类
441按照I/O点数容量分类
442按照结构形式分类
443按照使用情况分类
45PLC的组成
451中央处理单元（CPU）
452存储器
453输入/输出单元
454电源
455I/O扩展接口
456通信接口
457智能单元
458外部设备
46PLC的工作特点
461PLC的扫描周期
462输入/输出映像寄存器
463PLC的输入/输出滞后
464PLC的工作模式
465PLC的技术性能指标
47S7-1200 PLC的特点
第5章工业自动化项目的PLC控制硬件设计
51PLC系统硬件设计步骤与要求
511计算输入/输出设备
512PLC机型选择
513PLC容量估算
514设计电气原理图和接线图
52S7-1200 PLC基本介绍
521S7-1200 PLC硬件模块
522CPU模块
523信号板及信号模块
524集成通信接口及通信模块
525S7-1200 PLC硬件安装及规范
526安装和拆卸CPU
527安装和拆卸信号模块
528安装和拆卸通信模块
529安装和拆卸信号扩展板
5210拆卸和安装端子板连接器
任务三灌装自动生产线PLC控制系统设计
53 S7-1200 PLC硬件接线规范
531安装现场的接线
532使用隔离电路时的接地与电路参考点
533数字量输入接线
534数字量输出接线
535模拟量接线
任务四灌装自动生产线PLC控制系统硬件设计及接线
第6章工业自动化项目的PLC控制软件设计
61自动化项目设计软件——STEP 7 Basic
611STEP 7 Basic的功能
612STEP 7 Basic的安装环境与安装方法
613STEP 7 Basic中项目的创建过程
614新建项目过程中容易出现的问题及解决办法
615S7-1200 CPU的密码保护功能
616程序块的复制保护功能
617STEP 7 Basic中程序的上传功能
618STEP 7在线帮助功能
任务五在STEP 7软件中建立灌装自动生产线项目并进行硬件组态
62STEP 7编程基础
621数制和编码
622数据类型及表示格式
623存储区的寻址方式
624STEP 7 Basic编程语言
625STEP 7 Basic指令系统
63PLC的程序结构与编程方法
631组织块OB
632组织块OB的优先级
633功能块FB和功能FC
634数据块DB
635程序块的编辑
636程序块的编译和下载
637程序块的监视与程序的调试
638块的调用
639PLC的编程方法
64工业自动化项目程序结构及符号表
641设计项目程序结构
642创建用户程序结构
643建立项目变量表
任务六灌装自动生产线PLC控制系统程序结构及变量表
65工业自动化项目中数字量的处理
651触点的逻辑关系
任务七设计灌装自动生产线PLC控制系统手动运行程序
652置位输出/复位输出指令
653边沿检测指令
654复位优先SR锁存/置位优先RS锁存指令
任务八设计急停复位等程序和调用功能
66工业自动化项目中时间控制方法
67工业自动化项目中计数功能
任务九设计灌装自动生产线PLC控制系统手动和自动运行程序
68工业自动化项目中数据处理方法
681移动操作指令
682数学函数指令
683比较器操作指令
684转换操作指令
任务十灌装自动生产线PLC控制系统统计程序设计
69故障诊断与程序调试方法
691CPU的在线和诊断功能
692使用程序编辑器调试程序
693使用变量表调试程序
694采用监控与强制表监视、修改和强制变量
695工具的使用
610工业自动化项目中模拟量的处理
6101模拟量输入信号的采集
6102模拟量输入信号的处理
任务十一灌装自动生产线PLC控制系统合格检验程序设计
611顺序控制编程方法
任务十二灌装自动生产线顺序控制自动运行程序设计
第7章PLC的网络通信技术及应用
71通信基础知识
711数据传输方式
712西门子工业网络通信
72S7-1200支持的通信
721PROFINET通信
722PROFIBUS通信
723简易通信模块
73PROFINET通信
731PROFINET简介
732构建PROFINET网络
74PROFIBUS通信
741PROFIBUS简介
742PROFIBUS DP
第8章工业自动化项目上位监控系统设计
81人机界面概述
811HMI的主要任务
812HMI项目设计方法
813SIMATIC精简系列面板
814WinCC（TIA Protal）简介
82建立一个WinCC Basic 项目
821直接生成HMI设备
822使用HMI设备向导组态画面
823WinCC Basic项目组态界面
83KTP 600 Basic color PN触摸屏的通信连接
831KTP 600 Basic color PN触摸屏的硬件连接
832设置KTP 600 Basic color PN触摸屏通信参数
833下载HMI组态
任务十三建立灌装自动生产线上位监控项目
84定义变量
841变量的分类
842变量的数据类型
843编辑变量
85组态画面
851设计画面结构与布局
852创建画面
853画面管理
854组态初始画面
855组态运行画面
856组态参数设置画面
857组态趋势视图画面
任务十四组态灌装自动生产线监控画面
86报警
861报警的概念
862组态报警
863显示报警信息
任务十五组态灌装自动生产线中的报警
87用户管理
871用户管理的概念
872用户管理的组态
873用户管理的使用
任务十六组态用户管理系统
88组态功能键
任务十七组态画面中的功能键
89WinCC Basic项目的模拟调试
第9章项目文件整理
91灌装自动生产线项目报告
任务十八灌装生产线项目报告撰写
92灌装自动生产线项目使用说明书
任务十九灌装生产线项目使用说明书撰写
参考文献
继18世纪以蒸汽机为象征的第一次工业革命以来，19世纪末到20世纪上半叶电机的出现又引发了第二次工业革命，标志着人类进入了电气化时代。电子信息技术的发展使得生产和消费从工业化向自动化、可视化、远程化和智能化时代转变，推动了PLC控制系统的研究与发展。近几十年来，PLC控制系统的应用领域从汽车制造行业发展到钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，功能从最初满足汽车制造业必需的开关逻辑控制功能发展到能满足各行业的存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算、数字输入和输出功能，以便控制各类机械或生产过程。 本书以灌装自动生产线项目为主线进行内容的编排以培养学生系统思维；通过实际工程项目任务调动学生学习兴趣；通过每个流程需要提交成果并最终完成一个完整项目报告和附件培养学生的工程意识；通过项目范例树立学生的质量与标准意识；以及通过开放式项目培养学生的创新意识。 本书内容包括工业自动化项目设计和实施中的电气控制部分和PLC控制部分，详细介绍了工业自动化项目设计理念、流程以及实现过程，包括PLC控制系统总体设计、硬件设计、软件设计、人机界面设计和网络通信设计等方面的内容。并以西门子最近推出的S7-1200系列PLC为主要对象，以灌装自动生产线的控制项目为主线，以项目任务卡的方式贯穿始终，突出实践，与时俱进。全书共9章，第1章为概述，描述了工业自动化的发展及未来。第2章介绍了工业自动化项目设计流程以及每个阶段成果，引出全书主线灌装自动生产线项目并进行了调研和总体方案设计。第3章主要内容是自动化项目的电气控制，介绍了常用的低压电气设备以及电气控制系统设计规范，并在常用电气控制线路的基础上完成了灌装自动生产线项目的电气控制设计。第4章介绍了PLC的基本知识，重点在S7-1200的特点。第5章介绍了S7-1200系列PLC的各种模块，实现了灌装自动生产线项目控制系统的硬件设计。第6章在指令介绍的基础上设计了项目的控制程序，实现了灌装自动生产线项目手动控制、自动控制、急停和复位等功能，并完成了计数统计和报警功能。第7章介绍了PLC的网络通信技术，并描述了S7-1200和PM125通过PROFIBUS DP进行通信的实例。第8章介绍了上位监控系统设计，为灌装自动生产线项目组态了6个画面，还设置了报警和用户管理。第9章对前述内容进行了整理总结并给出了项目报告格式和使用说明书示例。 本书获得了北京市青年拔尖人才项目（CIT&TCD201401091）和北京联合大学校企合作特色教材项目的资助，由北京联合大学王淑芳编著完成。在编写过程中，教学团队的席巍、郑业明、李军、李明海、张东波、郭洪红参与了校对工作，西门子（中国）有限公司的元娜、李冰冰、蒙文强等提供了技术支持，在此一并表示真挚的谢意。由于编者水平有限，书中难免存在不足和错误之处，恳请读者批评指正。 编者
