《工业互联网与机器人技术应用初级教程》课件

工业互联网与机器人

技术应用初级教程第1章绪论工业互联网发展的社会背景一、工业互联网概念的提出1.互联网的形成与全球信息化的趋势语言互联网造纸术楔形文字电报互联网的本质是计算机网络，是用传输介质把位于不同地理位置的计算机和其他网络设备比如交换机、网桥、路由器等连接起来，实现资源共享、信息交、互的系统。美国国防部高级研究计划署的阿帕网(6个超级计算机中心主干网络NSFNET,信息高速公路计划互联网的形成与全球信息化的趋势进入20世纪90年代后，互联网的使用人数呈指数增长。1999年3月，全球互联网用户数仅有1.71亿，而到2019年，该数值达到43.9亿，全球有一半的人口“触网”。1994年中国有了第一条互联网国际专线，中国真正意义上接入展作了互联网。而截至2020年12月，中国的网民规模达9.89亿，已占全球网民的库1/5，互联网普及率达70.4%，高于全球平均水平。中国网民数量比美国和印度的总和还多，毋庸置疑，中国已经成为互联网用户数量最多的国家。物联网实现信息世界与物理世界的融合现实社会中物理世界与网络虚拟世界是分离的，物理世界的基础设施与信息基础设施也是分开建设的。在2005年信息社会世界峰会上，国际电信联盟正式提出“物联网”(IntermetofThings,loT)的概念。随着物联网的设备，产生和发展，越来越多来自设备和物理世界的数据变得可用。物联网是指在物理世界中部署各种信息传感设备，从而实现广域或大范围的人与各种物品或人与人之间甚至对象与对象之间的信息交换与互联。物联网是在互联网基础之上的延伸和扩展的与物相连的网络，是互联网的一种。3.工业互联网实现信息传感设备与互联网的结合工业互联网的概念由美国通用电气公司(GeneralElectricCompany,GE）在2012年11月发布的《工业互联网:突破智慧和机器的界限》白皮书中首先提出。

该白皮书指出，工业互联网将整合两大革命性转变优势:其一是工业革命，伴随着工业革命，出现了无数台机器、设备、机组和工作站:其二则是更为强大的网络革命，在其影响之下，机器、信息与通信系统应运而生、不断发展。工业互联网精髓的三种元素智能机器工作人员高级分析工业互联网的定义工业互联网发展的必然性工业技术角度工业1.0--机械化工业2.0--自动化工业3.0--信息化工业4.0--智能化工业互联网发展的必然性互联网技术角度互联网1.0互联网2.0移动互联网物联网消费互联网工业互联网

连接对象PC、笔记本手机、PAD、智能穿戴设备、产品、系统、人通信标准统一标准、开放网络多种协议、标准并存封闭网络传输要求尽力而为实时、可靠、安全关键平台Windows、unixIOS、android技术效应提高交易效率政府监管鼓励创新加强监管支持鼓励发展为主主力军互联网企业制造企业资金支持轻资产、投资回收期短、存量资源依赖少重资产、回收期长、继承与创新、存量依赖APP数量上千万应用软件600万+预计达到百万及窗口期浏览、搜索、电子商务2000年前后移动os及时通信2014开始时代机遇美国主导我国跟随式发展大有可为战略机遇1.1国外工业互联网发展概况1.1国外工业互联网发展概况1.1国外工业互联网发展概况1.1国外工业互联网发展概况“工业互联网”是美国通用电气公司(GeneralElectricCompany,GE)的研发部门新选出来的名词，它代表着GE未来的发展方向。GE计划未来几年内在“工业互联网”项目上投入15亿美元，其中一部分预算将用于支持其新成立的软件研发中心的研究项目。例如，该研究中心正在进行的一个项目是解决如何筛选GE生产的2万台喷气引擎中不易察觉的警报信号问题，以此来预测哪些设备需要进行维护。对于某些型号的引擎，GE的机器工程师通过算法能够提前一个月预测其维护需求，预测准确率高达70%，这可以极大地减少飞行延误。1.1国外工业互联网发展概况1.1国外工业互联网发展概况1.1国外工业互联网发展概况1.1国外工业互联网发展概况1.1国外工业互联网发展概况1.1国外工业互联网发展概况1.2国内工业互联网发展概况1.2国内工业互联网发展概况1.2国内工业互联网发展概况1.2国内工业互联网发展概况1.2国内工业互联网发展概况1.2国内工业互联网发展概况1.2国内工业互联网发展概况1.2国内工业互联网发展概况1.2国内工业互联网发展概况1.2国内工业互联网发展概况第1章绪论1.3工业互联网的行业应用1.3工业互联网的行业应用1.3工业互联网的行业应用1.3工业互联网的行业应用1.3工业互联网的行业应用1.3工业互联网的行业应用1.3工业互联网的行业应用1.3工业互联网的行业应用1.3工业互联网的行业应用1.3工业互联网的行业应用1.3工业互联网的行业应用1.3工业互联网的行业应用1.4工业互联网人才培养第2章工业互联网技术体系2.1工业互联网概述2.1工业互联网概述2.1工业互联网概述一、何为PLCPLC：可编程序控制器二、PLC的产生1.

早期的继电接触器控制系统继电接触器控制系统存在的主要问题：系统体积庞大；动作速度慢；接线复杂、通用性和灵活性差；系统维护难、升级难；可靠性不足。二、PLC的产生2.

汽车制造流水线面临的问题20世纪60年代，汽车生产流水线的自动控制系统就是继电接触器控制的典型代表。随着行业发展，车型更新周期越来越短，每一次改型都直接导致继电接触器控制装置的重新设计和安装，十分费时、费工、费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。二、PLC的产生3.

通用汽车提出要求并招标为了改变这一现状，美国通用汽车公司公开招标，要求用新的控制装置取代继电接触器控制装置，并提出了十项招标指标，即GM十条：01编程方便，现场可修改程序；02维修方便，采用模块化结构；03可靠性高于继电接触器控制装置；04体积小于继电接触器控制装置；05数据可直接送入管理计算机；06成本可与继电接触器控制装置竞争；07输入可以是交流115V；08输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；09在扩展时，原系统只要很小变更；10用户程序存储器容量至少能扩展到4K。二、PLC的产生4.

美国数字设备公司研制出第一台PLC1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。1971年，PLC已经成功地应用于食品、饮料、冶金、造纸等工业。三、PLC的定义国际电工委员会于1982年11月（第一版）和1985年（修订版）对PLC作了定义：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入与输出，控制各种类型的机械或生产过程。一、PLC与继电接触器系统的比较序号比较项目继电接触器控制可编程序控制器控制1控制逻辑硬接多、体积大、连线多。软逻辑、体积小、接线少、控制灵活。2控制速度通过触点开关实现控制，动作受到继电器硬件限制，通常超过10ms。由半导体电路实现控制，指令执行时间短，一般为微秒级。3定时控制使用时间继电器控制，精度差。由集成电路的定时器完成，精度高。一、PLC与继电接触器系统的比较序号比较项目继电接触器控制可编程序控制器控制4设计与施工设计、施工及调试必须按照顺序进行，周期长。系统设计完成后，施工与程序设计同时进行，周期短。5可靠性与维护继电器的触点寿命短，可靠性和维护性差。无触点、寿命长、可靠性高和有自诊断功能。6价格价格低。价格相对高。二、PLC与微机的比较序号比较项目可编程序控制器控微机控制1应用范围工业控制科学计算、数据处理、计算机通信2使用环境工业现场具有一定温度和湿度的机房3输入/输出控制强电设备，需要隔离。与主机弱电联系，不隔离。4程序设计一般使用梯形图语言，简单易用。编程语言丰富，如C、BASIC等5系统功能自诊断、监控使用操作系统6工作方式循环扫描方式和中断方式中断方式三、PLC的特点PLC的主要特点如下01编程方法简单易学。02硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强。03可靠性高。04抗干扰能力强。05系统的设计、安装、调试及维护工作量少。06体积小、重量轻、能耗低。四、PLC的应用数字控制机床

数字控制机床简称数控机床，是一种装有程序控制系统的自动化机床，是集机床、计算机、电机及拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备航空工业船舶工业汽车工业电力工业工业机器人国际化标准组织（ISO）：工业机器人是一种位置可控，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务的多轴自动多功能机械手04030201焊接机器人搬运机器人喷涂机器人装配机器人5.1机器人的认知5.1机器人的认知5.1机器人的认知5.1机器人的认知5.2工业机器人定义和特点5.2工业机器人定义和特点5.2工业机器人定义和特点5.2工业机器人定义和特点5.2工业机器人定义和特点工业机器人系统构成1-机器人本体IRB120

2-示教器

3-示教器通信线4-机器人控制器IRC55-数据交换电缆

6-电机驱动电缆序号名称说明1机器人本体本体部分由机械臂、驱动装置、传动单元组成。2示教器用于用户控制工业机器人。是一种专用的智能终端装置3示教器通信线是控制器连接示教器的通信电缆4机器人控制器是根据指令以及传感信息控制机器人完成一定动作的装置，是决定机器人作用和功能的主要因素5数据交换电缆连接机器人与控制器传输信号或数据的电缆也称编码器电缆6电机驱动电缆控制器与机器人的电机上电电缆，用于驱动电机人机界面HMI

人机界面（HMI）可以连接可编程逻辑控制器（PLC）、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元（如触摸屏、键盘、鼠标等）写入工作参数或输入操作命令123OEM市场标准化、批量生产的机械自动化市场工程项目机床、冶金、矿山、石化等领域新行业应用轨道交通、智能建筑、基础设施建设……2.1工业互联网概述2.2工业互联网与智能制造2.2工业互联网与智能制造2.2工业互联网与智能制造2.2工业互联网与智能制造2.2工业互联网与智能制造2.2工业互联网与智能制造2.2工业互联网与智能制造2.2工业互联网与智能制造第2章工业互联网技术体系2.3工业互联网体系架构2.3工业互联网体系架构2.3工业互联网体系架构2.4工业互联网技术体系2.4工业互联网技术体系2.4工业互联网技术体系2.4工业互联网技术体系2.4工业互联网技术体系2.4工业互联网技术体系2.4工业互联网技术体系2.4工业互联网技术体系2.4工业互联网技术体系2.4工业互联网技术体系第2章工业互联网技术体系2.4工业互联网技术体系2.4工业互联网技术体系2.4工业互联网技术体系2.4工业互联网技术体系2.4工业互联网技术体系2.4工业互联网技术体系2.4工业互联网技术体系2.4工业互联网技术体系2.4工业互联网技术体系2.4工业互联网技术体系第3章工业互联网平台概述3.1工业互联网平台的概念3.1工业互联网平台的概念3.1工业互联网平台的概念3.1工业互联网平台的概念3.2工业互联网平台体系架构3.2工业互联网平台体系架构3.2工业互联网平台体系架构3.2工业互联网平台体系架构3.2工业互联网平台体系架构第3章工业互联网平台概述3.3工业互联网平台应用3.3工业互联网平台应用3.3工业互联网平台应用3.3工业互联网平台应用3.3工业互联网平台应用3.3工业互联网平台应用3.3工业互联网平台应用3.4工业互联网平台产业生态3.5典型工业互联网平台介绍3.5典型工业互联网平台介绍3.5典型工业互联网平台介绍3.5典型工业互联网平台介绍第4章工业互联网关键技术4.1自动识别技术4.1自动识别技术4.1自动识别技术4.1自动识别技术4.1自动识别技术4.1自动识别技术4.1自动识别技术4.1自动识别技术4.1自动识别技术4.1自动识别技术4.1自动识别技术4.1自动识别技术4.2传感器技术4.2传感器技术4.2传感器技术4.2传感器技术4.2传感器技术4.2传感器技术第4章工业互联网关键技术4.3无线传感网络技术4.3无线传感网络技术4.3无线传感网络技术4.3无线传感网络技术4.4物联网技术4.4物联网技术4.4物联网技术4.4物联网技术4.4物联网技术4.4物联网技术4.5工业网络通信技术4.5工业网络通信技术4.5工业网络通信技术4.5工业网络通信技术4.5工业网络通信技术4.5工业网络通信技术4.5工业网络通信技术4.