具体描述
内容简介
《西门子WinCC V7从入门到提高》从基础和实用出发,涵盖的主要内容包括WinCC的功能和WinCC的组态方法。全书分三个部分,第一部分为入门篇,主要介绍WinCC的安装和卸载、项目的创建、项目管理器、组态变量、组态画面;第二部分为提高篇,包括WinCC的报警记录、变量记录、报表、脚本、通信和访问数据库;第三部分是一个工程应用实例。
《西门子WinCC V7从入门到提高》的编写原则是“让读者看得懂,用得上”。本书内容丰富,重点突出,强调知识的实用性,几乎每章中都配有大量实用的例题,便于读者模仿学习,另外每章配有习题供读者训练之用。本书的资源中有重点内容的程序和操作视频资料。
《西门子WinCC V7从入门到提高》可以供学习WinCC入门和提高级的工程技术人员使用,也可以作为大中专院校的机电类、信息类专业的教材。
目录
前言
第一部分 入 门 篇
第1章 WinCC V7.0组态软件概述
1.1 概述
1.1.1 组态软件的功能
1.1.2 组态软件的系统构成
1.1.3 组态软件的发展趋势
1.1.4 常用的组态软件简介
1.2 WinCC组态软件简介
1.2.1 WinCC软件的性能特点
1.2.2 WinCC的系统结构及选件
1.2.3 WinCC V7.0的新特点
1.3 WinCC V7.0的安装与卸载
1.3.1 安装WinCC的硬件要求
1.3.2 安装WinCC的软件要求
1.3.3 WinCC的安装步骤
1.3.4 WinCC的卸载
小结
习题
第2章 组态一个简单的工程
2.1 对实现功能的描述
2.2 建立项目
2.2.1 启动WinCC
2.2.2 建立一个新项目
2.3 组态项目
2.3.1 组态变量
2.3.2 组态画面
2.3.3 改变画面的属性
2.4 保存并运行工程
2.4.1 保存工程
2.4.2 运行工程
小结
习题
第3章 项目管理器
3.1 WinCC项目管理器介绍
3.1.1 启动WinCC项目管理器
3.1.2 WinCC项目管理器的结构
3.2 项目类型
3.2.1 单用户项目
3.2.2 多用户项目
3.2.3 客户机项目
3.3 创建项目和编辑项目
3.3.1 创建项目的过程
3.3.2 更改计算机的属性
3.3.3 运行WinCC项目
3.3.4 复制WinCC项目
小结
习题
第4章 组态变量
4.1 变量组态基础
4.1.1 变量管理器
4.1.2 变量的分类
4.1.3 变量管理器的结构
4.2 变量的数据类型
4.2.1 数值型变量
4.2.2 字符串数据类型
4.2.3 原始数据类型
4.2.4 文本参考
4.3 创建和编辑变量
4.3.1 创建内部变量
4.3.2 创建过程变量
4.3.3 创建结构变量
4.3.4 创建变量组
4.3.5 编辑变量
小结
习题
第5章 组态画面
5.1 WinCC 图形编辑器
5.1.1 图形编辑器
5.1.2 图形编辑器的布局
5.1.3 画面的布局
5.2 画面设计基础
5.2.1 使用画面
5.2.2 图形对象
5.3 画面动态化
5.3.1 画面动态化基础
5.3.2 通过直接连接进行动态化
5.3.3 使用动态对话框进行动态化
5.3.4 通过变量连接进行动态化
5.3.5 用动态向导建立画面切换
5.3.6 用VBS建立动态化的过程
5.4 控件
5.5 图像库
小结
习题
第二部分 提 高 篇
第6章 报警记录
6.1 报警记录基础
6.1.1 报警的消息块
6.1.2 消息类型和类别
6.1.3 报警归档
6.2 报警记录的组态
6.2.1 报警记录编辑器的结构
6.2.2 报警组态的过程
6.2.3 模拟量报警组态的过程
小结
习题
第7章 变量记录
7.1 过程值归档基础
7.1.1 过程值归档的概念和原理
7.1.2 过程值归档的方法
7.2 过程值归档的组态
7.2.1 变量记录编辑器的结构
7.2.2 过程值归档组态的过程
小结
习题
第8章 报表编辑
8.1 报表编辑基础
8.1.1 组态和运行系统数据的文档
8.1.2 在页面布局中设置报表
8.2 页面布局编辑器
8.3 创建、编辑布局和打印作业
8.3.1 创建布局
8.3.2 打印作业
8.4 应用实例
小结
习题
第9章 脚本系统
9.1 脚本基础
9.1.1 C脚本(C-Script)基础
9.1.2 C脚本编辑器
9.1.3 创建和编辑函数
9.1.4 创建和编辑动作
9.2 C脚本应用举例
9.3 VBS
9.3.1 VBS脚本基础
9.3.2 VBS脚本编辑器
9.3.3 编辑过程和动作
9.4 脚本的调试
9.4.1 脚本调试简介
9.4.2 脚本调试实例
9.5 应用实例
小结
习题
第10章 通信
10.1 通信基础
10.1.1 通信术语
10.1.2 WinCC通信原理
10.2 WinCC与SIMATIC S7 PLC的通信
10.2.1 WinCC与SIMATIC S7 PLC的MPI通信
10.2.2 WinCC与SIMATIC S7 PLC的PROFIBUS通信
10.2.3 通道单元
10.3 OPC通信
10.3.1 OPC基本知识
10.3.2 SIMATIC NET 软件简介
10.3.3 PC Access软件简介
10.3.4 OPC实例1-WinCC与S7-200的通信
10.3.5 OPC实例2-WinCC与S7-1200的通信
小结
习题
第11章 数据存储和访问
11.1 WinCC数据库
11.1.1 WinCC数据库的结构
11.1.2 WinCC数据库的访问
11.2 用VBS读取变量归档数据到Excel
小结
习题
第三部分 工程实例篇
第12章 WinCC在锂电池浆料超细分散机中的应用
12.1 锂电池浆料超细分散机简介
12.1.1 功能描述
12.1.2 控制系统软硬件配置
12.2 组态WinCC项目
12.2.1 新建WinCC项目
12.2.2 创建过程画面和连接
12.2.3 过程值归档
12.2.4 组态报警
小结
参考文献
前言/序言
自动化编程的基石:PLC与HMI的深度解析 在飞速发展的工业自动化领域,PLC(可编程逻辑控制器)和HMI(人机界面)无疑是两大核心支柱。它们协同工作,构成了现代生产线的大脑与眼睛,实现了生产过程的智能化、高效化与精细化管理。本书旨在为广大自动化工程师、技术爱好者以及即将投身于这一行业的学习者,提供一个全面、深入的学习平台,助您掌握PLC和HMI的核心技术,解决实际工程中的复杂问题。 第一部分:PLC编程的艺术与实践 PLC,作为工业自动化控制系统的“大脑”,其编程的精妙程度和实际应用的重要性不言而喻。本部分将从最基础的原理出发,层层深入,带领您领略PLC编程的魅力。 1. PLC基础理论与硬件架构 PLC的起源与发展: 回顾PLC从继电器控制到现代智能控制的演变历程,理解其在工业自动化中的不可替代性。 PLC的基本结构与组成: 深入解析CPU单元、存储器、输入/输出模块、电源模块、通信模块等核心部件的功能与接口。我们将详细介绍不同类型PLC(如S7-300/400/1200/1500系列)在硬件设计上的差异与特点。 PLC的工作原理: 剖析PLC的扫描周期,包括读输入、执行程序、写输出等过程,理解CPU如何实时响应外部信号并进行逻辑判断。 PLC的选型与应用场景: 根据不同的工业应用需求(如离散制造、过程控制、楼宇自动化等),指导读者如何根据性能、I/O点数、通信能力、成本等因素,科学合理地选择适合的PLC型号。 2. PLC编程语言的精通 梯形图(Ladder Diagram, LD): 作为最直观、最易于上手的PLC编程语言,我们将从基本触点、线圈、定时器、计数器等指令出发,循序渐进地讲解梯形图的逻辑构建。通过丰富的案例,例如简单的开关量控制、电机启停、液位控制等,帮助读者快速掌握梯形图的应用。 指令表(Instruction List, IL): 学习一种更接近机器码的低级编程语言,理解其指令结构和执行方式,以及如何将其与梯形图结合使用,实现更复杂的逻辑。 结构化文本(Structured Text, ST): 掌握一种高级的、接近于高级语言的编程方式,学习其变量声明、运算符、流程控制语句(IF-THEN-ELSE, CASE, FOR, WHILE等),以及如何利用ST实现复杂的数学运算、数据处理和算法。 功能块图(Function Block Diagram, FBD): 学习将常用功能封装成功能块,通过连接功能块的输入输出实现程序的模块化设计,提高代码的可重用性和可读性。 顺序功能图(Sequential Function Chart, SFC): 掌握一种图形化编程语言,用于描述和实现按顺序执行的控制过程,特别适用于复杂的状态机和流程控制。我们将通过具体案例,如生产线上的物料输送、包装流程等,展示SFC的强大能力。 不同编程语言的协同应用: 讲解如何在同一个项目中混合使用多种编程语言,发挥各自优势,构建更优化的控制系统。 3. PLC的高级编程技巧与应用 数据类型与数据处理: 深入讲解PLC支持的各种数据类型(布尔、字节、字、双字、实数、字符等),以及如何进行数据之间的转换、比较和运算。 定时器与计数器的深入应用: 不仅限于基本功能,还将探讨定时器和计数器的各种工作模式(如TON, TOF, TP, CTU, CTD, CTUD等)及其组合应用,解决如周期性任务、延时启停、脉冲计数等实际问题。 子程序与中断: 学习如何创建和调用子程序,实现代码复用,提高程序的可维护性。掌握中断的原理与应用,理解如何利用外部中断、定时中断等处理突发事件或实现高精度的时间控制。 移位指令与位操作: 深入讲解位移指令(如SLD, SRD, ROTLD, ROTRD等)和位操作指令(如AND, OR, XOR, NOT等),在数据打包、位标志管理、通信协议处理等方面的强大作用。 模拟量处理与PID控制: 详细介绍模拟量输入/输出模块的工作原理,如何采集和处理传感器信号,以及如何实现PID(比例-积分-微分)控制器,解决温度、压力、流量等连续量控制问题,并进行参数整定。 通信协议与网络集成: 讲解PLC常见的通信协议,如Modbus RTU/TCP, PROFIBUS/PROFINET, Ethernet/IP等,以及如何实现PLC与其他设备(如HMI, SCADA, 变频器, 传感器等)之间的数据交换和网络集成。 4. PLC调试与故障排除 在线监视与强制操作: 学习如何利用编程软件进行在线监视,实时查看程序运行状态、变量值,以及如何进行强制操作来模拟输入或输出,用于调试。 断点调试与单步执行: 掌握设置断点、单步执行程序等高级调试技巧,精确定位程序错误。 错误诊断与报警处理: 理解PLC的内部诊断功能,如何查看和分析硬件故障、程序错误等报警信息,并学习设计报警处理机制,及时反馈给操作员。 常见故障的分析与排除: 结合实际工程经验,列举并分析PLC系统常见的硬件故障、软件故障、通信故障等,并提供有效的排除方法。 第二部分:HMI的设计艺术与交互体验 HMI,作为人与自动化设备之间的桥梁,其设计的好坏直接影响到操作的便捷性、信息的可读性以及生产效率。本部分将带领您探索HMI设计的核心要素与高级技巧。 1. HMI基础理论与设备类型 HMI的定义与功能: 阐述HMI在工业自动化中的角色,包括数据可视化、操作控制、报警显示、趋势记录、报表生成等。 HMI的分类与选型: 介绍不同类型的HMI,如文本显示器、触摸屏、工业PC(IPC)等,分析其优缺点和适用场景。 HMI与PLC的通信机制: 深入理解HMI与PLC之间的数据交换方式,包括通信驱动、通信协议、数据映射等。 2. HMI组态软件的操作精通 软件界面与基本操作: 熟悉主流HMI组态软件(如Siemens WinCC Familiar, Pro-face GP-Pro EX, Rockwell FactoryTalk View等,但此处不具体点名,而是概括性描述)的界面布局,掌握画面创建、对象添加、属性设置等基本操作。 屏幕设计原则: 讲解如何进行有效的屏幕布局,包括信息优先级、颜色搭配、字体选择、图标设计等,以提升信息的可读性和操作的直观性。 对象的添加与编辑: 学习添加和编辑各种基础对象,如文本标签、数值显示、按钮、开关、滑动条、图表、位图等,并理解它们的属性与功能。 数据连接与变量管理: 掌握如何将HMI中的显示对象和操作对象与PLC中的变量进行绑定,实现数据的实时读写。学习变量的命名规范、分组管理等。 3. HMI的高级功能与交互设计 画面导航与切换: 设计多级画面,实现有效的画面跳转和导航,方便操作员快速找到所需信息。 报警管理系统: 学习如何配置报警,包括报警类型(延时报警、瞬时报警)、报警级别、报警消息、报警记录等。设计直观的报警显示界面,并实现报警的确认和复位功能。 趋势显示与数据记录: 掌握如何实时显示工艺参数的曲线变化(实时趋势),以及如何对历史数据进行记录和回放(历史趋势)。学习曲线的配置,如颜色、线型、显示范围等。 输入控件的高级应用: 深入讲解各种输入控件(如字符串输入、数值输入、列表框、组合框等)的配置,以及如何通过输入控件实现对PLC参数的修改。 用户权限管理: 设计多级用户权限,根据操作员的职责分配不同的操作和查看权限,确保生产过程的安全性和稳定性。 脚本与事件处理: 学习使用脚本语言(如VBScript, JavaScript等,具体取决于软件)实现更复杂的交互逻辑,例如根据特定条件动态显示/隐藏对象、执行计算、发送命令等。理解事件驱动机制,如按键按下、画面打开、变量改变等触发的动作。 多语言支持: 学习如何为HMI画面实现多语言切换功能,满足不同国家和地区用户的需求。 配方管理: 讲解如何实现配方管理功能,将不同生产批次所需的参数组合存储为配方,方便操作员快速调用,提高生产效率和产品一致性。 可视化元素的动画效果: 学习如何为画面对象添加动画效果,例如指示灯的闪烁、电机的转动、液位的填充等,使界面更加生动形象,便于直观判断设备状态。 4. HMI的项目开发与部署 项目结构与组织: 学习如何合理组织HMI项目文件,包括画面、变量、报警、脚本、库等,方便管理和维护。 项目的高级组态: 探索项目中的全局对象、全局变量、函数等高级组态功能,提高开发效率。 交叉编译与下载: 理解HMI项目从开发环境到目标设备的编译和下载过程。 系统诊断与维护: 学习如何对HMI系统进行远程诊断和维护,以及如何处理HMI设备本身的硬件故障。 第三部分:PLC与HMI的联动实战 本部分将通过一系列贴近实际生产场景的案例,将PLC编程与HMI设计融会贯通,让您在实践中巩固所学知识,提升解决工程问题的能力。 1. 基础控制系统设计与实现 多点启停控制: 实现多个电机或设备按照特定顺序启停的控制逻辑,并在HMI上进行可视化操作。 液位控制系统: 通过液位传感器采集液位信号,PLC根据液位高低控制水泵的启停,HMI实时显示液位并允许手动干预。 温度控制系统: 利用温度传感器和PID控制算法,实现对加热或冷却过程的精确温度控制,并在HMI上显示温度曲线和设定值。 2. 复杂生产流程的自动化 流水线输送与分拣: 设计PLC程序控制传送带的启停,配合传感器实现物品的检测和自动分拣,HMI直观展示流水线状态。 包装生产线自动化: 集成PLC控制的灌装、封口、贴标等工序,HMI集中监控和操作,并可根据不同产品选择相应的生产参数。 注塑机等专用设备控制: 结合专用设备的工作原理,设计PLC控制程序,实现加热、注射、保压、开模、顶出等动作的精确协调,HMI显示工艺参数并允许调整。 3. 数据采集与监控 能耗监测系统: 通过PLC采集电表、水表等数据,HMI进行汇总分析,生成能耗报表。 生产数据统计: 实时统计产量、合格率、停机时间等关键生产指标,并通过HMI进行展示和分析。 远程监控与数据上传: 讲解如何通过工业以太网或移动网络实现PLC数据的远程访问和上传,与MES(制造执行系统)等上位系统进行集成。 4. 高级应用与前沿技术 运动控制集成: 学习如何将PLC与伺服驱动器、步进电机等集成,实现精确的定位、速度控制和同步运动,并在HMI上进行运动参数设置和示教。 安全控制系统: 讲解如何设计符合安全等级要求的PLC安全控制逻辑,并与HMI联动,提供安全警示和操作限制。 故障诊断与预测性维护: 探讨如何通过PLC和HMI收集设备运行数据,分析潜在故障,实现预测性维护。 通过本书的学习,您将不仅能够独立完成PLC程序的编写和HMI界面的设计,更重要的是,能够理解自动化系统的整体架构,掌握分析和解决实际工程问题的关键技能,为您的职业发展奠定坚实的基础,在自动化技术领域行稳致远,不断精进。