西门子公司组编，西门子资深工程师主编。

西门子工业自动化技术丛书之一，随书附赠两张光盘，内容包括SIMATIC组态与编程软件、SIMATIC中文技术手册和多媒体培训课件。

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《西门子工业自动化项目设计实践》从自动化工程项目设计实践出发，介绍了西门子公司的SIMATIC自动化技术，涵盖了S7—300/400控制器、PROFIBUS网络通信和人机界面监控系统组态三大核心技术。在编写形式上，注重理论与生产实际相联系，书中以自动化工程项目设计为依托，按照项目设计的流程，详细阐述了硬件选型与组态、程序设计与调试、网络配置与通信、触摸屏组态与设计以及故障诊断的方法。本书语言简练、通俗易懂，内容由浅入深，循序渐进，使读者能够在很短的时间内轻松入门。
为方便读者上机操作，书中附有两张信息丰富的DVD光盘，内容包括SIMATIC组态与编程软件、SIMATIC中文技术手册和多媒体培训课件。
《西门子工业自动化项目设计实践》可作为广大工程技术人员和相关专业的学生学习西门子公司自动化技术的培训教材和实用的参考书。

序
前言

第1章 绪论
1.1 西门子工业自动化系统概述
1.1.1 全集成自动化概念
1.1.2 SIMATIC系统特性
1.2 自动化生产线工程项目设计
1.3 可编程序控制器基础
1.3.1 可编程序控制器的产生和定义
1.3.2 可编程序控制器的特点
1.3.3 可编程序控制器的分类
1.3.4 可编程序控制器的硬件组成
1.3.5 可编程序控制器的工作特点

第2章 工程项目
2.1 控制任务
2.1.1 自动化生产线模型
2.1.2 控制系统技术要求
2.2 控制方案设计原则
2.2.1 确定系统控制任务与设计要求
2.2.2 制定电气控制方案
2.2.3 确定控制系统的输入输出信号
2.2.4 PLC选型与硬件配置
2.2.5 I/O分配
2.2.6 控制程序设计
2.2.7 现场运行调试
2.2.8 项目归档

第3章 PLC的硬件系统
3.1 S7-300/400硬件模块
3.1.1 机架
3.1.2 电源模块
3.1.3 CPU
3.1.4 信号模块
3.1.5 通信模块
3.1.6 功能模块
3.1.7 接口模块
3.1.8 占位模块
3.1.9 仿真器模块
3.2 硬件安装
3.2.1 S7-300安装规范
3.2.2 S7-400安装规范
3.2.3 更换模块
3.3 硬件接线
3.3.1 模块选择
3.3.2 I/O分配表
3.3.3 I/O接线图
3.4 组态硬件
3.4.1 创建一个项目
3.4.2 硬件配置
3.4.3 更新硬件目录
3.4.4 复位CPU和暖启动
任务1灌装项目硬件设计

第4章 PLC的软件设计
4.1 STEP7编程基础
4.1.1 数制和编码
4.1.2 数据类型及表示格式
4.1.3 S7-300/400的内部资源
4.1.4 存储区的寻址方式
4.1.5 STEP7编程语言
4.2 程序结构设计
4.2.1 程序块类型
4.2.2 程序结构形式
4.2.3 工程项目程序结构
5.1.4 串行通信接口
5.1.5 西门子公司的工业网络通信
5.2 PRoFIBUS网络概述
5.2.1 PROFIBUS的优点
5.2.2 PROFIBUS的访问机理
5.2.3 PROFIBUS的通信协议
5.2.4 PROFIBUS的网络特性
5.2.5 PROFIBUS网络连接部件
5.3 PROFIBUS.DP网络的主站与从站
5.3.1 PROFIBUS-DP网络中的主站
5.3.2 PROFIBUS-DP网络中的从站
5.3.3 PROFIBUS通信处理器
5.4 建立PROFIBUS－DP网络
5.4.1 集成DP接口的CPU作主站
5.4.2 CP342-5作为主站

任务12 组态PROFIBUS-DP网络
5.5 PROFIBUS－DP网络故障诊断
5.5.1 故障指示灯LED
5.5.2 用STEP7軟件进行网络诊断
5.5.3 通过组织块OB86进行诊断
5.5.4 用BT200进行硬件测试与诊断

第6章 触摸屏的使用
6.1 人机界面
6.2 winCCncxible概述
6.2.1 WinCCflexible应用对象
6.2.2 WinCEflexible的组件
6.2.3 WinCCflexible项目应用
任务13 建立灌装生产线监控项目
6.3 建立一个winCCflexible项目
6.3.1 启动WinCCflexible
6.3.2 建立一个新项目
6.3.3 WinCC00xiblc项目组态界面
6.3.4 WinCCflexible与STEP7集成
任务14 建立通信连接
6.4 触摸屏的通信连接
6.4.1 TP177BPN／DP触摸屏的硬件连接
6.4.2 设置触摸屏通信参数
任务15 生成监控系统所需的变量
6.5 定义变量
6.5.1 变量的分类
6.5.2 变量的数据类型
6.5.3 编辑变量
任务16 组态灌装自动化生产线监控画面
6.6 组态监控画面
6.6.1 创建画面
6.6.2 设计画面结构
6.6.3 画面编辑器的常用工具
6.6.4 组态初始画面
6.6.5 组态运行画面
6.6.6 组态物料混合画面
6.6.7 组态参数设置画面
6.6.8 组态趋势视图
6.7 winCCncxible模拟调试
6.7.1 项目的離线模拟调试
6.7.2 项目的集成模拟调试
任务17 编辑监控系统报警消息
6.8 编辑报警消息
6.8.1 报警的概念
6.8.2 组态报警
6.8.3 显示报警消息
任务18 组态配方设置画面
6.9 组态配方
6.9.1 配方的概念叫
6.9.2 配方数据的存储与传送
6.9.3 组态项目的配方
6.9.4 编写PLC程序
6.9.5 运行配方视图
任务19 组态用户管理画画
6.10 用户管理
6.10.1 用户管理的基本概念
6.10.2 用户管理的组态
6.10.3 用户管理的使用
參考文獻

　　第1章 绪论

　　1.1 西门子工业自动化系统概述

　　1.1.1 全集成自动化概念

　　工业现代化的进程，对生产过程的自动控制和信息通信提出了更高的要求。工业自动化系统已经从单机的PLC控制发展到多PLC及人机界面（Human Machine Interface，HMI）的网络控制。目前，PLC技术、网络通信技术和HMI上位监控技术已经广泛应用于“制造自动化”和“过程自动化”两大领域，包括钢铁、机械、冶金、石化、玻璃、水泥、水处理、垃圾处理、食品和饮料业、包装、港口、纺织、石油和天然气、电力、汽车等。

　　作为全球自动化领域技术、标准及市场的领导者，西门子公司一直致力于自动化和驱动产品及系统的不断创新。1996年，西门子公司自动化与驱动集团提出了全集成自动化（To-tally Integrated Automation，TIA）的概念，即用一种系统或者一个自动化平台完成原来由多种系统搭配起来才能完成的功能。SIMATIC提供了一个可以包含当今自动化解决方案中全部所需组件的模块化系统，其系列产品具有高度一致的数据管理、统一的编程和组态环境以及标准化的网络通信体系、结构，为从现场级到控制级的生产及过程控制提供了统一的全集成、系统平台。

　　2.1.2控制系统技术要求

　　自动化生产线模型设计了手动和自动两种工作模式。手动模式用于设备的调试和计数统计值的复位。自动模式下允许启动生产线运行。

　　控制系统中包括紧急情况的处理以及故障诊断与显示报警功能。

　　1急停功能

　　当设备发生故障时，按下急停按钮，停止设备的一切运行。

　　2手动模式

　　1）在手动模式下，可以通过点动按钮使传送带电动机正转或反转，用于调试设备。

　　2）在手动模式下，可以通过复位按钮对计数统计值进行清零。

　　3）在手动模式下，可以通过选择开关设置下位（PLC）控制或上位（HMI）控制。

　　3自动模式

　　1）在自动模式下，按下启动按钮，系统启动，电动机正转，传送带运行。

　　2）空瓶子到达灌装位置时，电动机停转，灌装阀门打开。

　　3）灌装时间到，灌装阀门关闭，电动机正转，传送带继续运行。

　　4）在自动模式下，按下停止按钮，系统停止，电动机不转，传送带停止运行。

　　4.工件计数统计

　　控制系统可以实现工件的计数统计，包括毛坯数、正品数和废品数。正品数显示在控制面板的数码管上。5模拟量检测灌装液罐的液位由模拟量液位传感器进行监视。液位低于下限时，要打开进料阀门，液位高于上限时，要关闭进料阀门。

　　6故障报警

　　当设备发生故障时，控制系统能够立即响应，控制面板上相应的故障指示灯会闪亮故障排除后，按下故障复位按钮，生产线才能自动运行。2.2控制方案设计原则

　　自动化控制系统的被控对象一般为机械加工设备、电气设备、生产线或生产过程。控制方案设计主要包括硬件设计、软件程序设计、施工设计及现场调试等几部分内容。设计流程如图2.3所示。

　　2.2.1确定系统控制任务与设计要求

　　首先要了解机械运动与电气执行元件之间的关系，仔细分析被控对象的控制过程和控制要求，熟悉工艺流程及设备性能，明确各项任务的要求、约束条件及控制方式。对于较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立的部分，这样可以化繁为简，有利于编程和调试。

　　2.2.2制定电气控制方案

　　根据生产工艺和机械运动的控制要求，确定控制系统的工作方式，例如全自动、半自动、手动、单机运行、多机联线运行等。

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西门子在1996年提出的全集成自动化（TIA，Totally Integrated Automation）概念，是自动化技术中一种全新而又独特的概念，即实现自动化系统中涉及的所有部件在组态与编程、数据管理以及通信三方面均具有统一性。

基于西门子自动化控制技术所提供的强大功能，SIMATIC自动化技术在中国制造自动化和过程自动化的各个领域得到广泛的应用。西门子SIMATIC自动化系统的研究与应用已经成为国内工业自动化领域的热门话题。广大工程技术人员迫切需要掌握SIMATIC自动化系统设计、调试与维护等技术，解决生产现场的实际问题。在校的学生也希望具有西门子SIMATIC自动化技术的职业技能，适应人才市场的需要。由于SIMATIC自动化技术涉及的知识面比较广泛，相关的技术手册过于繁杂，使初学者感到入门比较困难。本书就是为了适应这部分读者需要而编写的，本书将通过工程项目设计实例使读者快速掌握西门子自动化系统的核心技术及其设计方法。

本书的特点是涵盖了西门子自动化的核心技术，即S7-300/400PLC控制技术、PROFIBUS网络通信技术和人机界面监控技术。在编写形式上，结合作者多年培训的经验，将理论讲授与解决生产实际问题相联系，书中以自动化工程项目设计为依托，按照项目设计的流程，详细阐述了硬件选型与组态、程序设计与调试、网络配置与通信、触摸屏组态与设计以及故障诊断的方法。

为了使读者能够由简单到复杂、由易到难、循序渐进地掌握西门子工业自动化技术，本书将工程项目分为三个层次分别描述，即可编程控制器单机控制系统、PROFIBUS-DP现场总线网络控制系统和触摸屏上位监控系统。内容讲述由浅入深，由表及里，层层展开，语言简练、通俗易懂，使读者能够在很短的时间内轻松自如地掌握复杂的SIMATIC自动化技术。

全书共分为6章。第1章概述了西门子自动化技术，介绍了可编程控制器基础知识，包括可编程控制器的由来、特点、分类、硬件组成和工作原理。

第2章给出一个制造业自动生产线模型，该模型将贯穿教材始终。通过解决自动生产线控制任务，学习与掌握如何完成一个工程项目的设计。

第3、4章以可编程控制器单机控制系统为设计对象，介绍S7-300/400PLC的应用技术。第3章详细介绍工程项目设计实例的硬件配置与组态方法。第4章详细介绍软件编程及程序调试方法。

第5章将自动生产线工程项目扩展到PROFIBUS-DP现场总线网络控制系统，介绍如何建立一个分布式现场总线网络以及PROFIBUS-DP网络的故障诊断方法。

第6章将自动生产线的控制面板用西门子的触摸屏替代，以WinCC flexible软件为组态工具，介绍上位监控系统的组态与设计。

为方便读者上机操作，书中附有两张信息丰富的DVD光盘，内容包括SIMATIC组态与编程软件、SIMATIC中文技术手册、和多媒体培训课件。

西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团自动化系统部 先生在百忙之中为本书写了序，在此表示感谢！本书在编写过程中得到了西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团自动化系统部西门子自动化教育合作项目部经理杨大汉先生的大力支持，同时得到了 工程师的大力帮助，再次表示衷心的感谢!