機械手PLC控制開題報告

1、畢業(yè)論文（設計）開題報告題 目機械手的PLC控制系統(tǒng)設計姓 名學 號專業(yè)年級指導教師職 稱200 9年12月12日1 .本課題的研究目的及意義隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)也得到 了迅速發(fā)展。機械手最早應用在汽車制造工業(yè)，長用于焊接、噴漆、上下料和搬 運。機械手延伸和擴大了人們的手足和大腦功能，它可代替人從事危險、有害、 有毒、低溫和高熱等惡劣環(huán)境中的工作；代替人完成繁重、單調(diào)重復勞動，提高 勞動生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前主要應用于制造業(yè)中，特別是電器制造、汽車 制造、塑料加工、通用機械制造及金屬加工等工業(yè)。機械手與數(shù)控加工中心，自 動搬運小車與自動檢測系統(tǒng)可組成

2、柔性制造系統(tǒng)(FMS和計算機集成制造系統(tǒng)(CTMS,實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，功能和性能的不斷改善和提高，機械手的應用領(lǐng)域日益擴大。其邏輯控制也由 PLC代替原來的繼電器控制。繼電器組成的控制系統(tǒng)是最早的一種實現(xiàn)機械手控制的方法。但是，進入九 十年代，隨著科學技術(shù)的發(fā)展和計算機技術(shù)的廣泛運用，人們對機械手的安全 性、可靠性、準確性的要求越來越高，繼電器弱點就越來越明顯。機械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認識，其一，它能部分 地代替人工操作；其二，它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位 置來完成工件的傳送和裝卸；其三，它能操作必要的機具進行焊接和裝配。因 此，它能大

3、大地改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生 產(chǎn)機械化和自動化的步伐。因而，受到各先進工業(yè)國家的重視，并投入了大量的 人力物力加以研究和應用。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污 染的場合，應用得更為廣泛。在我過，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的 成果，受到各工業(yè)部門的重視。本工程要求設計是一種獨立的不附屬于某一主機的裝置。它可以根據(jù)任務的需 要編制程序，以完成各項規(guī)定操作。2 .已了解本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前工業(yè)機械手主要用于流水線工件傳送、焊接、裝配、機床加工、鑄鍛、熱處 理等方面，無論數(shù)量、品種和性能方面都能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。在國內(nèi)主要是發(fā)展各方面的機

4、械手，逐步擴大應用范圍，以減輕勞動強度，改 善作業(yè)條件。在應用專用機械手的同時，相應地發(fā)展通用機械手，有條件的還要 研制組合式機械手等。此外還應大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能的機械 手，并考慮與計算機聯(lián)用，逐步成為整個機械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。工業(yè)機械手應用較多，發(fā)展較快。目前主要應用于機床、模鍛壓力機的上 下料以及點焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，有 些還具備有傳感反饋能力，能應付外界的變化。3 .本課題設計時所研究的內(nèi)容(1) 一般專用的機械手通常具有二到三個自由度。而通用機械手則一般取四 到五個自由度。本設計的機械手共有五個自由度。即：

5、手臂伸縮、手臂上下擺 動、手臂左右擺動、手腕回轉(zhuǎn)、手指抓握。(2)機械手的傳動分液壓、氣壓、電氣和機械四種，本設計采用綜合傳動方 式，即手臂采用電氣傳動，而手爪則采用氣壓傳動。(3) PLC硬件設計是 PLC外部設備的設計。在硬件設計中要進行輸入設備的選 擇，還有執(zhí)行元件的選擇以及控制臺、柜的設計等。它包括PLC輸入/輸出通道的分配。課題設計的機械手要求運行準確度高，在機械手的檢測系統(tǒng)中選用用在工 業(yè)控自動控制上大量運用的具有檢測精度高、壽命長、穩(wěn)定性能好的光電傳感 器，運用感應器的開關(guān)量信號輸入給 PLC來實現(xiàn)對PLC對機械手的控制。由于本 課題的具體要求在硬件系統(tǒng)的設計過程中主要考慮了機械

6、手的經(jīng)濟適用、穩(wěn)定的1W-0(4)控制系統(tǒng)軟件設計主要是編寫工藝流程圖，即將整個流程分解為若干 步，確定每步的控制要求及轉(zhuǎn)換條件，配合定時、計數(shù)、分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)及某 些特殊功能指令便可完成梯形圖的設計。在本設計中選用了目前運用最多的PLC編程語言梯形圖，梯形圖的編程能直觀明了的設計出機械手的控制要求，梯形圖 的編寫運用SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件，此軟件支持全部的三菱 FX系列的 PLC,并且具有強大的診斷功能，能更快的查找出故障的原因，從而大大縮短了維 修時間。4 .本課題研究的實施方案及進度安排機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)構(gòu)成。機械手的運動離不開直線移動和轉(zhuǎn)動二種

7、，因此它采用的執(zhí)行機構(gòu)主要是直 線液壓缸、擺動液壓缸、電液脈沖馬達、伺服液壓馬達、交流伺服電動機、直流伺服電動機和步進電動機等。驅(qū)動機構(gòu)主要有四種：液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動和機械驅(qū)動，其中以 電氣、氣動用的最多?？刂葡到y(tǒng)由于動作的要求，設計采用數(shù)字順序控制，它首先要編制程序加以 存儲，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機械手進行工作。對動作復雜的機械手則采 用數(shù)字控制系統(tǒng)、小型計算機或微處理機控制的系統(tǒng)。因此控制系統(tǒng)才用小型可 編程控制器實現(xiàn)，具有編程簡單、修改容易、可靠性高等優(yōu)點。第五學期第16周前：完成開題報告的定稿；第六學期第1-4周：查閱文獻、收集資料。確定設計方案；第六學期第5-11周：

8、進行系統(tǒng)的設計計算，撰寫設計計算說明書；第六學期第12-13周前：完成畢業(yè)設計的定稿并審查；第六學期第14周：整理畢業(yè)設計的全部資料，修改不合格的部分，合格后全 部資料裝訂成冊；第六學期第15周：審查畢業(yè)答辯的資格，準備畢業(yè)答辯；第六學期第16周：進行畢業(yè)答辯。5 .已查閱的主要參考文獻一、鄧星鐘主編機電傳動控制華中科技大學出版社 2006年3月出版二、張萬忠孫晉編著可編程控制器入門與應用實例中國電力出版社 2005 年01月出版三、瞿大中主編可編程控制器應用與實驗華中科技大出版社 2002年12月出版四、謝克明 夏路易 主編可編程控制器原理及程序設計電子工業(yè)出版社2002年08月出版五、王兆義主編 可編程控制器教程機械工業(yè)出 版社2009年02月出版六、王兆義編著小型可編程器實用技術(shù)機械工業(yè)出版社1997年07月出版七、張萬忠主編可編程控制器應用技術(shù)化學工業(yè)出版社 2002年01月出版八、程憲平主編可編程控制原理與應用化學工業(yè) 出版社 2009 年08月出版九、朱紹祥等