《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用初級教程》課件

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與機(jī)器人

技術(shù)應(yīng)用初級教程第1章緒論工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的社會背景一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念的提出1.互聯(lián)網(wǎng)的形成與全球信息化的趨勢語言互聯(lián)網(wǎng)造紙術(shù)楔形文字電報互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是用傳輸介質(zhì)把位于不同地理位置的計算機(jī)和其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備比如交換機(jī)、網(wǎng)橋、路由器等連接起來，實(shí)現(xiàn)資源共享、信息交、互的系統(tǒng)。美國國防部高級研究計劃署的阿帕網(wǎng)(6個超級計算機(jī)中心主干網(wǎng)絡(luò)NSFNET,信息高速公路計劃互聯(lián)網(wǎng)的形成與全球信息化的趨勢進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，互聯(lián)網(wǎng)的使用人數(shù)呈指數(shù)增長。1999年3月，全球互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)僅有1.71億，而到2019年，該數(shù)值達(dá)到43.9億，全球有一半的人口“觸網(wǎng)”。1994年中國有了第一條互聯(lián)網(wǎng)國際專線，中國真正意義上接入展作了互聯(lián)網(wǎng)。而截至2020年12月，中國的網(wǎng)民規(guī)模達(dá)9.89億，已占全球網(wǎng)民的庫1/5，互聯(lián)網(wǎng)普及率達(dá)70.4%，高于全球平均水平。中國網(wǎng)民數(shù)量比美國和印度的總和還多，毋庸置疑，中國已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量最多的國家。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息世界與物理世界的融合現(xiàn)實(shí)社會中物理世界與網(wǎng)絡(luò)虛擬世界是分離的，物理世界的基礎(chǔ)設(shè)施與信息基礎(chǔ)設(shè)施也是分開建設(shè)的。在2005年信息社會世界峰會上，國際電信聯(lián)盟正式提出“物聯(lián)網(wǎng)”(IntermetofThings,loT)的概念。隨著物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，產(chǎn)生和發(fā)展，越來越多來自設(shè)備和物理世界的數(shù)據(jù)變得可用。物聯(lián)網(wǎng)是指在物理世界中部署各種信息傳感設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)廣域或大范圍的人與各種物品或人與人之間甚至對象與對象之間的信息交換與互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上的延伸和擴(kuò)展的與物相連的網(wǎng)絡(luò)，是互聯(lián)網(wǎng)的一種。3.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念由美國通用電氣公司(GeneralElectricCompany,GE）在2012年11月發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng):突破智慧和機(jī)器的界限》白皮書中首先提出。

該白皮書指出，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將整合兩大革命性轉(zhuǎn)變優(yōu)勢:其一是工業(yè)革命，伴隨著工業(yè)革命，出現(xiàn)了無數(shù)臺機(jī)器、設(shè)備、機(jī)組和工作站:其二則是更為強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)革命，在其影響之下，機(jī)器、信息與通信系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生、不斷發(fā)展。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)精髓的三種元素智能機(jī)器工作人員高級分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的必然性工業(yè)技術(shù)角度工業(yè)1.0--機(jī)械化工業(yè)2.0--自動化工業(yè)3.0--信息化工業(yè)4.0--智能化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的必然性互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)角度互聯(lián)網(wǎng)1.0互聯(lián)網(wǎng)2.0移動互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

連接對象PC、筆記本手機(jī)、PAD、智能穿戴設(shè)備、產(chǎn)品、系統(tǒng)、人通信標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、開放網(wǎng)絡(luò)多種協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)并存封閉網(wǎng)絡(luò)傳輸要求盡力而為實(shí)時、可靠、安全關(guān)鍵平臺Windows、unixIOS、android技術(shù)效應(yīng)提高交易效率政府監(jiān)管鼓勵創(chuàng)新加強(qiáng)監(jiān)管支持鼓勵發(fā)展為主主力軍互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)制造企業(yè)資金支持輕資產(chǎn)、投資回收期短、存量資源依賴少重資產(chǎn)、回收期長、繼承與創(chuàng)新、存量依賴APP數(shù)量上千萬應(yīng)用軟件600萬+預(yù)計達(dá)到百萬及窗口期瀏覽、搜索、電子商務(wù)2000年前后移動os及時通信2014開始時代機(jī)遇美國主導(dǎo)我國跟隨式發(fā)展大有可為戰(zhàn)略機(jī)遇1.1國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況1.1國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況1.1國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況1.1國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”是美國通用電氣公司(GeneralElectricCompany,GE)的研發(fā)部門新選出來的名詞，它代表著GE未來的發(fā)展方向。GE計劃未來幾年內(nèi)在“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”項目上投入15億美元，其中一部分預(yù)算將用于支持其新成立的軟件研發(fā)中心的研究項目。例如，該研究中心正在進(jìn)行的一個項目是解決如何篩選GE生產(chǎn)的2萬臺噴氣引擎中不易察覺的警報信號問題，以此來預(yù)測哪些設(shè)備需要進(jìn)行維護(hù)。對于某些型號的引擎，GE的機(jī)器工程師通過算法能夠提前一個月預(yù)測其維護(hù)需求，預(yù)測準(zhǔn)確率高達(dá)70%，這可以極大地減少飛行延誤。1.1國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況1.1國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況1.1國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況1.1國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況1.1國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況1.1國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況1.2國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況1.2國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況1.2國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況1.2國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況1.2國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況1.2國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況1.2國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況1.2國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況1.2國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況1.2國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況第1章緒論1.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用1.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用1.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用1.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用1.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用1.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用1.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用1.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用1.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用1.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用1.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用1.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用1.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)第2章工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述2.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述2.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述一、何為PLCPLC：可編程序控制器二、PLC的產(chǎn)生1.

早期的繼電接觸器控制系統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng)存在的主要問題：系統(tǒng)體積龐大；動作速度慢；接線復(fù)雜、通用性和靈活性差；系統(tǒng)維護(hù)難、升級難；可靠性不足。二、PLC的產(chǎn)生2.

汽車制造流水線面臨的問題20世紀(jì)60年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動控制系統(tǒng)就是繼電接觸器控制的典型代表。隨著行業(yè)發(fā)展，車型更新周期越來越短，每一次改型都直接導(dǎo)致繼電接觸器控制裝置的重新設(shè)計和安裝，十分費(fèi)時、費(fèi)工、費(fèi)料，甚至阻礙了更新周期的縮短。二、PLC的產(chǎn)生3.

通用汽車提出要求并招標(biāo)為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電接觸器控制裝置，并提出了十項招標(biāo)指標(biāo)，即GM十條：01編程方便，現(xiàn)場可修改程序；02維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；03可靠性高于繼電接觸器控制裝置；04體積小于繼電接觸器控制裝置；05數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機(jī)；06成本可與繼電接觸器控制裝置競爭；07輸入可以是交流115V；08輸出為交流115V，2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥，接觸器等；09在擴(kuò)展時，原系統(tǒng)只要很小變更；10用戶程序存儲器容量至少能擴(kuò)展到4K。二、PLC的產(chǎn)生4.

美國數(shù)字設(shè)備公司研制出第一臺PLC1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。1971年，PLC已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品、飲料、冶金、造紙等工業(yè)。三、PLC的定義國際電工委員會于1982年11月（第一版）和1985年（修訂版）對PLC作了定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入與輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。一、PLC與繼電接觸器系統(tǒng)的比較序號比較項目繼電接觸器控制可編程序控制器控制1控制邏輯硬接多、體積大、連線多。軟邏輯、體積小、接線少、控制靈活。2控制速度通過觸點(diǎn)開關(guān)實(shí)現(xiàn)控制，動作受到繼電器硬件限制，通常超過10ms。由半導(dǎo)體電路實(shí)現(xiàn)控制，指令執(zhí)行時間短，一般為微秒級。3定時控制使用時間繼電器控制，精度差。由集成電路的定時器完成，精度高。一、PLC與繼電接觸器系統(tǒng)的比較序號比較項目繼電接觸器控制可編程序控制器控制4設(shè)計與施工設(shè)計、施工及調(diào)試必須按照順序進(jìn)行，周期長。系統(tǒng)設(shè)計完成后，施工與程序設(shè)計同時進(jìn)行，周期短。5可靠性與維護(hù)繼電器的觸點(diǎn)壽命短，可靠性和維護(hù)性差。無觸點(diǎn)、壽命長、可靠性高和有自診斷功能。6價格價格低。價格相對高。二、PLC與微機(jī)的比較序號比較項目可編程序控制器控微機(jī)控制1應(yīng)用范圍工業(yè)控制科學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理、計算機(jī)通信2使用環(huán)境工業(yè)現(xiàn)場具有一定溫度和濕度的機(jī)房3輸入/輸出控制強(qiáng)電設(shè)備，需要隔離。與主機(jī)弱電聯(lián)系，不隔離。4程序設(shè)計一般使用梯形圖語言，簡單易用。編程語言豐富，如C、BASIC等5系統(tǒng)功能自診斷、監(jiān)控使用操作系統(tǒng)6工作方式循環(huán)掃描方式和中斷方式中斷方式三、PLC的特點(diǎn)PLC的主要特點(diǎn)如下01編程方法簡單易學(xué)。02硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)。03可靠性高。04抗干擾能力強(qiáng)。05系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試及維護(hù)工作量少。06體積小、重量輕、能耗低。四、PLC的應(yīng)用數(shù)字控制機(jī)床

數(shù)字控制機(jī)床簡稱數(shù)控機(jī)床，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機(jī)床，是集機(jī)床、計算機(jī)、電機(jī)及拖動、自動控制、檢測等技術(shù)為一體的自動化設(shè)備航空工業(yè)船舶工業(yè)汽車工業(yè)電力工業(yè)工業(yè)機(jī)器人國際化標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）：工業(yè)機(jī)器人是一種位置可控，能夠借助于可編程序操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行種種任務(wù)的多軸自動多功能機(jī)械手04030201焊接機(jī)器人搬運(yùn)機(jī)器人噴涂機(jī)器人裝配機(jī)器人5.1機(jī)器人的認(rèn)知5.1機(jī)器人的認(rèn)知5.1機(jī)器人的認(rèn)知5.1機(jī)器人的認(rèn)知5.2工業(yè)機(jī)器人定義和特點(diǎn)5.2工業(yè)機(jī)器人定義和特點(diǎn)5.2工業(yè)機(jī)器人定義和特點(diǎn)5.2工業(yè)機(jī)器人定義和特點(diǎn)5.2工業(yè)機(jī)器人定義和特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成1-機(jī)器人本體IRB120

2-示教器

3-示教器通信線4-機(jī)器人控制器IRC55-數(shù)據(jù)交換電纜

6-電機(jī)驅(qū)動電纜序號名稱說明1機(jī)器人本體本體部分由機(jī)械臂、驅(qū)動裝置、傳動單元組成。2示教器用于用戶控制工業(yè)機(jī)器人。是一種專用的智能終端裝置3示教器通信線是控制器連接示教器的通信電纜4機(jī)器人控制器是根據(jù)指令以及傳感信息控制機(jī)器人完成一定動作的裝置，是決定機(jī)器人作用和功能的主要因素5數(shù)據(jù)交換電纜連接機(jī)器人與控制器傳輸信號或數(shù)據(jù)的電纜也稱編碼器電纜6電機(jī)驅(qū)動電纜控制器與機(jī)器人的電機(jī)上電電纜，用于驅(qū)動電機(jī)人機(jī)界面HMI

人機(jī)界面（HMI）可以連接可編程邏輯控制器（PLC）、變頻器、直流調(diào)速器、儀表等工業(yè)控制設(shè)備，利用顯示屏顯示，通過輸入單元（如觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)等）寫入工作參數(shù)或輸入操作命令123OEM市場標(biāo)準(zhǔn)化、批量生產(chǎn)的機(jī)械自動化市場工程項目機(jī)床、冶金、礦山、石化等領(lǐng)域新行業(yè)應(yīng)用軌道交通、智能建筑、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)……2.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述2.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造2.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造2.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造2.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造2.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造2.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造2.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造2.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造第2章工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系第2章工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系第3章工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺概述3.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的概念3.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的概念3.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的概念3.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的概念3.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系架構(gòu)3.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系架構(gòu)3.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系架構(gòu)3.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系架構(gòu)3.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系架構(gòu)第3章工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺概述3.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用3.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用3.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用3.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用3.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用3.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用3.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用3.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺產(chǎn)業(yè)生態(tài)3.5典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺介紹3.5典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺介紹3.5典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺介紹3.5典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺介紹第4章工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)4.1自動識別技術(shù)4.1自動識別技術(shù)4.1自動識別技術(shù)4.1自動識別技術(shù)4.1自動識別技術(shù)4.1自動識別技術(shù)4.1自動識別技術(shù)4.1自動識別技術(shù)4.1自動識別技術(shù)4.1自動識別技術(shù)4.1自動識別技術(shù)4.1自動識別技術(shù)4.2傳感器技術(shù)4.2傳感器技術(shù)4.2傳感器技術(shù)4.2傳感器技術(shù)4.2傳感器技術(shù)4.2傳感器技術(shù)第4章工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)4.3無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.3無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.3無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.3無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)4.4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)4.4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)4.4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)4.4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)4.4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)4.5工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)4.5工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)4.5工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)4.5工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)4.5工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)4.5工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)4.5工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)4.