PLC控制的機(jī)械手設(shè)計(jì)開題報(bào)告

西南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書

題目名稱學(xué)生姓名題目來源馮顯堯□實(shí)驗(yàn)室建設(shè)□其它PLC控制的機(jī)械手設(shè)計(jì)準(zhǔn)考證號(hào)070109476303□教師科研□社會(huì)實(shí)踐題目□理論研究□應(yīng)用研究類型□設(shè)計(jì)開發(fā)□其它PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動(dòng)控制選題背景及目技術(shù)、數(shù)學(xué)技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動(dòng)化裝置。它面向控制過程、面向用戶、適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一。PLC控制技術(shù)代表著當(dāng)前程序控制的先進(jìn)水平，PLC裝置已經(jīng)成為自動(dòng)化系統(tǒng)的基本裝置。在當(dāng)前機(jī)械手的應(yīng)用中，物件搬運(yùn)就是機(jī)械手發(fā)展的主要方向之一，因?yàn)橐恍┓敝睾椭貜?fù)性強(qiáng)的工作都可以借助機(jī)械手來進(jìn)行，它可以部分甚至全部代替人類來完成一些工作。本畢業(yè)設(shè)計(jì)所要研究的是基于PLC的機(jī)械手的控制腰部的旋轉(zhuǎn)來完成對(duì)物件的抓取和傳送。工作任務(wù)及要求時(shí)1.開題報(bào)告:201*年11月3日至201*年12月6日。間安2.完成初稿：201*年12月7日至201*年2月20日。排3．答辯：201*年月日至年月日。以上內(nèi)容由指導(dǎo)教師填寫指導(dǎo)教師教師姓名：鄧宇翔簽字學(xué)生接受任務(wù)簽字

的部分設(shè)計(jì)，主要的部分是通過控制電動(dòng)機(jī)來操控機(jī)械手的手指，手腕、手臂和1、控制方案的制定2、傳感器的選型與應(yīng)用3、可編程控制器（PLC）硬件及軟件控制4、軟件的軟件安裝和硬件連接5、程序流程圖助學(xué)點(diǎn)審核意見：審核組長(zhǎng)簽字：年月日10年12月20日接受任務(wù)時(shí)間：10年12月20日學(xué)生簽名：

西南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）申報(bào)表

學(xué)生姓名學(xué)生住址題目名稱擬請(qǐng)指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師電話選題背景及目鄧宇翔13888014910馮顯堯性別男年齡24準(zhǔn)考證號(hào)聯(lián)系電話07010947630313518722225昆明市五華區(qū)學(xué)府路388號(hào)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PLC控制的機(jī)械手設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師職稱講師指導(dǎo)教師單位昆明冶金高等專科學(xué)校隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)一步發(fā)展,自動(dòng)化已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱,無人車間、無人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見。PLC控制技術(shù)代表著當(dāng)前程序控制的先進(jìn)水平，PLC已經(jīng)成為自動(dòng)化系統(tǒng)的基本裝置。在當(dāng)前機(jī)械手的應(yīng)用中，物件搬運(yùn)就是機(jī)械手發(fā)展的主要方向之一，因?yàn)橐恍┯泻�、繁重和重�?fù)性強(qiáng)的工作都可以借助機(jī)械手來進(jìn)行，它可以部分甚至全部代替人類來完成一些工作。本畢業(yè)設(shè)計(jì)所要研究的是基于PLC的機(jī)械手的控制部分設(shè)計(jì)，對(duì)軟件和硬件的1、整個(gè)控制方案的總體規(guī)劃、資料的查找和收集2、控制方案的制定3、用CAD設(shè)計(jì)機(jī)械手原理圖4、可編程控制器（PLC）硬件及軟件控制5、程序流程圖6、軟件的安裝和硬件連接7、MCGS組態(tài)設(shè)計(jì)的合理規(guī)劃，通過MCGS組態(tài)將過程展示出來。工作任務(wù)及要求時(shí)1.開題報(bào)告:201*年11月3日至201*年12月6日。間安2.完成初稿：201*年12月7日至201*年2月20日。排3．答辯：201*年月日至年月日。助學(xué)中心評(píng)審意見主考院校評(píng)審意見II

摘要

在工業(yè)生產(chǎn)和其他制造領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，甚至于危及生命。自從機(jī)械手問世以來，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因此被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。

在本設(shè)計(jì)中介紹了國(guó)內(nèi)外機(jī)械手研究現(xiàn)狀及PLC的研究發(fā)展趨勢(shì)，描述了機(jī)械手控制系統(tǒng)的工作原理和動(dòng)作實(shí)現(xiàn)過程。研究了基于PLC的機(jī)械手模型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還研究了MCGS在機(jī)械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。利用組態(tài)軟件MCGS設(shè)計(jì)了機(jī)械手模型控制系統(tǒng)監(jiān)控界面，提供了較為直觀、清晰、準(zhǔn)確的機(jī)械手運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而為維修和故障診斷提供了多方面的可能性，充分提高了系統(tǒng)的工作效率。

關(guān)鍵詞：機(jī)械手；PLC控制；MCGS

III

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畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告

題目機(jī)械手的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名學(xué)號(hào)專業(yè)年級(jí)

指導(dǎo)教師職稱

201*年12月12日

1．本課題的研究目的及意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。機(jī)械手最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè)，長(zhǎng)用于焊接、噴漆、上下料和搬運(yùn)。機(jī)械手延伸和擴(kuò)大了人們的手足和大腦功能，它可代替人從事危險(xiǎn)、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(fù)勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前主要應(yīng)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(jī)械制造及金屬加工等工業(yè)。機(jī)械手與數(shù)控加工中心，自動(dòng)搬運(yùn)小車與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CTMS），實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，功能和性能的不斷改善和提高，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)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(shí)現(xiàn)機(jī)械手控制的方法。但是，進(jìn)入九十年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛運(yùn)用，人們對(duì)機(jī)械手的安全性、可靠性、準(zhǔn)確性的要求越來越高，繼電器弱點(diǎn)就越來越明顯。機(jī)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(rèn)識(shí)，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(shí)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(jī)具進(jìn)行焊接和裝配。因此，它能大大地改善工人的勞動(dòng)條件，顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。因而，受到各先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的重視，并投入了大量的人力物力加以研究和應(yīng)用。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場(chǎng)合，應(yīng)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。本項(xiàng)目要求設(shè)計(jì)是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定操作。2．已了解本課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前工業(yè)機(jī)械手主要用于流水線工件傳送、焊接、裝配、機(jī)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(guó)內(nèi)主要是發(fā)展各方面的機(jī)械手，逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件。在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制組合式機(jī)械手等。

此外還應(yīng)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(jī)械手，并考慮與計(jì)算機(jī)聯(lián)用，逐步成為整個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個(gè)基本單元。工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要應(yīng)用于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的上下料以及點(diǎn)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(yīng)付外界的變化。3．本課題設(shè)計(jì)時(shí)所研究的內(nèi)容（1）一般專用的機(jī)械手通常具有二到三個(gè)自由度。而通用機(jī)械手則一般取四到五個(gè)自由度。本設(shè)計(jì)的機(jī)械手共有五個(gè)自由度。即：手臂伸縮、手臂上下擺動(dòng)、手臂左右擺動(dòng)、手腕回轉(zhuǎn)、手指抓握。（2）機(jī)械手的傳動(dòng)分液壓、氣壓、電氣和機(jī)械四種，本設(shè)計(jì)采用綜合傳動(dòng)方式，即手臂采用電氣傳動(dòng)，而手爪則采用氣壓傳動(dòng)。（3）PLC硬件設(shè)計(jì)是PLC外部設(shè)備的設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)中要進(jìn)行輸入設(shè)備的選擇，還有執(zhí)行元件的選擇以及控制臺(tái)、柜的設(shè)計(jì)等。它包括PLC輸入/輸出通道的分配。課題設(shè)計(jì)的機(jī)械手要求運(yùn)行準(zhǔn)確度高，在機(jī)械手的檢測(cè)系統(tǒng)中選用用在工業(yè)控自動(dòng)控制上大量運(yùn)用的具有檢測(cè)精度高、壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性能好的光電傳感器，運(yùn)用感應(yīng)器的開關(guān)量信號(hào)輸入給PLC來實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC對(duì)機(jī)械手的控制。由于本課題的具體要求在硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要考慮了機(jī)械手的經(jīng)濟(jì)適用、穩(wěn)定的需要。（4）控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要是編寫工藝流程圖，即將整個(gè)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(shí)、計(jì)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(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中選用了目前運(yùn)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(shè)計(jì)出機(jī)械手的控制要求，梯形圖的編寫運(yùn)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(qiáng)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(shí)間。4．本課題研究的實(shí)施方案及進(jìn)度安排機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)構(gòu)成。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)離不開直線移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)二種，因此它采用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是直線液壓缸、擺動(dòng)液壓缸、電液脈沖馬達(dá)、伺服液壓馬達(dá)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有四種：液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電氣驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)，其中以

電氣、氣動(dòng)用的最多�？刂葡到y(tǒng)由于動(dòng)作的要求，設(shè)計(jì)采用數(shù)字順序控制，它首先要編制程序加以存儲(chǔ)，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機(jī)械手進(jìn)行工作。對(duì)動(dòng)作復(fù)雜的機(jī)械手則采用數(shù)字控制系統(tǒng)、小型計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)控制的系統(tǒng)。因此控制系統(tǒng)才用小型可編程控制器實(shí)現(xiàn)，具有編程簡(jiǎn)單、修改容易、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。第五學(xué)期第16周前：完成開題報(bào)告的定稿；第六學(xué)期第1-4周：查閱文獻(xiàn)、收集資料。確定設(shè)計(jì)方案；第六學(xué)期第5-11周：進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書；第六學(xué)期第12-13周前：完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的定稿并審查；第六學(xué)期第14周：整理畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部資料，修改不合格的部分，合格后全部資料裝訂成冊(cè)；第六學(xué)期第15周：審查畢業(yè)答辯的資格，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯；第六學(xué)期第16周：進(jìn)行畢業(yè)答辯。5．已查閱的主要參考文獻(xiàn)一、鄧星鐘主編《機(jī)電傳動(dòng)控制》華中科技大學(xué)出版社201*年3月出版二、張萬忠孫晉編著《可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例》中國(guó)電力出版社201*年01月出版三、瞿大中主編《可編程控制器應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)》華中科技大出版社201*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(shè)計(jì)》電子工業(yè)出版社201*年08月出版五、王兆義主編《可編程控制器教程》機(jī)械工業(yè)出版社201*年02月出版六、王兆義編著《小型可編程器實(shí)用技術(shù)》機(jī)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(yīng)用技術(shù)》化學(xué)工業(yè)出版社201*年01月出版八、程憲平主編《可編程控制原理與應(yīng)用》

化學(xué)工業(yè)出版社201*年08月出版九、朱紹祥等編譯《可編程控制原理與應(yīng)用》上海交通大學(xué)出版社201*年02月出版十、岳慶來、周鋒、吳啟紅等編譯《變頻器、可編程控制器及觸摸屏綜合應(yīng)用技術(shù)》機(jī)械工業(yè)出版社201*年01月出版指導(dǎo)教師意見簽名：年月日

系或?qū)�業(yè)審核意見1．通過；2．完善后通過；３．不通過負(fù)責(zé)人：年月日

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