前言

虚拟仿真技术在数字化工厂的建设中发挥着重要作用，也成为近年来高校实践教学中

的重要手段。西门子NX 软件的机电概念设计（Mechatronics Concept Designer，MCD）模

块是集成于NX 平台的机电一体化设计工具，专注于构建虚拟机电系统模型，实现机械、电

气与自动化功能的协同仿真与验证。MCD 通过信号交互构建机电功能模型，集成机械结构、

电气控制与自动化逻辑，支持复杂装备的运行过程设计与仿真验证。作为虚拟调试的核心环

节，MCD 创建的模型可直接用于验证机械运动、控制逻辑及人机交互，降低物理样机迭代

成本。

本书面向智能制造、机电一体化等相关专业，以NX MCD 为软件平台，结合PLC 编程

软件TIA Portal 和PLC 仿真软件PLCSIM Advanced，构建机电一体化系统虚拟仿真与控制

调试系统。本书采用“分—总”的结构形式，第2 ～ 4 章分别介绍了NX MCD 的基本功能、

TIA Portal 的PLC 编程技术以及PLCSIM Advanced 虚拟PLC 的仿真操作，并在第5 章通过

综合项目实操，完成从机电一体化系统结构设计到电气控制系统仿真调试的完整操作。为了

提高学生的掌握程度，本书在第2 ～ 4 章的功能介绍中，分别设置了多个操作案例，帮助学

生将理论与实践结合，加深对内容的认知。

本书由山东大学机械工程学院国家级实验教学示范中心的老师完成，其中辛倩倩、王

鑫锋为主编，王有新、朱振杰、毕文波和李建勇为副主编。第2 章“机电概念设计”由王鑫

锋编写；第3 章“PLC 编程基础”和第4 章“基于PLCSIM Advanced 的联合仿真”由辛倩

倩编写；第5 章“项目实操：从理论到实践”由辛倩倩、王鑫锋共同编写；本书的相关资料

收集由王有新、朱振杰、毕文波和李建勇完成。

因作者水平有限，书中难免会有错漏之处，恳请广大读者批评指正。

编者

2026 年3 月