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非标智能装备是制造业向智能化、柔性化转型升级的核心支撑，其控制系统的高效开发与稳定可靠运行，是实现生产流程自动化、智能化的关键。本书紧扣非标智能装备控制系统的开发痛点，以PLC为核心控制器，以各种传感器为感知终端，以工业触摸屏为人机交互载体，搭建起“理论-方法-实践”三位一体的知识框架。全书系统梳理了非标智能装备控制系统的设计逻辑，深度拆解了覆盖需求研判、总体方案规划、硬件匹配选型、软件架构设计、仿真测试验证的全流程标准化开发模式，针对性破解非标智能装备开发中普遍存在的交付周期长、软硬件兼容性差的行业难题;通过多个装备制造业的工程案例，详解PLC和HMI硬件选型、编程技巧与调试要点。
本书可供从事非标智能装备研发、集成与运维的工程技术人员使用或参考，也可作为高校自动化、机电一体化、智能制造相关专业的教学参考资料。
第1章 绪论 001
1.1 研究背景及意义 001
1.2 国内外研究现状 001
1.2.1 国内行业发展现状 001
1.2.2 国外行业发展现状 002
1.3 本书的主要工作及内容安排 002
第2章 非标智能装备控制系统技术体系 004
2.1 系统定义 004
2.2 控制系统硬件构成 004
2.2.1 可编程逻辑控制器(PLC) 004
2.2.2 触摸屏 005
2.2.3 传感器 007
2.2.4 电机及驱动器 007
2.3 控制系统软件构成 009
2.3.1 PLC控制设计 009
2.3.2 液压或气动控制设计 010
2.3.3 人机交互界面设计 012
第3章 小圆瓶自动灌装旋盖一体机控制系统设计 013
3.1 引言 013
3.2 系统总体方案设计 013
3.2.1 系统功能需求分析 013
3.2.2 系统工艺流程分析 014
3.2.3 系统总体设计方案 016
3.3 控制系统硬件选型 016
3.3.1 PLC选型 016
3.3.2 传感器选型 017
3.3.3 电机及驱动器选型 018
3.3.4 触摸屏选型 019
3.4 气动控制系统设计 020
3.4.1 气动原理图设计 020
3.4.2 气路分析 020
3.4.3 气缸选型 023
3.4.4 电磁阀选型 023
3.5 控制系统软件设计 024
3.5.1 程序控制流程设计 024
3.5.2 I/O分配 026
3.5.3 PLC外部接线图 027
3.5.4 梯形图设计 027
3.5.5 触摸屏HMI组态设计 033
3.6 本章小结 037
第4章 自动转盘铆压机控制系统设计 038
4.1 引言 038
4.2 系统总体方案设计 038
4.2.1 系统功能需求分析 038
4.2.2 工作流程设计 039
4.2.3 系统总体方案设计 040
4.3 控制系统硬件选型 041
4.3.1 PLC选型 041
4.3.2 三工位转盘步进系统设计 041
4.3.3 铆压装置伺服系统设计 043
4.3.4 触摸屏选型 045
4.4 气动控制系统设计 045
4.4.1 机械手气动系统设计思路 045
4.4.2 气压原理图设计 045
4.4.3 气动系统工作原理 046
4.5 控制系统软件设计 047
4.5.1 控制系统I/O分配 047
4.5.2 PLC外部接线图设计 048
4.5.3 程序流程图设计 048
4.5.4 梯形图设计 049
4.5.5 HMI组态设计 054
4.6 本章小结 055
第5章 物料分拣机械手控制系统设计 056
5.1 引言 056
5.2 系统总体方案设计 056
5.2.1 物料分拣机械手的结构及布局 056
5.2.2 控制系统总体方案设计 057
5.2.3 控制系统工作流程 058
5.2.4 系统通信设计 059
5.3 控制系统硬件选型 061
5.3.1 PLC选型 061
5.3.2 传感器选型 061
5.3.3 传送带及电机选型 063
5.3.4 变频器选型 064
5.4 气动控制系统设计 064
5.4.1 气动原理图设计 064
5.4.2 机械手动作和气动回路分析 065
5.4.3 气动元件选择 067
5.5 控制系统软件设计 068
5.5.1 I/O分配 068
5.5.2 外部接线图 070
5.5.3 PLC程序设计 070
5.6 本章小结 076
第6章 生产线圆柱件递进传输机控制系统设计 077
6.1 引言 077
6.2 系统总体方案设计 077
6.2.1 系统功能需求分析 077
6.2.2 系统总体方案设计 078
6.2.3 工作流程设计 079
6.3 控制系统硬件选型 082
6.3.1 PLC选型 082
6.3.2 传感器选型 082
6.3.3 触摸屏选型 083
6.4 控制系统设计 083
6.4.1 气动原理图设计 083
6.4.2 气动原理分析 084
6.4.3 气动元件选型 085
6.5 控制系统设计 087
6.5.1 I/O地址分配 088
6.5.2 外部接线图 088
6.5.3 梯形图设计 089
6.5.4 HMI组态设计 091
6.6 本章小结 095
第7章 生产线错位分料测试机控制系统设计 096
7.1 引言 096
7.2 控制系统总体方案设计 096
7.2.1 系统功能需求分析 096
7.2.2 系统总体组成 097
7.2.3 系统控制流程设计 098
7.3 气动系统设计 103
7.3.1 气动原理图设计 103
7.3.2 气路分析 104
7.3.3 气动元件选型 107
7.4 控制系统硬件选型 109
7.4.1 PLC选型 109
7.4.2 传感器选型 109
7.4.3 电机选型 109
7.5 控制系统软件设计 110
7.5.1 系统I/O分配 110
7.5.2 外部接线图设计 111
7.5.3 梯形图设计 112
7.6 本章小结 120
第8章 屏蔽手套箱控制系统设计 121
8.1 引言 121
8.2 控制系统总体方案设计 121
8.2.1 系统功能需求分析 121
8.2.2 屏蔽手套箱结构设计 122
8.2.3 控制方案设计 123
8.3 控制系统硬件选型 123
8.3.1 PLC选型 123
8.3.2 触摸屏选型 123
8.3.3 风机选型 124
8.3.4 变频器选型 125
8.3.5 活度计选型 126
8.3.6 升降系统设计及选型 127
8.4 控制系统软件设计 129
8.4.1 系统I/O分配 129
8.4.2 外部接线图设计 130
8.4.3 HMI组态设计 130
8.4.4 程序流程图设计 132
8.4.5 梯形图设计 133
8.5 本章小结 142
第9章 搬运机械手控制系统设计 143
9.1 引言 143
9.2 控制系统总体方案设计 143
9.2.1 系统功能需求分析 143
9.2.2 机械手总体结构设计 144
9.2.3 工作流程设计 145
9.3 控制系统硬件选型 146
9.3.1 PLC选型 146
9.3.2 传感器的选型 146
9.3.3 电机选型 147
9.4 气动控制系统设计 147
9.4.1 气动原理图设计 147
9.4.2 系统动作气动分析 147
9.4.3 气动元件选型 151
9.5 控制系统软件设计 153
9.5.1 I/O地址分配 153
9.5.2 PLC外部接线图设计 153
9.5.3 顺序功能图设计 154
9.5.4 梯形图程序设计 154
9.6 本章小结 159
第10章 总结与展望 160
10.1 研究总结 160
10.2 研究展望 160
参考文献 162
在全球制造业向智能化、柔性化、数字化转变的过程中，非标智能装备已经成为现代工业体系的重要组成部分。和标准设备不同，非标智能装备针对具体的工艺要求、生产线和零件等进行个性化的定制设计，能够很好地应对产品多样化、小批量、高精度的生产要求，被大量应用在电子产品制造、汽车零部件加工、仓储运输、家具家电生产等诸多领域。伴随着《中国制造2025》计划的不断深入推进，加快非标智能装备的发展步伐，也是企业增强竞争力、实现产业升级的一个重要途径。
本书基于工程实际，以PLC 为主控器，以传感器为感知器件，以触摸屏为人机界面，建立了“理论-方法-实践”的非标智能装备控制程序开发体系。全书从技术基础、硬件选型、软件设计、工程实施等多个方面出发，对需求分析、总体方案设计、电气及气动回路设计、PLC 编程、HMI 组态等步骤进行了全方位介绍，力图建立一套可以落地的开发模式，真正解决非标智能装备开发周期长、可靠性低、兼容性差等一系列行业难题。
本书摒弃空洞理论，以实际工程项目为例证，包括小圆瓶自动灌装旋盖一体机、自动转盘铆压机、物料分拣机械手、生产线圆柱件递进传输机、生产线错位分料测试机、屏蔽手套箱、搬运机械手等非标智能装备。每个案例都包括功能分析、硬件选型、I/O 分配、电气连接、程序设计、界面设计及调试要点等内容，有一定的实用性与可行性。
著者综合多年的教学经验及工程项目实践，力求做到语言简洁明了、逻辑严密合理、内容真实有效。
由于著者水平有限，书中难免有不足之处，望读者批评指正。
著者
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- 金粉商城由金属加工杂志社创办。《金属加工》（原名《机械工人》），创刊于1950年，距今已经有70年历史，是面向金属加工工艺及装备领域的专业期刊。金粉商城目前经营工业类专业图书。
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