内容简介
PLC可实现对单轴和多轴的位置控制、速度控制及加速度控制,加上新运动模块的开发及相关软件的推出,选择PLC作机器人运动控制器是较好的方案。本书结合大量实例,系统介绍机器人PLC控制技术基本原理、控制系统、应用方法及技术成果。主要以三菱FX2N系列PLC和西门子S7-200系列PLC为例,在介绍常用PLC产品在机器人控制中应用的基础上,分别介绍步进电机、直流与交流伺服电机、液压与气压等机器人驱动机构的PLC控制系统,以及机器人PLC控制系统设计开发的思路、过程与方法。
本书取材新颖、实用,涉及机器人PLC控制技术广泛的应用领域,以及多种机器人和多种PLC。在技术知识表达上,尽量做到条理分明、深入浅出、通俗易读。读者可从书中明确技术要点,也可通过深入阅读典型案例了解相关实际问题的技术细节。
本书主要供机器人技术应用专业人员、PLC技术应用专业人员阅读,也可作大学相关专业师生的教学参考书。
适读人群：本书主要供机器人技术应用专业人员、PLC技术应用专业人员阅读,也可作大学相关专业师生的教学参考书。
以实例讲解为主，实用性强：主要以三菱FX2N系列PLC和西门子S7-200系列PLC为例，在介绍常用PLC产品在机器人控制中应用的基础上，分别介绍步进电机、直流与交流伺服电机、液压与气压等机器人驱动机构的PLC控制系统，以及机器人PLC控制系统设计开发的思路、过程与方法。
机器人是一种自动化的机器，这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快，已成为柔性制造系统（FMS）、自动化工厂（FA）、计算机集成制造系统（CIMS）的自动化工具。在工业、建筑业等领域中均有重要用途。机器人技术已从传统的工业领域快速扩展到其他领域，如物流、农业、家政服务、医疗康复、军事、外星探索、勘测勘探等。而论是传统的工业领域还是其他领域，对机器人性能要求的不断提高，使机器人必须面对更极端的环境、完成更复杂的任务。因而，社会经济的发展也为机器人技术进步提供了新的动力。机器人是自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化。机器人技术综合了多学科的发展成果，代表了高技术的发展前沿。
《中国制造2025》将“高档数控机床和机器人”作为大力推动的重点领域之一，提出机器人产业的发展要“围绕汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工、化工、轻工等工业机器人应用以及医疗健康、家庭服务、教育娱乐等服务机器人应用的需求，积极研发新产品，促进机器人标准化、模块化发展，扩大市场应用。突破机器人本体，减速器、伺服电动机、控制器、传感器与驱动器等关键零部件及系统集成设计制造技术等技术瓶颈。”
控制器作为机器人控制系统的核心，其选择的合适与否对整个系统来说十分重要，其性能直接影响了控制系统的可靠性、数据处理速度、数据采集的实时性等。机器人运行环境较恶劣，干扰源众多，对控制器的实时性和可靠性要求较高，所以选择一种稳定可靠的运动控制器至关重要，既要满足系统要求，又要具有良好的可扩展性和兼容性。PLC具有较强的抗干扰能力、丰富的I/O接口、模块通用性强、编程简单易学、维修方便等。PLC可实现对单轴和多轴的位置控制、速度控制及加速度控制，并可使运动控制和顺序控制合理地结合在一起，在进行运动控制的同时还可进行其他控制，再加上新运动模块的开发及相关软件的推出，PLC用于运动控制的比例正逐渐增加。多数情况下，选择PLC作机器人运动控制器是较好的方案。
本书结合大量实例，系统介绍机器人PLC控制技术基本内容、应用方法与最新实用成果。全书共4章。其中第1章是概论；第2章以三菱FX2N系列PLC和西门子S7-200系列PLC为例，介绍常用PLC产品及其在机器人控制中的应用。第3章结合各类应用实例，介绍驱动机构分别为步进电动机、直流与交流伺服电动机、液压与气压的机器人的PLC控制系统。第4章通过一系列实例，更加详细地介绍机器人PLC控制系统设计开发的思路、过程与方法。
本书取材新颖、实用，涉及机器人PLC控制技术广泛的应用领域，以及多种机器人和多种PLC。笔者在技术知识表达上，尽量做到条理分明、深入浅出、通俗易读。读者可从书中明确技术要点，也可通过深入阅读典型案例了解相关实际问题的技术细节。
本书主要供机器人技术应用专业人员、PLC技术应用专业人员阅读，也可作大学相关专业师生的教学参考书。
编著者
第1章 机器人PLC控制概述1
1.1 机器人的概念1
1.2 机器人的组成2
1.2.1 机器人的基本组成2
1.2.2 机器人的执行机构3
1.2.3 机器人的传感器5
1.2.4 机器人的控制系统6
1.3 PLC及其在机器人控制中的应用8
1.3.1 可编程控制器的定义8
1.3.2 机器人PLC控制的优点9
第2章 PLC产品机器人的应用基础10
2.1 FX2N系列PLC10
2.1.1 FX2N系列PLC模块10
2.1.2 FX2N系列PLC内部继电器和继电器编号12
2.1.3 FX2N系列PLC模块的接线18
2.1.4 FX系列PLC基本指令21
2.2 FX2N系列PLC机器人的应用实例23
2.2.1 飞机部件自动制孔机器人的控制系统23
2.2.2 水火弯板机器人的控制系统26
2.2.3 气动喷胶机器人的控制系统30
2.3 西门子S7-200PLC33
2.3.1 S7-200PLC的结构34
2.3.2 S7-200存储器的数据类型与寻址方式35
2.3.3 基本逻辑指令36
2.3.4 程序控制指令41
2.3.5 PLC顺序控制程序设计43
2.3.6 顺序控制指令44
2.4 S7-200PLC机器人应用实例45
2.4.1 基于PLC的汽车车门焊接机器人控制系统45
2.4.2 基于S7-200的动车风窗玻璃装配机器人控制系统48
第3章 机器人PLC控制系统典型应用52
3.1 机器人PLC——步进电动机控制系统52
3.1.1 步进电动机控制技术52
3.1.2 步进电动机在机器人应用中的概况53
3.1.3 基于PLC的KTV自助机器人控制系统54
3.1.4 苹果采摘机器人控制系统57
3.1.5 工业机械手PLC控制系统60
3.2 机器人PLC——直流伺服电动机控制系统63
3.2.1 直流伺服电动机在机器人驱动与控制应用概况63
3.2.2 排水管道清淤机器人控制系统64
3.2.3 智能侦查灭火机器人控制系统68
3.2.4 温室轨道施药机器人控制系统74
3.3 机器人PLC——交流伺服电动机控制系统79
3.3.1 交流伺服电动机在机器人系统应用中的概况79
3.3.2 工业机器人PLC控制系统81
3.3.3 单轴机器人与机械臂交流同步伺服电动机控制系统83
3.3.4 基于PLC的工业码垛机器人控制系统87
3.3.5 全向移动机器人控制系统92
3.4 机器人PLC——气动控制系统97
3.4.1 气动系统在机器人驱动与控制中应用中的概况97
3.4.2 基于PLC和触摸屏的气动机械手控制系统99
3.4.3 连续行进式气动缆索维护机器人控制系统102
3.4.4 气动爬行机器人控制系统106
3.4.5 高精度气动机械手控制系统111
3.4.6 六自由度穿刺定位机器人气动控制系统114
3.4.7 安瓿瓶气动开启机械手PLC控制系统117
3.4.8 高频淬火机械手PLC控制系统120
3.5 机器人PLC——液压控制系统124
3.5.1 液压技术在机器人应用中的概况124
3.5.2 PLC在液压驱动机械手肋骨冷弯机中的应用126
3.5.3 液压驱动工业机械手PLC控制系统129
3.5.4 基于PLC的油罐清洗机器人控制系统133
第4章 机器人PLC控制系统设计开发137
4.1 PLC控制系统设计开发概述137
4.1.1 PLC控制系统设计应用步骤137
4.1.2 PLC选型139
4.1.3 PLC控制系统硬件设计140
4.1.4 PLC控制系统软件设计143
4.1.5 PLC应用程序的常用设计方法143
4.2 基于PLC的喷涂机器人控制系统设计开发145
4.2.1 喷涂机器人整体方案设计145
4.2.2 喷涂机器人控制系统设计151
4.2.3 程序设计及实验与仿真分析154
4.3 基于工业机器人的铝合金管接头铸件去毛刺系统设计开发161
4.3.1 项目概况161
4.3.2 整体方案设计162
4.3.3 结构各部分分析与设计163
4.3.4 主要机电元器件选型164
4.3.5 控制系统硬件设计166
4.3.6 控制系统软件设计169
4.4 轮毂搬运机械手控制系统设计开发174
4.4.1 机械机构设计174
4.4.2 液压系统设计176
4.4.3 控制系统设计178
4.4.4 PLC控制程序设计179
4.5 码垛机器人控制系统设计开发185
4.5.1 结构设计185
4.5.2 控制系统总体设计186
4.5.3 控制系统主要模块选择187
4.5.4 系统功能设计189
4.5.5 空间四轴脉冲坐标系的确定192
4.5.6 PLC系统设计与编程192
4.5.7 运行监控系统设计200
4.6 煤矿掘进机器人PLC控制系统设计开发206
4.6.1 控制系统分析207
4.6.2 PLC控制系统设计211
4.6.3 远程监控系统设计216
参考文献224
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