工業(yè)控制系統(tǒng)及應(yīng)用（PLC與人機(jī)界面）

目 錄
前言
第 1 章 工業(yè)控制系統(tǒng) ……………………… 1
1. 1 工業(yè)控制基礎(chǔ) …………………………… 1
1. 1. 1 計(jì)算機(jī)控制的一般概念 …………… 1
1. 1. 2 工業(yè)控制系統(tǒng)的組成 ……………… 3
1. 1. 3 現(xiàn)場(chǎng)控制器的主要類型 …………… 8
1. 2 工業(yè)控制系統(tǒng)的分類與發(fā)展 …………… 13
1. 2. 1 生產(chǎn)加工行業(yè)分類及其對(duì)應(yīng)的工業(yè)控制系統(tǒng) ……………………… 13
1. 2. 2 離散制造業(yè)控制系統(tǒng)與流程工業(yè)控制系統(tǒng) ……………………… 15
1. 2. 3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) ………………………… 17
1. 3 典型工業(yè)控制系統(tǒng) ……………………… 19
1. 3. 1 集散控制系統(tǒng) ……………………… 19
1. 3. 2 監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集 ( SCADA)系統(tǒng) ………………………………… 20
1. 3. 3 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) ………………… 25
1. 3. 4 幾種控制系統(tǒng)的比較 ……………… 25
1. 4 PLC 概述 ………………………………… 27
1. 4. 1 PLC 的產(chǎn)生與發(fā)展 ………………… 27
1. 4. 2 PLC 的工作原理 …………………… 31
1. 4. 3 PLC 的功能特點(diǎn) …………………… 33
1. 4. 4 PLC 的應(yīng)用 ………………………… 34
1. 4. 5 主要的 PLC 產(chǎn)品及其分類 ……… 35
1. 5 功能安全與安全儀表系統(tǒng) ……………… 36
1. 5. 1 功能安全及相關(guān)概念 ……………… 36
1. 5. 2 安全儀表系統(tǒng) ……………………… 39
1. 5. 3 安全生命周期 ……………………… 44
1. 5. 4 安全儀表產(chǎn)品的類型 ……………… 46
復(fù)習(xí)思考題 …………………………………… 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組態(tài) ………………………………… 58
2. 2. 1 功能性插件模塊 …………………… 58
2. 2. 2 功能性插件組態(tài) …………………… 62
2. 2. 3 2080-IF2 模塊用于溫度采集示例 ………………………………… 65
2. 3 Micro850 控制器擴(kuò)展模塊及其組態(tài) …… 66
2. 3. 1 Micro850 控制器擴(kuò)展模塊 ………… 66
2. 3. 2 Micro850 控制器擴(kuò)展模塊組態(tài) …… 68
2. 3. 3 擴(kuò)展 I / O 數(shù)據(jù)映射 ………………… 71
2. 3. 4 功能性插件模塊與擴(kuò)展模塊的比較 ………………………………… 73
2. 4 CIP 及 Micro800 系列控制器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ……………………………………… 74
2. 4. 1 CIP 及基于工業(yè)以太網(wǎng)的工業(yè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ……………………… 74
2. 4. 2 Micro800 系列控制器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ………………………………… 77
2. 4. 3 Micro800 系列控制器的通信組態(tài) ………………………………… 79
復(fù)習(xí)思考題 …………………………………… 81
第 3 章 PLC 編程語(yǔ)言與 CCW 編程軟件 ………………………………… 82
3. 1 PLC 編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn) IEC 61131-3 ……… 82
3. 1. 1 傳統(tǒng) PLC 編程語(yǔ)言的不足 ……… 82
3. 1. 2 IEC 61131-3 標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生 ………… 83
3. 1. 3 IEC 61131-3 標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn) ………… 84
3. 1. 4 IEC 61131-3 標(biāo)準(zhǔn)的基本內(nèi)容 …… 85
3. 2 Micro850 編程軟件 CCW ……………… 86
3. 2. 1 CCW 軟件概述 …………………… 86
3. 2. 2 CCW 軟件編程環(huán)境 ……………… 87
3. 3 Micro800 編程語(yǔ)言 ……………………… 89
3. 3. 1 梯形圖編程語(yǔ)言 …………………… 89
3. 3. 2 結(jié)構(gòu)化文本編程語(yǔ)言 ……………… 92
3. 3. 3 功能塊圖編程語(yǔ)言 ………………… 92
3. 3. 4 順序功能圖編程語(yǔ)言 ……………… 95
3. 4 CCW 編程平臺(tái)創(chuàng)建工程 ……………… 100
3. 4. 1 工程創(chuàng)建步驟 …………………… 100
3. 4. 2 工程下載與調(diào)試 ………………… 108
復(fù)習(xí)思考題 …………………………………… 112
第 4 章 Micro800 PLC 指令系統(tǒng) ……… 113
4. 1 Micro800 控制器的內(nèi)存組織 ………… 113
4. 1. 1 數(shù)據(jù)文件 ………………………… 113
4. 1. 2 程序內(nèi)存 ………………………… 114
4. 2 Micro800 控制器的梯形圖指令 ……… 114
4. 2. 1 梯形圖指令元素 ………………… 114
4. 2. 2 梯形圖執(zhí)行控制指令 …………… 117
4. 3 Micro800 控制器的功能塊指令 ……… 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 運(yùn)算符功能指令 ………………… 143
4. 5 高速計(jì)數(shù)器功能塊指令 ……………… 146
4. 5. 1 HSC 功能塊 ……………………… 146
4. 5. 2 HSC 狀態(tài)設(shè)置 …………………… 151
4. 5. 3 HSC 的應(yīng)用 ……………………… 151
復(fù)習(xí)思考題 …………………………………… 152
第 5 章 Micro800 系列 PLC 程序設(shè)計(jì)技術(shù) ………………………………… 153
5. 1 Micro800 系列程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) ………… 153
5. 1. 1 Micro800 系列的程序執(zhí)行 ……… 153
5. 1. 2 典型環(huán)節(jié)編程 …………………… 156
5. 1. 3 功能塊的創(chuàng)建與使用 …………… 163
5. 1. 4 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法程序設(shè)計(jì) …………… 170
5. 1. 5 時(shí)間順序邏輯程序設(shè)計(jì)法 ……… 173
5. 1. 6 邏輯順序程序設(shè)計(jì)法 …………… 178
5. 1. 7 Micro800 系列中斷程序設(shè)計(jì) …… 179
5. 2 Panel View 觸摸屏界面設(shè)計(jì) ………… 182
5. 2. 1 Modbus 地址映射與 PLC 通信口配置 ……………………………… 182
5. 2. 2 添加終端設(shè)備 …………………… 184
5. 2. 3 終端界面程序設(shè)計(jì) ……………… 185
5. 3 Micro800 系列 PLC 邏輯順序控制程序設(shè)計(jì)示例 ……………………………… 187
5. 3. 1 Micro800 PLC 在機(jī)械臂模擬控制中的應(yīng)用 …………………… 188
5. 3. 2 Micro800 系列 PLC 在工業(yè)生產(chǎn)線控制中的應(yīng)用 ………………… 193
5. 3. 3 Micro800 系列 PLC 在四工位組合機(jī)床控制中的應(yīng)用 ………… 197
5. 4 Micro800 系列 PLC 過程控制程序應(yīng)用設(shè)計(jì)示例 ………………………… 209
5. 4. 1 Micro800 系列 PLC IPID功能塊 …………………………… 209
5. 4. 2 IPID 功能塊應(yīng)用示例 …………… 212
5. 4. 3 PLC 在過程實(shí)驗(yàn)對(duì)象模擬量控制中的應(yīng)用 …………………… 212
5. 5 Micro800 系列 PLC 運(yùn)動(dòng)控制程序應(yīng)用設(shè)計(jì)示例 ………………………… 216
5. 5. 1 絲杠被控對(duì)象及其控制要求 …… 216
5. 5. 2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)備配置 ……… 216
5. 5. 3 絲杠運(yùn)動(dòng)控制 PLC 程序設(shè)計(jì) …… 220
5. 5. 4 絲杠控制人機(jī)界面設(shè)計(jì) ………… 225
5. 6 Micro800 系列 PLC 通信程序設(shè)計(jì)示例 …………………………………… 228
5. 6. 1 Micro800 系列 PLC 與第三方設(shè)備的 Modbus 通信程序設(shè)計(jì) …… 228
5. 6. 2 Micro800 系列 PLC 與 Logix PLC以太網(wǎng)通信程序設(shè)計(jì) …………… 235
復(fù)習(xí)思考題 …………………………………… 237
第 6 章 工業(yè)人機(jī)界面與工業(yè)控制組態(tài)軟件 ………………………… 241
6. 1 工業(yè)人機(jī)界面 ………………………… 241
6. 2 組態(tài)軟件概述 ………………………… 242
6. 2. 1 組態(tài)軟件的產(chǎn)生及發(fā)生 ………… 242
6. 2. 2 組態(tài)軟件的功能需求 …………… 244
6. 3 組態(tài)軟件系統(tǒng)構(gòu)成與技術(shù)特色 ……… 245
6. 3. 1 組態(tài)軟件的總體結(jié)構(gòu)及其相似性 …………………………… 245
6. 3. 2 組態(tài)軟件的功能部件 …………… 246
6. 3. 3 組態(tài)軟件技術(shù)特色 ……………… 253
6. 4 羅克韋爾 FactoryTalk View Studio 組態(tài)軟件 …………………………………… 255
6. 4. 1 FactoryTalk View Studio 特點(diǎn) …… 255
6. 4. 2 FactoryTalk View Studio 組件 …… 256
6. 4. 3 FactoryTalk View SE 應(yīng)用程序 …… 259
6. 4. 4 FactoryTalk View Machine Edition終端應(yīng)用程序開發(fā)工具 ………… 262
6. 5 人機(jī)界面與控制器通信技術(shù) ………… 262
6. 5. 1 OPC 規(guī)范及 OPC 服務(wù)器配置與測(cè)試 ……………………………… 262
6. 5. 2 組態(tài)軟件中添加 OPC 服務(wù)器及標(biāo)簽 ……………………………… 267
6. 6 用組態(tài)軟件開發(fā)工業(yè)控制系統(tǒng)上位機(jī)的人機(jī)界面 ………………………… 269
6. 6. 1 組態(tài)軟件選型 …………………… 269
6. 6. 2 用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)工業(yè)控制系統(tǒng)人機(jī)界面 ………………………… 271
6. 6. 3 工業(yè)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)報(bào)表的開發(fā) … 276
6. 6. 4 人機(jī)界面的調(diào)試 ………………… 277
復(fù)習(xí)思考題 …………………………………… 277
第 7 章 工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用 …… 278
7. 1 工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 ……………… 278
7. 1. 1 工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 ………… 278
7. 1. 2 工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 ………… 278
7. 2 工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)步驟 ……… 280
7. 2. 1 工業(yè)控制系統(tǒng)需求分析與總體設(shè)計(jì) ……………………………… 280
7. 2. 2 工業(yè)控制系統(tǒng)類型確定與設(shè)備選型 ……………………………… 283
7. 2. 3 工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件的開發(fā) … 285
7. 3 工業(yè)控制系統(tǒng)安全設(shè)計(jì) ……………… 286
7. 3. 1 工業(yè)控制系統(tǒng)安全性概述 ……… 286
7. 3. 2 安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì) ……………… 287
7. 3. 3 工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護(hù)技術(shù) ……………………………… 289
7. 4 工業(yè)控制系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行 ………… 293
7. 4. 1 離線仿真調(diào)試 …………………… 293
7. 4. 2 在線調(diào)試和運(yùn)行 ………………… 295
7. 5 工業(yè)控制系統(tǒng)電源、 接地、 防雷和抗干擾的設(shè)計(jì) ………………………… 295
7. 5. 1 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì) …………………… 295
7. 5. 2 接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)和防雷設(shè)計(jì) ……… 296
7. 5. 3 抗干擾設(shè)計(jì) ……………………… 298
7. 6 換熱實(shí)驗(yàn)對(duì)象工業(yè)控制系統(tǒng) ………… 299
7. 6. 1 換熱實(shí)驗(yàn)對(duì)象工藝及其控制 …… 299
7. 6. 2 Anybus AB7007 網(wǎng)關(guān)配置………… 302
7. 6. 3 Logix PLC 控制系統(tǒng)配置與編程 ……………………………… 309
7. 6. 4 人機(jī)界面工程中 OPC 服務(wù)器的配置 ……………………………… 314
7. 6. 5 上位機(jī)人機(jī)界面組態(tài)設(shè)計(jì) ……… 316
7. 6. 6 配置 FactoryTalk View SEClient ……………………………… 322
7. 6. 7 系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行 ………………… 323
復(fù)習(xí)思考題 …………………………………… 328
參考文獻(xiàn) ……………………………………… 329