本书以工业自动化控制中常用的西门子 S7-1200 PLC、V90 伺服驱动
器及 KUKA 工业机器人的综合应用为主，结合 KUKA 工业机器人实训平
台，以设备的安装、编程、调试为主线，从基础到综合实战，详细讲解了
工业机器人和 PLC 相关基础知识，并通过绘图、码垛、装配及喷涂等典
型工作站应用讲解，让读者能够轻松掌握工业机器人及 PLC 系统集成相
关的技能。
本书适合工业机器人和 PLC 相关专业在校学生使用，也可用于企业
职工技能提升。

前 言
第 1 章　KUKA 工业机器人实训平台概述 1
1.1 KUKA 工业机器人实训平台组成 1
1.1.1　工业机器人概述1
1.1.2 KUKA 工业机器人实训平台工作站 3
1.2 KUKA 工业机器人6
1.2.1 KUKA 工业机器人本体 7
1.2.2 KUKA 工业机器人控制柜8
1.2.3　手持式编程器..8
1.3 KUKA 工业机器人实训平台控制系统 9
1.3.1　西门子 S7-1200 PLC 及其扩展模块 10
1.3.2 KTP700 触摸屏11
1.3.3 V90 伺服驱动系统11
1.3.4　其他辅助元器件11
1.4 KUKA 工业机器人实训平台的网络拓扑 11
第 2 章　KUKA 工业机器人实训平台的硬件连接 13
2.1　实训平台核心元器件的硬件连接 13
2.1.1 KUKA 工业机器人硬件连接13
2.1.2　西门子 S7-1200 PLC 相关模块的硬件连接 15
2.1.3　伺服驱动器硬件连接 18
实训项目一　实训平台核心元器件硬件连接20
2.2　实训平台外围器件硬件连接.25
2.2.1　传感器硬件连接25
2.2.2　中间继电器硬件连接32
2.2.3　直流电动机硬件连接33
2.2.4　气动元件硬件连接34
2.2.5　供电及安全电路硬件连接35
实训项目二　实训平台外围器件硬件安装和调试36
2.3　实训平台安全上电前检查 47
2.3.1　安全上电基本原则48
2.3.2　安全上电注意事项48
实训项目三　实训平台安全上电 48
第３章　西门子 S7-1200 PLC 控制基础 52
3.1 TIA V15.1 的安装 52
3.2　西门子 S7-1200 PLC 硬件组态 58
3.2.1　西门子 S7-1200 PLC 模块概述 58
3.2.2 TIA 博途软件 62
3.2.3　设备组态64
实训项目四　实训平台控制模块识读及组态 70
3.3 LAD 编程基础74
实训项目五　编写三色指示灯 PLC 控制程序 76
3.4 HMI 触摸屏画面组态77
3.4.1 HMI 变量77
3.4.2 HMI 画面创建与组态 79
实训项目六　三色指示灯控制的画面组态编程83
3.5　传送带输送单元的自动控制.86
3.5.1　相关编程指令86
3.5.2　测试相关输入输出信号90
实训项目七　编写传送带输送单元控制程序95
3.6 V90 伺服驱动器组态和应用.97
3.6.1　伺服控制原理及硬件接线97
3.6.2　使用 V-ASSIST 调试97
3.6.3　使用 TIA Portal 调试99
实训项目八　组态 V90 伺服驱动器实现给定位置角度的准确定位 108
第 4 章　KUKA 工业机器人硬件配置. 118
4.1 KUKA 工业机器人的安全配置118
4.1.1　工业机器人安全使用规范 118
4.1.2　安全相关装置119
4.2 KUKA 工业机器人初次上电设置和硬件配置方法 120
4.2.1　工业机器人初次上电设置.120
4.2.2 KUKA 工业机器人硬件配置方法123
实训项目九　根据现场情况对 KUKA 工业机器人进行硬件配置 125
4.3 PLC 与工业机器人的以太网通信设置 143
4.3.1 S7-1214C 信号变量 143
4.3.2 SM1223 模块信号变量 144
4.3.3 PROFINET 模块信号变量 145
4.3.4　利用博途创建变量 145
实训项目十　配置 PLC 与 KUKA 工业机器人的以太网通信 146
4.4 KUKA 工业机器人外部自动启动配置 158
4.4.1　配置 CELL.SRC 158
4.4.2　配置外部自动运行输入端.160
4.4.3　配置外部自动运行的输出端 162
4.4.4　外部自动运行信号启动步骤 164
实训项目十一　配置外部自动启动参数并编写 PLC 控制程序 165
第 5 章　KUKA 工业机器人基本操作和编程 172
5.1 KUKA 工业机器人的手动操作 172
5.1.1　工业机器人基本操作 172
5.1.2　示教器常用界面及操作 174
实训项目十二　工业机器人正常关机 177
5.2 KUKA 工业机器人的坐标系设置 179
5.2.1　工业机器人的坐标系 179
5.2.2　工业机器人的移动 197
实训项目十三　设置绘图工作站工具坐标系和基坐标系 199
5.3 KUKA 工业机器人程序的创建201
实训项目十四　创建工业机器人程序 206
5.4 KUKA 工业机器人备份与还原209
5.4.1　备份工业机器人数据 210
5.4.2　还原工业机器人数据 212
实训项目十五　用 U 盘备份现场工业机器人程序和工业机器人系统数据并还原 216
第 6 章　KUKA 工业机器人绘图工作站 224
6.1　单一图形轨迹绘图编程 224
6.1.1　动作指令 224
6.1.2　程序执行 226
实训项目十六　完成矩形和圆形的绘图编程与调试 228
6.2　重复图形轨迹绘图编程 241
实训项目十七　重复图形绘图编程242
6.3　多样图形轨迹绘图编程 251
6.3.1　子程序调用 251
6.3.2　多样图形轨迹绘图程序 256
实训项目十八　多样图形轨迹绘图编程257
第 7 章　KUKA 工业机器人码垛工作站 272
7.1　单输送任务码垛编程与调试 272
7.1.1　变量的声明 .272
7.1.2　工业机器人流程控制指令 280
7.1.3　码垛工作站组成..282
7.1.4 I/O 信号配置表 283
实训项目十九　完成单输送任务码垛编程与调试 284
7.2　双输送任务码垛编程与调试 301
7.2.1　硬件组成 301
7.2.2 I/O 信号配置表 302
实训项目二十　完成双输送任务码垛编程与调试 302
第 8 章　KUKA 工业机器人装配工作站 309
8.1　单工件装配任务编程 309
8.1.1　装配工作站概述 309
8.1.2　中断编程 311
8.1.3 I/O 信号配置表 313
实训项目二十一　完成单工件装配任务的编程 314
8.2　多工件装配任务编程 321
实训项目二十二　完成多工件装配任务的编程 321
第 9 章　KUKA 工业机器人喷涂工作站 325
9.1　单面喷涂编程 325
9.1.1　喷涂工作站组成 325
9.1.2　控制要求 326
9.1.3 I/O 信号配置表 326
实训项目二十三　完成单面喷涂的编程326
9.2　多面喷涂编程 346
9.2.1　控制要求 346
9.2.2 I/O 信号配置表 346
实训项目二十四　完成多面喷涂的编程347
参考文献353