南京工业大学毕业设计(论文)开题报告--张杰

毕业设计(论文)开题报告学生姓名：张杰学号：6094713170所在学院：专业：机电一体化设计(论文)题目：基于PLC的工业机械手运动控制系统指导教师：纪奎2015年4月30日开题报告填写要求1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。毕业设计（论文）开题报告1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：基于PLC的工业机械手运动控制系统摘要随着科学技术的发展，采用各种智能控制器件来控制的机械手以其优异的性能越来越多的被人们所应用。机械手越来越多的被应用于各种场合，尤其是危险的、特殊的作业环境下，最为明显的是在工业领域和军事领域。在实际的工业生产作业中存在着很多不便于人类亲手操作的环节，尤其是在作业环境较危险的情况下。若采用具有远程控制功能的机械手代替，则既增加生产作业的安全性，又可大大的提高效率、节约损耗。可见，在快速的人类文明进步及工业化的发展进程中，在特殊的背景环境下，甚至在常规的生产作业中，用机械手代替手工作业已成为一种必然的趋势。本设计介绍了国内外工业机械手的研究与使用现状，结合工业智能控制器件PLC的巨大优势，设计了一款工业机械手运动控制系统。利用组态软件MCGS设计出了运动控制系统的监控界面，提供了较为直观、实用的机械手操控体验。本设计旨在更好的学习与掌握其工作原理与动作实现过程，为日后的工作与学习提供实践经验。前言近几十年来，工业机械手是迅速发展起来的一种高科技、自动化设备，被广泛应用于人们的生产生活中。值得一提的是工业机械手又是工业机器人的一个重要分支。在现今的生活及科技日新月异的进展之下，机械手与人类手臂最大的区别就在于其灵活度与耐力度。其特点是可通过编程控制来完成各种预期的作业任务，可以重复的做同一动作，在机械正常情况下永远不会觉得累。在构造和性能上也兼具人的优点，尤为体现了人类智能与良好适应性，其作业的准确性和在各种环境中的作业能力，不得不值得赞叹。因此，机械手在国民经济领域有着非常广阔的发展前景。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动化控制技术、传感技术与计算机技术，是一门跨多学科的综合性技术。本课题的研究内容机械手是一种能模拟人的手臂动作，按照设定程序、轨迹和要求，代替人手进行抓取、搬运工件或操持工具的机电一体化自动装置。机械手的积极作用正日益为人们所认识，具体表现为：首先，它能部分代替人工操作；其次，它能按照生产工艺要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸等任务；再次，随着技术的进步其还能操作特定的机具进行诸如焊接、装配等较复杂的任务。可见，机械手能极大地改善工人的劳动条件、显著地提高劳动生产率，从而实现工业生产机械化、自动化。鉴于此，机械手技术受到各个工业国家的高度重视，并且都投入了大量的人力、物力、财力加以研究与应用。尤其是在高温、高湿、高压、缺氧、无氧、高粉尘、高噪音以及带有放射性污染等人类无法手动操作的场合，应用得更为广泛。近几年，我国的机械手技术也得到了较快发展，并取得了一定的成果，受到各工业部门的重视。在我国，机械手在自动控制、柔性制造系统中应用更为广泛，但我国的自动化技术还有待提高，其发展趋势是工作强、任务多、高灵活性、高可靠性、可自动检测并下达动作命令、融入先进的人工智能使人只做平时的简单维护，这也是现代工厂的发展趋势。机械手的机械结构主要包括由两个电磁阀控制的液压钢来实现机械手的上升下降运动及夹紧工件的动作，两个转速不同的电动机分别通过两线圈控制电动机的正反转，从而实现小车的快进、慢进、快退、慢退的运动运动；其动作转换靠设置在各个不同部位的行程开关(SQ1---SQ9)产生的通断信号传输到PLC控制器，通过PLC内部程序输出不同的信号，从而驱动外部线圈来控制电动机或电磁阀产生不同的动作，可实现机械手的精确定位；其动作过程包括：下降、夹紧、上升、慢进、快进、慢进、延时、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回原位、手动、单步、单周期、连续；来满足生产中的各种操作要求。研究目的本文研究的工业机械手控制系统，要求在流水线传送带、半成品托盘之间进行动作，用以实现抓取工件在此之间的位置转换，从而实现工件的运送、收取作业。本机械手可以采用手动控制方式和自动控制方式进行，同时，具有在上位机组态界面监控功能，方便工作人员不在流水线也可以实时监测机械手的实际运行状况。研究思路本文设计的系统属于机电一体化系统的一种，其结合了伺服电机控制、机械技术、传感器技术、PLC智能控制技术、组态技术等多种技术。依照本系统的控制要求，本设计计划采用以下方式进行：(1)分析系统的结构和相关的精度要求，确定系统硬件选型与具体参数。如基座高度、导轨长度滚珠类型、伺服驱动器与伺服电机型号规格。(2)根据系统的控制要求，确定PLC的输入输出口数量，从而确定PLC的型号，再根据控制要求确定系统的控制流程。（3）结合所需实现的控制流程与相关的硬件结构，编写PLC的控制程序。PLC控制程序是实现系统控制功能的核心，输入量经PLC程序运算处理后，通过输出端口的输出量来控制硬件设备，从而实现控制手部机构与运动机构的运转。（4）监控显示系统构建。为实现上位机端的实时监控，需要在监控系统中进行数据的构建与实时监控画面的设计，根据PLC的输入量与输出量构建组态软件中的变量，从而顺利实现数据的实时交换。（5）完成以上环节后还需要进行画面的调试与程序的修改，以达到所期待的效果。研究的主要内容本设计的主要的研究大致内容如下：本工业机械手运动系统设计方案的提出。分析了设计中所涉及到的三大模块以及各自的功能，据此设计出可行的总体方案。控制器型号的选定以及硬件结构设计。研究了三菱PLC的功能及其使用方法；硬件结构设计主要分析了相关部件的选型与机械结构。驱动机构设计。伺服驱动系统研究了伺服电机及伺服信号放大器的功能，用于控制机械手横轴与纵轴的移动，并分析计算了硬件设备的参数与规格、确定PLC接线方法等。PLC控制系统的软件设计，。主要包括PLC的型号选取、PLC与驱动器间的连接以及输入输出接口分配、控制流程图及控制程序的设计与调试。组态软件系统构建。主要研究了上位机组态软件与下位机的通信调试，组态王数据库的建立，变量与现场数据的映射、组态画面的构建、控制按钮的设计、命令语言的编写等。毕业设计（论文）开题报告２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、研究问题：本设计介绍了国内外工业机械手的研究与使用现状，结合工业智能控制器件PLC的巨大优势，设计了一款工业机械手运动控制系统。利用组态软件MCGS设计出了运动控制系统的监控界面，提供了较为直观、实用的机械手操控体验。本设计旨在更好的学习与掌握其工作原理与动作实现过程，为日后的工作与学习提供实践经验。二、设计内容：本设计的主要的研究大致内容如下：本工业机械手运动系统设计方案的提出。分析了设计中所涉及到的三大模块以及各自的功能，据此设计出可行的总体方案。控制器型号的选定以及硬件结构设计。研究了三菱PLC的功能及其使用方法；硬件结构设计主要分析了相关部件的选型与机械结构。驱动机构设计。伺服驱动系统研究了伺服电机及伺服信号放大器的功能，用于控制机械手横轴与纵轴的移动，并分析计算了硬件设备的参数与规格、确定PLC接线方法等。PLC控制系统的软件设计，。主要包括PLC的型号选取、PLC与驱动器间的连接以及输入输出接口分配、控制流程图及控制程序的设计与调试。2.组态软件系统构建。主要研究了上位机组态软件与下位机的通信调试，组态王数据库的建立，变量与现场数据的映射、组态画面的构建、控制按钮的设计、命令语言的编写等。三、研究手段本文设计的系统属于机电一体化系统的一种，其结合了伺服电机控制、机械技术、传感器技术、PLC智能控制技术、组态技术等多种技术。依照本系统的控制要求，本设计计划采用以下方式进行：(1)分析系统的结构和相关的精度要求，确定系统硬件选型与具体参数。如基座高度、导轨长度滚珠类型、伺服驱动器与伺服电机型号规格。(2)根据系统的控制要求，确定PLC的输入输出口数量，从而确定PLC的型号，再根据控制要求确定系统的控制流程。（3）结合所需实现的控制流程与相关的硬件结构，编写PLC的控制程序。PLC控制程序是实现系统控制功能的核心，输入量经PLC程序运算处理后，通过输出端口的输出量来控制硬件设备，从而实现控制手部机构与运动机构的运转。（4）监控显示系统构建。为实现上位机端的实时监控，需要在监控系统中进行数据的构建与实时监控画面的设计，根据PLC的输入量与输出量构建组态软件中的变量，从而顺利实现数据的实时交换。（5）完成以上环节后还需要进行画面的调试与程序的修改，以达到所期待的效果。毕业设计（论文）开题报告指导教师意见：1．对“文献综述”的评语：2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：指导教师：年月日所在专业审查意见：负责人：年月日