基于PLC控制的机械手设计(毕业论文)开题报告

西南林业大学本科毕业论文(设计)开题报告论文题目基于小型PLC的机械手运动控制系统设计专业名称机械设计制造及其自动化年级2008级学生学号20080951038学生姓名指导教师(职称)填表时间2012年3月1日教务处制填表说明一、开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写，表达要明确、严谨。外来语应用中文和英文同时表达，第一次出现的缩写词，须注出全称。二、开题报告需用计算机打印，一律为A4开本，于左侧装订成册。各栏空格不够时，请自行加页。三、开题报告需在第八学期开学之前完成。指导教师基本情况指导教师姓名性别年龄学历或学位专业技术职务或职称工作单位男西南林业大学题目来源科研项目；横向课题；其它来源√.1、该研究的目的、意义机械手技术涉及的学科相当广泛，其一，它能部分的代替人工操作；其二，它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三，它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐，尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛，我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果。但是归纳起来是机械学和微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。因此，机械手技术的发展必将带动其它技术的发展，机械手技术的发展和应用水平也可以从一个方面验证一个国家科学技术和工业技术的发展和水平，机械手由于其显著的优点而受到特别重视，机械手是工业机器人的一个重要分支，是提高劳动生产率，对改善劳动条件，减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段。2、国内外研究现状及发展趋势世界工业机械手的数目虽然每年在递增，但市场是波浪式向前发展的。在新世纪的曙光下人们追求更舒适的工作条件，恶劣危险的劳动环境都需要用机器人代替人工。随着机器人应用的深化和渗透，工业机械手在汽车行业中还在不断开辟着新用途。机械手的发展也已经由最初的液压，气压控制开始向人工智能化转变，并且随着电子技术的发展和科技的不断进步，这项技术将日益完善。我国的工业机械手是从80年代七五科技攻关开始起步,在国家的支持下,通过七五,八五科技攻关,目前国内生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆，孤焊，点焊，装配，搬运等机器人，其中有130多台喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，孤焊机器人已经应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的看来，我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定距离。如：可靠性低于国外产品，机械手应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距。影响我国机械手发展的关键平台因素就是其软件，硬件和机械结构。目前工业机械手仍大量应用在制造业，其中汽车工业占第一位（占28.9%），电器制造业第二位（占16.4%），化工第三位（占11.7%）。发达国家汽车行业机械手应用占总保有量百分比为23.4%～53%，年产每万辆汽车所拥有的机械手数为（包括整车和零部件）：日本88.0台，德国64.0台，法国32.2台，英国26.9台，美国33.8台，意大利48.0台。3主要参考文献[1]廖常初.PLC编程及应用第3版.北京.机械工业出版社.2011.3-4[2]张进秋,陈永利,张中民.可编程控制器原理及应用实例.北京.机械工业出版社.2004.3-4[3]柴瑞娟,陈海霞.西门子PLC编程技术及工程应用.北京.机械工业出版社.2007.90-91[4]高钦和,黄焱.PLC应用开发案例精选(第二版).北京.人民邮电出版社.2008.13-14[5]王宁,吴利涛.深入浅出西门子人机界面.北京.北京航空航天大学出版社.2009.5-51[6]高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例.北京.人民邮电出版社.2004.164-165[7]何衍庆,黎冰,黄海燕.可编程控制器编程语言及应用.北京.电子工业出版社.2006.195-196[8]张宏林.PLC应用开发技术与工程实践（第2版）.北京.人民邮电出版社.2008.217-219[9]龚仲华,付方明.S700-200/300/400PLC应用技术-通用篇.北京.人民邮电出版社.2007.22-25[10]陈忠平,周少华,侯玉宝,李锐敏.西门子S7-200系列PLC自学手册.北京.人民邮电出版社2009.288-289[11]孙同景,陈桂友.PLC原理及工程应用.北京.机械工业出版社.2008.18-19[12]晁阳,胡军,熊伟.可编程控制器原理应用与实例解析,北京.清华大学出版社.45-47[13]杨公源.可编程控制器（PLC）原理及应用.北京.电子工业出版社.2005.35-36[14]洪志育,陈昇.例说PLC.人民邮电出版社.北京.2006.250-260[15]程立英,野莹莹,彭泽波.PLC教程-原理.应用.设计.实验.北京.人民邮2009.183-184[16]周志敏,纪爱华.可编程序控制器实用技术问答.北京.电子工业出版社.2006.23-243、该研究的简要内容，重点解决的问题，预期结果或成果论文的主要是基于小型PLC的机械手运动控制系统设计，本文中机械手涉及八个动作过程，依次是下降、夹紧、上升、右移、下降、松开、上升、左移。在程序设计时，选用西门子S7-200型PLC，将通过V4.0STEP7MicroWINSP6PLC编程软件来对其工作过程进行编程设计，为了提高机械手的可操作性，还将加入机械手人机界面设计，通过触摸屏的来对机械手进行操作，人机界面能更加直观方便的对机械手的运动过程进行控制和实时监控，使用SIMATICWinCCflexible2007人机界面软件来对机械手人机界面进行设计，使用PLC编程控制器和人机界面一起对工业机械手的运动过程进行控制。重点解决问题是PLC程序的编写以及程序合理性，对机械手运动过程的分析，工作方式的选择，主要是在程序调试运行过程和机械手的动作过程相一致，保证各种工作方式下程序均能按要求正常运行；论文的另外一个重点是人机界面的设计，人机界面是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换，是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是人和机器的硬件接触和软触，它是计算机系统的重要组成部分。其可以实现将信息的内部形式与人可直接接受的形式之间的转换，人机信息交流的领域都存在着人机界面。现在其大量运用在工业与商业上，简单的区分为“输入”（Input）与“输出”（Ouput）两种，输入是由由人来进行机械或设备的操作，如启动、停止、工作方式等指令的下达或保养维护等，而输出指的是由机械或设备发出通知，如运动动作、警告、操作说明等，好的人机界面会帮助使用者更简单、更正确、更迅速的操作机械，控制其工作过过程，还能让机械发挥最大的效能并延长使用寿命。在对程序调试时PLC程序能按照机械手的八个动作过程依次正常进行，人机界面能正常的进行画面的切换并对机械手动作过程控制。4、拟采取的研究方法或实验方法，步骤，可能出现的技术问题及解决办法本文中PLC用到的主要输入点有四个限位开关、六个动作过程和五种工作模式，而输出则是机械手的五个运动动作和一个原位指示，输入还有系统的启动停止。所以本文用到的PLCI/O分配点为17个输入点6个输出点，所以本文选用西门子S7-200PLC，采用的是CPU226型PLC，其增加了通信口的数量，通信能力大大增强，可用于点数较多，CPU226具备了24个输入点和16个输出点，满足设计需求。为了程序的可行性，将为机械手设计五种工作方式单步、单周期、连续、自动回原点、手动，五种工作模式分为四类，但必须保证在每种模式工作下相互之间互不干扰，为了减少PLC的输入点，使程序简单明了，采用主程序OBI加子程序模块的编写方式，由于每种程序运行前都有一些必要的前期准备工作，例如在单步、单周期、连续工作时必须保证机械手处于原点位置，而在每种模式下工作机械手都有运送工件的操作，所以可将每种模式下工作的程序中都应具备的条件作为公用程序，为各种工作模式做前期准备工作，而公用程序是无条件执行的，即当下载并运行程序后PLC程序后自动扫描并运行公用程序，为子程序的运行做准备。实验方式主要是在程序编写完成后在实验平台上对程序的每一步进行调试，检查程序的合理性和完整性，在对人机界面设计时由于缺少必要的实验设备，但也必须在软件中进行仿真运行，观察人机界面设计是否合理。可能出现的问题只要是程序未能按要求正常运行，解决的办法是查阅资料对程序进行修改并调试至正常运行，符合动作要求。6、完成该研究已具备的条件（1）对所要设计的基于小型PLC的机械手运动控制的过程有了比较详细的认识；（2）查阅了有关PLC程序编写和机械手动作过程要求的参考文献、科技论文，并对其进行了汇总归纳；（3）指导老师为我们提供了CPU226型PLC和计算机，并指导我们对其进行连线为后期的程序调试做了必要的准备。指导教师意见签名:年月日教研室意见教研室负责人：时间：年月日教学院系部意见教学院系部负责人：时间：年月日