1.1工業(yè)機器人系統(tǒng)集成現(xiàn)狀情景導入人類文明進步和發(fā)展的標志：1、工具-機器人；2、文字-信息技術20世紀是計算機的時代；21世紀是機器人的時代。----比爾·蓋茨機器人=自動化裝置（AutomaticDevice)圖1-1工業(yè)機器人

工業(yè)機器人簡介圖1-4碼垛機器人

圖1-2焊接機器人圖1-3噴涂機器人圖1-5裝配機器人

工業(yè)機器人簡介圖1-6機器人應用領域

機器人系統(tǒng)集成應用工業(yè)機器人簡介圖1-7全球工業(yè)機器人發(fā)展歷程

工業(yè)機器人簡介圖1-8ABB機器人工業(yè)機器人系統(tǒng)集成商處于機器人產(chǎn)業(yè)鏈的下游應用端，為終端客戶提供應用解決方案，其負責工業(yè)機器人應用二次開發(fā)和周邊自動化配套設備的集成，是工業(yè)機器人自動化應用的重要組成。只有機器人本體是不能完成任何工作的，需要通過系統(tǒng)集成之后才能為終端客戶所用。+相較于機器人本體供應商，機器人系統(tǒng)集成供應商還要具有產(chǎn)品設計能力、對終端客戶應用需求的工藝理解、相關項目經(jīng)驗等，提供可適應各種不同應用領域的標準化、個性化成套裝備。從產(chǎn)業(yè)鏈的角度看，機器人本體（單元）是機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎，而下游系統(tǒng)集成則是機器人商業(yè)化、大規(guī)模普及的關鍵。本體產(chǎn)品由于技術壁壘較高，有一定壟斷性，議價能力比較強，毛利較高。而系統(tǒng)集成的壁壘相對較低，與上下游議價能力較弱，毛利水平不高，但其市場規(guī)模要遠遠大于本體市場。工業(yè)機器人系統(tǒng)集成圖1-9模塊化柔性智能制造工作站1、模塊化2、柔性化3、智能化工業(yè)機器人系統(tǒng)集成模塊化柔性智能制造工作站：ABB機器人、控制模塊和綜合教學模塊。圖1-10模塊化柔性智能制造工作站知識回顧模塊化與可重構化是現(xiàn)階段機械架構發(fā)展的主要動向;工業(yè)機器人系統(tǒng)集成現(xiàn)狀以智能制造技術為基礎，在現(xiàn)有設備單元的基礎上，結(jié)合工業(yè)機器人、視覺等設備，實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)。選用工業(yè)以太網(wǎng)通訊方式完成設備端的控制和信息采集，增加MES系統(tǒng)完成對生產(chǎn)全流程的監(jiān)控和優(yōu)化，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)。利用互聯(lián)網(wǎng)將產(chǎn)品制造過程數(shù)據(jù)和設備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳到云服務器中存儲，在確保身份信息驗證正確的前提下可通過移動終端實現(xiàn)對云服務器中數(shù)據(jù)的實時訪問。模塊化與可重構化是現(xiàn)階段機械架構發(fā)展的主要動向;THANKS1.2工業(yè)機器人集成技術情景導入圖2-1IRB120工業(yè)機器人本體IRB120機器人是ABB第四代機器人系列的最新產(chǎn)品。IRB120具有敏捷、緊湊、輕量的特點，控制精度與路徑精度俱優(yōu)，是物料搬運與裝配應用的理想選擇。1、ABB工業(yè)機器人本體圖2-2IRB120工業(yè)機器人本體機械手是工業(yè)機器人本體的主要組成部分，是由六個關節(jié)軸組成的六桿開鏈機構。CHL-DS-11智能制造單元系統(tǒng)的機器人本體為ABB-IRB120工業(yè)機器人，由J1～J6六桿開鏈機構組成，如圖2-2所示。1、ABB工業(yè)機器人本體關節(jié)軸動作類型工作范圍最大速度/（°/s）軸1旋轉(zhuǎn)運動+165°～-165°250°/s軸2擺動運動+110°～-110°250°/s關節(jié)軸動作類型工作范圍最大速度/（°/s）軸3擺動運動+70°～-110°250°/s軸4手腕動作+160°～-160°320°/s軸5彎曲動作+120°～-120°320°/s軸6轉(zhuǎn)向動作+400°～-400°（默認值）420°/s表2-1關節(jié)軸的運動分析表圖2-3工業(yè)機器人本體視圖和極限工作范圍2、控制柜表2-2控制柜接口及外部按鈕圖2-4控制柜組成序號接口/按鈕名稱序號接口/按鈕名稱A示教器電纜接口F力控制選項信號電纜接口B運動模式轉(zhuǎn)換開關G主電源控制開關C緊急停止按鈕H輸入電源插口D復位與上電按鈕I編碼器電纜接口EIRB120工業(yè)機器人本體送剎車按鈕J動力電纜接口3、IRC5控制器介紹及使用圖2-5

輸入針腳表2-3IRC5控制器內(nèi)部接口/按鈕名稱序號接口/按鈕名稱序號接口/按鈕名稱A控制面板E驅(qū)動裝置B主計算機F安全面板CI/O供電裝置G驅(qū)動系統(tǒng)電源D電容H軸計算機4、示教器使用與設置圖2-6ABB工業(yè)機器人示教器A、連接電纜B、觸摸屏C、急停開關D、手動操作搖桿E、USB接口F、使能器按鈕G、觸摸屏用筆H、示教器復位按鈕4、示教器使用與設置圖2-7

示教器的拿法4、示教器使用與設置圖2-8示教器主菜單界面序號選項名稱功能說明1HotEdit用于設置程序模塊下軌跡點位置的補償2輸入輸出用于設置及查看I/O視圖3手動操縱用于更改動作模式設置、坐標系選擇、操縱桿鎖定及載荷屬性；也可用于顯示實際位置4自動生成窗口用于在自動模式下，直接調(diào)試程序并運行5程序編輯器用于建立程序模塊及編程調(diào)試6程序數(shù)據(jù)用于選擇編程時所需程序數(shù)據(jù)的窗口，查看并配置變量數(shù)據(jù)7備份與恢復用于備份和恢復系統(tǒng)8校準進行轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)器和電機校準，用于機械零點的校準9控制面板用于對示教器進行相關設定，并對系統(tǒng)參數(shù)進行配置10事件日志用于查看系統(tǒng)出現(xiàn)的各種提示信息11資源管理器用于管理系統(tǒng)資源、備份文件等12系統(tǒng)信息用于查看控制器屬性及硬件和軟件相關信息13注銷用于退出當前用戶權限14重新啟動用于重新啟動系統(tǒng)表2-4主菜單各選項功能說明5、工業(yè)機器人的手動操作圖2-9

工業(yè)機器人的運動模式對于ABB工業(yè)機器人而言，工業(yè)機器人的手動操作模式一共有3種：單軸運動、線性運動和重定位運動，如圖2-9所示。5、工業(yè)機器人的手動操作圖2-10

切換工業(yè)機器人狀態(tài)圖2-11

確認手動操作模式6、工業(yè)機器人系統(tǒng)備份及恢復表2-5

輸入針腳文件夾內(nèi)容描述Backinfo包含要從媒體庫中重新創(chuàng)建系統(tǒng)軟件和選項所需的信息Home包含系統(tǒng)所有主目錄中的內(nèi)容和副本RAPID系統(tǒng)程序存儲器中的每個任務創(chuàng)建的一個子文件夾，任務文件夾包含單獨的程序模塊文件夾和系統(tǒng)模塊文件夾Syspar包含系統(tǒng)配置文件系統(tǒng)備份的目的為防止操作人員誤刪工業(yè)機器人系統(tǒng)文件，通常在在工業(yè)機器人進行操作前先將工業(yè)機器人系統(tǒng)備份。備份對象是所有正在系統(tǒng)內(nèi)存運行的PAPID程序和系統(tǒng)參數(shù)。當工業(yè)機器人系統(tǒng)無法啟動或安裝新系統(tǒng)時，可以利用已備份的系統(tǒng)文件進行恢復，備份系統(tǒng)文件具有唯一性，即只能將備份系統(tǒng)文件恢復到原來的工業(yè)機器人中，以防造成系統(tǒng)沖突等故障。6、工業(yè)機器人系統(tǒng)備份及恢復圖2-12

系統(tǒng)恢復界面圖2-13

等待系統(tǒng)恢復完成界面7、ABB工業(yè)機器人坐標系介紹圖2-14

坐標系對于ABB工業(yè)機器人而言，為確定其位置和姿態(tài)而在工業(yè)機器人或空間上建立的位置指標系統(tǒng)稱為坐標系。坐標系通過一個固定點（原點O）和軸來定義平面或空間，如圖2-51所示，其中X軸，Y軸和Z軸為該坐標系的三個坐標軸。工業(yè)機器人的姿態(tài)和位置通過沿坐標系軸的測量來距離定位。工業(yè)機器人具有若干個常用坐標系，每一個坐標系都適用于特定類型的微動控制或編程。知識回顧通過本小節(jié)的學習，我們了解了ABB工業(yè)機器人本體、控制柜、IRC5控制器、示教器、工業(yè)機器人的手動操作、工業(yè)機器人系統(tǒng)備份及恢復、ABB工業(yè)機器人坐標系等知識。THANKS1.3PLC邏輯控制系統(tǒng)集成技術情景導入本章知識點1、PLC概述2、PLC組成3、PLC硬件和軟件結(jié)構4、PLC梯形圖繪制1、PLC概述早期的可編程序控制器只具有邏輯運算的功能，人們稱之為可編程序邏輯控制器（ProgrammableLogicController）,縮寫為PLC。隨著微電子技術和集成電路的發(fā)展，特別是微處理器和微計算機的迅速發(fā)展，可編程序控制器具有了自診斷功能，可靠性有了大幅度提高。國外工藝界在1980年正式命名為可編程序控制器（ProgrammableController）,縮寫為PC。為了和個人計算機(PersonalComputer)區(qū)分，一般仍把可編程序控制器縮寫為PLC。圖3-1PLC1、PLC概述表3-1通訊模塊集成工藝高速輸入SIMATICS7-1200控制器帶有多達6個高速計數(shù)器。其中3個輸入為100kHz，3個輸入為30kHz，用于計數(shù)和測量。高速輸出SIMATICS7-1200控制器集成了兩個100kHz的高速脈沖輸出，用于步進電機或控制伺服驅(qū)動器的速度和位置。這兩個輸出都可以輸出脈寬調(diào)制信號來控制電機速度或加熱元件的占空比。存儲器用戶程序和用戶數(shù)據(jù)之間的可變邊界可提供最多50KB容量的集成工作內(nèi)存。同時還提供了最多2MB的集成裝載內(nèi)存和2KB的掉電保持內(nèi)存。SIMATIC存儲卡可選，通過它可以方便地將程序傳輸至多個CPU。信號模塊

多達8個信號模塊可連接到擴展能力最高的CPU，以支持更多的數(shù)字和模擬量輸入/輸出信號。1、PLC概述圖3-2PLC掃描工作方式PLC工作工程實際上周而復始地執(zhí)行讀輸入、執(zhí)行程序、處理通信請求、執(zhí)行CPU自診斷和寫輸出地掃描過程。1)）讀輸入掃描過程2)執(zhí)行程序3)與網(wǎng)絡通信的掃描過程4)自診斷掃描過程5)寫輸出掃描2、PLC組成圖3-3PLC組成3、PLC硬件和軟件結(jié)構圖3-5遠程I/O模塊1、中央處理器2、儲存器3、輸入、輸出接口4、電源5、擴展接口6、通信接口7、智能I/O接口8、智能單元9、其他部件圖3-4PLC工作流程3、PLC硬件和軟件結(jié)構圖3-6博圖軟件我們在使用傳統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)時，往往是編輯PLC程序需要一款軟件，編輯HMI控制界面需要一款軟件，配置現(xiàn)場設備（比如變頻器）還需要一款軟件，而各部分卻需要緊密聯(lián)系才能構成一個完整的控制系統(tǒng)。這時候如果使用一款統(tǒng)一的軟件完成上述所有的工作，將非常有益于整個系統(tǒng)的構建。4、PLC梯形圖繪制圖3-7梯形圖程序如何判斷梯形圖程序是否合理梯形圖4、PLC梯形圖繪制圖3-8梯形圖示例程序知識回顧圖3-9S7-1200PLC本小節(jié)我們通過學習了解了PLC，知道了PLC概述、PLC組成、PLC硬件和軟件結(jié)構、PLC梯形圖繪制等知識對我們?nèi)蘸笫褂肧7-1200這款PLC打下了良好的基礎。1）自上而下、從左到右，每個繼電器線圈為一個邏輯行，即一層階梯。每一個邏輯行起于左母線，然后是觸點的連接，最后終止于繼電器線圈或右母線。2）一般情況下，在梯形圖中某個編號繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器觸點（常開/常閉）可重復出現(xiàn)。3)在一個邏輯行上，串聯(lián)觸點多的支路應放在上方，如果將串聯(lián)觸點多的支路放在下方，則語句增多，程序變長。THANKS1.4機器視覺系統(tǒng)集成技術情景導入圖4-1機器視覺系統(tǒng)1、機器視覺概述圖4-2機器視覺系統(tǒng)工作方式1)圖像采集單元2)圖像處理單元3)圖像處理軟件4)網(wǎng)絡通訊設置2、機器視覺的組成圖4-3機器視覺系統(tǒng)的構成2、機器視覺的組成圖4-7顯示器圖4-4相機鏡頭圖4-6連接線圖4-5FH控制器圖4-8CCD相機圖4-9光源系統(tǒng)2、機器視覺的組成圖4-10機器視覺系統(tǒng)的構成視覺系統(tǒng)功能根據(jù)設備功能需求采用歐姆龍FZ-SC彩色CCD相機，結(jié)合歐姆龍FH-L550處理器對六自由度工業(yè)機器人抓取的物體進行視覺識別。3、視覺系統(tǒng)軟件圖4-11視覺系統(tǒng)操作界面

歐姆龍視覺軟件FZ-PanDA4、控制器與機器人通信介紹圖4-12視覺通訊工作流程視覺系統(tǒng)通信工作流程5、視覺輔助系統(tǒng)介紹圖4-13光源機器視覺系統(tǒng)的核心是圖像采集和處理。所有信息均來源于圖像之中，