基于PLC的物料分揀機(jī)械手自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于PLC的物料分揀機(jī)械手自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),基于,plc,物料,分揀,機(jī)械手,自動(dòng)化,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 貴州大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告表 論文(設(shè)計(jì))名稱(chēng) 基于PLC的物料分揀機(jī)械手自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 論文（設(shè)計(jì)） 來(lái)源 生產(chǎn)實(shí)際 論文（設(shè)計(jì)）類(lèi)型 B 指導(dǎo)教師 趙麗梅 學(xué)生姓名 鄒俊輝 學(xué)號(hào) 0503016837 班級(jí) 機(jī)自054班 一、 研究或設(shè)計(jì)的目的和意義： 目的：本文主要針對(duì)生產(chǎn)線上的自動(dòng)化設(shè)計(jì)了一個(gè)四自由度物料分揀機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化。該機(jī)械手選用圓柱坐標(biāo)型，能實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的伸縮，升降，旋轉(zhuǎn)，加緊和放松等動(dòng)作；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用氣壓驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了伸縮、升降、旋轉(zhuǎn)、夾緊和放松等動(dòng)作。控制系統(tǒng)采用PLC控制，機(jī)械手設(shè)手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式，可以通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行工作方式轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)設(shè)有報(bào)警功能，當(dāng)機(jī)械手出現(xiàn)故障時(shí)，能及時(shí)報(bào)警。同時(shí)采用了RGB顏色傳感器檢測(cè)物料的顏色，可以對(duì)不同顏色的物料進(jìn)行分揀。 意義：伴隨著機(jī)電一體化在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)控制成分顯得越來(lái)越重要，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，甚至于危機(jī)生命。因此機(jī)械手就在這樣誕生了,機(jī)械手是機(jī)械手系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是機(jī)器人的關(guān)鍵部件之一。其中的工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，它的發(fā)展是由于其積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)：它能部分地代替人工操作；能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來(lái)完成工件的傳送和裝卸；廣泛的應(yīng)用機(jī)械手，可以逐步改善勞動(dòng)條件，更強(qiáng)與可控的生產(chǎn)能力，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，消除枯燥無(wú)味的工作，節(jié)約勞動(dòng)力，提供更安全的工作環(huán)境，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少勞動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，提高機(jī)床，減少工藝過(guò)程中的工作量及降低停產(chǎn)時(shí)間和庫(kù)存，顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。本設(shè)計(jì)擬開(kāi)發(fā)的上料機(jī)械手可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)，可抓取重量較大的工件，采用PLC控制，和傳統(tǒng)繼電器控制相比較，具有穩(wěn)定性高，接線簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，維修方便等優(yōu)點(diǎn)?？梢院?jiǎn)化控制線路，節(jié)省成本，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 2、 研究或設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)： 1、國(guó)內(nèi)外PLC發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)： PLC自問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。世界總銷(xiāo)售額不斷上升、生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)、品種不斷翻新。產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價(jià)格則不斷下降。目前，世界上有200多個(gè)廠家生產(chǎn)PLC，較有名的：美國(guó)：AB通用電氣、莫迪康公司；日本：三菱、富士、歐姆龍、松下電工等；德國(guó)：西門(mén)子公司；法國(guó)：TE 施耐德公司；韓國(guó)：三星、LG公司等。 我國(guó)的PLC產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)經(jīng)歷了三個(gè)階段：1、順序控制器（1973～1979）2、以微處理器為主的工業(yè)控制器（1979～1985）3、以微處理器為主的可編程序控制器（1985以后）。在對(duì)外開(kāi)放政策的推動(dòng)下，國(guó)外PLC產(chǎn)品大量進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，一部分隨成套設(shè)備進(jìn)口。隨著不斷的學(xué)習(xí)與不斷開(kāi)拓的精神，現(xiàn)在，我國(guó)自主生產(chǎn)的PLC在國(guó)內(nèi)的各行各業(yè)也有了極大的應(yīng)用，技術(shù)含量也越來(lái)越高。 PLC的發(fā)展趨勢(shì)： （1）產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展 大：I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描速度高速化。 ?。河烧w結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。 （2）PLC在閉環(huán)過(guò)程控制中應(yīng)用日益廣泛 （3）不斷加強(qiáng)通訊功能 （4）新器件和模塊不斷推出高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專(zhuān)用化模塊。 （5）編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語(yǔ)言趨向標(biāo)準(zhǔn)化有各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)。 （6）發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。 （7）追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。 2、國(guó)內(nèi)外機(jī)械手的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)： 目前，國(guó)際上的機(jī)械手公司主要分為日系和歐系。日系中主要有安川、oTC、松下、FANLUC、不二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國(guó)的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的C0毗U及奧地利的工GM公司。 我國(guó)機(jī)械手起步于20世紀(jì)70年代初期，經(jīng)過(guò)30多年發(fā)展，大致經(jīng)歷了3個(gè)階段：70年代萌芽期，80年代的開(kāi)發(fā)期和90年代的應(yīng)用化期。 在我國(guó)，機(jī)械手市場(chǎng)份額大部分被國(guó)外機(jī)械手企業(yè)占據(jù)著。在國(guó)際強(qiáng)手面前，國(guó)內(nèi)的機(jī)械手企業(yè)面臨著相當(dāng)大的競(jìng)爭(zhēng)壓力。如今我國(guó)正從一個(gè)“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”邁進(jìn)，中國(guó)制造業(yè)面臨著與國(guó)際接軌、參與國(guó)際分工的巨大挑戰(zhàn)，對(duì)我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的提高迫在眉睫，政府務(wù)必會(huì)加大對(duì)機(jī)器人的資金投入和政策支持，將會(huì)給機(jī)械手產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的動(dòng)力。 機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)： 隨著機(jī)械手發(fā)展的深度和廣度以及機(jī)器人智能水平的提高，機(jī)械手已在眾多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。從傳統(tǒng)的汽車(chē)制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域延伸。如采礦機(jī)器人、建筑業(yè)機(jī)器人以及水電系統(tǒng)用于維護(hù)維修的機(jī)器人等。在國(guó)防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工、生活服務(wù)等領(lǐng)域機(jī)械手的應(yīng)用也越來(lái)越多。 在未來(lái)幾年，傳感技術(shù)，激光技術(shù)，工程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會(huì)被廣泛應(yīng)用在機(jī)械手工作領(lǐng)域，這些技術(shù)會(huì)使機(jī)械手的應(yīng)用更為高效，高質(zhì)，運(yùn)行成本低。據(jù)猜測(cè)，今后機(jī)器人將在醫(yī)療、保健、生物技術(shù)和產(chǎn)業(yè)、教育、救災(zāi)、海洋開(kāi)發(fā)、機(jī)器維修、交通運(yùn)輸和農(nóng)業(yè)水產(chǎn)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。 3、 主要研究或設(shè)計(jì)內(nèi)容，需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題和思路： 主要內(nèi)容： （1）執(zhí)行系統(tǒng)：機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：氣壓驅(qū)動(dòng)原理圖 （3）控制系統(tǒng)：PLC程序的編制 （4）檢測(cè)系統(tǒng)：傳感器的選擇與安裝位置 關(guān)鍵問(wèn)題： （1） 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （2） PLC程序的編制 4、 完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）所必須具備的工作條件及解決的辦法： 工作條件及解決辦法： （1）指導(dǎo)老師 趙麗梅老師 （2）資料 老師發(fā)放、圖書(shū)館和互聯(lián)網(wǎng) （3）電腦 計(jì)算機(jī)機(jī)房 （4）設(shè)計(jì)場(chǎng)所 教室、寢室 （5）時(shí)間 合理安排設(shè)計(jì)時(shí)間 5、 工作的主要階段、進(jìn)度與時(shí)間安排： 3月2日----3月5日：查閱、收集相關(guān)技術(shù)資料，完成開(kāi)題報(bào)告。 3月16日---3月29日：據(jù)設(shè)計(jì)要求，制定總體設(shè)計(jì)規(guī)劃，擬定論文提綱。 3月30日---4月12日：執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 4月13日---4月26日：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 4月27日---5月3日：控制要求分析。 5月3號(hào)-----5月17日：控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 5月18日---5月31日：選擇合適的PLC、I/O點(diǎn)數(shù)分配。 6月1日---6月14日：PLC程序設(shè)計(jì)。 6月15日---6月28日：完成論文的修訂工作，制作幻燈片。 6月29日---7月3日：準(zhǔn)備答辯。 6、 閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱(chēng)： （1）鐘肇新?！犊删幊绦蚩刂破髟砑皯?yīng)用》。廣州：華南理工大學(xué)出版社，2002。 （2）章文浩。《可編程序控制器原理及試驗(yàn)》。北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2003。 （3）陳宇。段鑫。《可編程控制器基礎(chǔ)及編程技巧》。廣州：華南理工大學(xué)出版社，2002。 （4）常曉玲?！峨姎饪刂葡到y(tǒng)與可編程控制器》。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004。 （5）李乃夫?！犊删幊炭刂破髟?、應(yīng)用、試驗(yàn)》。北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2003。 （6）鐘肇新。彭侃?！犊删幊绦蚩刂破髟砑皯?yīng)用》。廣州：華南理工大學(xué)出版社，2004。 （7）張建民?！稒C(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》。北京：高等教育出版社，2001。 （8）張兵。趙斌。施永輝?；赑LC的機(jī)械手混合驅(qū)動(dòng)控制。《液壓與氣動(dòng)》，2005，3期：37—39頁(yè)。 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