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西门子、三菱、欧姆龙PLC控制系统的设计方法
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理论与实际操作相结合，读者可以边学边用【内容简介】
本书首先介绍PLC和触摸屏的基本概念及其工作原理，然后分别介绍三菱、欧姆龙、西门子等PLC的硬件结构、指令系统以及它们的编程软件的使用，从工程应用角度出发通过多个实例，深入浅出地讲解人机界面和PLC在工程实践中的应用方法。书中的每个实例均给出了详细的设计思路、设计步骤以及触摸屏界面。
【作者简介】
岂兴明 清华大学工程热物理博士学位，现任中国舰船研究设计中心工程师，具有二十余年自动化控制系统设计经验。担任1500吨级科考船、6500吨级救助船等多型号的动力系统主任设计师。承担《动力总体技术》等3项十二五预研课题。 累计发表科技论文23篇（其中EI检索14篇，ISTP检索3篇），出版专著20本，发明专利8项。
【目录】
基 础 篇
第 1章 可编程控制器概述 3
1.1 PLC的产生与发展 3
1.1.1 PLC的定义 3
1.1.2 PLC技术的产生 4
1.1.3 PLC的发展历史 4
1.1.4 PLC技术的发展趋势 5
1.2 PLC的特点和应用范围 6
1.2.1 PLC的特点 6
1.2.2 PLC的功能和应用范围 9
1.3 PLC的基本结构 10
1.3.1 PLC的硬件结构 10
1.3.2 PLC的软件系统 16
1.4 PLC的工作原理 19
1.4.1 PLC的扫描工作方式 19
1.4.2 PLC的输入/输出原则 21
1.4.3 PLC的中断处理 21
1.5 可编程控制器的分类 21
1.5.1 按照PLC的控制规模分类 21
1.5.2 按照PLC的控制性能分类 22
1.5.3 按照PLC的结构分类 22
1.6 部分品牌PLC简介 23
1.6.1 西门子PLC 23
1.6.2 三菱PLC 27
1.6.3 欧姆龙PLC 30
1.6 本 章 小 结 31
第 2章 触摸屏基础 32
2.1 触摸屏概述 32
2.1.1 触摸屏的定义 32
2.1.2 触摸屏的功能与技术特点 34
2.1.3 触摸屏的发展趋势 36
2.2 触摸屏的分类 38
2.2.1 电阻式触摸屏 39
2.2.2 电容式触摸屏 40
2.2.3 红外式触摸屏 41
2.2.4 表面声波式触摸屏 41
2.2.5 各种触摸屏特性比较 42
2.3 触摸屏的基本结构及工作原理 43
2.3.1 触摸屏的工作原理 44
2.3.2 触摸屏的基本结构 44
2.3.3 CPU模块 45
2.3.4 触摸屏模块 47
2.3.5 LCD模块 48
2.3.6 串行通信模块 49
2.3.7 存储模块 49
2.3.8 以太网模块 51
2.3.9 电源模块 52
2.4 本 章 小 结 52
第3章 触摸屏组态软件 53
3.1 组态软件简介 53
3.1.1 组态软件概述 53
3.1.2 组态软件主要产品 55
3.2 组态软件结构 57
3.2.1 按照系统环境划分 57
3.2.2 按照软件功能划分 58
3.3 组态软件功能 61
3.3.1 图形组态功能 62
3.3.2 工程管理功能 62
3.3.3 数据点管理 62
3.3.4 通信功能 63
3.3.5 网络功能 63
3.4 组态软件使用 63
3.4.1 组态的典型步骤 63
3.4.2 组态工程的要求 64
3.5 组态软件发展趋势 66
3.6 本 章 小 结 68
第4章 各品牌触摸屏人机界面及其组态软件 69
4.1 西门子触摸屏人机界面及其组态软件 69
4.1.1 西门子触摸屏及组态软件简介 69
4.1.2 西门子触摸屏及组态软件安装 72
4.1.3 西门子触摸屏及组态软件功能 73
4.1.4 西门子触摸屏及组态软件发展 74
4.2 三菱触摸屏人机界面及其组态软件 74
4.2.1 三菱触摸屏及组态软件简介 74
4.2.2 三菱触摸屏及组态软件安装 76
4.2.3 三菱触摸屏及组态软件功能 81
4.2.4 三菱触摸屏及组态软件发展 83
4.3 欧姆龙触摸屏人机界面及其组态软件 85
4.3.1 欧姆龙HMI及组态软件简介 86
4.3.2 欧姆龙触摸屏组态软件安装 88
4.3.3 欧姆龙HMI及组态软件发展 92
4.4 本 章 小 结 93
提 高 篇
第5章 西门子S7-200 PLC 控制系统设计方法 94
5.1 S7-200 PLC设计选型 94
5.1.1 S7-200 PLC型号 94
5.1.2 S7-200 PLC硬件选型 97
5.2 S7-200 PLC软件编程 103
5.2.1 程序的基本结构 103
5.2.2 存储器地址结构 106
5.2.3 中断功能 112
5.2.4 PTO/PWM功能编程 115
5.3 系统仿真与调试 120
5.3.1 S7-200 PLC仿真软件设置 120
5.3.2 S7-200 PLC调试 123
5.4 优 化 设 计 124
5.4.1 S7-200 PLC编程地址优化 124
5.4.2 S7-200 PLC程序组织优化 125
5.5 本 章 小 结 126
第6章 三菱Q系列PLC控制系统 127
6.1 三菱Q系列PLC硬件选型 127
6.1.1 Q系列PLC模块分类 128
6.1.2 Q系列PLC选型要点 140
6.1.3 Q系列硬件系统构成 144
6.2 三菱Q系列PLC软件编程 146
6.2.1 软件安装 147
6.2.2 软元件 152
6.2.3 顺控程序 155
6.3 系统调试与仿真 157
6.3.1 系统调试 158
6.3.2 系统仿真 159
6.4 本 章 小 结 161
第7章 欧姆龙C200H PLC 控制系统的设计方法 162
7.1 C200H 系列PLC硬件设计 162
7.1.1 C200H 系列PLC结构分类 163
7.1.2 C200H 系列PLC硬件选型 166
7.2 C200H 系列PLC软件设计 178
7.2.1 创建一个工程 184
7.2.2 PLC I/O表和单元设置 186
7.2.3 符号地址的生成 187
7.2.4 程序编辑 189
7.2.5 PLC 网络配置 196
7.2.6 在线模式 198
7.3 C200H系列PLC软件仿真 199
7.4 本 章 小 结 206
第8章 西门子WinCC组态 207
8.1 组 态 项 目 207
8.1.1 变量组态 207
8.1.2 库的使用 209
8.2 画面对象组态 210
8.2.1 I/O域组态 211
8.2.2 按钮组态 212
8.2.3 开关组态 215
8.2.4 图形输入输出组态 217
8.2.5 面板组态 221
8.3 报警与用户管理 223
8.3.1 组态报警 223
8.3.2 报警组态 225
8.3.3 用户管理 229
8.4 传送与触摸屏的参数设置 233
8.4.1 传送 233
8.4.2 触摸屏（HMI）设备参数设置 237
8.4.3 HMI通信设备与设置 239
8.5 指定运行系统属性 241
8.5.1 WinCC flexible与STEP7的集成属性 241
8.5.2 数据存储方式与记录方式 242
8.6 模拟运行与在线调试 244
8.6.1 离线模拟 244
8.6.2 在线模拟 245
8.6.3 集成模拟 245
8.7 本 章 小 结 247
第9章 欧姆龙NTZ-Designer组态工程设计 248
9.1 组 态 项 目 248
9.1.1 项目创建 248
9.1.2 宏设置 250
9.1.3 库的使用 256
9.2 画面对象组态 260
9.2.1 按钮组态 260
9.2.2 仪表组态 270
9.2.3 各种形状图组态 271
9.2.4 指示灯及动态图组态 276
9.2.5 资料显示及输入组态 280
9.2.6 绘图、曲线及历史记录组态 283
9.3 报警信息组态 291
9.3.1 报警设定 291
9.3.2 报警信息组态 293
9.4 人 机 设 定 296
9.4.1 常规选项 296
9.4.2 通信设置 297
9.4.3 默认值设定 298
9.4.4 其他选项 299
9.4.5 组态项目编译 300
9.5 本 章 小 结 300
第 10章 三菱GT Designer组态工程设计 301
10.1 组态工程创建简介 301
10.1.1 工程创建 301
10.1.2 公共设置 304
10.1.3 库的使用 305
10.2 画面对象组态 306
10.2.1 指示灯组态 306
10.2.2 触摸开关组态 309
10.2.3 数值/文本组态 309
10.2.4 图表/仪表组态 311
10.3 报警与用户管理 311
10.3.1 报警对象功能 312
10.3.2 报警和扩展报警区别 314
10.4 脚 本 语 言 314
10.4.1 脚本语言功能和特点 314
10.4.2 脚本语言的规格 316
10.4.3 脚本语言的设置 321
10.4.4 脚本语言示例 322
10.5 配 方 组 态 324
10.5.1 配方介绍 325
10.5.2 配方操作 325
10.5.3 配方示例 327
10.6 画面仿真功能 328
10.6.1 画面仿真简介 328
10.6.2 仿真步骤 330
10.6.3 注意事项 332
10.7 本 章 小 结 333
第 11章 部分品牌触摸屏介绍 334
11.1 西门子触摸屏 334
11.1.1 HMI Comfort系列触摸屏 334
11.1.2 TD 400C触摸屏 336
11.1.3 TP 177micro触摸屏 337
11.1.4 HMI KP300 单色触摸屏 338
11.1.5 HMI KTP300 彩色触摸屏 338
11.1.6 HMI KTP1000 彩色触摸屏 339
11.2 三菱触摸屏 339
11.2.1 GOT1000系列触摸屏 340
11.2.2 GOT2000系列触摸屏 342
11.2.3 GS2000系列触摸屏 343
11.2.4 GT2000系列触摸屏 345
11.3 欧姆龙触摸屏 346
11.3.1 NA系列触摸屏 346
11.3.2 NB系列触摸屏 348
11.3.3 NS系列触摸屏 349
11.3.4 NV系列触摸屏 351
11.3.5 NT系列触摸屏 352
11.4 本 章 小 结 353
实 践 篇
第 12章 欧姆龙C200HS PLC及触摸屏 在重型龙门铣床上的应用 355
12.1 重型龙门铣床的概述 355
12.1.1 龙门铣床组成 356
12.1.2 龙门铣床电气选型 356
12.1.3 PLC I/O 点数分配 357
12.2 龙门铣床触摸屏画面组态 361
12.3 龙门铣床PLC程序设计 367
12.3.1 龙门铣床PLC梯形图程序 367
12.3.2 龙门铣床指令助记符程序 378
12.4 通 信 设 置 381
12.5 本 章 小 结 383
第 13章 扭矩模拟量输入触摸屏组态 384
13.1 组 态 任 务 384
13.1.1 组态描述 384
13.1.2 变量名与PLC地址分配 385
13.2 模拟量输入的触摸屏组态 387
13.3 PLC编程 391
13.3.1 硬件连接图 391
13.3.2 梯形图 393
13.4 扭矩模拟量输入的运行与调试 396
13.4.1 WinCC flexible组态离线模拟 396
13.4.2 运行与在线调试 397
13.5 本 章 小 结 397
第 14章 TP177A在汽车配件夹具上的应用 398
14.1 组 态 任 务 398
14.1.1 组态描述 398
14.1.2 变量名与PLC地址分配 399
14.2 涂油装配触摸屏组态 402
14.2.1 主界面组态设置 402
14.2.2 操作界面组态设置 404
14.2.3 手动操作界面组态设置 406
14.2.4 调试界面组态设置 408
14.2.5 模板界面组态设置 410
14.2.6 系统设置界面组态设置 411
14.2.7 系统信息界面组态设置 413
14.2.8 项目信息界面组态设置 413
14.2.9 用户管理界面组态设置 414
14.2.10 诊断画面界面组态设置 414
14.3 PLC编程 416
14.3.1 涂油装配工作台 416
14.3.2 端口地址分配 417
14.3.3 电气控制系统 418
14.3.4 设备控制程序 419
14.4 程序运行与调试 432
14.4.1 触摸屏与PLC通信连接 432
14.4.2 WinCC flexible组态离线模拟 432
14.4.3 运行与在线调试 432
14.5 本 章 小 结 432
第 15章 欧姆龙C200H PLC及触摸屏 在轧辊车床上的应用 433
15.1 轧辊车床的概述 433
15.1.1 C84型轧辊车床组成 433
15.1.2 C84型轧辊车床参数 434
15.1.3 C84125型轧辊车床控制系统构成及其选型 435
15.2 轧辊车床硬件接线及地址分配 439
15.2.1 C200HS PLC输入/输出硬件接线 439
15.2.2 主轴及刀架回路单元硬件接线 442
15.2.3 PLC地址分配 444
15.3 轧辊车床触摸屏画面组态 447
15.3.1 主轴画面组态 449
15.3.2 刀架画面组态 451
15.3.3 液压站组态 452
15.3.4 速度显示组态和报警组态 452
15.4 C84125型轧辊车床 PLC程序设计 453
15.4.1 主轴控制部分 453
15.4.2 左刀架程序部分 458
15.4.3 轧辊车床的指令助记符程序 463
15.5 轧辊车床PLC与人机界面的连接 466
15.6 本 章 小 结 468
【前言】
前 言
随着工业自动化技术的不断发展，各种生产设备对控制性能的要求不断提高，以PLC和触摸屏为代表的控制器技术不断完善与成熟，越来越多的设计者使用PLC来完成控制任务，可以说，PLC已经成为工业控制系统中的一个组成部分。目前，市场上PLC与触摸屏的生产厂家众多，同系列的产品型号繁多，本书以主流品牌西门子、三菱和欧姆龙的产品作为讲解重点。
本书基础篇主要介绍PLC的基本知识和人机界面的相关知识，并介绍西门子等3种组态软件的安装及功能。人机界面硬件部分介绍了CPU、触摸屏和显示器、通信模块、电源及外设，软件部分则介绍了其结构和基本功能。了解人机界面的软硬件系统结构，对使用和保养人机界面都是大有益处的。基础篇还详细讲解了西门子、三菱和欧姆龙三大厂家的组态软件及其功能，读者可以掌握组态软件的安装过程以及组态软件的功能特点。
提高篇针对不同的PLC和人机界面，详细讲解其基本操作步骤以及系统设计方法，还详细讲解了西门子S7-200、三菱Q系列和欧姆龙C200Hα PLC控制系统的设计方法，硬件模块功能、选型，硬件系统构建，PLC编程软件的安装过程及基本操作，编程软件的初步设计，并深入浅出地讲解了使用西门子WinCC flexible 2007、欧姆龙NTZ-Designer、GT Designer2组态工程设计对触摸屏进行组态和模拟仿真的基本方法和技巧。
实践篇则以翔实的实际应用案例深入地讲解了PLC 与触摸屏相结合的系统设计全过程，包括欧姆龙PLC及触摸屏在重型龙门铣床上的综合应用实例、S7-200 PLC和TP270触摸屏的扭矩模拟量输入触摸屏组态、TP177A在配件夹具上的应用实例、欧姆龙C200HαPLC及触摸屏在轧辊车床上的应用。
本书由岂兴明、辛宇、孙锋、张鹏编著，书中如有不足与疏漏之处，望广大读者朋友批评指正。
编 者
2018年11月
【书摘与插画】
