內容簡介
PLC可實現對單軸和多軸的位置控制、速度控制及加速度控制,加上新運動模塊的開發及相關軟件的推出,選擇PLC作機器人運動控制器是較好的方案。本書結合大量實例,系統介紹機器人PLC控制技術基本原理、控制系統、應用方法及技術成果。主要以三菱FX2N系列PLC和西門子S7-200系列PLC為例,在介紹常用PLC產品在機器人控制中應用的基礎上,分別介紹步進電機、直流與交流伺服電機、液壓與氣壓等機器人驅動機構的PLC控制系統,以及機器人PLC控制系統設計開發的思路、過程與方法。
本書取材新穎、實用,涉及機器人PLC控制技術廣泛的應用領域,以及多種機器人和多種PLC。在技術知識表達上,盡量做到條理分明、深入淺出、通俗易讀。讀者可從書中明確技術要點,也可通過深入閱讀典型案例了解相關實際問題的技術細節。
本書主要供機器人技術應用專業人員、PLC技術應用專業人員閱讀,也可作大學相關專業師生的教學參考書。
適讀人群：本書主要供機器人技術應用專業人員、PLC技術應用專業人員閱讀,也可作大學相關專業師生的教學參考書。
以實例講解為主，實用性強：主要以三菱FX2N系列PLC和西門子S7-200系列PLC為例，在介紹常用PLC產品在機器人控制中應用的基礎上，分別介紹步進電機、直流與交流伺服電機、液壓與氣壓等機器人驅動機構的PLC控制系統，以及機器人PLC控制系統設計開發的思路、過程與方法。
機器人是一種自動化的機器，這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規劃能力、動作能力和協同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器。工業機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術于一體的現代制造業重要的自動化裝備。自從1962年美國研制出世界上第一臺工業機器人以來，機器人技術及其產品發展很快，已成為柔性制造系統（FMS）、自動化工廠（FA）、計算機集成制造系統（CIMS）的自動化工具。在工業、建筑業等領域中均有重要用途。機器人技術已從傳統的工業領域快速擴展到其他領域，如物流、農業、家政服務、醫療康復、軍事、外星探索、勘測勘探等。而論是傳統的工業領域還是其他領域，對機器人性能要求的不斷提高，使機器人必須面對更極端的環境、完成更復雜的任務。因而，社會經濟的發展也為機器人技術進步提供了新的動力。機器人是自動控制最有說服力的成就，是當代最高意義上的自動化。機器人技術綜合了多學科的發展成果，代表了高技術的發展前沿。
《中國制造2025》將“高檔數控機床和機器人”作為大力推動的重點領域之一，提出機器人產業的發展要“圍繞汽車、機械、電子、危險品制造、國防軍工、化工、輕工等工業機器人應用以及醫療健康、家庭服務、教育娛樂等服務機器人應用的需求，積極研發新產品，促進機器人標準化、模塊化發展，擴大市場應用。突破機器人本體，減速器、伺服電動機、控制器、傳感器與驅動器等關鍵零部件及系統集成設計制造技術等技術瓶頸。”
控制器作為機器人控制系統的核心，其選擇的合適與否對整個系統來說十分重要，其性能直接影響了控制系統的可靠性、數據處理速度、數據采集的實時性等。機器人運行環境較惡劣，干擾源眾多，對控制器的實時性和可靠性要求較高，所以選擇一種穩定可靠的運動控制器至關重要，既要滿足系統要求，又要具有良好的可擴展性和兼容性。PLC具有較強的抗干擾能力、豐富的I/O接口、模塊通用性強、編程簡單易學、維修方便等。PLC可實現對單軸和多軸的位置控制、速度控制及加速度控制，并可使運動控制和順序控制合理地結合在一起，在進行運動控制的同時還可進行其他控制，再加上新運動模塊的開發及相關軟件的推出，PLC用于運動控制的比例正逐漸增加。多數情況下，選擇PLC作機器人運動控制器是較好的方案。
本書結合大量實例，系統介紹機器人PLC控制技術基本內容、應用方法與最新實用成果。全書共4章。其中第1章是概論；第2章以三菱FX2N系列PLC和西門子S7-200系列PLC為例，介紹常用PLC產品及其在機器人控制中的應用。第3章結合各類應用實例，介紹驅動機構分別為步進電動機、直流與交流伺服電動機、液壓與氣壓的機器人的PLC控制系統。第4章通過一系列實例，更加詳細地介紹機器人PLC控制系統設計開發的思路、過程與方法。
本書取材新穎、實用，涉及機器人PLC控制技術廣泛的應用領域，以及多種機器人和多種PLC。筆者在技術知識表達上，盡量做到條理分明、深入淺出、通俗易讀。讀者可從書中明確技術要點，也可通過深入閱讀典型案例了解相關實際問題的技術細節。
本書主要供機器人技術應用專業人員、PLC技術應用專業人員閱讀，也可作大學相關專業師生的教學參考書。
編著者
第1章 機器人PLC控制概述1
1.1 機器人的概念1
1.2 機器人的組成2
1.2.1 機器人的基本組成2
1.2.2 機器人的執行機構3
1.2.3 機器人的傳感器5
1.2.4 機器人的控制系統6
1.3 PLC及其在機器人控制中的應用8
1.3.1 可編程控制器的定義8
1.3.2 機器人PLC控制的優點9
第2章 PLC產品機器人的應用基礎10
2.1 FX2N系列PLC10
2.1.1 FX2N系列PLC模塊10
2.1.2 FX2N系列PLC內部繼電器和繼電器編號12
2.1.3 FX2N系列PLC模塊的接線18
2.1.4 FX系列PLC基本指令21
2.2 FX2N系列PLC機器人的應用實例23
2.2.1 飛機部件自動制孔機器人的控制系統23
2.2.2 水火彎板機器人的控制系統26
2.2.3 氣動噴膠機器人的控制系統30
2.3 西門子S7-200PLC33
2.3.1 S7-200PLC的結構34
2.3.2 S7-200存儲器的數據類型與尋址方式35
2.3.3 基本邏輯指令36
2.3.4 程序控制指令41
2.3.5 PLC順序控制程序設計43
2.3.6 順序控制指令44
2.4 S7-200PLC機器人應用實例45
2.4.1 基于PLC的汽車車門焊接機器人控制系統45
2.4.2 基于S7-200的動車風窗玻璃裝配機器人控制系統48
第3章 機器人PLC控制系統典型應用52
3.1 機器人PLC——步進電動機控制系統52
3.1.1 步進電動機控制技術52
3.1.2 步進電動機在機器人應用中的概況53
3.1.3 基于PLC的KTV自助機器人控制系統54
3.1.4 蘋果采摘機器人控制系統57
3.1.5 工業機械手PLC控制系統60
3.2 機器人PLC——直流伺服電動機控制系統63
3.2.1 直流伺服電動機在機器人驅動與控制應用概況63
3.2.2 排水管道清淤機器人控制系統64
3.2.3 智能偵查滅火機器人控制系統68
3.2.4 溫室軌道施藥機器人控制系統74
3.3 機器人PLC——交流伺服電動機控制系統79
3.3.1 交流伺服電動機在機器人系統應用中的概況79
3.3.2 工業機器人PLC控制系統81
3.3.3 單軸機器人與機械臂交流同步伺服電動機控制系統83
3.3.4 基于PLC的工業碼垛機器人控制系統87
3.3.5 全向移動機器人控制系統92
3.4 機器人PLC——氣動控制系統97
3.4.1 氣動系統在機器人驅動與控制中應用中的概況97
3.4.2 基于PLC和觸摸屏的氣動機械手控制系統99
3.4.3 連續行進式氣動纜索維護機器人控制系統102
3.4.4 氣動爬行機器人控制系統106
3.4.5 高精度氣動機械手控制系統111
3.4.6 六自由度穿刺定位機器人氣動控制系統114
3.4.7 安瓿瓶氣動開啟機械手PLC控制系統117
3.4.8 高頻淬火機械手PLC控制系統120
3.5 機器人PLC——液壓控制系統124
3.5.1 液壓技術在機器人應用中的概況124
3.5.2 PLC在液壓驅動機械手肋骨冷彎機中的應用126
3.5.3 液壓驅動工業機械手PLC控制系統129
3.5.4 基于PLC的油罐清洗機器人控制系統133
第4章 機器人PLC控制系統設計開發137
4.1 PLC控制系統設計開發概述137
4.1.1 PLC控制系統設計應用步驟137
4.1.2 PLC選型139
4.1.3 PLC控制系統硬件設計140
4.1.4 PLC控制系統軟件設計143
4.1.5 PLC應用程序的常用設計方法143
4.2 基于PLC的噴涂機器人控制系統設計開發145
4.2.1 噴涂機器人整體方案設計145
4.2.2 噴涂機器人控制系統設計151
4.2.3 程序設計及實驗與仿真分析154
4.3 基于工業機器人的鋁合金管接頭鑄件去毛刺系統設計開發161
4.3.1 項目概況161
4.3.2 整體方案設計162
4.3.3 結構各部分分析與設計163
4.3.4 主要機電元器件選型164
4.3.5 控制系統硬件設計166
4.3.6 控制系統軟件設計169
4.4 輪轂搬運機械手控制系統設計開發174
4.4.1 機械機構設計174
4.4.2 液壓系統設計176
4.4.3 控制系統設計178
4.4.4 PLC控制程序設計179
4.5 碼垛機器人控制系統設計開發185
4.5.1 結構設計185
4.5.2 控制系統總體設計186
4.5.3 控制系統主要模塊選擇187
4.5.4 系統功能設計189
4.5.5 空間四軸脈沖坐標系的確定192
4.5.6 PLC系統設計與編程192
4.5.7 運行監控系統設計200
4.6 煤礦掘進機器人PLC控制系統設計開發206
4.6.1 控制系統分析207
4.6.2 PLC控制系統設計211
4.6.3 遠程監控系統設計216
參考文獻224
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