PLC机械手控制系统开题报告

本课题来源及研究的目的和意义:本课题来源指导老师本课题的研究目的和意义本课题目的主要是利用可编程控制器作为载体设计一套程序驱动机械手进行预订动作实现对笔的抓取并写出预设的文字，并可根据需求变化随时更改写出的文字理论上，机械手控制电路的设计是对于大入学里面学到的课程，例如电气控制系统与可编程控制器、机械基础、电路理论等课程的进一步巩固实践方面本课题将PLC应用于机械手的控制电路中，具有很强的PLC系统设计上意义机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人门劳动强度，甚至危及生命机械手就是在这种条件下诞生的，机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业机械手虽然目前还不如然手那样灵活，但它具有不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此获得日益广泛的应用机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合本课题设计的机械手是采用PLC通用性好、实用性强、硬件配套齐全、编程方法简单等点，来实现自动化控制的本课题所涉及的问题在国内外研究现状随着社会进步和科学技术的发展，工业生产的操作方式也发尘着革命性的变化，从手工作坊式的劳动，逐步演变成自动化、智能化的生产方式，人类也逐渐无法完成某些生产过程，所以为了适应生产的需要出现了特殊的生产工具一一机械手机械手也被称为自动手，能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和门动化,能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门国外研究现状机械手首先是从美国开始研制的1954年美国工程师德尔沃最早提出机械人的概念；1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手1959年美国德尔沃与英格伯制造了世界上的第一台机械人；1962年美国正式将机械人的使用性提出来，且制造出类似人的手臂；1967年日本成立了人工手研究会，并召开了首届机械手学术会；1970年在美国召开了第一届工业机械人学术会，并的到迅速普及；1973年辛辛那提公司制造出第一台小型计算机控制的的工业机械人，当时是液压驱动，能载重大成就45KG；到1980年在日本得到普及,并定为“机械人元年”此后在日本机械人得到了前所未有的发展与提升目前世界高端工业机械手均有高精化，高速化，多轴化，轻量化的发展趋势定位精度可以满足微米及亚微米级要求，运行速度可以达到3M/S,量产产品达到6轴，负载2KG的产品系统总重已突破lOOKGo现代式工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决采用全自动化机械手进行装配更是目前研究的重点，国外已研究采用摄像机和力传感装置和微型计算机连在一起，能确定零件的方位达到镶装的目的但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的因此，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的工业机械手主要用于机床加工、铸造、热处理等方面，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线国内研究现状在我国，汽车工业仍然是工业机械手主要的使用领域但我国在工业机械手生产企业中，年产销量在100台以上、产值过5000万元的规模企业非常少，国外大型公司年产量都达5000至U10000台，销售额为数十亿美元目前国内机械手的保有量在4000台左右，井将以每年8001000台左右的速度快速增长工业机械手应用前景极为广阔〜虽然目前国内生产工业机械手的企业并不多，很多产品的生产技术还主要依靠进口，高科技的技术主要还掌握在国际龙头厂商手里国内机械手厂家主要还是受到控制系统的困扰,没有比较成熟稳定的伺服系统,所以不能生产高端机器我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场，因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战随着技术的进步，日臻成熟，会有更多的厂商加入此行业我国国家“863一机械手技术主题自成立以来一直重视机械手技术在产业中的推广和应用和推进机械手技术以提升传统产业，利用机械手技术发展高新产业目前，政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额，井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平国内越来越多的企业在生产中采用了工业机械手，各种机械手生产厂家的销售量都有大幅度的提高课题的研究内容、目标及可行性分析课题研究内容利用可编程控制器作为载体设计一套程序驱动机械手进行预订动作实现物料搬运功能，并可根据工件的变化要求随时更改相关控制参数需要实现的目标1编写一套PLC的应用程序其功能是实现对机械手的循环控制，使机械手按照预先设想的轨迹运行实现物料搬运的功能2正确设计PLC与机械手的接线方式并进行控制信号线的连接3运行程序使机械手按照预订的动作运动可行性分析1技术可行性本课题所涉及的研究目标，在国内外已经有相当成熟的理论基础和技术基础通过文献调查，机械手控制系统的设计，绝大部分可以使用电气工程及其自动化专业知识进行构建，PLC其他的部分则可以通过自学，调用已经开发好的一些功能模块完成课题涉及到的技术要求2经济可行性本课题通过对既有平台的使用，能够设计出比较完善的机械手控制系统，没有任何经济上的负担，通过本课题可以自主利用我校实验机房的软硬件设备，既节省了学校的经费，又锻炼了学生的自我研发意识和自己动手的能力3）操作可行性本课题要求对可编程控制技术有比较细致的了解，能够通过对于已有文献的学习和已有技术的研习，利用自己在大学学习的电气工程专业相关的知识，PLC控制程序的设计从可操作性的角度来讲，完全可行完成本课题的工作方案及进度计划工作方案以TVT-99D机械手模型为控制对象，使用三菱公司生产的FX2N系列PLC作为控制器按照正确的方式连接机械手模型与PLC编写控制命令并输入PLC使机械手完成对放在固定位置的笔的抓取并在预定的位置写出想要的文字进度计划进一步熟悉课题内容，收集资料（15篇文章以上）第1周收集资料，制定总体方案，并与指导教师讨论（绘制示意图）第2周绘制系统组成原理框图第3周绘制PLC程序设计流程图第4周绘制控制部件原理图第5周整理有关数据，进行相关部件的调试工作第6周编制PLC主控程序第7-8周调试完善PLC主控程序第8-9周进行联机系统调试试验第10-11周整理试验数据，撰写设计计算说明书（准确，客观）准备答辩第12周

一、主要参考文献

1.《电气控制系统与可编程控制器》机械工业出版社.常晓玲主编

4.《三菱FX2N系列PLC应用技术机械工业出版社,刘建华・・・・