智能装备机电集成技术
“十四五”职业教育国家规划教材
丛 书 名：
“十四五”职业教育国家规划教材
职业教育自动化类专业新形态教材
作 译 者：王文斌
出 版 日 期：2022-10-01
书 代 号：G0348000
Ｉ Ｓ Ｂ Ｎ：9787121348006
图书简介：
本书以一种模块化机器人为载体，介绍常见机器人的传动部件组成及电机选型、并按项目化的方式，分别讲述PLC控制器的编程环境及简单编程、基于总线的主从通讯方式实现、基于PLC的步进及伺服控制方式、基于总线方式的单轴电机位置控制、基于主从方式的单轴的复位、示教、再现与编程等，到最后的多轴模块机器人的复位、示教、再现的编程实现。
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配 套 资 源
本书资源
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图 书 内 容
内容简介
本书以一种模块化机器人为载体，介绍常见机器人的传动部件组成及电机选型、并按项目化的方式，分别讲述PLC控制器的编程环境及简单编程、基于总线的主从通讯方式实现、基于PLC的步进及伺服控制方式、基于总线方式的单轴电机位置控制、基于主从方式的单轴的复位、示教、再现与编程等，到最后的多轴模块机器人的复位、示教、再现的编程实现。图书详情
ISBN：9787121348006开 本：16(185*260)页 数：300字 数：480本书目录
目 录 任务?1 智能装备要素组成及接口认识 1 项目描述 1 学习导图 1 任务?1.1 机电一体化智能装备5?大要素的组成分析 2 任务提出 2 知识准备 2 1.1.1 机电一体化产品和智能装备 2 1.1.2 机电一体化产品的要素组成 4 任务实施 7 任务小结 11 任务拓展 12 任务?1.2 智能装备要素接口分析 13 任务提出 13 知识准备 13 1.2.1 机电一体化智能装备的接口组成 13 1.2.2 机电一体化智能装备的发展趋势 15 任务实施 16 任务小结 18 任务拓展 18 任务?2 智能装备机电传动平台机械传动系统 20 项目描述 20 学习导图 20 任务?2.1 典型机电传动模块的传动系统分析 21 任务提出 21 知识准备 21 2.1.1 机电一体化智能装备机械传动系统的组成及特征 21 2.1.2 常见机械传动机构 22 2.1.3 支撑及导向部件 28 任务实施 30 任务小结 32 任务拓展 32 任务?2.2 典型传动系统的电动机选型 35 任务提出 35 知识准备 36 2.2.1 转动惯量 36 2.2.2 电动机选型的惯量匹配原则和容量匹配原则 39 任务实施 41 任务小结 46 任务拓展 46 任务?3 直流电动机间歇输送机构往返调速控制 48 项目描述 48 学习导图 48 任务?3.1 智能装备机电传动平台?1200 PLC开发环境组态及程序开发 49 任务提出 49 知识准备 49 3.1.1 S7-1200 PLC硬件简介 49 3.1.2 S7-1200 PLC的程序块、变量与基础数据类型 52 任务实施 58 任务小结 73 任务拓展 73 任务?3.2 基于按钮控制直流电动机间歇输送机构往返运动控制 74 任务提出 74 知识准备 74 3.2.1 直流电动机驱动原理 74 3.2.2 PLC与模拟量 78 3.2.3 PLC模拟量输出的计算 79 任务实施 82 任务小结 91 任务拓展 92 任务?3.3 基于触摸屏控制直流电动机间歇输送机构往返运动控制 92 任务提出 92 知识准备 92 3.3.1 西门子人机界面开发环境 92 3.3.2 光电开关的类型与接线 93 任务实施 96 任务小结 110 任务拓展 110 任务?4 三相异步电动机轴传动变频调速控制 111 项目描述 111 学习导图 112 任务?4.1 基于BOP的变频器调速测试 112 任务提出 112 知识准备 113 4.1.1 三相异步电动机的调速原理 113 4.1.2 变频器与典型系统的接线 115 4.1.3 基本操作面板（BOP）的功能及参数设置 116 任务实施 119 任务小结 124 任务拓展 124 任务?4.2 按钮控制三相交流电动机模块变频器的模拟量调速 125 任务提出 125 知识准备 125 4.2.1 SINAMICS V20?型变频器控制回路的接线 125 4.2.2 标准化与缩放指令 127 任务实施 129 任务小结 133 任务拓展 133 任务?4.3 按钮控制三相交流电动机的多段速调速 134 任务提出 134 知识准备 134 4.3.1 变频器连接宏快速调试 134 4.3.2 SCL编程语言 136 任务实施 139 任务小结 144 任务拓展 144 任务?4.4 触摸屏控制三相交流电动机的多段速调速与转速反馈 145 任务提出 145 知识准备 146 4.4.1 变频器项目的实施 146 4.4.2 测速发电机模拟信号的采集 147 任务实施 148 任务小结 156 任务拓展 157 任务?5 步进电动机双轴运动控制平台编程 158 任务描述 158 学习导图 158 任务?5.1 运动控制直线轴的组态及调试 159 任务提出 159 知识准备 159 5.1.1 步进电动机控制基础 159 任务实施 162 任务小结 172 任务拓展 172 任务?5.2 触摸屏控制步进电动机运动平台模块回原点实训 172 任务提出 172 知识准备 173 5.2.1 步进电动机控制系统的驱动方式 173 5.2.2 回原点相关指令介绍 176 任务实施 179 任务小结 186 任务拓展 186 任务?5.3 触摸屏控制步进电动机运动平台模块的手动和绝对位置运动控制 190 任务提出 190 知识准备 190 5.3.1 手动、绝对运动等相关指令介绍 190 任务实施 195 任务小结 204 任务拓展 204 任务?6 交流伺服电动机角度控制平台编程 206 项目描述 206 学习导图 206 任务?6.1 角度控制平台的相对运动控制 207 任务提出 207 知识准备 207 6.1.1 伺服系统 207 6.1.2 交流伺服电动机 208 6.1.3 旋转编码器 210 6.1.4 交流伺服电动机驱动器的电气连接 211 任务实施 213 任务小结 224 任务拓展 224 任务?6.2 角度控制的示教再现 225 任务提出 225 知识准备 225 6.2.1 伺服驱动器的面板操作 225 6.2.2 角度控制平台伺服驱动器的关键参数设置 227 6.2.3 角度控制平台伺服驱动器的参数简单自整定 230 6.2.4 复合数据类型 231 6.2.5 示教再现操作 235 任务实施 236 任务小结 247 任务拓展 248 任务?7 机电传动平台综合任务编程 251 任务描述 251 学习导图 251 知识准备 252 7.1.1 模拟液晶玻璃切割设备的切割任务流程分析 252 7.1.2 顺序控制编程方法 253 任务实施 258 任务小结 289 参考文献 290展开前 言
智能制造是推进制造强国战略的主攻方向，是国家制造业发展的必然趋势，而智能制造技术的发展和应用离不开智能装备。在此背景下，企业人才需求结构发生巨大变化，工作环境逐渐复杂化，技能要求逐渐复合化。本书编者在总结长期的学校教学和企业培训经验的基础上，结合企业对智能制造生产线相关岗位技能人才需求的反馈，将智能制造生产线典型的要素进行抽象和融合，梳理出四个模块，即直流电动机间歇输送机构、三相异步电动机轴传动模块、步进双轴运动控制平台模块和伺服传动角度控制模块。这四个模块集成在一起，形成智能装备机电传动平台（以下简称“机电传动平台”）。该平台具有四个特征，第一，将常见的传动方式都集成在一起。平台集成齿轮、同步带、蜗轮蜗杆等工业现场常见的传动方式，便于学生了解不同的传动特征、应用场景和安装方式。第二，这四个模块覆盖了常见的执行驱动机构和传感器。集成伺服电动机、步进电动机、交流电动机和直流电动机等工业常用典型执行驱动机构和传感器，结合?PLC?和触摸屏，便于开展模块化教学，并能使学生掌握生产线上典型模块的电气集成、编程、调试和控制。第三，通过这些模块的组合，还可以模拟生产线上工作单元的集成控制。第四，对该平台进行虚拟孪生技术开发，可提供智能装备机电传动平台仿真资源。 本书先从整体的角度分析智能装备五大组成要素和接口；接着围绕组成要素介绍机电传动系统的传动链和机电匹配选型、常用传感器的使用、常见运动控制等；最后通过模拟液晶切割玻璃设备的运动控制将所学的要素进行集成应用。本书根据“总?分?总”的结构共分为?7?个任务。 任务?1 智能装备要素组成及接口认识。通过本任务的学习和训练，使学生能分析典型机电一体化智能装备的组成要素，以及这些要素在机电一体化智能装备中的应用，对智能装备的机电系统组成建立宏观认识。 任务?2 智能装备机电传动平台机械传动系统。本任务依托机电传动平台使学生进一步认识机电一体化智能装备常见的传动机构，分析各模块的传动系统组成，并能进行电动机选型。 任务?3 直流电动机间歇输送机构往返调速控制。本任务以直流电动机间歇传动机构的往返调速为对象，通过学习和训练使学生掌握机电传动平台?PLC?的组态、直流电动机调速的原理、直流电动机间歇输送机构电气接线、模拟量输出调试，以及通过?PLC、触摸屏并结合光电限位传感器实现对直流电机间歇传动机构的往返运动控制和编程。 任务?4 三相异步电机轴传动变频调速控制。本任务以机电传动平台的轴变频调速为对象，通过学习和训练使学生掌握变频调速的接线、常用参数的设置、内外部控制，以及通过PLC和触摸屏实现无级调速、多段速调速和速度反馈等变频器应用场合的编程和监控。 任务?5 步进电机双轴运动控制平台编程。本任务以工业上典型的X、Y轴位置控制平台为对象，通过学习和训练使学生掌握步进电动机驱动的原理、双轴运动控制平台?PLC?系统电气接线、运动控制的轴组态、回零运动、绝对运动和相对运动，通过?PLC?和触摸屏的结合实现点到点的运动控制编程和触摸屏监控。 任务?6 交流伺服电机角度控制平台编程。本任务以工业上典型的角度控制平台为对象，通过学习和训练使学生掌握交流伺服电动机驱动的原理、角度控制平台?PLC?系统电气接线、运动控制的轴组态、回零运动、相对运动、角度控制和示教再现运动，通过?PLC?和触摸屏的结合实现角度控制和示教再现的运动控制编程和触摸屏监控。 任务?7 机电传动平台综合任务编程。本任务模拟液晶玻璃切割设备的工作流程，通过学习和训练使学生进一步掌握智能装备机电集成的控制与编程。 本书的特点如下： （1）实用性强。本书基于任务导向的教学理念，以智能制造生产线的机电传动平台为载体，比较全面地讲述了机电传动平台的传动机构、执行机构、接口、传感器、PLC及触摸屏控制的应用及编程方法。 （2）内容丰富。通过从简单到复杂的应用实训任务使学生初步了解和掌握典型智能装备的组成要素（如机械传动、传感器、步进电动机、直流电动机、三相异步电动机、伺服电动机、触摸屏、PLC运动控制编程等），以及这些元素的组合在典型智能装备中的应用。 （3）配套资源丰富。本书配套电子课件、微课等数字化资源，便于教师在课堂上按照“做中学、学中做”的方式开展线上、线下教学。 本书以大量的实例为载体，并给出了机械示意图、电气接线图、控制程序编程思路、控制源程序等，使学生通过本书的学习，可以在机电一体化要素及接口的分析、选型、编程应用及系统集成等方面获得能力提升，并可以很快地扩展到其他相关的工业应用领域。 本书由深圳职业技术学院机电学院王文斌主编，深圳职业技术学院宋振东、赵伟、江苏汇博机器人技术股份有限公司王振华和深圳TCL华星光电技术有限公司黄焕聪参与编写。参加本书相关任务开发及程序调试工作的还有陈伟、张亮、王涛、鲍丹阳、王志荣、钟毅、杨海波等，在此一并表示感谢。 由于技术发展日新月异，加之编者水平有限，书中难免有遗漏和不足之处，恳请广大读者批评指正。 编者 2022年3月展开作者简介
王文斌，工学博士，副教授，现任深圳职业技术学院机电一体化专业带头人。曾在上海汽轮机厂有限公司从事汽轮机本体设计工作。2007年加入深圳职业技术学院从事机电一体化技术教学和科研工作。 -
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