《機器人技術應用項目教程》（第二版）課件全套 蔣正炎 1破殼 一、工業(yè)機器人應用-第六篇 協(xié)作機器人

第一篇

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編：蔣正炎一、說工業(yè)機器人應用二、說機器人技術應用大賽第一篇

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三、說工業(yè)機器人操作與運維X證書一、說工業(yè)機器人應用“十四五”規(guī)劃綱要明確指出，推動制造業(yè)優(yōu)化升級，深入實施智能制造和綠色制造工程，培育先進制造業(yè)集群，推動包括機器人在內的高端制造產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。近年來，我國工業(yè)機器人領域核心共性技術與智能化水平快速提升，本體研發(fā)、系統(tǒng)集成、關鍵零部件生產得到充分發(fā)展，為制造業(yè)提質增效、換檔升級提供了全新動能。一、說工業(yè)機器人應用

疫情持續(xù)蔓延在一定程度上限制了機器人下游應用市場需求，同時因為銷售周期性變化和飽和度影響等問題，2020年全球工業(yè)機器人市場出現(xiàn)較大程度下滑。2021年，隨著疫情逐漸被控制，全球經濟呈現(xiàn)復蘇趨勢，更多人機協(xié)同的需求場景被發(fā)現(xiàn)激活，機器人產業(yè)迎來新的發(fā)展機遇。同時，得益于中國率先突破疫情封鎖，打開市場需求，全球工業(yè)機器人市場銷售額較2020年有所提升。國際機器人聯(lián)合會（IFR）發(fā)布最新數(shù)據(jù)顯示，受制造業(yè)自動化改造需求影響，2020年中國、日本、美國、韓國和德國等主要國家工業(yè)機器人的年裝機量合計超過全球72.9%。2021年全球工業(yè)機器人銷售額達到144.9億美元，其中亞洲銷售額95.6億美元，歐洲銷售額25.8億美元，北美地區(qū)銷售額達到16.7億美元。預計到2023年，全球機器人市場將恢復疫情之前的增速狀態(tài)，銷售額將有望突破176億美元，其中亞洲仍將是最大的銷售市場。此外，全球制造業(yè)領域工業(yè)機器人使用密度已經達到113臺/萬人，機器換人趨勢特征日益明顯。一、說工業(yè)機器人應用

機器人的應用極為廣泛，電氣電子設備和器材制造是工業(yè)機器人在國內的首要應用行業(yè)，占中國市場總銷量的29.8%；其次是汽車制造業(yè)，占中國市場總銷量的25.5%。此外還有橡膠塑料、軍工、航空制造、食品工業(yè)、醫(yī)藥設備、金屬制品等領域。工業(yè)機器人下游行業(yè)及主要應用領域一、說工業(yè)機器人應用

家產業(yè)政策的支持和引導下，國產機器人結構調整也穩(wěn)步推進。應用范圍持續(xù)增加，已服務國民經濟47個行業(yè)大類，129個行業(yè)中類。根據(jù)銷量統(tǒng)計，3C制造業(yè)、通用設備制造業(yè)、汽車制造業(yè)、橡膠和塑料制品業(yè)數(shù)量最多，分別占國產工業(yè)機器人總銷量的24.6%、13.7%、12.7%和8.3%；其他行業(yè)機器人共計占40.6%。一、說工業(yè)機器人應用1.0工業(yè)機器人在3C行業(yè)應用3C電子制造業(yè)企業(yè)數(shù)量規(guī)模龐大，我國規(guī)模以上電子信息產業(yè)企業(yè)個數(shù)6.08萬家，其中3C制造企業(yè)1.38萬家。3C制造行業(yè)機器人密度不到50臺/萬人，將取代汽車行業(yè)成為工業(yè)機器人裝備的新藍海。汽車行業(yè)一直是使用工業(yè)機器人最多的行業(yè)，從世界范圍來看，汽車行業(yè)的工業(yè)機器人銷量占比例達到45%左右，而電子電氣行業(yè)的工業(yè)機器人銷量占比例僅為20%左右。國內約一半的工業(yè)機器人也應用在了汽車制造業(yè)，汽車工業(yè)的機器人密度達到305臺/萬臺，遠高于國內49臺/萬人的平均水平，已經達到了發(fā)達國家制造業(yè)的自動化水平，未來提升空間有限?，F(xiàn)階段的3C行業(yè)大量使用四軸、六軸通用機器人，特別是在拋光、打磨、沖壓、搬運和噴涂等工序。使用機器人可以大大提高3C行業(yè)的產品質量，減少產品次品率，提高企業(yè)競爭力。然而，中國的電子電氣行業(yè)的工業(yè)機器人占比只有22%左右，但是日本卻達到了41%。電子是日本工業(yè)機器人下游應用最多的一個行業(yè)。這是由于電子行業(yè)是日本最重要也是世界領先的行業(yè)，其各種電子產品在世界市場都有著極高的占有率。一、說工業(yè)機器人應用1.1工業(yè)機器人在3C行業(yè)應用據(jù)了解，中國的3C、汽車、食品和化工行業(yè)，員工人數(shù)大約在1億左右，其中3C行業(yè)員工人數(shù)占比在70%左右，也就是差不多7000萬人，但是3C行業(yè)的機器人密度卻僅僅只有制造業(yè)機器人平均密度的三分之一。換算下來，在3C行業(yè)中的工業(yè)機器人數(shù)量大約在4萬臺左右，如果中國3C行業(yè)工業(yè)機器人密度能達到日本、韓國的平均密度，那么理論上3C行業(yè)的工業(yè)機器人數(shù)量將達到500萬臺！這說明了3C行業(yè)對工業(yè)機器人來說，有著巨大的發(fā)展空間。一般來說，在3C行業(yè)里需要用到的工業(yè)機器人主要有以下幾種：搬運碼垛機器人，分揀機器人，焊接機器人，噴涂機器人，切割機器人等。以手機為例，手機的生產流程主要包括在手機的生產過程中，以元器件SMT貼片為例，要經過芯片燒錄、進板、涂錫膏、貼片、焊接等步驟，在這些步驟里小型焊接機器人、分揀機器人、涂裝機器人都可能有一席用武之地。在整個手機產業(yè)鏈中，機器人的應用則更為廣泛，比如手機屏幕玻璃的切割、搬運、打磨、以及最后組裝時候的涂膠等，都有應用到機器人的地方，并且每個應用的地方所需要的機器人類型，功率段都不盡相同。

圖見下頁：一、說工業(yè)機器人應用1.2工業(yè)機器人在3C行業(yè)應用一、說工業(yè)機器人應用2工業(yè)機器人在汽車行業(yè)應用汽車制造機器人給汽車公司帶來競爭優(yōu)勢，他們提高質量并降低保修成本，增加容量，緩解瓶頸，保護工人免受骯臟、困難和危險的工作。汽車裝配廠使用工業(yè)機器人專門進行點焊和噴漆，但在整個供應鏈中還有很多機會使用工業(yè)機器人。原始設備制造商，一級和其他零部件制造商都將從在機動車制造中使用工業(yè)機器人中獲益。每輛汽車和卡車上都有數(shù)千個零件，制造過程需要大量的制造工藝。汽車機器人技術的進步，如視覺系統(tǒng)和力感測，意味著比以往更適合機器人自動化。通常情況下，工業(yè)機器人在汽車生產中扮演著裝配工、操作工、焊接工等角色，主要應用有焊接、涂膠、弧焊、噴涂等，還有搬運機器人、涂膠機器人、液體物質填充加機器人等。相關數(shù)據(jù)顯示，工業(yè)機器人在汽車生產應用中不同生產環(huán)節(jié)中占的比例不同：弧焊占其16%物料搬運占其13%，點焊占其15%，組裝占其22%，噴漆、沖壓、鑄造各占其3%，由此可見工業(yè)機器人在汽車生產中的重要性。一、說工業(yè)機器人應用3工業(yè)機器人在其他行業(yè)應用①食品制造及醫(yī)藥行業(yè)食品及醫(yī)藥行業(yè)的工業(yè)機器人主要應用在分揀、取件及處理、自動檢測、搬運及碼垛。由于行業(yè)特殊性，需要特別關注清潔衛(wèi)生、防水抗菌、拾取目標物多樣性（易碎、大小不一）等方面，對機器人視覺技術也提出了較高要求。目前，工業(yè)機器人在食品醫(yī)藥行業(yè)的應用占比較小，但是基于食品和醫(yī)藥制造這2個龐大的市場，工業(yè)機器人在其中的發(fā)展空間巨大，未來幾年，工業(yè)機器人的應用占比將逐步提高。人們已經開發(fā)出的食品工業(yè)機器人有包裝罐頭機器人、自動午餐機器人和切割牛肉機器人等，機器人在食品加工領域應用得如魚水。一、說工業(yè)機器人應用②陶瓷衛(wèi)浴行業(yè)招工難，改善環(huán)境的政策要求以及對人容易造成傷害是直接推動陶瓷衛(wèi)浴行業(yè)工業(yè)機器人應用的主要因素。目前在陶瓷衛(wèi)浴企業(yè)機器人的自動檢測、自動包裝等技術已經成熟，噴釉、打磨等也是急需使用機器人替代人工的工序，存在較大發(fā)展空間。國內已經出現(xiàn)在打磨和噴釉工序上具有較強的競爭力的工業(yè)機器人生產企業(yè)，如安徽的埃夫特智能裝備等。一、說工業(yè)機器人應用③物流倉儲行業(yè)隨著電商模式的發(fā)展，大面積且高效率的智能化高位立體倉庫正逐步建立，這對工業(yè)機器人的使用提出了需求。工業(yè)機器人在物流領域的主要用途為分揀、碼垛和搬運。就分揀而言，機器人根據(jù)每件貨物的ID進行取出、輸送及二次包裝，并需要應用視覺技術。就碼垛而言，這是機器人更容易普及的工序，自動識別功能的發(fā)展還將使得機器人能適應多種類型貨物的碼垛，從而將其功能彈性化，進一步帶動應用普及度。就搬運而言，主要使用AGV或AGV叉車，AGV與整個倉庫的控制系統(tǒng)相連，形成無縫連接的無人倉儲體系。致

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編：蔣正炎副主編：張

俊、嵇朋朋、舒曉春2024年9月一、說工業(yè)機器人應用二、說機器人技術應用大賽第一篇

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三、說工業(yè)機器人操作與運維X證書二、說機器人技術應用大賽

1.大賽歷程（1）2016年10月24-27日，全國機械行業(yè)職業(yè)院校技能大賽“華航唯實杯”工業(yè)機器人技術應用技能大賽在濰坊市機械工業(yè)學校成功舉辦（圖1-9），來自全國各地的34支代表隊，從“教學設計、展示答辯、實際操作”三個方面展開激烈角逐。大賽給全國各地的選手及老師們提供了一個相互交流、學習的平臺，很好地展示了工業(yè)機器人專業(yè)建設的教學成果，檢驗了院校師生的工業(yè)機器人操作技能水平，激發(fā)了學生的學習熱情。在強化學生動手實踐能力的同時，大賽也提高了專業(yè)教師的技能水平及實訓水平，對進一步深化教學改革，切實加強高端技能型人才的培養(yǎng)具有重要意義。二、說機器人技術應用大賽

（2）2017年6月5日全國職業(yè)院校技能大賽中職組“機器人技術應用”賽項（第一屆）在安丘市職業(yè)中專勝利閉賽。本次比賽共有來自全國28個省、市、自治區(qū)的90支近中職學校代表隊，共500多名師生代表參加角逐。2018年5月17日全國職業(yè)院校技能大賽中職組“機器人技術應用”賽項（第二屆）在安丘市職業(yè)中專勝利閉賽。這次齊聚了全國102支近中職學校代表隊，近600名師生代表參加角逐。賽事得到了央視《新聞直播間》、山東衛(wèi)視《山東新聞聯(lián)播》中報道，齊魯網、微信公眾號等新媒體即時發(fā)布比賽信息。二、說機器人技術應用大賽

（3）2019年5月21-22日全國職業(yè)院校技能大賽中職組“機器人技術應用”賽項（第三屆）在無錫機電高等職業(yè)技術學校舉行，來自全國各地的代表隊118支，236名參賽選手同臺競技參加比賽。二、說機器人技術應用大賽

（4）2020年改革試點賽（第四屆）和2021年（第五屆）又在安丘市職業(yè)中專舉行，參賽隊伍分別為36支和30支，比賽內容對接世界技能大賽，競賽規(guī)程國際化，以世賽競賽要求和評分規(guī)章為藍本進行設計，更加凸顯模塊化、流程化、工程化等特點。二、說機器人技術應用大賽

2.大賽平臺（1）工作站系統(tǒng)概述

本賽項競賽內容圍繞工業(yè)機器人系統(tǒng)的安裝、操作、編程、調試、維護、維修等內容，主要考察選手機電通用設備的機械及電氣安裝調試能力，工業(yè)機器人本體的基礎操作和編程調試能力，利用計算機輔助軟件對特殊應用工藝的簡化編程及仿真能力，工業(yè)機器人結合PLC、視覺檢測的綜合應用及系統(tǒng)聯(lián)調能力，工業(yè)機器人系統(tǒng)的日常維護和常見維修能力，實操過程中運用專業(yè)知識均衡功能實現(xiàn)、動作效率、成本控制的綜合能力，強化選手的安全和環(huán)保意識。

本賽項競賽內容為以工業(yè)機器人為核心，實現(xiàn)對電子產品的芯片分揀、裝配過程，電子產品由PCB板、異形芯片、蓋板組成。為提高產品復用性和操作趣味性，突出工業(yè)機器人及周邊設備的操作過程，電子產品采用模擬化設計，PCB板為提供多種芯片安裝位置的真實電路板，異形芯片為不同形狀、不同顏色的料板，蓋板為透明塑料平板，可通過四角螺絲與底板固定。二、說機器人技術應用大賽

（2）工作站系統(tǒng)組成

機器人技術應用賽項競賽平臺采用北京華航唯實機器人科技股份有限公司CHL-DS-01型競賽平臺，如圖1-14所示，整體尺寸為2200mm×1350mm，整體高度1500mm。競賽平臺以桌面式關節(jié)型六軸串聯(lián)工業(yè)機器人為核心，在操作平臺的四周合理分布有4種不同工藝的應用工具，以及涂膠模塊、碼垛模塊、異形芯片原料單元、異形芯片裝配單元、視覺檢測及光源組件、螺釘供料組件、總控系統(tǒng)和操作面板等。二、說機器人技術應用大賽

競賽平臺以3C行業(yè)最典型的異形芯片插件工藝過程為任務主線，用不同形狀的零件代表不同類型的芯片，不同顏色代表了芯片質量，如圖1-15所示，包含了涂膠工藝、碼垛工藝、分揀工藝、裝配工藝等工業(yè)機器人最典型應用。競賽平臺可實現(xiàn)所有競賽內容，完全來源于工業(yè)應用現(xiàn)場的特征使其適合作為職業(yè)技能競賽平臺，用時也滿足了職業(yè)院校不同專業(yè)學生針對工業(yè)機器人系統(tǒng)操作和編程的教學需求。二、說機器人技術應用大賽

競賽平臺選用桌面型小負載串聯(lián)關節(jié)六自由度工業(yè)機器人作為核心設備，選型ABBIRB120和新時達SD500，如圖1-16所示，它們的特點是小巧靈活，因此廣泛應用于3C、電子、食品等行業(yè)，同時較小的工作半徑和額定負載，在保證功能實現(xiàn)效果的前提下，確保教學和競賽安全，防止發(fā)生人員意外。二、說機器人技術應用大賽

快換工具根據(jù)所實現(xiàn)的工藝不同，分為涂膠工具、夾爪工具、吸盤工具和鎖螺釘工具，通過工具快換系統(tǒng)實現(xiàn)工業(yè)機器人對不同應用工具的快速更換，氣路信號可自動接通，同時保證工具更換后的位置精度。二、說機器人技術應用大賽

涂膠模塊是將工業(yè)機器人對產品裝配前的涂膠工藝進行功能抽象化，工業(yè)機器人抓持涂膠工具沿面板上合理布置不同產品外輪廓軌跡上模擬工藝過程，保證工藝真實性同時增加教學可行性和趣味性。二、說機器人技術應用大賽

碼垛模塊是將工業(yè)機器人對產品搬運碼垛工藝進行功能抽象化，工業(yè)機器人抓持夾爪工具將已完成生產的方形產品由原料臺按照要求搬運碼垛到指定位置，如圖所示，教學和競賽時可對碼垛形式和包裝盒的位置姿態(tài)都做出要求，且物料可在碼垛平臺A、B間互相轉換。二、說機器人技術應用大賽

異形芯片原料單元用于存放異形芯片，異形芯片裝配單元提供多個裝配工位，如圖所示，可放置不同產品，對芯片種類、數(shù)量的要求不一，這就需要工業(yè)機器人根據(jù)要求從異形芯片原料單元中選取所需的芯片后放置到指定位置。在完成所有芯片的安裝后，還要為產品安放蓋板并鎖緊固定螺釘。二、說機器人技術應用大賽

視覺檢測組件可以對工業(yè)機器人所選取的芯片顏色、形狀、位置等信息進行檢測和提取，光源和鏡頭如圖所示，并將檢測結果通過網絡傳輸給工業(yè)機器人，使其完成后續(xù)分揀和裝配工作。二、說機器人技術應用大賽

螺釘供料單元采用全自動設計，旋轉式分料設計節(jié)省了設備空間，提高了螺釘供給速度，同時減少了機器震動，保證了穩(wěn)定的螺釘供料和取料效果，如圖所示。

競賽平臺深度集成了離線編程技術RobotArt，該軟件不僅包含硬件平臺的三維模型資源，還大大簡化了涂膠及搬運碼垛工藝實現(xiàn)的編程過程、提高軌跡復現(xiàn)精度、避免發(fā)生碰撞干涉。離線編程軟件RobotArt可同時支持多種工業(yè)機器人，如圖所示，集成了計算機三維實體顯示、系統(tǒng)仿真、智能軌跡優(yōu)化、運動控制代碼生成等核心技術，可以輕松應對復雜軌跡的高精度生成和復現(xiàn)，在計算機上完成軌跡設計、規(guī)劃、運動仿真、碰撞檢查、姿態(tài)優(yōu)化，最后直接生成工業(yè)機器人控制器所需的執(zhí)行運動代碼，縮短了工業(yè)機器人的編程調試時間。二、說機器人技術應用大賽

競賽平臺為方便教學和競賽使用，在平臺上布置了智能攝像頭，通過互聯(lián)網技術可將設備的實時操作過程在大尺寸教學終端中進行展示，避免了集中式教學學生圍觀又無法切實看清教師操作過程的問題，使教師可以對學生的操作流程實時點評，提高教學指導效果，同時對操作過程做到可追溯，為競賽過程中爭議事件提供佐證材料，也可以在競賽過程中實現(xiàn)直播提高觀賞度。

為滿足工業(yè)機器人維護與維修競賽內容，且保證競賽流程的連續(xù)性，在競賽過程中單獨提供一臺工業(yè)機器人和配套的手動工具以及耗材，完成針對機器人系統(tǒng)的日常維護及常見維修操作內容。工業(yè)機器人維護維修平臺推薦配置見表二、說機器人技術應用大賽

3.大賽演變（1）2017年至今已連續(xù)舉辦六屆全國職業(yè)院校技能大賽中職組機器人技術應用賽項，競賽內容也從核心技術獨立考核、系統(tǒng)集成考核、模塊化考核等的演變，技術要求、工藝要求、效率能耗、評價方式等全面對接世界技能大賽，分析近六屆競賽的內容和考核重點的演變過程。（分析表見下頁）二、說機器人技術應用大賽

3.大賽演變分析表二、說機器人技術應用大賽

3.大賽演變分析表近六屆競賽的演變過程1-2二、說機器人技術應用大賽

3.大賽演變分析表二、說機器人技術應用大賽

4.大賽特色（1）賽項定位準確，引領專業(yè)內涵建設

“機器人技術應用”賽項定位以當前智能制造領域企業(yè)所急需的機械電氣裝配技工、操作與維護技師和編程調試現(xiàn)場技術員等崗位為職業(yè)背景，提煉核心知識點和技能要求，主要考察選手針對工業(yè)機器人、工具快換、PLC控制、觸摸屏組態(tài)、氣動驅動、智能視覺檢測等技術的實際應用能力。使學生熟練完成工業(yè)機器人系統(tǒng)的操作、編程、調試、維護、維修工作內容，滿足企業(yè)就業(yè)需求。

工業(yè)機器人以高柔性、易編程的功能特點，特別適應制造業(yè)轉型升級需求，是實現(xiàn)定制化、個性化、規(guī)?；a的重要執(zhí)行終端，也是《中國制造2025》規(guī)劃中重點發(fā)展領域之一。工業(yè)機器人作為機電一體化技術的集大成者，是智能制造的重要組成單元，其專業(yè)技術人才也應適應市場需求，具備更高的技能水平。2019年教育部中職專業(yè)目錄新增了“工業(yè)機器人技術應用”專業(yè)，該專業(yè)近幾年全國中職學校招生熱門，很多學校在進行專業(yè)建設時，應針對適合市場需求的崗位，滿足基礎技術平臺課程教學的條件下，注重學生針對工業(yè)機器人系統(tǒng)的操作、編程、調試以及日常維護和常見維修能力培養(yǎng)，由單一設備向系統(tǒng)應用轉變，更多的讓學生體驗真實環(huán)境下的工業(yè)機器人技術應用，提高就業(yè)競爭力。二、說機器人技術應用大賽

（2）賽項內容精細，源于真實工業(yè)應用

“機器人技術應用”賽項內容以工業(yè)機器人技術為核心考核點，集成多種常用應用技術，以3C行業(yè)典型生產工藝過程為展現(xiàn)形式，充分反應了企業(yè)對工業(yè)機器人相關崗位人才的技能需求，通過競賽促進教學實施，讓學生更加貼近工業(yè)機器人真實應用環(huán)境，體現(xiàn)工業(yè)機器人在制造過程中靈活柔性的功能特點。

隨著工業(yè)機器人技術發(fā)展和應用普及，離線編程技術作為其未來發(fā)展三大方向之一，將計算機輔助設計編程和虛擬仿真等技術應用到工業(yè)機器人的軌跡設計及動作仿真過程，支持多種品牌的工業(yè)機器人在同一環(huán)境下完成編程操作，打破了品牌間工業(yè)機器人的應用壁壘，降低了應用技術門檻，真正讓學生學到并用好技能。利用離線編程軟件中的虛擬仿真及動作編程功能，可以突破硬件及環(huán)境限制，在軟件環(huán)境中依照實際要求搭建硬件基礎，完成工業(yè)機器人的動作軌跡規(guī)劃及編程，設置IO信號配合工具、夾具及周邊設備的動作，完成程序編制和仿真驗證，實現(xiàn)“虛實結合”，豐富編程手段，提高工作效率，降低設備風險。二、說機器人技術應用大賽

（3）賽項資源豐富，學有所成寓教于樂

賽項專家組成員均為工業(yè)機器人技術及智能制造領域的教學名師和行業(yè)專家。賽項專家組參與了教育部《工業(yè)機器人國家教學資源庫》項目和教育部《工業(yè)機器人領域職業(yè)教育合作》項目，擁有豐富的教學資源轉化經驗，與高等教育出版社合作，已出版《工業(yè)機器人操作與編程》、《工業(yè)機器人系統(tǒng)設計與應用》、《工業(yè)機器人維護與維修》、《工業(yè)機器人技術基礎》、《工業(yè)機器人工作站操作與應用》、《工業(yè)機器人焊接技術及行業(yè)應用》、《工業(yè)機器人視覺技術及行業(yè)應用》和《智能制造單元集成調試與應用》等共8本理實一體化系列教材，并配套開發(fā)了豐富的多媒體教學資源，包括3D交互式軟件、實操視頻、原理動畫、虛擬實訓等內容，如圖所示。這些資源借助互聯(lián)網平臺有序整合編排，為專業(yè)教師提供了輔助教學過程的最佳工具，為學生提供了隨時學習的有效途徑。二、說機器人技術應用大賽

3.1將工業(yè)機器人離線編程軟件應用于教學實施過程中，解決了集中式教學過程中實訓設備不足的問題，同時也為部分不適合實際教學的工藝種類（如噴涂、打磨）提供了實訓途徑，滿足了分組式教學和虛擬化教學。利用離線編程軟件，可以設置更加詳實的教學模塊，融入更加豐富的教學環(huán)境，滿足多樣化的教學要求，作為真實應用環(huán)境與實訓教學環(huán)境見連通橋梁，實現(xiàn)“真—仿—實”的有機結合，增強教學體驗，如圖1-25所示。將離線編程軟件與實訓設備深度開發(fā)集成，可以將實訓教學延伸到機房中完成，讓學生提前了解實際動作效果，大大優(yōu)化了實訓設備的使用率，提高教學效果，避免發(fā)生設備損壞和人身傷害。利用軟件教學代替部分的實際操作教學，降低了學校實訓室建設投入，讓更多的學生可以學習更豐富的知識及技能。二、說機器人技術應用大賽

3.2在賽項設計過程中，專家組已充分考慮到資源轉化的方式和措施，以中等職業(yè)院校教學實施要求和工業(yè)機器人技術人才培養(yǎng)指導標準為依據(jù)，反復論證競賽內容與人才技能需求的匹配合理度，優(yōu)化設計競賽平臺使其兼顧比賽和教學，詳細收集競賽過程中的資源素材并合理歸納處理指導教學實施，推動專業(yè)教學實施，確保賽項資源轉化工作順利進行，實現(xiàn)以賽促教、以賽促學、以賽促改。二、說機器人技術應用大賽

（4）賽項標準嚴密，全面對接世賽標準隨著中國制造在國際上的地位提升，中國技能人才也逐步登上了世界舞臺，在世界技能大賽上嶄露頭角。本賽項與世界技能大賽中的“機器人系統(tǒng)集成”和“機電一體化”項目技術要求很相近，如圖所示。賽項在設計過程中引進了世界技能大賽“機器人系統(tǒng)集成”和“機電一體化”項目的評分標準和評分方式等，做到賽項內容、競賽規(guī)程、任務分配和評分設置與國際接軌。二、說機器人技術應用大賽

（5）賽項融合教學，學教賽過程信息化通過對實訓設備操作過程的實時采集，并在教學輔助終端進行呈現(xiàn)，如圖所示，避免了教學過程中多人圍觀而增加的危險隱患，也讓更多的學生可以清楚的看到老師的示范操作過程，同時教師可以對學生的操作流程進行實時點評，對危險動作進行典型分析和處理，提高教學指導效果。在競賽過程中通對操作過程的實時采集并存儲，保證所有操作過程可追溯，確保評比環(huán)節(jié)的公平公正，并可以作為相關佐證材料進行長期儲存，避免爭議事件。同時利用網絡傳輸，可以在競賽過程中對操作過程進行現(xiàn)場直播，提高競賽觀賞度，滿足觀摩需求，避免過多的現(xiàn)場觀摩影響比賽節(jié)奏或打擾參賽選手。致

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俊、嵇朋朋、舒曉春2024年9月一、說工業(yè)機器人應用二、說機器人技術應用大賽第一篇

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三、說工業(yè)機器人操作與運維X證書三、說工業(yè)機器人操作與運維X證書

1.書證融通重構課程體系（1）落實《國家職業(yè)教育改革實施方案》中提到的“學歷證書+若干職業(yè)技能等級證書”（1+X）制度試點，本教材實踐平臺能與“工業(yè)機器人操作與運維”證書標準能夠完美融通，可將其職業(yè)技能等級標準有關內容及要求有機融入專業(yè)教學課程體系，優(yōu)化專業(yè)人才培養(yǎng)模式。該證書主要面向裝備制造大類、電子信息大類等中職、高職和應用本科18個專業(yè)，與專業(yè)課程體系融合有融入法、接口法、單列法和混搭法等四種方法，與現(xiàn)有的教學內容的吻合度，考核辦法的形式，相關適用專業(yè)之間融通互補的內容。三、說工業(yè)機器人操作與運維X證書

（2.1）以中職工業(yè)機器人技術應用專業(yè)為例，對標培養(yǎng)體系“整合、優(yōu)化、調整”專業(yè)課程體系，教學內容中嵌入全部初級證書內容及部分中級證書內容。所有標準內容都能融入其專業(yè)基礎課、專業(yè)核心課程中。

三、說工業(yè)機器人操作與運維X證書

（2.2)三、說工業(yè)機器人操作與運維X證書

（3）如裝備制造大類中自動化類、機電設備類的智能化生產線安裝與運維、機電技術應用、電氣設備運行與控制、智能設備運行與維護等專業(yè)為例，對標培養(yǎng)體系“補充、調整、拓展”專業(yè)課程體系，教學內容中嵌入初級和中級的證書內容。絕大多數(shù)標準內容融入其專業(yè)基礎課、專業(yè)核心課程中，另外最適宜的增加《工業(yè)機器人系統(tǒng)應用綜合訓練》（建議4-6周）的實踐教學周和培訓模塊。采用理實一體化課程教學和系列化綜合實訓教學，做到“育訓一體”，也能滿足校外人員的技術培訓。三、說工業(yè)機器人操作與運維X證書

2.賽證融通重塑技能訓練體系（1）國職業(yè)院校技能大賽中職組“機器人技術應用”賽項為例，賽項設計主線是3C行業(yè)最典型的異形芯片插件工藝過程為工作任務，競賽內容中與中級、高級的證書內容銜接融通，比賽形式也更接近證書技能考核。將技能競賽要求納入教學內容、技能競賽實踐融入綜合實訓，提升學生技能，做到“賽訓合一”。在本書第五篇將以完整的2021年國賽賽題的比賽任務進行講解分析。三、說工業(yè)機器人操作與運維X證書

（2）通過對課程教學模式改革的內涵和實施關鍵的探索，實現(xiàn)課程體系與職業(yè)崗位，課程內容與職業(yè)證書，課程模塊與職業(yè)大賽三融通發(fā)展。提高學生專業(yè)核心能力、專項能力和崗位遷移能力，提高學生數(shù)字化動手能力。致

謝第二篇

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主

編：蔣正炎副主編：張

俊、嵇朋朋、舒曉春2024年9月項目一

工業(yè)機器人的基礎操作項目二西門子PLC編程與調試項目三威綸觸摸屏的組態(tài)設計項目四視覺系統(tǒng)應用第二篇

起步

思政小故事——大國工匠類

全國勞動模范——張永忠

張永忠，黨的十九大代表，長安汽車一級技能師，獲得過全國技術能手、全國勞動模范“中華技能大獎”等榮譽。1983年，張永忠從部隊退役后來到重慶長安汽車（集團）有限責任公司，并被分配到當時的31車間從事木工工作。在這個全新的領域里，他為長安汽車第一臺“江陵”發(fā)動機的點火成功付出了無數(shù)的心血和汗水。項目二西門子PLC編程與調試

【項目描述】

異形芯片檢測單元采用的是西門子公司S7-200SMART系列小型PLC，通過對S7-200SMART系列PLC編程與外部設備及機器人控制器連接，實現(xiàn)對外部檢測設備的控制，以及與機器人控制器的信號互通，從而實現(xiàn)外部檢測設備與機器人工作站設備的高效協(xié)同工作。本項目主要講述S7-200SMART系列PLC的使用，以及如何完成控制外部設備，并進行檢測工作。任務一PLC控制氣缸的伸出與縮回

【任務要求】

S7-200SMART系列PLC是工作站外部設備的控制核心，本任務要求能夠寫出PLC的I/O地址分配表、硬件接線圖，并能編程實現(xiàn)單個氣缸的伸出與縮回動作。

【任務目標】

1.能夠寫出PLC的I/O地址分配表。

2.能夠畫出PLC硬件接線圖。

3.能夠編程實現(xiàn)單個氣缸的伸出與縮回動作。任務一PLC控制氣缸的伸出與縮回

任務準備：

1.知識點準備

（1）I/O地址分配S7-200SMART系列PLC的CPU有一定數(shù)量的I/O點，本機I/O點有固定的地址?？梢杂脭U展信號模塊和信號板來增加PLC的I/O點數(shù)，信號模塊最多可以擴展6塊。信號模塊安裝在CPU模塊的右邊，緊靠CPU的信號模塊為0號模塊。信號板安裝在CPU模塊上。CPU分配給數(shù)字信號模塊的地址以字節(jié)為單位，1個字節(jié)由8點數(shù)字量信號組成。某些CPU和信號板的數(shù)字量信號點如果不是8的整數(shù)倍，最后一個字節(jié)中未用的位不會分配給后續(xù)模塊。在每次更新輸入時，輸入模塊的輸入字節(jié)中未用的位被清零。在用系統(tǒng)組態(tài)硬件時，STEP7-Micro/WINSMART會自動地分配各模塊和信號板的地址。任務一PLC控制氣缸的伸出與縮回

任務準備：

（2）梯形圖元件及其工作原理梯形圖（LAD）是一種與電氣圖相似的圖形語言。在梯形圖中編寫程序時，使用圖形組件，并將其排列以形成邏輯程序段。在創(chuàng)建程序時可以使用梯形圖符號，觸點表示能流可以通過的開關；能流僅在觸點閉合時通過動合觸點（邏輯值為1）；僅在觸點斷開時通過動斷觸點或取反觸點（邏輯值為0）。線圈表示能流激勵的繼電器或輸出。方框表示在能流到達該框時執(zhí)行的一項功能（例如定時器、計數(shù)器或數(shù)學運算指令）。梯形圖的程序段由這些元件組成，它能代表一個完整的電路。能流從左側電源線（在程序編輯器中由窗口左側的一條垂直線表示）流過閉合觸點，以激勵線圈或方框。符號名稱含義

觸點表示邏輯輸入條件，用于模擬開關、按鈕、內部條件等

線圈通常表示邏輯輸出結果，用于模擬燈、電動機啟動器、干預繼電器、內部輸出條件及其他輸出

方框表示附加指令，例如定時器、計數(shù)器或數(shù)學運算指令任務一PLC控制氣缸的伸出與縮回

任務準備：（3）新建梯形圖程序當STEP7-Micro/WINSMART已經運行時，打開新項目，可使用以下任何一種方法創(chuàng)建和打開新項目。①單擊“文件”菜單中“操作”區(qū)域的“新建”按鈕。②在快速訪問工具欄中，單擊“新建”按鈕。③按快捷鍵<Ctrl>+<N>。注意：在創(chuàng)建和打開新項目前應先保存當前項目。（4）置位、復位指令置位和復位指令用于置位（接通）或復位（斷開）從指定地址（位）開始的一組位。該指令可以置位或復位1至255個位。如果復位指令指定定時器位（T地址）或計數(shù)器位（C地址），則該指令將對定時器位或計數(shù)器位進行復位并清零定時器或計數(shù)器的當前值。任務一PLC控制氣缸的伸出與縮回

任務準備：

2.技能點準備能夠熟悉使用PLC編程軟件，編寫簡單的程序。

3.設備準備（1）PLC與計算機連接完畢。（2）工作站準備就緒?！救蝿諏嵤客ㄟ^PLC檢測工作臺控制系統(tǒng)，與實際應用相結合。通過西門子S7-200SMART系列PLC完成對機器人工作臺的控制。檢測工作臺主要分為4個單元，每個單元都有一組推動氣缸和升降氣缸。需要通過PLC編程完成1~4號推動氣缸的伸出或縮回，以及1~4號升降氣缸的上升或下降。具體功能要求包括：1.工作臺分為手動和自動控制。2.手動控制時，可以通過觸摸屏來實現(xiàn)推動氣缸的伸出或縮回。3.自動控制下，要求在氣缸縮回到位狀態(tài)下，按下氣缸伸出按鈕則執(zhí)行氣缸伸出動作；在氣缸伸出到位狀態(tài)下，按下氣缸縮回按鈕則執(zhí)行氣缸縮回動作。（注：推動氣缸處于縮回狀態(tài)下，若同時處于檢測階段，則檢測指示燈亮。）任務一PLC控制氣缸的伸出與縮回

【任務實施】一、PLC的I/O地址分配表PLC的I/O地址分配表是本任務得以完成的必要前提，只有具備完整的I/O地址分配表，才能更好地完成氣缸是伸出與縮回動作任務一PLC控制氣缸的伸出與縮回

地址注釋地址注釋地址注釋I0.0急停I2.0推動氣缸1伸出到位Q0.0升降氣缸1I0.1手動/自動I2.1推動氣缸1縮回到位Q0.1升降氣缸2I0.2啟動I2.2推動氣缸2伸出到位Q0.4推動氣缸1I0.3停止I2.3推動氣缸2縮回到位Q0.5推動氣缸2I1.0升降氣缸1上限

Q1.0檢測指示燈1I1.1升降氣缸1下限

Q1.1檢測指示燈2I1.2升降氣缸2上限

Q2.4啟動指示燈I1.3升降氣缸2下限

Q12.7PLC檢測結果【任務實施】二、編程實現(xiàn)氣缸伸出和縮回動作給出示例程序，按下啟動按鈕I0.2，Q0.4線圈得電，則推動氣缸1執(zhí)行氣缸伸出動作。按下停止按鈕I0.3，Q0.4線圈失電，則推動氣缸1執(zhí)行氣缸縮回動作。1.采用置位、復位指令實現(xiàn)推動氣缸伸出和縮回動作置位指令實現(xiàn)氣缸伸出和縮回動作的示例程序如圖復位指令實現(xiàn)氣缸伸出和縮回動作的示例程序如圖2.使用輸出線圈實現(xiàn)推動氣缸伸出和縮回動作輸出線圈實現(xiàn)推動氣缸伸出和縮回動作的示例程序如圖任務一PLC控制氣缸的伸出與縮回

【思考與練習】1.編寫程序，實現(xiàn)推動氣缸2的伸出與縮回動作。2.編寫程序，實現(xiàn)推動氣缸1縮回時，升降氣缸1下降，同時檢測指示燈1點亮。任務一PLC控制氣缸的伸出與縮回

致

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編：蔣正炎副主編：張

俊、嵇朋朋、舒曉春2024年9月項目一

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全國勞動模范——張永忠

張永忠，黨的十九大代表，長安汽車一級技能師，獲得過全國技術能手、全國勞動模范“中華技能大獎”等榮譽。1983年，張永忠從部隊退役后來到重慶長安汽車（集團）有限責任公司，并被分配到當時的31車間從事木工工作。在這個全新的領域里，他為長安汽車第一臺“江陵”發(fā)動機的點火成功付出了無數(shù)的心血和汗水。項目二西門子PLC編程與調試

【項目描述】

異形芯片檢測單元采用的是西門子公司S7-200SMART系列小型PLC，通過對S7-200SMART系列PLC編程與外部設備及機器人控制器連接，實現(xiàn)對外部檢測設備的控制，以及與機器人控制器的信號互通，從而實現(xiàn)外部檢測設備與機器人工作站設備的高效協(xié)同工作。本項目主要講述S7-200SMART系列PLC的使用，以及如何完成控制外部設備，并進行檢測工作。任務二PLC控制PCB產品的檢測

【任務要求】

PLC控制PCB產品的檢測的任務，主要是通過PLC線圈的得電與否驅動外部設備的動作與否（比如推動氣缸的伸出或縮回動作等），來實現(xiàn)單個產品的檢測。重復多次即可實現(xiàn)PCB產品的多次檢測。

【任務目標】

1.熟悉使用PLC線圈驅動外部設備的方法。

2.能夠編程實現(xiàn)單個產品的檢測。

3.能夠編程實現(xiàn)多次檢測動作。任務二PLC控制PCB產品的檢測

任務準備：

一、知識點準備1.定時器指令常用的定時器指令有TON、TONR、TOF。TON、TONR和TOF定時器提供三種分辨率。分辨率由定時器編號確定，定時器的預設時間等于預設值與分辨率的乘積，例如使用10ms定時器時，計數(shù)50表示經過的時間為500ms。定時器編號決定定時器的分辨率。分配有效的定時器編號后，分辨率會顯示在梯形圖的功能框中。注意：使用時避免定時器編號沖突，同一個定時器編號不能同時用于TON和TOF定時器。例如，不能同時使用TONT32和TOFT32。LAD/FBDSTL說明

TONTxxx，PT接通延時定時器TON，用于定時單個時間間隔。

TONRTxxx，PT保持型接通延時定時器TONR，用于累積多個定時時間間隔的時間值。

TOFTxxx，PT斷開延時定時器TOF，用于在OFF（或FALSE）條件之后延長一定時間間隔，例如冷卻電動機的延時。定時器類型分辨率最大值定時器編號TON、TOF1ms10ms100ms32.767s327.67s3276.7sT32、T96T33~T36，T79~T100T37~T63，T101~T255TONR1ms10ms100ms32.767s327.67s3276.7sT0、T64T1~T4，T65~T68T5~T31，T69~T95任務二PLC控制PCB產品的檢測

任務準備：

一、知識點準備2.計數(shù)器常用的計數(shù)器指令CTU、CTD和CTUD見下表，由于每個計數(shù)器都有一個當前值，因此請勿將同一計數(shù)器編號分配給多個計數(shù)器（編號相同的加計數(shù)器、加/減計數(shù)器和減計數(shù)器會訪問相同的當前值）。使用復位指令復位計數(shù)器時，計數(shù)器位會復位，并且計數(shù)器當前值會設為零。LAD/FBD說明

加計數(shù)輸入端CU每次從關斷轉換為接通時，加計數(shù)指令CTU就會從當前值開始加計數(shù)。計數(shù)器的當前值大于或等于預設值PV時，計數(shù)器位Cxxx接通。當復位輸入R接通或對Cxxx地址執(zhí)行復位指令時，當前計數(shù)值會復位。達到最大值32767時，計數(shù)器停止計數(shù)。

每次減計數(shù)輸入端CD從關斷轉換為接通時，減計數(shù)指令CTD就會從計數(shù)器的當前值開始減計數(shù)。當前值等于0時，計數(shù)器位Cxxx打開。裝載輸入端LD接通時，計數(shù)器復位計數(shù)器位Cxxx并用預設值PV裝載當前值。達到0后，計數(shù)器停止計數(shù)，計數(shù)器位Cxxx接通。

每次加計數(shù)輸入端CU從關斷轉換為接通時，加/減計數(shù)指令CTUD就會加計數(shù)，每次減計數(shù)輸入端CD從關斷轉換為接通時，該指令就會減計數(shù)。計數(shù)器的當前值保持當前計數(shù)值。每次執(zhí)行計數(shù)器指令時，都會將PV預設值與當前值進行比較。達到最大值32767時，加計數(shù)輸入端的下一上升沿導致當前計數(shù)值變?yōu)樽钚≈?32768。達到最小值-32768時，減計數(shù)輸入端的下一上升沿導致當前計數(shù)值變?yōu)樽畲笾?2767。當前值大于或等于PV預設值時，計數(shù)器位Cxxx接通。否則，計數(shù)器位關斷。當R復位輸入接通或對Cxxx地址執(zhí)行復位指令時，計數(shù)器復位。任務二PLC控制PCB產品的檢測

任務準備：

一、知識點準備3.比較指令數(shù)值比較指令可以對兩個數(shù)據(jù)類型相同的數(shù)值進行比較，可以比較的對象有字節(jié)、整數(shù)、雙整數(shù)和實數(shù)。對于梯形圖和功能塊，比較結果為“TRUE”時，比較指令將接通觸點（梯形圖）或輸出（功能塊）。對于語句表，比較結果為“TRUE”時，比較指令輸出為1，將1與邏輯棧頂中的值進行與運算或者或運算。S7-200SMART系列PLC有6種比較指令可用，選擇的數(shù)據(jù)類型決定了需要為IN1和IN2使用的類型。比較指令輸出僅在以下條件下為“TRUE”==IN1等于IN2<>IN1不等于IN2>=IN1大于或等于IN2<=IN1小于或等于IN2>IN1大于IN2<IN1小于IN2數(shù)據(jù)類型標識符所需IN1、IN2的數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型標識符所需IN1、IN2的數(shù)據(jù)類型B無符號字節(jié)D有符號雙字整數(shù)W有符號字整數(shù)R有符號實數(shù)任務二PLC控制PCB產品的檢測

任務準備：

一、知識點準備比較字符串指令可比較兩個ASCII字符串。對于梯形圖和功能塊，比較結果為“TRUE”時，比較指令將接通觸點（梯形圖）或輸出（功能塊）。對于語句表，比較結果為“TRUE”時，比較指令輸出為1，將1與邏輯棧頂中的值進行與運算或者或運算。比較字符串指令可以在兩個變量或一個常數(shù)和一個變量之間進行比較。如果比較中使用了常數(shù)，則它必須為頂部參數(shù)（梯形圖觸點/功能塊功能框）或第一參數(shù)（語句表）。在程序編輯器中，常數(shù)字符串參數(shù)賦值必須以雙引號字符開始和結束。常數(shù)字符串的最大長度是126個字符（字節(jié)）。相反，變量字符串由初始長度字節(jié)的字節(jié)地址引用，字符字節(jié)存儲在下一個字節(jié)地址處。變量字符串的最大長度為254個字符（字節(jié)），并且可在數(shù)據(jù)塊編輯器中進行初始化（前后帶雙引號字符）。LAD觸點說明

比較兩個STRING數(shù)據(jù)類型的字符串：如果字符串IN1等于字符串IN2，則結果為TRUE

比較兩個STRING數(shù)據(jù)類型的字符串：如果字符串IN1不等于字符串IN2，則結果為TRUE任務二PLC控制PCB產品的檢測

任務準備：

二、技能點準備能夠熟悉使用PLC編程軟件，編寫簡單的輸入輸出程序。

1.設備準備（1）PLC與計算機連接完畢。（2）工作站準備就緒?！救蝿諏嵤吭诔跏紶顟B(tài)下要求按下啟動按鈕后推動氣缸縮回，推動氣缸縮回后升降氣缸下降，檢測LED燈閃爍3秒，周期為1秒。檢測結束后升降氣缸升起、推動氣缸伸出。檢測結束后，檢測結果用指示燈表示，紅色指示燈亮表示產品為廢品，即“NG”，綠色指示燈亮表示產品為成品，即“OK”。多次檢測即為讓產品多次重復實現(xiàn)上述檢測動作。一、PLC的I/O地址分配表分析控制要求，通過STEP7-Micro/WINSMART軟件，使PLC實現(xiàn)PCB異形插件工作站的產品檢測功能。初始狀態(tài)為推動氣缸處于伸出位、升降氣缸處于上升位。任務二PLC控制PCB產品的檢測

輸入地址注釋輸出地址注釋I0.0啟動按鈕Q0.0推動氣缸退回動作I0.1停止按鈕Q0.1升降氣缸下降動作I0.2推動氣缸伸出到位Q0.2輸出檢測燈I0.3推動氣缸縮回到位Q0.3綠燈I0.4升降氣缸上升到位Q0.4紅燈I0.5升降氣缸下降到位

【任務實施】二、編程實現(xiàn)單個產品的檢測動作1．檢測指示燈動作實現(xiàn)要讓輸出檢測燈閃爍，可以在程序中加入特殊專用繼電器SM0.5（周期為1s的時鐘脈沖），PLC程序輸出線圈不能重號。2．檢測動作實現(xiàn)（1）推動氣缸縮回部分參考程序（方法一）如圖所示，采用線圈輸出指令。推動氣缸縮回部分參考程序（方法二）如圖所示，該程序采用置位/復位指令。（2）升降氣缸下降部分參考程序如圖所示，推動氣缸縮回到位以后，升降氣缸下降動作。（3）輸出檢測結果部分程序，檢測指示燈閃爍3s以后隨機輸出檢測結果“OK”或“NG”，即亮紅燈或綠燈。任務二PLC控制PCB產品的檢測

【任務實施】三、編程實現(xiàn)多次檢測動作1．加入計數(shù)指令和比較指令要實現(xiàn)多次檢測，可以在程序中加入計數(shù)指令和比較指令。2．多次檢測動作多次檢測動作的參考程序如右圖所示，調試完成并實現(xiàn)外部設備的多次動作。任務二PLC控制PCB產品的檢測

【思考與練習】1.完成編寫程序，使得裝配檢測工位2第一次檢測結果為“NG”，第二次檢測結果仍為“NG”，第三次檢測結果為“OK”。2.完成編寫程序，使得裝配檢測工位1、裝配檢測工位2第一次同時檢測結果分別為“OK”和“NG”。任務二PLC控制PCB產品的檢測

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編：蔣正炎副主編：張

俊、嵇朋朋、舒曉春2024年9月項目一

工業(yè)機器人的基礎操作項目二西門子PLC編程與調試項目三威綸觸摸屏的組態(tài)設計項目四視覺系統(tǒng)應用第二篇

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全國勞動模范——張永忠

張永忠，黨的十九大代表，長安汽車一級技能師，獲得過全國技術能手、全國勞動模范“中華技能大獎”等榮譽。1983年，張永忠從部隊退役后來到重慶長安汽車（集團）有限責任公司，并被分配到當時的31車間從事木工工作。在這個全新的領域里，他為長安汽車第一臺“江陵”發(fā)動機的點火成功付出了無數(shù)的心血和汗水。項目二西門子PLC編程與調試

【項目描述】

異形芯片檢測單元采用的是西門子公司S7-200SMART系列小型PLC，通過對S7-200SMART系列PLC編程與外部設備及機器人控制器連接，實現(xiàn)對外部檢測設備的控制，以及與機器人控制器的信號互通，從而實現(xiàn)外部檢測設備與機器人工作站設備的高效協(xié)同工作。本項目主要講述S7-200SMART系列PLC的使用，以及如何完成控制外部設備，并進行檢測工作。任務三PLC與工業(yè)機器人的I/O通信

【任務要求】

S7-200SMARTPLC與工業(yè)機器人可以通過I/O進行通信，需要了解PLC與機器人通訊定義與設置，并能用PLC的輸出控制機器人的輸入或機器人的輸出控制PLC的輸入來完成一系列的任務。

【任務目標】

1.熟悉PLC與機器人通訊定義與設置。

2.能用PLC的輸出控制機器人的輸入。

3.能用機器人的輸出控制PLC的輸入。任務三PLC與工業(yè)機器人的I/O通信

任務準備：

一、知識點準備PLC與機器人控制器的輸入輸出關系如圖所示。

二、技能點準備1.能夠熟練使用PLC編程軟件，編寫簡單的程序。2.熟悉使用示教器各I/O信號。

三、設備準備1.PLC與機器人通訊連接完畢。2.工作站準備就緒?！救蝿諏嵤恳弧LC與機器人通訊定義與設置PLC與機器人的I/O通信，即PLC的輸入與輸出跟機器人的輸出與輸入采用導線相連。將PLC的輸出端口與機器人的輸入信號相連，將PLC的輸入端口與機器人的輸出信號相連。1.機器人的輸入信號與PLC的輸出信號相連。在PLC強制輸出信號可強制點亮PLC的輸出信號，此程序可在機器人輸入信號中監(jiān)控到PLC發(fā)出的信號。任務三PLC與工業(yè)機器人的I/O通信

機器人IO板輸入地址信號名稱功能描述對應PLC輸出地址0Area_1_detection_finish測試1區(qū)完成檢測Q12.01Area_2_detection_finish測試2區(qū)完成檢測Q12.12Area_3_detection_finish測試3區(qū)完成檢測Q12.23Area_4_detection_finish測試4區(qū)完成檢測Q12.34Continue繼續(xù)Q12.45Stop急停Q12.56Mode模式切換Q12.67ResultPLC檢測結果Q12.710Res復位Q8.0【任務實施】

一、PLC與機器人通訊定義與設置2.機器人的輸出信號與PLC的輸入信號相連在機器人中強制輸出信號如圖，可以在PLC編程軟件的狀態(tài)圖表的當前值中監(jiān)控到其輸入端口被點亮。任務三PLC與工業(yè)機器人的I/O通信

機器人IO板輸出地址信號名稱功能描述對應PLC輸入地址0GO10_1_2放料完成組信號I3.01

GO10_1_2放料完成組信號

I3.12PutFinish_Affirm放料完成確認I3.2【任務實施】

二、用PLC的輸出控制機器人的輸入

1.分析控制要求用PLC控制裝配檢測工位的檢測動作，動作完成以后發(fā)出檢測完成信號給機器人。

2.參考程序PLC側的運行參考程序如圖所示，按下啟動按鈕后開始檢測動作，檢測動作完成標志M5.1觸發(fā)以后輸出測試1區(qū)完成檢測信號Area_1_detection_finish給機器人。任務三PLC與工業(yè)機器人的I/O通信

【任務實施】

三、用機器人的輸出控制PLC的輸入

1.分析控制要求執(zhí)行機器人程序，選擇需檢測的裝配檢測工位然后點亮機器人的輸出信號放料完成確認，PLC執(zhí)行裝配檢測工位的檢測動作。

2.參考程序機器人側的運行參考程序如圖，放料完成組信號GO10_1_2的作用是選擇需檢測的裝配檢測工位，當其被置位時表示選擇2號工位上的裝配檢測工位。裝配檢測工位確認好之后輸出放料完成確認信號PutFinish_Affirm，PLC會執(zhí)行2號裝配檢測工位的檢測動作。任務三PLC與工業(yè)機器人的I/O通信

【思考與練習】1.試用機器人發(fā)出信號，完成所有產品裝配檢測工位的檢測動作。2.試用機器人發(fā)出信號，完成單個產品裝配檢測工位的多次檢測動作。3.試用機器人發(fā)出信號，完成兩個產品裝配檢測工位的多次檢測動作。任務三PLC與工業(yè)機器人的I/O通信

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編：蔣正炎副主編：張

俊、嵇朋朋、舒曉春2024年9月項目一

工業(yè)機器人的基礎操作項目二西門子PLC編程與調試項目三威綸觸摸屏的組態(tài)設計項目四視覺系統(tǒng)應用第二篇

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思政小故事——大國工匠類

全國勞動模范——張永忠

張永忠，黨的十九大代表，長安汽車一級技能師，獲得過全國技術能手、全國勞動模范“中華技能大獎”等榮譽。1983年，張永忠從部隊退役后來到重慶長安汽車（集團）有限責任公司，并被分配到當時的31車間從事木工工作。在這個全新的領域里，他為長安汽車第一臺“江陵”發(fā)動機的點火成功付出了無數(shù)的心血和汗水。項目二西門子PLC編程與調試

【項目描述】

異形芯片檢測單元采用的是西門子公司S7-200SMART系列小型PLC，通過對S7-200SMART系列PLC編程與外部設備及機器人控制器連接，實現(xiàn)對外部檢測設備的控制，以及與機器人控制器的信號互通，從而實現(xiàn)外部檢測設備與機器人工作站設備的高效協(xié)同工作。本項目主要講述S7-200SMART系列PLC的使用，以及如何完成控制外部設備，并進行檢測工作。任務四PLC與工業(yè)機器人的網絡通信

【任務要求】

PLC與工業(yè)機器人除了可以通過IO進行通信，還可以通過網絡來通信，網絡通信使得PLC與機器人收發(fā)數(shù)據(jù)更加方便靈活。首先，需了解PLC與工業(yè)機器人網絡通信定義與設置，并能用PLC的輸出控制機器人的輸入或機器人的輸出控制PLC的輸入來完成任務。

【任務目標】

1.熟悉PLC與工業(yè)機器人網絡通信定義與設置。

2.能用PLC的輸出控制機器人的輸入。

3.能用機器人的輸出控制PLC的輸入。任務四PLC與工業(yè)機器人的網絡通信

任務準備：

一、知識點準備1.TCP_CONNECT指令TCP_CONNECT用于創(chuàng)建從CPU到通信伙伴的TCP通信連接。（1）連接操作是異步的，可能需要幾次掃描才能完成。連接操作待決時，Busy輸出具有值TRUE。當CPU完成操作時，指令置位Done或Error輸出。如果發(fā)生錯誤，則Status輸出會顯示錯誤代碼。（2）指令處于繁忙狀態(tài)時不得更改TCP_CONNECT的輸入參數(shù)。CPU需要憑借這一點了解這是啟動連接過程的調用的延續(xù)。（3）您將連接ID(ConnID)輸入分配給連接，然后當發(fā)送、接收或斷開連接時使用此ConnID引用該連接。（4）Active輸入位確定這是主動連接（Active設置為TRUE）還是被動連接（Active設置為FALSE）。（5）如果這是主動連接（客戶端），則S7-200SMARTCPU嘗試聯(lián)系并創(chuàng)建到指定IP地址和遠程端口號(RemPort)的連接。CPU打開本地端口(LocPort)以從遠程設備接收消息。任務四PLC與工業(yè)機器人的網絡通信

任務準備：（6）當Active輸入設置為FALSE時，S7-200SMARTCPU會創(chuàng)建被動（服務器）連接。在這種情況下，CPU打開請求的本地端口(LocPort)并接受來自遠程設備的連接請求。如果要接受來自任何遠程IP地址的連接請求，應將IP地址設為0.0.0.0。如果IP地址不為零，則CPU只接受來自指定IP地址的連接請求。對于被動連接，CPU會忽略遠程端口號(RemPort)，RemPort可以設置為零。（7）您可以隨時調用TCP_CONNECT指令以確定連接的當前狀態(tài)。將Req輸入設置為FALSE并提供有效的連接ID(ConnID)。（8）請注意，主動連接可能最多需要30秒的時間來確定遠程設備是否允許連接。被動連接顯示Busy狀態(tài)，直到遠程設備嘗試連接到CPU。（9）請注意，連接關閉后，S7-200SMART不會自動嘗試重新連接到設備。如果遠程設備斷開設備連接，您的程序必須執(zhí)行另一個TCP_CONNECT指令以重新連接設備。主動連接和被動連接皆如此。任務四PLC與工業(yè)機器人的網絡通信

任務準備：2.TCP_SEND指令TCP_SEND指令通過現(xiàn)有連(ConnID)傳輸來自請求的緩沖區(qū)位置(DataPtr)的請求的字節(jié)數(shù)(DataLen)。您可以將該指令用于TCP協(xié)議和ISO-on-TCP協(xié)議。（1）當發(fā)生以下情況時，TCP_SEND指令啟動發(fā)送指定數(shù)量的字節(jié)的操作：①程序通過將Req輸入設置為TRUE來調用指令。②連接當前未用于執(zhí)行其它發(fā)送操作。（2）Req輸入由電平觸發(fā)。建議對Req輸入使用上升沿觸發(fā)器，以便指令不啟動意外的發(fā)送操作。TCP_SEND處于繁忙狀態(tài)時，程序會忽略Req輸入。Done、Busy和Error輸出及Status輸出字節(jié)顯示各調用的TCP_SEND狀態(tài)。（3）發(fā)送操作完成后，指令顯示調用一次TCP_SEND的Done或Error狀態(tài)。此后，TCP_SEND通過錯誤代碼24作出響應，這意味著操作待決（如果通過將Req輸入設置為FALSE進行調用）。如果Req輸入設置為TRUE，則程序會啟動另一個發(fā)送操作。任務四PLC與工業(yè)機器人的網絡通信

任務準備：二、技能點準備1.能夠熟練使用PLC編程軟件，編寫簡單的程序。2.熟悉使用示教器各I/O信號。三、設備準備1.西門子PLCS7-200SMART固件版本為V2.02及以上。2.ABBIRB120型機器人系統(tǒng)已選配PCinterface選項。3.工作站準備就緒?！救蝿諏嵤?/p>

一、PLC與機器人通信設置

1.PLC端設置（1）將以太網端口IP設置成固定值，與機器人IP為同網段即可。將地址和波特率設置為與在觸摸屏組態(tài)時相同，這樣，觸摸屏與plc之間就可以通過RS485端口進行通訊，在觸摸屏中設置的元件的地址在plc中不需要進行處理就能夠直接使用。任務四PLC與工業(yè)機器人的網絡通信

【任務實施】

2.機器人參數(shù)設置（1）單擊ABB主菜單，選擇“控制面板”選項。（2）選擇“配置系統(tǒng)參數(shù)”選項。（3）單擊“主題”按鈕，選擇“communication”選項。（4）選擇“IPSETTING”選項。（5）在“IP”設定內容內，為機器人添加一個IP地址為“192.168.100.51”，在“Interface”設定內容內，選擇“WAN”選項，單擊“確定”按鈕。任務四PLC與工業(yè)機器人的網絡通信

【任務實施】

二、PLC與機器人數(shù)據(jù)傳輸程序示例1.PLC端數(shù)據(jù)傳輸程序（1）PLC端數(shù)據(jù)傳輸程序如圖所示，程序中利用TCP_CONNECT指令創(chuàng)建PLC到機器人的TCP通信連接，機器人IP地址為“192.168.100.51”。利用TCP_SEND指令向機器人發(fā)送長度為1的字節(jié)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)指向的地址為VB120。利用TCP_RECV指令接收機器人發(fā)送長度為1的字節(jié)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲指向的地址為VB100。任務四PLC與工業(yè)機器人的網絡通信

【任務實施】

（2）程序編寫之后需要分配庫存儲器，否則進行編譯時會報錯。

（3）ABB機器人端數(shù)據(jù)收發(fā)程序

（4）PLC與機器人進行網絡通信時，接收和發(fā)送的DATA數(shù)據(jù)一定是數(shù)組，使用DATA數(shù)據(jù)進行接收和發(fā)送，即可省去在PLC中進行字符串轉換過程。任務四PLC與工業(yè)機器人的網絡通信

【思考與練習】1.通過設置PLC與機器人的網絡通信，讓機器人給PLC發(fā)送一個數(shù)據(jù)，完成工位1推動氣缸的伸出動作。2.通過設置PLC與機器人的網絡通信，讓PLC給機器人發(fā)送一個數(shù)據(jù)，完成機器人回到機械原點動作。任務四PLC與工業(yè)機器人的網絡通信

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謝第二篇

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編：蔣正炎副主編：張

俊、嵇朋朋、舒曉春2024年9月項目一

工業(yè)機器人的基礎操作項目二西門子PLC編程與調試項目三威綸觸摸屏的組態(tài)設計項目四視覺系統(tǒng)應用第二篇

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思政小故事——大國工匠類

大國工匠——高鳳林

高鳳林，中國航天科技集團第一研究院特種熔融焊接高級技師，全國十大能工巧匠，中華技能大獎獲得者。在火箭發(fā)動機焊接工作崗位上，他刻苦鉆研，大膽創(chuàng)新，實現(xiàn)技術革命近百項。提出和創(chuàng)造多層快速連續(xù)焊接加機械導熱等多項新工藝方法，攻克運載火箭發(fā)動機大噴管焊接難關，高標準地完成多種運載火箭重要部件的焊接任務。項目三威綸觸摸屏的組態(tài)設計

【項目描述】

觸摸屏是一種新型的人機界面，從一出現(xiàn)就受到關注，它簡單易用，擁有強大的功能及優(yōu)異的穩(wěn)定性，因此它非常適合用于工業(yè)環(huán)境，甚至可以用于日常生活之中，它的應用也非常廣泛，比如：自動化停車設備、自動洗車機、天車升降控制、生產線監(jiān)控，以及智能大廈管理、會議室聲光控制、溫度調整等。本項目中利用威綸TK8071iP觸摸屏來手動控制檢測工作臺動作，并且顯示PLC的報警信息。觸摸屏與PLC之間通過網絡通信協(xié)議連接。通過觸摸屏，可以實現(xiàn)單個推動氣缸的伸出與縮回，單個升降氣缸的上升與下降，檢測指示燈的點亮與熄滅，檢測結果指示燈的點亮與熄滅等，并且可以監(jiān)控工作站PLC的報警信號。任務一觸摸屏的組態(tài)與連接

【任務要求】

威綸TK8071iP觸摸屏使用的是威綸觸摸屏組態(tài)軟件EasyBuilderPro，該軟件適用于適用于該公司cMTX/cMT/eMT/iE/MT(iP)/TK(iP)系列機型的觸摸屏組態(tài)。通過本任務認識威綸組態(tài)軟件，并完成觸摸屏與PLC的硬件連接。

【任務目標】

1.認識威綸組態(tài)軟件。

2.掌握觸摸屏與PLC的硬件連接。任務一觸摸屏的組態(tài)與連接

任務準備：

1.觸摸屏的基本結構和工作原理（1）根據(jù)工作原理和傳輸信息的介質不同，分為：電阻式、電容感應式、紅外線式和表面聲波式。（2）觸摸屏的工作過程在內層ITO上分X、Y軸二個方向加上直流電壓，使其產生X、Y二個方向上＋5V～0V的電場，各點電位按梯度線性分布。手指或硬物點壓觸摸屏時，在點壓處外層發(fā)生凹陷，使外層內表面的ITO涂層與基層表面的ITO層發(fā)生接觸，此時外層ITO的電位由原來的0V變?yōu)榉橇??？刂破鞣謺r對X軸和Y軸加上電壓并測量外層電位的高低，經A/D轉換并與5V電壓進行比較，即可計算出該接觸點的坐標值，然后通過類似鼠標的操作來執(zhí)行相應的程序。（3）觸摸屏與人機界面的區(qū)別觸摸屏只是一套透明的定位裝置，必須與控制器、CPU、顯示控制器、顯示面板等共同配合才能正常工作。工業(yè)控制觸摸屏（人機界面）將上述各裝置組合在一起，制成一個獨立的平板式顯示器與PLC配套使用。其防護能力和可靠性較高。任務一觸摸屏的組態(tài)與連接

任務準備：

2.技能點準備（1）能夠熟練觸摸屏控制檢測單元動作。（2）能夠認識并使用觸摸屏與電腦的通訊線纜。

3.設備準備（1）PLC、觸摸屏與電腦準備就緒。（2）網絡通信就緒?！救蝿諏嵤?/p>

一、認識威綸組態(tài)軟件威綸觸摸屏組態(tài)軟件EasyBuilderPro（簡稱EBPro）是臺灣威綸科技公司開發(fā)的新一代人機界面軟件，適用于適用于該公司cMTX/cMT/eMT/iE/MT(iP)/TK(iP)系列機型的觸摸屏組態(tài)。1．EasyBuilderPro軟件的安裝步驟（1）打開安裝文件，選擇安裝語言為“中文（簡體）”（2）單擊“確定”按鈕，進入安裝向導，如圖2-117所示。單擊“下一步”按鈕，選擇“我接受協(xié)議（A）”選項（3）單擊“下一步”按鈕，選擇安裝目錄，單擊“下一步”按鈕，選擇開始菜單文件夾，單擊“下一步”按鈕，選擇“創(chuàng)建桌面圖標（D）”選項（4）單擊“下一步”按鈕，進入準備安裝界面（5）單擊“安裝”按鈕，進入“正在安裝”界面，等待完成安裝。（6）在“安裝完成”界面，單擊“完成”按鈕，完成安裝。任務一觸摸屏的組態(tài)與連接

【任務實施】

2．EasyBuilderPro編程界面EasyBuilderPro主界面如圖所示，單擊“EasyBuilderPro”圖標進入組態(tài)編程界面

3．觸摸屏程序的編譯、下載和上傳（1）編譯編輯完成畫面，在下載到人機界面之前，均需要進行編譯，操作方法如下。①單擊EasyBuilderPro軟件工具欄上的“保存文件”按鈕或者執(zhí)行“文件”——“保存文件”命令，將編輯完成的畫面保存。保存過程中，會彈出對話框，選擇保存路徑并輸入文件名。保存文件名后綴為“.emtp”，譬如“EBProject1.emtp”等。②單擊EasyBuilderPro軟件工具欄上“工程文件”菜單，選擇“編譯”按鈕，彈出“編譯”對話框，單擊“編譯”按鈕即可執(zhí)行文件編譯。編譯成功后，關閉對話框即可，編譯后的文件名后綴為“.exob”，如“EBProject1.exob”等。任務一觸摸屏的組態(tài)與連接

【任務實施】

（2）下載前面介紹了程序的保存和編譯的方法，執(zhí)行以上步驟后，就可以將程序下載到人機界面里面。下載程序目前有U盤下載、網線下載和USB線下載幾種方法，本項目中使用的TK8071iP觸摸屏支持U盤下載和網線下載，下面介紹網線下載方法。單擊EasyBuilderPro軟件工具欄上“工程文件”菜單，選擇“下載（PC>HMI）”選項。彈出“下載（PC>HMI）”對話框，在“IP”選項中輸入觸摸屏人機界面IP地址“192.168.100.5”，或者在HMI名稱選項中，單擊“搜尋全部”按鈕，找到觸摸屏人機界面后，單擊“下載”按鈕，下載完成后關閉對話框。任務一觸摸屏的組態(tài)與連接

【任務實施】

（3）上傳下載到人機界面里面的畫面程序，也可以上傳上來。同樣的，上傳程序跟下載程序一樣，有三種方式，即使用U盤、網線和USB線上傳程序。本項目中使用的TK8071iP觸摸屏支持U盤上傳和網線上傳，下面介紹網線上傳方法。單擊EasyBuilderPro軟件工具欄上“文件”-“上傳（HMI->PC）”命令，將觸摸屏人機界面中文件上傳至計算機。單擊“上傳（HMI->PC）”命令后，彈出“上傳（HMI->PC）”對話框。在“IP”選項中輸入觸摸屏人機界面IP地址“192.168.100.5”，或者在HMI名稱選項中，單擊“搜尋全部”按鈕，搜尋當前觸摸屏人機界面。在“工程文件位置”中為即將上傳的文件選擇合適的存儲路徑及文件名。任務一觸摸屏的組態(tài)與連接

【思考與練習】1.通過給定設備及軟件，安裝組態(tài)軟件。2.通過威綸組態(tài)軟件編譯給定的工程文件，并完成功能測試。3.將威綸組態(tài)軟件中工程文件上傳至電腦中，并通過反編譯，讀取工程文件信息。任務一觸摸屏的組態(tài)與連接

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謝第二篇

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編：蔣正炎副主編：張

俊、嵇朋朋、舒曉春2024年9月項目一

工業(yè)機器人的基礎操作項目二西門子PLC編程與調試項目三威綸觸摸屏的組態(tài)設計項目四視覺系統(tǒng)應用第二篇

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思政小故事——大國工匠類

大國工匠——高鳳林

高鳳林，中國航天科技集團第一研究院特種熔融焊接高級技師，全國十大能工巧匠，中華技能大獎獲得者。在火箭發(fā)動機焊接工作崗位上，他刻苦鉆研，大膽創(chuàng)新，實現(xiàn)技術革命近百項。提出和創(chuàng)造多層快速連續(xù)焊接加機械導熱等多項新工藝方法，攻克運載火箭發(fā)動機大噴管焊接難關，高標準地完成多種運載火箭重要部件的焊接任務。項目三威綸觸摸屏的組態(tài)設計

【項目描述】

觸摸屏是一種新型的人機界面，從一出現(xiàn)就受到關注，它簡單易用，擁有強大的功能及優(yōu)異的穩(wěn)定性，因此它非常適合用于工業(yè)環(huán)境，甚至可以用于日常生活之中，它的應用也非常廣泛，比如：自動化停車設備、自動洗車機、天車升降控制、生產線監(jiān)控，以及智能大廈管理、會議室聲光控制、溫度調整等。本項目中利用威綸TK8071iP觸摸屏來手動控制檢測工作臺動作，并且顯示PLC的報警信息。觸摸屏與PLC之間通過網絡通信協(xié)議連接。通過觸摸屏，可以實現(xiàn)單個推動氣缸的伸出與縮回，單個升降氣缸的上升與下降，檢測指示燈的點亮與熄滅，檢測結果指示燈的點亮與熄滅等，并且可以監(jiān)控工作站PLC的報警信號。任務二觸摸屏控制氣缸推動

【任務要求】

要實現(xiàn)觸摸屏控制氣缸推動的動作，首先掌握基本元件制作方法，還需能設計手動操作畫面、組態(tài)IO畫面、報警畫面等。

【任務目標】

1.掌握基本元件制作方法。

2.能夠設計手動操作畫面。

3.掌握設計組態(tài)IO畫面。

4.能夠設計報警畫面。任務二觸摸屏控制氣缸推動

任務準備：

1.新建工程文件在觸摸屏工具欄中單擊“文件”——“新建”命令。彈出觸摸屏機型選擇界面，選擇機型為“TK8071iP”。單擊確定，完成工程新建。

2.選擇PLC新建工程完成后彈出“系統(tǒng)參數(shù)設置”對話框。單擊“新增設備/服務器…”，彈出“設備屬性”對話框。在“設備類型”中選擇“SiemensS7-200SMARTPPI”為PLC設備類型。在“COM”——“設置…”中設置設備通訊端口，選擇波特率為“187.5K”，單擊“確定”按鈕，完成設備新增。任務二觸摸屏控制氣缸推動

任務準備：

二、技能點準備

1.熟悉觸摸屏操作。

2.能夠編譯、上傳、下載工程文件。

三、設備準備

1.PLC與觸摸屏通訊連接完畢。

2.觸摸屏與電腦準備就緒?！救蝿諏嵤?/p>

一、任務簡介：任務中所需設計的觸摸屏畫面主要分為如下幾個部分：1.手動操作畫面2.IO畫面設計3.報警畫面設計

二、基本元件制作方法1.按鈕的制作單擊工具欄中的“位狀態(tài)設置”按鈕，或者執(zhí)行“元件”——“位狀態(tài)設置”。彈出“新增位狀態(tài)設置元件”對話框，在“一般屬性”欄中設置設備、地址及開關類型；在“標簽”欄中，選擇“使用文字標簽”，在“內容”欄中輸入該元件的名稱。單擊“確定”按鈕，完成按鈕的設置。任務二觸摸屏控制氣缸推動

【任務實施】

2.指示燈制作單擊工具欄中的“位狀態(tài)指示燈”按鈕，或者執(zhí)行“元件”——“位狀態(tài)指示燈”。彈出“新增位狀態(tài)指示燈/位