《工业控制系统及应用——PLC与人机界面》系统地阐述了工业控制系统的组成、体系结构、发展与应用技术, 对典型的工业控制系统———集散控制系统和监控与数据采集(SCADA)系统进行了简要介绍与对比,以使读者了解工业控制系统的概貌及其不同特点。本书以罗克韦尔自动化Micro800可编程序控制器(PLC)为例,对PLC的工作原理、编程语言、应用系统设计技术、网络通信等进行了**介绍。对与PLC关联紧密的人机界面技术及其应用技术也进行了分析。同时结合各类案例分析了Micro800 PLC在逻辑顺序控制、过程控制与运动控制中的应用技术。*后阐述了包含工业控制系统功能**与信息**需求的工业控制系统设计、开发与应用技术,并介绍了如何使用RSLogix5000和FactoryTalk View Studio等软件及CompactLogix控制器和Anybus以太网网关等硬件设计开发实验室换热过程对象工业控制系统。 《工业控制系统及应用——PLC与人机界面》侧重介绍了工业控制系统核心内容,**分析了Micro850 PLC软硬件系统及其在工业生产中的应用技术。在对工业控制系统核心知识介绍的基础上,通过

目 录 前言 第 1 章 工业控制系统 ……………………… 1 1. 1 工业控制基础 …………………………… 1 1. 1. 1 计算机控制的一般概念 …………… 1 1. 1. 2 工业控制系统的组成 ……………… 3 1. 1. 3 现场控制器的主要类型 …………… 8 1. 2 工业控制系统的分类与发展 …………… 13 1. 2. 1 生产加工行业分类及其对应的工业控制系统 ……………………… 13 1. 2. 2 离散制造业控制系统与流程工业控制系统 ……………………… 15 1. 2. 3 工业互联网 ………………………… 17 1. 3 典型工业控制系统 ……………………… 19 1. 3. 1 集散控制系统 ……………………… 19 1. 3. 2 监控与数据采集 ( SCADA)系统 ………………………………… 20 1. 3. 3 现场总线控制系统 ………………… 25 1. 3. 4 几种控制系统的比较 ……………… 25 1. 4 PLC 概述 ………………………………… 27 1. 4. 1 PLC 的产生与发展 ………………… 27 1. 4. 2 PLC 的工作原理 …………………… 31 1. 4. 3 PLC 的功能特点 …………………… 33 1. 4. 4 PLC 的应用 ………………………… 34 1. 4. 5 主要的 PLC 产品及其分类 ……… 35 1. 5 功能**与**仪表系统 ……………… 36 1. 5. 1 功能**及相关概念 ……………… 36 1. 5. 2 **仪表系统 ……………………… 39 1. 5. 3 **生命周期 ……………………… 44 1. 5. 4 **仪表产品的类型 ……………… 46 复习思考题 …………………………………… 48 第 2 章 Micro800 系列控制器硬件 …… 49 2. 1 Micro800 系列控制器的硬件特性 ……… 49 2. 1. 1 Micro800 系列控制器概述 ………… 49 2. 1. 2 Micro850 控制器的硬件特性 ……… 52 2. 2 Micro800 系列控制器功能性插件及其组态 ………………………………… 58 2. 2. 1 功能性插件模块 …………………… 58 2. 2. 2 功能性插件组态 …………………… 62 2. 2. 3 2080-IF2 模块用于温度采集示例 ………………………………… 65 2. 3 Micro850 控制器扩展模块及其组态 …… 66 2. 3. 1 Micro850 控制器扩展模块 ………… 66 2. 3. 2 Micro850 控制器扩展模块组态 …… 68 2. 3. 3 扩展 I / O 数据映射 ………………… 71 2. 3. 4 功能性插件模块与扩展模块的比较 ………………………………… 73 2. 4 CIP 及 Micro800 系列控制器网络结构 ……………………………………… 74 2. 4. 1 CIP 及基于工业以太网的工业控制系统结构 ……………………… 74 2. 4. 2 Micro800 系列控制器的网络结构 ………………………………… 77 2. 4. 3 Micro800 系列控制器的通信组态 ………………………………… 79 复习思考题 …………………………………… 81 第 3 章 PLC 编程语言与 CCW 编程软件 ………………………………… 82 3. 1 PLC 编程语言标准 IEC 61131-3 ……… 82 3. 1. 1 传统 PLC 编程语言的不足 ……… 82 3. 1. 2 IEC 61131-3 标准的产生 ………… 83 3. 1. 3 IEC 61131-3 标准的特点 ………… 84 3. 1. 4 IEC 61131-3 标准的基本内容 …… 85 3. 2 Micro850 编程软件 CCW ……………… 86 3. 2. 1 CCW 软件概述 …………………… 86 3. 2. 2 CCW 软件编程环境 ……………… 87 3. 3 Micro800 编程语言 ……………………… 89 3. 3. 1 梯形图编程语言 …………………… 89 3. 3. 2 结构化文本编程语言 ……………… 92 3. 3. 3 功能块图编程语言 ………………… 92 3. 3. 4 顺序功能图编程语言 ……………… 95 3. 4 CCW 编程平台创建工程 ……………… 100 3. 4. 1 工程创建步骤 …………………… 100 3. 4. 2 工程下载与调试 ………………… 108 复习思考题 …………………………………… 112 第 4 章 Micro800 PLC 指令系统 ……… 113 4. 1 Micro800 控制器的内存组织 ………… 113 4. 1. 1 数据文件 ………………………… 113 4. 1. 2 程序内存 ………………………… 114 4. 2 Micro800 控制器的梯形图指令 ……… 114 4. 2. 1 梯形图指令元素 ………………… 114 4. 2. 2 梯形图执行控制指令 …………… 117 4. 3 Micro800 控制器的功能块指令 ……… 119 4. 4 Micro800 控制器的功能指令 ………… 139 4. 4. 1 主要的功能指令 ………………… 139 4. 4. 2 运算符功能指令 ………………… 143 4. 5 高速计数器功能块指令 ……………… 146 4. 5. 1 HSC 功能块 ……………………… 146 4. 5. 2 HSC 状态设置 …………………… 151 4. 5. 3 HSC 的应用 ……………………… 151 复习思考题 …………………………………… 152 第 5 章 Micro800 系列 PLC 程序设计技术 ………………………………… 153 5. 1 Micro800 系列程序设计基础 ………… 153 5. 1. 1 Micro800 系列的程序执行 ……… 153 5. 1. 2 典型环节编程 …………………… 156 5. 1. 3 功能块的创建与使用 …………… 163 5. 1. 4 经验设计法程序设计 …………… 170 5. 1. 5 时间顺序逻辑程序设计法 ……… 173 5. 1. 6 逻辑顺序程序设计法 …………… 178 5. 1. 7 Micro800 系列中断程序设计 …… 179 5. 2 Panel View 触摸屏界面设计 ………… 182 5. 2. 1 Modbus 地址映射与 PLC 通信口配置 ……………………………… 182 5. 2. 2 添加终端设备 …………………… 184 5. 2. 3 终端界面程序设计 ……………… 185 5. 3 Micro800 系列 PLC 逻辑顺序控制程序设计示例 ……………………………… 187 5. 3. 1 Micro800 PLC 在机械臂模拟控制中的应用 …………………… 188 5. 3. 2 Micro800 系列 PLC 在工业生产线控制中的应用 ………………… 193 5. 3. 3 Micro800 系列 PLC 在四工位组合机床控制中的应用 ………… 197 5. 4 Micro800 系列 PLC 过程控制程序应用设计示例 ………………………… 209 5. 4. 1 Micro800 系列 PLC IPID功能块 …………………………… 209 5. 4. 2 IPID 功能块应用示例 …………… 212 5. 4. 3 PLC 在过程实验对象模拟量控制中的应用 …………………… 212 5. 5 Micro800 系列 PLC 运动控制程序应用设计示例 ………………………… 216 5. 5. 1 丝杠被控对象及其控制要求 …… 216 5. 5. 2 控制系统结构与设备配置 ……… 216 5. 5. 3 丝杠运动控制 PLC 程序设计 …… 220 5. 5. 4 丝杠控制人机界面设计 ………… 225 5. 6 Micro800 系列 PLC 通信程序设计示例 …………………………………… 228 5. 6. 1 Micro800 系列 PLC 与第三方设备的 Modbus 通信程序设计 …… 228 5. 6. 2 Micro800 系列 PLC 与 Logix PLC以太网通信程序设计 …………… 235 复习思考题 …………………………………… 237 第 6 章 工业人机界面与工业控制组态软件 ………………………… 241 6. 1 工业人机界面 ………………………… 241 6. 2 组态软件概述 ………………………… 242 6. 2. 1 组态软件的产生及发生 ………… 242 6. 2. 2 组态软件的功能需求 …………… 244 6. 3 组态软件系统构成与技术特色 ……… 245 6. 3. 1 组态软件的总体结构及其相似性 …………………………… 245 6. 3. 2 组态软件的功能部件 …………… 246 6. 3. 3 组态软件技术特色 ……………… 253 6. 4 罗克韦尔 FactoryTalk View Studio 组态软件 …………………………………… 255 6. 4. 1 FactoryTalk View Studio 特点 …… 255 6. 4. 2 FactoryTalk View Studio 组件 …… 256 6. 4. 3 FactoryTalk View SE 应用程序 …… 259 6. 4. 4 FactoryTalk View Machine Edition终端应用程序开发工具 ………… 262 6. 5 人机界面与控制器通信技术 ………… 262 6. 5. 1 OPC 规范及 OPC 服务器配置与测试 ……………………………… 262 6. 5. 2 组态软件中添加 OPC 服务器及标签 ……………………………… 267 6. 6 用组态软件开发工业控制系统上位机的人机界面 ………………………… 269 6. 6. 1 组态软件选型 …………………… 269 6. 6. 2 用组态软件设计工业控制系统人机界面 ………………………… 271 6. 6. 3 工业控制系统数据报表的开发 … 276 6. 6. 4 人机界面的调试 ………………… 277 复习思考题 …………………………………… 277 第 7 章 工业控制系统设计与应用 …… 278 7. 1 工业控制系统设计原则 ……………… 278 7. 1. 1 工业控制系统设计概述 ………… 278 7. 1. 2 工业控制系统设计原则 ………… 278 7. 2 工业控制系统设计与开发步骤 ……… 280 7. 2. 1 工业控制系统需求分析与总体设计 ……………………………… 280 7. 2. 2 工业控制系统类型确定与设备选型 ……………………………… 283 7. 2. 3 工业控制系统应用软件的开发 … 285 7. 3 工业控制系统**设计 ……………… 286 7. 3. 1 工业控制系统**性概述 ……… 286 7. 3. 2 **仪表系统设计 ……………… 287 7. 3. 3 工业控制系统信息**防护技术 ……………………………… 289 7. 4 工业控制系统的调试与运行 ………… 293 7. 4. 1 离线仿真调试 …………………… 293 7. 4. 2 在线调试和运行 ………………… 295 7. 5 工业控制系统电源、 接地、 防雷和抗干扰的设计 ………………………… 295 7. 5. 1 电源系统设计 …………………… 295 7. 5. 2 接地系统设计和防雷设计 ……… 296 7. 5. 3 抗干扰设计 ……………………… 298 7. 6 换热实验对象工业控制系统 ………… 299 7. 6. 1 换热实验对象工艺及其控制 …… 299 7. 6. 2 Anybus AB7007 网关配置………… 302 7. 6. 3 Logix PLC 控制系统配置与编程 ……………………………… 309 7. 6. 4 人机界面工程中 OPC 服务器的配置 ……………………………… 314 7. 6. 5 上位机人机界面组态设计 ……… 316 7. 6. 6 配置 FactoryTalk View SEClient ……………………………… 322 7. 6. 7 系统调试与运行 ………………… 323 复习思考题 …………………………………… 328 参考文献 ……………………………………… 329