具體描述
內容簡介
《西門子WinCC V7從入門到提高》從基礎和實用齣發,涵蓋的主要內容包括WinCC的功能和WinCC的組態方法。全書分三個部分,第一部分為入門篇,主要介紹WinCC的安裝和卸載、項目的創建、項目管理器、組態變量、組態畫麵;第二部分為提高篇,包括WinCC的報警記錄、變量記錄、報錶、腳本、通信和訪問數據庫;第三部分是一個工程應用實例。
《西門子WinCC V7從入門到提高》的編寫原則是“讓讀者看得懂,用得上”。本書內容豐富,重點突齣,強調知識的實用性,幾乎每章中都配有大量實用的例題,便於讀者模仿學習,另外每章配有習題供讀者訓練之用。本書的資源中有重點內容的程序和操作視頻資料。
《西門子WinCC V7從入門到提高》可以供學習WinCC入門和提高級的工程技術人員使用,也可以作為大中專院校的機電類、信息類專業的教材。
目錄
前言
第一部分 入 門 篇
第1章 WinCC V7.0組態軟件概述
1.1 概述
1.1.1 組態軟件的功能
1.1.2 組態軟件的係統構成
1.1.3 組態軟件的發展趨勢
1.1.4 常用的組態軟件簡介
1.2 WinCC組態軟件簡介
1.2.1 WinCC軟件的性能特點
1.2.2 WinCC的係統結構及選件
1.2.3 WinCC V7.0的新特點
1.3 WinCC V7.0的安裝與卸載
1.3.1 安裝WinCC的硬件要求
1.3.2 安裝WinCC的軟件要求
1.3.3 WinCC的安裝步驟
1.3.4 WinCC的卸載
小結
習題
第2章 組態一個簡單的工程
2.1 對實現功能的描述
2.2 建立項目
2.2.1 啓動WinCC
2.2.2 建立一個新項目
2.3 組態項目
2.3.1 組態變量
2.3.2 組態畫麵
2.3.3 改變畫麵的屬性
2.4 保存並運行工程
2.4.1 保存工程
2.4.2 運行工程
小結
習題
第3章 項目管理器
3.1 WinCC項目管理器介紹
3.1.1 啓動WinCC項目管理器
3.1.2 WinCC項目管理器的結構
3.2 項目類型
3.2.1 單用戶項目
3.2.2 多用戶項目
3.2.3 客戶機項目
3.3 創建項目和編輯項目
3.3.1 創建項目的過程
3.3.2 更改計算機的屬性
3.3.3 運行WinCC項目
3.3.4 復製WinCC項目
小結
習題
第4章 組態變量
4.1 變量組態基礎
4.1.1 變量管理器
4.1.2 變量的分類
4.1.3 變量管理器的結構
4.2 變量的數據類型
4.2.1 數值型變量
4.2.2 字符串數據類型
4.2.3 原始數據類型
4.2.4 文本參考
4.3 創建和編輯變量
4.3.1 創建內部變量
4.3.2 創建過程變量
4.3.3 創建結構變量
4.3.4 創建變量組
4.3.5 編輯變量
小結
習題
第5章 組態畫麵
5.1 WinCC 圖形編輯器
5.1.1 圖形編輯器
5.1.2 圖形編輯器的布局
5.1.3 畫麵的布局
5.2 畫麵設計基礎
5.2.1 使用畫麵
5.2.2 圖形對象
5.3 畫麵動態化
5.3.1 畫麵動態化基礎
5.3.2 通過直接連接進行動態化
5.3.3 使用動態對話框進行動態化
5.3.4 通過變量連接進行動態化
5.3.5 用動態嚮導建立畫麵切換
5.3.6 用VBS建立動態化的過程
5.4 控件
5.5 圖像庫
小結
習題
第二部分 提 高 篇
第6章 報警記錄
6.1 報警記錄基礎
6.1.1 報警的消息塊
6.1.2 消息類型和類彆
6.1.3 報警歸檔
6.2 報警記錄的組態
6.2.1 報警記錄編輯器的結構
6.2.2 報警組態的過程
6.2.3 模擬量報警組態的過程
小結
習題
第7章 變量記錄
7.1 過程值歸檔基礎
7.1.1 過程值歸檔的概念和原理
7.1.2 過程值歸檔的方法
7.2 過程值歸檔的組態
7.2.1 變量記錄編輯器的結構
7.2.2 過程值歸檔組態的過程
小結
習題
第8章 報錶編輯
8.1 報錶編輯基礎
8.1.1 組態和運行係統數據的文檔
8.1.2 在頁麵布局中設置報錶
8.2 頁麵布局編輯器
8.3 創建、編輯布局和打印作業
8.3.1 創建布局
8.3.2 打印作業
8.4 應用實例
小結
習題
第9章 腳本係統
9.1 腳本基礎
9.1.1 C腳本(C-Script)基礎
9.1.2 C腳本編輯器
9.1.3 創建和編輯函數
9.1.4 創建和編輯動作
9.2 C腳本應用舉例
9.3 VBS
9.3.1 VBS腳本基礎
9.3.2 VBS腳本編輯器
9.3.3 編輯過程和動作
9.4 腳本的調試
9.4.1 腳本調試簡介
9.4.2 腳本調試實例
9.5 應用實例
小結
習題
第10章 通信
10.1 通信基礎
10.1.1 通信術語
10.1.2 WinCC通信原理
10.2 WinCC與SIMATIC S7 PLC的通信
10.2.1 WinCC與SIMATIC S7 PLC的MPI通信
10.2.2 WinCC與SIMATIC S7 PLC的PROFIBUS通信
10.2.3 通道單元
10.3 OPC通信
10.3.1 OPC基本知識
10.3.2 SIMATIC NET 軟件簡介
10.3.3 PC Access軟件簡介
10.3.4 OPC實例1-WinCC與S7-200的通信
10.3.5 OPC實例2-WinCC與S7-1200的通信
小結
習題
第11章 數據存儲和訪問
11.1 WinCC數據庫
11.1.1 WinCC數據庫的結構
11.1.2 WinCC數據庫的訪問
11.2 用VBS讀取變量歸檔數據到Excel
小結
習題
第三部分 工程實例篇
第12章 WinCC在鋰電池漿料超細分散機中的應用
12.1 鋰電池漿料超細分散機簡介
12.1.1 功能描述
12.1.2 控製係統軟硬件配置
12.2 組態WinCC項目
12.2.1 新建WinCC項目
12.2.2 創建過程畫麵和連接
12.2.3 過程值歸檔
12.2.4 組態報警
小結
參考文獻
前言/序言
自動化編程的基石:PLC與HMI的深度解析 在飛速發展的工業自動化領域,PLC(可編程邏輯控製器)和HMI(人機界麵)無疑是兩大核心支柱。它們協同工作,構成瞭現代生産綫的大腦與眼睛,實現瞭生産過程的智能化、高效化與精細化管理。本書旨在為廣大自動化工程師、技術愛好者以及即將投身於這一行業的學習者,提供一個全麵、深入的學習平颱,助您掌握PLC和HMI的核心技術,解決實際工程中的復雜問題。 第一部分:PLC編程的藝術與實踐 PLC,作為工業自動化控製係統的“大腦”,其編程的精妙程度和實際應用的重要性不言而喻。本部分將從最基礎的原理齣發,層層深入,帶領您領略PLC編程的魅力。 1. PLC基礎理論與硬件架構 PLC的起源與發展: 迴顧PLC從繼電器控製到現代智能控製的演變曆程,理解其在工業自動化中的不可替代性。 PLC的基本結構與組成: 深入解析CPU單元、存儲器、輸入/輸齣模塊、電源模塊、通信模塊等核心部件的功能與接口。我們將詳細介紹不同類型PLC(如S7-300/400/1200/1500係列)在硬件設計上的差異與特點。 PLC的工作原理: 剖析PLC的掃描周期,包括讀輸入、執行程序、寫輸齣等過程,理解CPU如何實時響應外部信號並進行邏輯判斷。 PLC的選型與應用場景: 根據不同的工業應用需求(如離散製造、過程控製、樓宇自動化等),指導讀者如何根據性能、I/O點數、通信能力、成本等因素,科學閤理地選擇適閤的PLC型號。 2. PLC編程語言的精通 梯形圖(Ladder Diagram, LD): 作為最直觀、最易於上手的PLC編程語言,我們將從基本觸點、綫圈、定時器、計數器等指令齣發,循序漸進地講解梯形圖的邏輯構建。通過豐富的案例,例如簡單的開關量控製、電機啓停、液位控製等,幫助讀者快速掌握梯形圖的應用。 指令錶(Instruction List, IL): 學習一種更接近機器碼的低級編程語言,理解其指令結構和執行方式,以及如何將其與梯形圖結閤使用,實現更復雜的邏輯。 結構化文本(Structured Text, ST): 掌握一種高級的、接近於高級語言的編程方式,學習其變量聲明、運算符、流程控製語句(IF-THEN-ELSE, CASE, FOR, WHILE等),以及如何利用ST實現復雜的數學運算、數據處理和算法。 功能塊圖(Function Block Diagram, FBD): 學習將常用功能封裝成功能塊,通過連接功能塊的輸入輸齣實現程序的模塊化設計,提高代碼的可重用性和可讀性。 順序功能圖(Sequential Function Chart, SFC): 掌握一種圖形化編程語言,用於描述和實現按順序執行的控製過程,特彆適用於復雜的狀態機和流程控製。我們將通過具體案例,如生産綫上的物料輸送、包裝流程等,展示SFC的強大能力。 不同編程語言的協同應用: 講解如何在同一個項目中混閤使用多種編程語言,發揮各自優勢,構建更優化的控製係統。 3. PLC的高級編程技巧與應用 數據類型與數據處理: 深入講解PLC支持的各種數據類型(布爾、字節、字、雙字、實數、字符等),以及如何進行數據之間的轉換、比較和運算。 定時器與計數器的深入應用: 不僅限於基本功能,還將探討定時器和計數器的各種工作模式(如TON, TOF, TP, CTU, CTD, CTUD等)及其組閤應用,解決如周期性任務、延時啓停、脈衝計數等實際問題。 子程序與中斷: 學習如何創建和調用子程序,實現代碼復用,提高程序的可維護性。掌握中斷的原理與應用,理解如何利用外部中斷、定時中斷等處理突發事件或實現高精度的時間控製。 移位指令與位操作: 深入講解位移指令(如SLD, SRD, ROTLD, ROTRD等)和位操作指令(如AND, OR, XOR, NOT等),在數據打包、位標誌管理、通信協議處理等方麵的強大作用。 模擬量處理與PID控製: 詳細介紹模擬量輸入/輸齣模塊的工作原理,如何采集和處理傳感器信號,以及如何實現PID(比例-積分-微分)控製器,解決溫度、壓力、流量等連續量控製問題,並進行參數整定。 通信協議與網絡集成: 講解PLC常見的通信協議,如Modbus RTU/TCP, PROFIBUS/PROFINET, Ethernet/IP等,以及如何實現PLC與其他設備(如HMI, SCADA, 變頻器, 傳感器等)之間的數據交換和網絡集成。 4. PLC調試與故障排除 在綫監視與強製操作: 學習如何利用編程軟件進行在綫監視,實時查看程序運行狀態、變量值,以及如何進行強製操作來模擬輸入或輸齣,用於調試。 斷點調試與單步執行: 掌握設置斷點、單步執行程序等高級調試技巧,精確定位程序錯誤。 錯誤診斷與報警處理: 理解PLC的內部診斷功能,如何查看和分析硬件故障、程序錯誤等報警信息,並學習設計報警處理機製,及時反饋給操作員。 常見故障的分析與排除: 結閤實際工程經驗,列舉並分析PLC係統常見的硬件故障、軟件故障、通信故障等,並提供有效的排除方法。 第二部分:HMI的設計藝術與交互體驗 HMI,作為人與自動化設備之間的橋梁,其設計的好壞直接影響到操作的便捷性、信息的可讀性以及生産效率。本部分將帶領您探索HMI設計的核心要素與高級技巧。 1. HMI基礎理論與設備類型 HMI的定義與功能: 闡述HMI在工業自動化中的角色,包括數據可視化、操作控製、報警顯示、趨勢記錄、報錶生成等。 HMI的分類與選型: 介紹不同類型的HMI,如文本顯示器、觸摸屏、工業PC(IPC)等,分析其優缺點和適用場景。 HMI與PLC的通信機製: 深入理解HMI與PLC之間的數據交換方式,包括通信驅動、通信協議、數據映射等。 2. HMI組態軟件的操作精通 軟件界麵與基本操作: 熟悉主流HMI組態軟件(如Siemens WinCC Familiar, Pro-face GP-Pro EX, Rockwell FactoryTalk View等,但此處不具體點名,而是概括性描述)的界麵布局,掌握畫麵創建、對象添加、屬性設置等基本操作。 屏幕設計原則: 講解如何進行有效的屏幕布局,包括信息優先級、顔色搭配、字體選擇、圖標設計等,以提升信息的可讀性和操作的直觀性。 對象的添加與編輯: 學習添加和編輯各種基礎對象,如文本標簽、數值顯示、按鈕、開關、滑動條、圖錶、位圖等,並理解它們的屬性與功能。 數據連接與變量管理: 掌握如何將HMI中的顯示對象和操作對象與PLC中的變量進行綁定,實現數據的實時讀寫。學習變量的命名規範、分組管理等。 3. HMI的高級功能與交互設計 畫麵導航與切換: 設計多級畫麵,實現有效的畫麵跳轉和導航,方便操作員快速找到所需信息。 報警管理係統: 學習如何配置報警,包括報警類型(延時報警、瞬時報警)、報警級彆、報警消息、報警記錄等。設計直觀的報警顯示界麵,並實現報警的確認和復位功能。 趨勢顯示與數據記錄: 掌握如何實時顯示工藝參數的麯綫變化(實時趨勢),以及如何對曆史數據進行記錄和迴放(曆史趨勢)。學習麯綫的配置,如顔色、綫型、顯示範圍等。 輸入控件的高級應用: 深入講解各種輸入控件(如字符串輸入、數值輸入、列錶框、組閤框等)的配置,以及如何通過輸入控件實現對PLC參數的修改。 用戶權限管理: 設計多級用戶權限,根據操作員的職責分配不同的操作和查看權限,確保生産過程的安全性和穩定性。 腳本與事件處理: 學習使用腳本語言(如VBScript, JavaScript等,具體取決於軟件)實現更復雜的交互邏輯,例如根據特定條件動態顯示/隱藏對象、執行計算、發送命令等。理解事件驅動機製,如按鍵按下、畫麵打開、變量改變等觸發的動作。 多語言支持: 學習如何為HMI畫麵實現多語言切換功能,滿足不同國傢和地區用戶的需求。 配方管理: 講解如何實現配方管理功能,將不同生産批次所需的參數組閤存儲為配方,方便操作員快速調用,提高生産效率和産品一緻性。 可視化元素的動畫效果: 學習如何為畫麵對象添加動畫效果,例如指示燈的閃爍、電機的轉動、液位的填充等,使界麵更加生動形象,便於直觀判斷設備狀態。 4. HMI的項目開發與部署 項目結構與組織: 學習如何閤理組織HMI項目文件,包括畫麵、變量、報警、腳本、庫等,方便管理和維護。 項目的高級組態: 探索項目中的全局對象、全局變量、函數等高級組態功能,提高開發效率。 交叉編譯與下載: 理解HMI項目從開發環境到目標設備的編譯和下載過程。 係統診斷與維護: 學習如何對HMI係統進行遠程診斷和維護,以及如何處理HMI設備本身的硬件故障。 第三部分:PLC與HMI的聯動實戰 本部分將通過一係列貼近實際生産場景的案例,將PLC編程與HMI設計融會貫通,讓您在實踐中鞏固所學知識,提升解決工程問題的能力。 1. 基礎控製係統設計與實現 多點啓停控製: 實現多個電機或設備按照特定順序啓停的控製邏輯,並在HMI上進行可視化操作。 液位控製係統: 通過液位傳感器采集液位信號,PLC根據液位高低控製水泵的啓停,HMI實時顯示液位並允許手動乾預。 溫度控製係統: 利用溫度傳感器和PID控製算法,實現對加熱或冷卻過程的精確溫度控製,並在HMI上顯示溫度麯綫和設定值。 2. 復雜生産流程的自動化 流水綫輸送與分揀: 設計PLC程序控製傳送帶的啓停,配閤傳感器實現物品的檢測和自動分揀,HMI直觀展示流水綫狀態。 包裝生産綫自動化: 集成PLC控製的灌裝、封口、貼標等工序,HMI集中監控和操作,並可根據不同産品選擇相應的生産參數。 注塑機等專用設備控製: 結閤專用設備的工作原理,設計PLC控製程序,實現加熱、注射、保壓、開模、頂齣等動作的精確協調,HMI顯示工藝參數並允許調整。 3. 數據采集與監控 能耗監測係統: 通過PLC采集電錶、水錶等數據,HMI進行匯總分析,生成能耗報錶。 生産數據統計: 實時統計産量、閤格率、停機時間等關鍵生産指標,並通過HMI進行展示和分析。 遠程監控與數據上傳: 講解如何通過工業以太網或移動網絡實現PLC數據的遠程訪問和上傳,與MES(製造執行係統)等上位係統進行集成。 4. 高級應用與前沿技術 運動控製集成: 學習如何將PLC與伺服驅動器、步進電機等集成,實現精確的定位、速度控製和同步運動,並在HMI上進行運動參數設置和示教。 安全控製係統: 講解如何設計符閤安全等級要求的PLC安全控製邏輯,並與HMI聯動,提供安全警示和操作限製。 故障診斷與預測性維護: 探討如何通過PLC和HMI收集設備運行數據,分析潛在故障,實現預測性維護。 通過本書的學習,您將不僅能夠獨立完成PLC程序的編寫和HMI界麵的設計,更重要的是,能夠理解自動化係統的整體架構,掌握分析和解決實際工程問題的關鍵技能,為您的職業發展奠定堅實的基礎,在自動化技術領域行穩緻遠,不斷精進。