基于总线的模块化机器人控制与实现

　　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s7-200，PEC6000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PEC6000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6轴模块机器人的复位、示教、再现的编程实现。

　　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年深圳职业技术学院从事机电一体化技术教学和科研工作。

模块1　模块化机器人的认识 1
1．1　任务1――模块化机器人的系统组成认识 1
1．1．1　模块化机器人的本体构成介绍 1
1．1．2　模块化机器人的传感器系统组成 2
1．1．3　模块化机器人的电气控制系统 6
1．2　任务2――模块化机器人的操作认识 13
1．3　任务3――机器人的发展应用现状与本门课程的技能训练认识 17
模块2　模块化机器人的机械传动系统 20
2．1　任务1――模块化机器人机械传动系统的组成 20
2．1．1　同步带传动 20
2．1．2　蜗轮蜗杆传动 24
2．1．3　齿轮传动 26
2．1．4　谐波齿轮传动 28
2．1．5　行星齿轮传动 32
2．1．6　支撑部件 35
2．2　任务2――常见伺服系统的机械传动传动特性的认识 38
2．2．1　转动惯量 38
2．2．2　惯量匹配原则 44
2．3　任务3――伺服电机选型的方法认识 45
2．4　任务4――一维工作平台电机的伺服电机选型计算 46
2．5　任务5――模块化机器人机械传动系统步进电机初步选型实例 50
模块3　模块化机器人计算机控制基础 53
3．1　任务1――模块化机器人计算机控制系统的认识 53
3．1．1　计算机控制的方式 53
3．1．2　模块化机器人计算机控制的方式 56
3．2　任务2――模块化机器人控制系统的硬件认识 58
3．2．1　西门子200 58
3．2．2　PEC6000运动控制器 59
3．2．3　运动控制卡 69
3．3　任务3――模块化机器人控制系统的软件及简单编程 72
3．3．1　S7-200 PLC编辑环境介绍、新建项目及编程示例 72
3．3．2　简单PEC6000 PLC编程 81
3．4　任务4――模块化机器人控制系统的总线接口及通信编程 97
3．4．1　现场总线的认识 97
3．4．2　串口通信的基本概念 98
3．4．3　ModBus通信协议的认识 100
3．4．4　以S7-200为主从的ModBus通信及实例分析 103
3．4．5　单主S7-200单从PEC6000的ModBus通信编程实现 111
3．4．6　一主多从ModBus通信编程实现 122
模块4　模块化机器人的执行驱动技术 131
4．1　任务1――执行驱动技术的认知 131
4．1．1　执行元件的特点及类型 131
4．1．2　机电控制系统对执行元件的要求 133
4．2　任务2――步进电机控制基础认识 134
4．2．1　步进电机工作过程 134
4．2．2　步进电机的特点 136
4．2．3　步进控制系统的驱动方式 137
4．2．4　步进电机的运行特性与选择 140
4．2．5　基于PEC6000的电机运动控制指令 142
4．2．6　基于PEC6000PLC的步进电机的简单控制编程 146
4．2．7　基于ModBus的主从控制方式驱动步进电机正反转 147
4．3　任务3――直流伺服电机控制基础认识 154
4．3．1　直流电机 154
4．3．2　直流伺服电机调速 155
4．4　任务4――交流伺服电机控制基础认识 158
4．4．1　交流电机 158
4．4．2　异步电机 158
4．4．3　同步电机 160
4．4．4　交流伺服电机 161
4．4．5　Panasonic A5伺服驱动器参数设定 162
4．4．6　PEC6000读写轴位置控制指令 167
4．4．7　通过200PLC和PEC6000 PLC1驱动伺服电机 170
4．5　任务5――单轴复位控制 176
4．5．1　第1轴复位程序及实现 181
4．5．2　采用主程序与子程序模块实现复位 188
4．6　任务6――单轴示教控制 191
4．7　任务7――单轴再现控制 208
模块5　模块化机器人的编程实现 221
5．1　任务1――PEC6000 PLC2二轴的复位、示教及再现编程 221
5．2　任务2――PEC6000 PLC1四轴的复位、示教及再现编程 230
5．3　任务3――模块化机器人的复位、示教及再现编程 242
参考文献 247