【基于PLC的下料液压机械手控制系统设计开题报告3000字】

PAGE2开题报告题目基于PLC的下料液压机械手控制系统设计学（考）生姓名专业学（考）号年级（考次）开题日期指导教师1.选题目的和意义现在工业水平的不断提高，科学技术逐渐成为第一生产力也给人们的生活带来了本质性的变化，改善了工作环境提升了生活水平。现在的自动化技术被广泛的应用于工业生产，也普遍使用于自动化制造行业之中。可以看出，机械臂在未来将逐步取代传统机器在工业生产中使用，大大提高了人类的生产效率，并使工业生产更加智能化。工业机械臂即机械手，机械手的出现给工业生产带来了巨大的变化，并且成为其中现代化工程生产制造重要的组成部分。机械手之所以能够迅速的得到发展因为优点十分突出：一，机械手可以根据工业生产过程的具体要求完成规定的动作；二，机械手可以替代人去一些高温、高压等恶劣环境中工作；三，机械手的工作效率，工作的误差率也远远低于人。因此，机械手也得到了世界各个国家的重视来研发处更加先进，更加智能的机械手。通过相关文献查阅研究发现，传统的CNC机床的典型装卸物料工件仍然经常使用传统的人工搬运。复杂电线和电气控制零件，使得数控机床主体对减少干扰很敏感，并且存在诸如信誉差，多次故障和难以维护的问题。为了解决上述问题，本课题发了一套由可编程控制器控制的下料机械手。该系统操作简单，适用于电路设计，抗干扰能力强，保证了系统运行的可靠性，降低了维护率，提高了工作效率。2.国内外研究现状尽管PLC技术没有问世很长时间，但由于新一代数字微处理器的大量引入，大规模、超级和高规格的数字集成电路设计技术的快速进步发展和海量数据以及通信处理技术的不断进步，PLC也迅速发展得到了巨大发展，其技术产生和应用发展历程主要分为有三个历史阶段。（1）早期原型PLC（20世纪60年代后期至70年代中期）都会被我们用来称之为一种完全且可以独立进行编程的高级逻辑式微控制器。此时的PLC多少也就是有点继电器的微控制器是设备的一种替换品之意，其主要的控制功能通常仅限于对单个继电过程的进行自动控制。它在控制硬件上也是通过一种标准驱动计算机的控制方式首次出现，在驱动输入和控制输出的两种接口控制电路上也分别做了一定的技术革新，以此来满足工业控制过程的要求。设备安装中的电子部件的主要电路是分立的单独元件和中、小规模的软件集成电路，存储设备则一般是主要采用小型磁芯式的存储器。此外还对该软件系统主机采取了一些安全防护控制措施，以大大增强其主机对抗网络干扰的稳定性能。（2）中期时代PLC（20世纪70年代中期至80年代中后期）随着微处理器的迅速发展，使PLC系列产品正在迅速地不断改变。近年来，一些国际厂商如德国、美国等，都大量引入这种微处理器，来作为一个可编程序控制器的数据中心信号处理控制单位。从而就大幅增强了该机PLC的使用性能。在电子系统软件设计功能方面，通过保留其他子系统本身的系统功能如计时计数外还继续创新增加了逻辑运算，数据处理和电子信息网络传输、通讯等系统功能。（3）近期产品PLC（20世纪80年代中后期至今）由于目前我国超大规模范围的应用集成电路和国内外市场微处理器应用技术的不断快速更新发展，目前国际应用市场上微处理器的产品价格已经有了较大幅度的下降，国际采用的各种类型的微处理器产品的档次也随着微处理器广泛使用的普遍性而不断升级提高。此外，为了使可编程控制器的处理器速率更高，各个射频制造商和企业都深入研究并自主开发生产出了专门设计用于射频逻辑信号处理的芯片。这样，PLC转换器硬件的驱动功能没有很大变化。跨入21世纪后，就目前我国的企业整体而言，不论是企业硬件或者操作系统还是软件，以至于还是互联网或者通讯，PLC都正在前进，并向着企业标准化的管理方向快速发展，以便于不断谋求在类似企业资源计划、制造企业生产过程执行管理系统和过程控制系统的3层企业管理体系基础架构中立于不败之地，更好的适应和不断完善现有的现代工业生产，管理及日常运行企业经营的管理系统，以便于达到最佳的管理目标，真正实现管理效果。加强综合性和应用整体高效，从而可以达到不断提升我国企业技术产品综合竞争力的战略目标。3.研究的主要内容：本次设计在分析机械手臂的研究现状及其控制流程的优缺点上提出了新的机械手臂的控制方案。利用PLC作为载体设计一套程序驱动进行预定动作实现物料搬运工能，并且可以根据变化的要求随时更改相关参数。系统主要由机械结构、驱动系统软件、控制系统以及物料检测等组成。由PLC作为系统的控制中心，机械手使用液压推杆和电磁阀的组合，来控制机械手完成相关的机械动作使其有流程，具有轨迹并具有一定的时间。同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令。控制系统由西门子S7-200SMART作为主要控制器在机械手臂的各个动作限位处采集输入输出信号作为PLC的输入输出。在生产线之中，机械手把一条传送带上的物品传送到需要加工的工作台台上。机械手的提升，降低，伸展，收缩，夹紧和压力释放动作均由继电器控制，以操作液压传动系统软件，行程开关和光电开关用于检查机械手和机器人的运动。机械手所在的部分。皮带和机械手的左右旋转由异步电动机驱动，电动机有相应的防护措施。设计方案操纵器的控制系统包括硬件配置电路和程序编程。关键的硬件配置由PLC，机械手，电机和其他相关组件组成，软件包括PLC流程图、梯形图控制程序以及程序的仿真。4.研究的计划及工作安排：2022.9.5——2022.9.10：查阅文献资料，选择研究方向，确定论文题目2022.9.11——2022.10.15：完成选题表、任务书和开题报告；2022.11.1——2022.12.30：检索回顾相关文献资料，收集相关资料和案例，完成论文初稿；2023.1.1——2022.2.20：在导师的指导下完成论文的修改，并最终定稿。5.本选题研究技术路线、研究方法和拟解决的关键问题本次设计所使用的是西门子系列可编程控制器及其相关编程软件，通过相关文献的研究了解了液压机械手的结构，通过对其原理的分析设计了一套液压机械手的控制程序，再对所开发的软件进行仿真，得以实现控制效果。机械手可以按照生产工艺的要求，遵守一定的控制程序、位置和时间来完成工件的传输与搬用工作，机械手的应用也大大的提高了工业生产的效率，从而加快了工业生产的自动化进程。在本次设计当中采用西门子S7系列PLC作为主要控制器对机械手进行控制。PLC的选型与机械手的组成基于PLC的下料液压机械手控制系统硬件设计基于PLC的下料液压机械手控制系统软件设计基于PLC的下料液压机械手控制系统仿真与调试6.前期准备和主要参考文献[1]潘平盛.自动化生产线搬运机械手控制系统的设计研究[J].机械设计与制造,2020,350(04):15-18.[2]李江涛.机械手智能物料搬运装置及其控制系统的设计[J].机电信息,2020,000(002):119-120.[3]徐荣健.搬运机械手控制系统的设计[J].科学大众,2020(1):71-72.[4]周海丹.基于触摸屏和PLC的教学型搬运机械手控制系统的设计[J].现代制造技术与装备,2019,000(002):36-37.[5]蒋贤海,谌小平.煤矿搬运机械手及其控制系统设计与实现[J].机电产品开发与创新,2019,32(2).[6]聂万芬.基于PLC的搬运机械手的控制系统设计[J].时代农机,2019,325(11):116-117.[7]王佳乐.基于PLC控制的气动搬运机械手设计研究[J].花炮科技与市场,2020,102(01):231-231.[8]孙秀茹,邓丰山.基于气压传动的搬运机械手设计研究[J].液压气动与密封,2019,39(04):38-43.[9]王伟、彭细华、周来.一种多自由度教学搬运机械手的控制程序[J].电子技术,2020,525(08):42-43.[10]丁行稳,陈劲杰.气动机械手控制系统的设计及优化[J].中国水运（下半月）,2019,019(010):61-62.[11]武文轩,刘同欣.药房分拣机器人搬运系统的设计与分析[J].精密制造与自动化,2020(2).7.指导教师意见指导教师（签名）：年月日8.毕业论文(设计)工作领导小组意见组长（签名）：