第1章 機電系統(tǒng)數(shù)字化設計概述 1
1.1　機電系統(tǒng)數(shù)字化設計概述 1
1.1.1　機電系統(tǒng)組成與特征 1
1.1.2　機電系統(tǒng)數(shù)字化設計簡介 4
1.1.3　機電系統(tǒng)數(shù)字化設計技術發(fā)展趨勢 5
1.2　機電系統(tǒng)（產(chǎn)品）數(shù)字化設計在設計流程中的應用 7
1.2.1　產(chǎn)品設計流程 7
1.2.2　機電系統(tǒng)（產(chǎn)品）數(shù)字化設計應用 8
本章小結 9
思考題 9

第2章 機電一體化概念設計基本理論 10
2.1　機電一體化概念設計概述 10
2.1.1　機電一體化概念設計簡介 11
2.1.2　機電一體化概念設計原理 15
2.1.3　機電一體化概念設計的特點與功能 15
2.1.4　機電一體化概念設計系統(tǒng)的調試功能 20
2.1.5　機電一體化概念設計的技術優(yōu)勢 21
2.1.6　機電一體化概念設計流程 22
2.2　機電一體化概念設計軟件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)字孿生關鍵技術分析 29
2.3.4　數(shù)字樣機 32
2.3.5　西門子“數(shù)字化雙胞胎” 34
本章小結 36
思考題 36

第3章 智能設計基本理論 37
3.1　智能設計概述 37
3.2　智能設計的分類 38
3.3　智能設計關鍵技術 39
3.4　智能設計流程 40
3.5　智能設計的發(fā)展趨勢 42
3.6　智能設計的研究內容 42
本章小結 43
思考題 43

第4章 機電一體化概念設計軟件簡介 44
4.1　NXMCD軟件環(huán)境簡介 44
4.1.1　進入機電一體化概念設計軟件環(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　運行機電概念設計仿真 49
4.2　NXMCD軟件應用概述 50
4.3　TIAPortal軟件簡介 51
4.3.1　進入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 57
思考題 57

第5章 基于物理特性的運動仿真基礎 58
5.1　基本機電對象與執(zhí)行器 58
5.1.1　基本機電對象與執(zhí)行器概述 58
5.1.2　創(chuàng)建機電一體化概念設計訓練平臺 59
5.1.3　基本機電對象 60
5.1.4　執(zhí)行器 69
5.2　運動副 73
5.2.1　鉸鏈副 73
5.2.2　固定副 75
5.2.3　滑動副 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　點在線上副 87
5.2.12　路徑約束運動副 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　限位開關 102
5.4.6　繼電器 103
5.5　約束 105
5.5.1　斷開約束 105
5.5.2　防止碰撞 106
5.6　變換對象屬性 107
5.6.1　顯示更改器 107
5.6.2　變換對象 109
本章小結 109
思考題 110

第6章 仿真的過程控制與協(xié)同設計 111
6.1　過程控制與協(xié)同設計簡述 111
6.2　運行時參數(shù)與運行時表達式 113
6.2.1　運行時參數(shù) 113
6.2.2　運行時表達式 114
6.2.3　虛擬軸運動副 115
6.3　信號與運行時行為 117
6.3.1　信號與信號適配器 117
6.3.2　運行時行為 119
6.4　仿真序列 120
6.5　代理對象 122
6.6　使用標記表讀寫參數(shù) 124
6.7　協(xié)同設計 125
6.7.1　MCD的SCOUT協(xié)同設計 125
6.7.2　使用SIMOTIONSCOUT工具編輯 126
6.7.3　通過SIZER選擇電動機 127
本章小結 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)簡介 130
7.2　部件模型的制作 132
7.3　機電概念設計 136
7.3.1　桌面式智能制造系統(tǒng)的基本機電對象、傳感器設置 136
7.3.2　桌面式智能制造系統(tǒng)的運動副、執(zhí)行器設置 137
7.3.3　仿真序列設置 140
本章小結 144
思考題 144

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

第9章 典型機電系統(tǒng)數(shù)字化設計案例 194
9.1　彩球機數(shù)字化設計與數(shù)字孿生應用實例 194
9.1.1　彩球機的基本機電對象、傳感器設置 196
9.1.2　彩球機的運動副、執(zhí)行器、信號適配器及仿真序列設置 198
9.1.3　彩球機系統(tǒng)的PLC程序編寫 205
9.1.4　彩球機系統(tǒng)的數(shù)字孿生 221
9.2　倒角儀數(shù)字化設計與數(shù)字孿生應用實例 224
9.2.1　倒角儀的基本機電對象、傳感器設置 225
9.2.2　倒角儀的運動副、執(zhí)行器、信號適配器及仿真序列設置 227
9.2.3　倒角儀系統(tǒng)的PLC程序編寫 233
9.2.4　倒角儀系統(tǒng)的數(shù)字孿生 236
9.3　雕刻機虛擬調試應用實例 238
9.3.1　雕刻機的基本機電對象設置、傳感器設置 240
9.3.2　雕刻機的運動副、執(zhí)行器及信號適配器設置 242
9.3.3　雕刻機的PLC程序編寫 244
9.3.4　雕刻機系統(tǒng)的虛擬調試 248
9.4　五子棋機虛擬調試應用實例 251
9.4.1　五子棋機的基本機電對象、傳感器設置 253
9.4.2　五子棋機的運動副、執(zhí)行器、信號適配器及仿真序列設置 254
9.4.3　五子棋機的PLC程序編寫 259
9.4.4　五子棋機系統(tǒng)的虛擬調試 263
本章小結 266
思考題 266

第10章 機電系統(tǒng)三維仿真案例 267
10.1　三維仿真技術概述 268
10.2　三維仿真場景搭建 268
10.2.1　MINT三維仿真工具功能概述 269
10.2.2　項目一：處理雕刻機模型 272
10.2.3　項目二：處理雕刻機模型PLC驅動 276
10.3　三維仿真實驗任務制作 280
10.3.1　項目三：創(chuàng)建仿真實驗任務 280
10.3.2　項目四：配置仿真實驗任務 282
10.4　三維仿真實驗任務調試 289
10.4.1　項目五：任務調試 290
10.4.2　項目六：環(huán)境布局 298
本章小結 298
思考題 298

參考文獻 299