PLC控制的机械手设计开题报告
西南科技大学高等教育自学考试
毕业设计（论文）任务书
题目名称学生姓名题目来源冯显尧□实验室建设□其它PLC控制的机械手设计准考证号070109476303□教师科研□社会实践题目□理论研究□应用研究类型□设计开发□其它PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制选题背景及目技术、数学技术和通信网络技术发展起来的一种通用工业自动化装置。它面向控制过程、面向用户、适应工业环境，成为现代工业控制的三大支柱之一。PLC控制技术代表着当前程序控制的先进水平，PLC装置已经成为自动化系统的基本装置。在当前机械手的应用中，物件搬运就是机械手发展的主要方向之一，因为一些繁重和重复性强的工作都可以借助机械手来进行，它可以部分甚至全部代替人类来完成一些工作。本毕业设计所要研究的是基于PLC的机械手的控制腰部的旋转来完成对物件的抓取和传送。工作任务及要求时1.开题报告:201*年11月3日至201*年12月6日。间安2.完成初稿：201*年12月7日至201*年2月20日。排3．答辩：201*年月日至年月日。以上内容由指导教师填写指导教师教师姓名：邓宇翔签字学生接受任务签字
的部分设计，主要的部分是通过控制电动机来操控机械手的手指，手腕、手臂和1、控制方案的制定2、传感器的选型与应用3、可编程控制器（PLC）硬件及软件控制4、软件的软件安装和硬件连接5、程序流程图助学点审核意见：审核组长签字：年月日10年12月20日接受任务时间：10年12月20日学生签名：
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毕业设计（论文）申报表
学生姓名学生住址题目名称拟请指导教师指导教师电话选题背景及目邓宇翔13888014910冯显尧性别男年龄24准考证号联系电话07010947630313518722225昆明市五华区学府路388号毕业设计（论文）PLC控制的机械手设计指导教师职称讲师指导教师单位昆明冶金高等专科学校随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。PLC控制技术代表着当前程序控制的先进水平，PLC已经成为自动化系统的基本装置。在当前机械手的应用中，物件搬运就是机械手发展的主要方向之一，因为一些有害、繁重和重复性强的工作都可以借助机械手来进行，它可以部分甚至全部代替人类来完成一些工作。本毕业设计所要研究的是基于PLC的机械手的控制部分设计，对软件和硬件的1、整个控制方案的总体规划、资料的查找和收集2、控制方案的制定3、用CAD设计机械手原理图4、可编程控制器（PLC）硬件及软件控制5、程序流程图6、软件的安装和硬件连接7、MCGS组态设计的合理规划，通过MCGS组态将过程展示出来。工作任务及要求时1.开题报告:201*年11月3日至201*年12月6日。间安2.完成初稿：201*年12月7日至201*年2月20日。排3．答辩：201*年月日至年月日。助学中心评审意见主考院校评审意见II
摘要
在工业生产和其他制造领域内，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，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。自从机械手问世以来，实现了生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
在本设计中介绍了国内外机械手研究现状及PLC的研究发展趋势，描述了机械手控制系统的工作原理和动作实现过程。研究了基于PLC的机械手模型控制系统的设计，还研究了MCGS在机械手控制系统中的应用。利用组态软件MCGS设计了机械手模型控制系统监控界面，提供了较为直观、清晰、准确的机械手运行状态，进而为维修和故障诊断提供了多方面的可能性，充分提高了系统的工作效率。
关键词：机械手；PLC控制；MCGS
III
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毕业论文（设计）开题报告
题目机械手的PLC控制系统设计姓名学号专业年级
指导教师职称
201*年12月12日
1．本课题的研究目的及意义随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展。机械手最早应用在汽车制造工业，长用于焊接、喷漆、上下料和搬运。机械手延伸和扩大了人们的手足和大脑功能，它可代替人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作；代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。目前主要应用于制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CTMS），实现生产自动化。随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。继电器组成的控制系统是最早的一种实现机械手控制的方法。但是，进入九十年代，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛运用，人们对机械手的安全性、可靠性、准确性的要求越来越高，继电器弱点就越来越明显。机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地代替人工操作；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。因此，它能大大地改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到各先进工业国家的重视，并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我过，近几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。本项目要求设计是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。2．已了解本课题国内外研究现状目前工业机械手主要用于流水线工件传送、焊接、装配、机床加工、铸锻、热处理等方面，无论数量、品种和性能方面都能满足工业生产发展的需要。在国内主要是发展各方面的机械手，逐步扩大应用范围，以减轻劳动强度，改善作业条件。在应用专用机械手的同时，相应地发展通用机械手，有条件的还要研制组合式机械手等。
此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机联用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。工业机械手应用较多，发展较快。目前主要应用于机床、模锻压力机的上下料以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先制定的作业程序完成规定的操作，有些还具备有传感反馈能力，能应付外界的变化。3．本课题设计时所研究的内容（1）一般专用的机械手通常具有二到三个自由度。而通用机械手则一般取四到五个自由度。本设计的机械手共有五个自由度。即：手臂伸缩、手臂上下摆动、手臂左右摆动、手腕回转、手指抓握。（2）机械手的传动分液压、气压、电气和机械四种，本设计采用综合传动方式，即手臂采用电气传动，而手爪则采用气压传动。（3）PLC硬件设计是PLC外部设备的设计。在硬件设计中要进行输入设备的选择，还有执行元件的选择以及控制台、柜的设计等。它包括PLC输入/输出通道的分配。课题设计的机械手要求运行准确度高，在机械手的检测系统中选用用在工业控自动控制上大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性能好的光电传感器，运用感应器的开关量信号输入给PLC来实现对PLC对机械手的控制。由于本课题的具体要求在硬件系统的设计过程中主要考虑了机械手的经济适用、稳定的需要。（4）控制系统软件设计主要是编写工艺流程图，即将整个流程分解为若干步，确定每步的控制要求及转换条件，配合定时、计数、分支、循环、跳转及某些特殊功能指令便可完成梯形图的设计。在本设计中选用了目前运用最多的PLC编程语言梯形图，梯形图的编程能直观明了的设计出机械手的控制要求，梯形图的编写运用SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件，此软件支持全部的三菱FX系列的PLC,并且具有强大的诊断功能，能更快的查找出故障的原因，从而大大缩短了维修时间。4．本课题研究的实施方案及进度安排机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统构成。机械手的运动离不开直线移动和转动二种，因此它采用的执行机构主要是直线液压缸、摆动液压缸、电液脉冲马达、伺服液压马达、交流伺服电动机、直流伺服电动机和步进电动机等。驱动机构主要有四种：液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动，其中以
电气、气动用的最多。控制系统由于动作的要求，设计采用数字顺序控制，它首先要编制程序加以存储，然后再根据规定的程序，控制机械手进行工作。对动作复杂的机械手则采用数字控制系统、小型计算机或微处理机控制的系统。因此控制系统才用小型可编程控制器实现，具有编程简单、修改容易、可靠性高等优点。第五学期第16周前：完成开题报告的定稿；第六学期第1-4周：查阅文献、收集资料。确定设计方案；第六学期第5-11周：进行系统的设计计算，撰写设计计算说明书；第六学期第12-13周前：完成毕业设计的定稿并审查；第六学期第14周：整理毕业设计的全部资料，修改不合格的部分，合格后全部资料装订成册；第六学期第15周：审查毕业答辩的资格，准备毕业答辩；第六学期第16周：进行毕业答辩。5．已查阅的主要参考文献一、邓星钟主编《机电传动控制》华中科技大学出版社201*年3月出版二、张万忠孙晋编著《可编程控制器入门与应用实例》中国电力出版社201*年01月出版三、瞿大中主编《可编程控制器应用与实验》华中科技大出版社201*年12月出版四、谢克明夏路易主编《可编程控制器原理及程序设计》电子工业出版社201*年08月出版五、王兆义主编《可编程控制器教程》机械工业出版社201*年02月出版六、王兆义编著《小型可编程器实用技术》机械工业出版社1997年07月出版七、张万忠主编《可编程控制器应用技术》化学工业出版社201*年01月出版八、程宪平主编《可编程控制原理与应用》
化学工业出版社201*年08月出版九、朱绍祥等编译《可编程控制原理与应用》上海交通大学出版社201*年02月出版十、岳庆来、周锋、吴启红等编译《变频器、可编程控制器及触摸屏综合应用技术》机械工业出版社201*年01月出版指导教师意见签名：年月日
系或专业审核意见1．通过；2．完善后通过；３．不通过负责人：年月日
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