第1章 機(jī)電系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計(jì)概述 1
1.1　機(jī)電系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計(jì)概述 1
1.1.1　機(jī)電系統(tǒng)組成與特征 1
1.1.2　機(jī)電系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 4
1.1.3　機(jī)電系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 5
1.2　機(jī)電系統(tǒng)（產(chǎn)品）數(shù)字化設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)流程中的應(yīng)用 7
1.2.1　產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程 7
1.2.2　機(jī)電系統(tǒng)（產(chǎn)品）數(shù)字化設(shè)計(jì)應(yīng)用 8
本章小結(jié) 9
思考題 9

第2章 機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)基本理論 10
2.1　機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)概述 10
2.1.1　機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 11
2.1.2　機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)原理 15
2.1.3　機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與功能 15
2.1.4　機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)的調(diào)試功能 20
2.1.5　機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì) 21
2.1.6　機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)流程 22
2.2　機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)軟件NXMCD 24
2.3　數(shù)字孿生 27
2.3.1　數(shù)字孿生概念 27
2.3.2　數(shù)字孿生的特征 28
2.3.3　數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)分析 29
2.3.4　數(shù)字樣機(jī) 32
2.3.5　西門子“數(shù)字化雙胞胎” 34
本章小結(jié) 36
思考題 36

第3章 智能設(shè)計(jì)基本理論 37
3.1　智能設(shè)計(jì)概述 37
3.2　智能設(shè)計(jì)的分類 38
3.3　智能設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù) 39
3.4　智能設(shè)計(jì)流程 40
3.5　智能設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì) 42
3.6　智能設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容 42
本章小結(jié) 43
思考題 43

第4章 機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)軟件簡(jiǎn)介 44
4.1　NXMCD軟件環(huán)境簡(jiǎn)介 44
4.1.1　進(jìn)入機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)軟件環(huán)境 44
4.1.2　文件命令 46
4.1.3　工具欄命令 47
4.1.4　資源條工具欄命令 48
4.1.5　運(yùn)行機(jī)電概念設(shè)計(jì)仿真 49
4.2　NXMCD軟件應(yīng)用概述 50
4.3　TIAPortal軟件簡(jiǎn)介 51
4.3.1　進(jìn)入TIAPortal軟件環(huán)境 51
4.3.2　界面介紹 52
4.3.3　PLC軟件編程 53
4.4　S7-PLCSIMAdvanced軟件簡(jiǎn)介 55
4.4.1　界面介紹 55
4.4.2　軟件的工作模式及原理 56
本章小結(jié) 57
思考題 57

第5章 基于物理特性的運(yùn)動(dòng)仿真基礎(chǔ) 58
5.1　基本機(jī)電對(duì)象與執(zhí)行器 58
5.1.1　基本機(jī)電對(duì)象與執(zhí)行器概述 58
5.1.2　創(chuàng)建機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)訓(xùn)練平臺(tái) 59
5.1.3　基本機(jī)電對(duì)象 60
5.1.4　執(zhí)行器 69
5.2　運(yùn)動(dòng)副 73
5.2.1　鉸鏈副 73
5.2.2　固定副 75
5.2.3　滑動(dòng)副 76
5.2.4　柱面副 77
5.2.5　球副 79
5.2.6　螺旋副 80
5.2.7　平面副 81
5.2.8　彈簧副 83
5.2.9　彈簧阻尼器 84
5.2.10　限制副 86
5.2.11　點(diǎn)在線上副 87
5.2.12　路徑約束運(yùn)動(dòng)副 88
5.2.13　線在線上副 90
5.3　耦合副 91
5.3.1　齒輪副 91
5.3.2　機(jī)械凸輪副 92
5.3.3　電子凸輪副 94
5.4　傳感器 95
5.4.1　碰撞傳感器 95
5.4.2　距離傳感器 97
5.4.3　位置傳感器 98
5.4.4　通用傳感器 100
5.4.5　限位開(kāi)關(guān) 102
5.4.6　繼電器 103
5.5　約束 105
5.5.1　斷開(kāi)約束 105
5.5.2　防止碰撞 106
5.6　變換對(duì)象屬性 107
5.6.1　顯示更改器 107
5.6.2　變換對(duì)象 109
本章小結(jié) 109
思考題 110

第6章 仿真的過(guò)程控制與協(xié)同設(shè)計(jì) 111
6.1　過(guò)程控制與協(xié)同設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述 111
6.2　運(yùn)行時(shí)參數(shù)與運(yùn)行時(shí)表達(dá)式 113
6.2.1　運(yùn)行時(shí)參數(shù) 113
6.2.2　運(yùn)行時(shí)表達(dá)式 114
6.2.3　虛擬軸運(yùn)動(dòng)副 115
6.3　信號(hào)與運(yùn)行時(shí)行為 117
6.3.1　信號(hào)與信號(hào)適配器 117
6.3.2　運(yùn)行時(shí)行為 119
6.4　仿真序列 120
6.5　代理對(duì)象 122
6.6　使用標(biāo)記表讀寫(xiě)參數(shù) 124
6.7　協(xié)同設(shè)計(jì) 125
6.7.1　MCD的SCOUT協(xié)同設(shè)計(jì) 125
6.7.2　使用SIMOTIONSCOUT工具編輯 126
6.7.3　通過(guò)SIZER選擇電動(dòng)機(jī) 127
本章小結(jié) 129
思考題 129

第7章 桌面式智能制造系統(tǒng)的仿真 130
7.1　桌面式智能制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介 130
7.2　部件模型的制作 132
7.3　機(jī)電概念設(shè)計(jì) 136
7.3.1　桌面式智能制造系統(tǒng)的基本機(jī)電對(duì)象、傳感器設(shè)置 136
7.3.2　桌面式智能制造系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)副、執(zhí)行器設(shè)置 137
7.3.3　仿真序列設(shè)置 140
本章小結(jié) 144
思考題 144

第8章 虛擬調(diào)試技術(shù) 145
8.1　虛擬調(diào)試概述 145
8.2　硬件在環(huán)虛擬調(diào)試 146
8.2.1　項(xiàng)目一：TIA+PLC+KEPServerEX硬件在環(huán)虛擬調(diào)試 146
8.2.2　項(xiàng)目二：TIA+PLC+SIMATICNET硬件在環(huán)虛擬調(diào)試 160
8.2.3　項(xiàng)目三：TIA+PLC1200（OPCUA）硬件在環(huán)虛擬調(diào)試 161
8.3　軟件在環(huán)虛擬調(diào)試 170
8.3.1　項(xiàng)目四：TIA+PLCSIMAdvanced（SOFTBUS）軟件在環(huán)虛擬調(diào)試 171
8.3.2　項(xiàng)目五：TIA+PLCSIMAdvanced（OPCUA）軟件在環(huán)虛擬調(diào)試 176
8.3.3　項(xiàng)目六：TIA+PLCSIM+NetToPLCsim+KEPServerEX軟件在環(huán)虛擬調(diào)試 183
本章小結(jié) 193
思考題 193

第9章 典型機(jī)電系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計(jì)案例 194
9.1　彩球機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)與數(shù)字孿生應(yīng)用實(shí)例 194
9.1.1　彩球機(jī)的基本機(jī)電對(duì)象、傳感器設(shè)置 196
9.1.2　彩球機(jī)的運(yùn)動(dòng)副、執(zhí)行器、信號(hào)適配器及仿真序列設(shè)置 198
9.1.3　彩球機(jī)系統(tǒng)的PLC程序編寫(xiě) 205
9.1.4　彩球機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字孿生 221
9.2　倒角儀數(shù)字化設(shè)計(jì)與數(shù)字孿生應(yīng)用實(shí)例 224
9.2.1　倒角儀的基本機(jī)電對(duì)象、傳感器設(shè)置 225
9.2.2　倒角儀的運(yùn)動(dòng)副、執(zhí)行器、信號(hào)適配器及仿真序列設(shè)置 227
9.2.3　倒角儀系統(tǒng)的PLC程序編寫(xiě) 233
9.2.4　倒角儀系統(tǒng)的數(shù)字孿生 236
9.3　雕刻機(jī)虛擬調(diào)試應(yīng)用實(shí)例 238
9.3.1　雕刻機(jī)的基本機(jī)電對(duì)象設(shè)置、傳感器設(shè)置 240
9.3.2　雕刻機(jī)的運(yùn)動(dòng)副、執(zhí)行器及信號(hào)適配器設(shè)置 242
9.3.3　雕刻機(jī)的PLC程序編寫(xiě) 244
9.3.4　雕刻機(jī)系統(tǒng)的虛擬調(diào)試 248
9.4　五子棋機(jī)虛擬調(diào)試應(yīng)用實(shí)例 251
9.4.1　五子棋機(jī)的基本機(jī)電對(duì)象、傳感器設(shè)置 253
9.4.2　五子棋機(jī)的運(yùn)動(dòng)副、執(zhí)行器、信號(hào)適配器及仿真序列設(shè)置 254
9.4.3　五子棋機(jī)的PLC程序編寫(xiě) 259
9.4.4　五子棋機(jī)系統(tǒng)的虛擬調(diào)試 263
本章小結(jié) 266
思考題 266

第10章 機(jī)電系統(tǒng)三維仿真案例 267
10.1　三維仿真技術(shù)概述 268
10.2　三維仿真場(chǎng)景搭建 268
10.2.1　MINT三維仿真工具功能概述 269
10.2.2　項(xiàng)目一：處理雕刻機(jī)模型 272
10.2.3　項(xiàng)目二：處理雕刻機(jī)模型PLC驅(qū)動(dòng) 276
10.3　三維仿真實(shí)驗(yàn)任務(wù)制作 280
10.3.1　項(xiàng)目三：創(chuàng)建仿真實(shí)驗(yàn)任務(wù) 280
10.3.2　項(xiàng)目四：配置仿真實(shí)驗(yàn)任務(wù) 282
10.4　三維仿真實(shí)驗(yàn)任務(wù)調(diào)試 289
10.4.1　項(xiàng)目五：任務(wù)調(diào)試 290
10.4.2　項(xiàng)目六：環(huán)境布局 298
本章小結(jié) 298
思考題 298

參考文獻(xiàn) 299