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貴州大學本科生畢業(yè)論文（設計）開題報告表
論文(設計)名稱
基于PLC的物料分揀機械手自動化控制系統(tǒng)設計
論文（設計） 來源
生產實際
論文（設計）類型
B
指導教師
趙麗梅
學生姓名
鄒俊輝
學號
0503016837
班級
機自054班
一、 研究或設計的目的和意義：
目的：本文主要針對生產線上的自動化設計了一個四自由度物料分揀機械手，實現(xiàn)生產的自動化。該機械手選用圓柱坐標型，能實現(xiàn)機械手的伸縮，升降，旋轉，加緊和放松等動作；驅動系統(tǒng)采用氣壓驅動，實現(xiàn)了伸縮、升降、旋轉、夾緊和放松等動作?？刂葡到y(tǒng)采用PLC控制，機械手設手動和自動兩種工作方式，可以通過轉換開關進行工作方式轉換。系統(tǒng)設有報警功能，當機械手出現(xiàn)故障時，能及時報警。同時采用了RGB顏色傳感器檢測物料的顏色，可以對不同顏色的物料進行分揀。
意義：伴隨著機電一體化在各個領域的應用，機械設備的自動控制成分顯得越來越重要，由于工作的需要，人們經常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危機生命。因此機械手就在這樣誕生了,機械手是機械手系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任務執(zhí)行機構，是機器人的關鍵部件之一。其中的工業(yè)機械手是近代自動控制領域中出現(xiàn)的一項新技術，它的發(fā)展是由于其積極作用正日益為人們所認識：它能部分地代替人工操作；能按照生產工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；廣泛的應用機械手，可以逐步改善勞動條件，更強與可控的生產能力，加快產品更新?lián)Q代，提高生產效率和保證產品質量，消除枯燥無味的工作，節(jié)約勞動力，提供更安全的工作環(huán)境，降低工人的勞動強度，減少勞動風險，提高機床，減少工藝過程中的工作量及降低停產時間和庫存，顯著地提高勞動生產率，提高企業(yè)競爭力，加快實現(xiàn)工業(yè)生產機械化和自動化的步伐。本設計擬開發(fā)的上料機械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進行作業(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，接線簡單，抗干擾能力強，維修方便等優(yōu)點。可以簡化控制線路，節(jié)省成本，進一步提高勞動生產率。
2、 研究或設計的國內外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢：
1、國內外PLC發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢：
PLC自問世以來，經過40多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達國家已成為重要的產業(yè)之一。世界總銷售額不斷上升、生產廠家不斷涌現(xiàn)、品種不斷翻新。產量產值大幅度上升而價格則不斷下降。目前，世界上有200多個廠家生產PLC，較有名的：美國：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：西門子公司；法國：TE
施耐德公司；韓國：三星、LG公司等。
我國的PLC產品的研制和生產經歷了三個階段：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）。在對外開放政策的推動下，國外PLC產品大量進入我國市場，一部分隨成套設備進口。隨著不斷的學習與不斷開拓的精神，現(xiàn)在，我國自主生產的PLC在國內的各行各業(yè)也有了極大的應用，技術含量也越來越高。
PLC的發(fā)展趨勢：
（1）產品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展
大：I/O點數達14336點、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲器、掃描速度高速化。
小：由整體結構向小型模塊化結構發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。
（2）PLC在閉環(huán)過程控制中應用日益廣泛
（3）不斷加強通訊功能
（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、高速計數模塊、遠程I/O模塊等專用化模塊。
（5）編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標準化有各種簡單或復雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)。
（6）發(fā)展容錯技術采用熱備用或并行工作、多數表決的工作方式。
（7）追求軟硬件的標準化。
2、國內外機械手的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢：
目前，國際上的機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、川崎等公司的產品。歐系中主要有德國的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的C0毗U及奧地利的工GM公司。
我國機械手起步于20世紀70年代初期，經過30多年發(fā)展，大致經歷了3個階段：70年代萌芽期，80年代的開發(fā)期和90年代的應用化期。
在我國，機械手市場份額大部分被國外機械手企業(yè)占據著。在國際強手面前，國內的機械手企業(yè)面臨著相當大的競爭壓力。如今我國正從一個“制造大國”向“制造強國”邁進，中國制造業(yè)面臨著與國際接軌、參與國際分工的巨大挑戰(zhàn)，對我國工業(yè)自動化的提高迫在眉睫，政府務必會加大對機器人的資金投入和政策支持，將會給機械手產業(yè)發(fā)展注入新的動力。
機械手的發(fā)展趨勢：
隨著機械手發(fā)展的深度和廣度以及機器人智能水平的提高，機械手已在眾多領域得到了應用。從傳統(tǒng)的汽車制造領域向非制造領域延伸。如采礦機器人、建筑業(yè)機器人以及水電系統(tǒng)用于維護維修的機器人等。在國防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工、生活服務等領域機械手的應用也越來越多。
在未來幾年，傳感技術，激光技術，工程網絡技術將會被廣泛應用在機械手工作領域，這些技術會使機械手的應用更為高效，高質，運行成本低。據猜測，今后機器人將在醫(yī)療、保健、生物技術和產業(yè)、教育、救災、海洋開發(fā)、機器維修、交通運輸和農業(yè)水產等領域得到應用。
3、 主要研究或設計內容，需要解決的關鍵問題和思路：
主要內容：
（1）執(zhí)行系統(tǒng)：機械手的結構設計
（2）驅動系統(tǒng)：氣壓驅動原理圖
（3）控制系統(tǒng)：PLC程序的編制
（4）檢測系統(tǒng)：傳感器的選擇與安裝位置
關鍵問題：
（1） 機械手的結構設計
（2） PLC程序的編制
4、 完成畢業(yè)論文（設計）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）指導老師 趙麗梅老師
（2）資料 老師發(fā)放、圖書館和互聯(lián)網
（3）電腦 計算機機房
（4）設計場所 教室、寢室
（5）時間 合理安排設計時間
5、 工作的主要階段、進度與時間安排：
3月2日----3月5日：查閱、收集相關技術資料，完成開題報告。
3月16日---3月29日：據設計要求，制定總體設計規(guī)劃，擬定論文提綱。
3月30日---4月12日：執(zhí)行系統(tǒng)設計。
4月13日---4月26日：驅動系統(tǒng)設計。
4月27日---5月3日：控制要求分析。
5月3號-----5月17日：控制系統(tǒng)設計。
5月18日---5月31日：選擇合適的PLC、I/O點數分配。
6月1日---6月14日：PLC程序設計。
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：準備答辯。
6、 閱讀的主要參考文獻及資料名稱：
（1）鐘肇新。《可編程序控制器原理及應用》。廣州：華南理工大學出版社，2002。
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（3）陳宇。段鑫?！犊删幊炭刂破骰A及編程技巧》。廣州：華南理工大學出版社，2002。
（4）常曉玲。《電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器》。北京：機械工業(yè)出版社，2004。
（5）李乃夫?！犊删幊炭刂破髟怼?、試驗》。北京：中國輕工業(yè)出版社，2003。
（6）鐘肇新。彭侃?！犊删幊绦蚩刂破髟砑皯谩贰V州：華南理工大學出版社，2004。
（7）張建民。《機電一體化系統(tǒng)設計》。北京：高等教育出版社，2001。
（8）張兵。趙斌。施永輝。基于PLC的機械手混合驅動控制?！兑簤号c氣動》，2005，3期：37—39頁。
（9）賀黛芳。馬笑瀟。PLC在針灸機械手控制系統(tǒng)中的應用。《基礎自動化》，2001，8卷2期：29—32頁
（10）蔣少茵。PLC控制得機械手?！稖y控自動化》，2004，6期：17—18頁
（11）史國生。崔洪斌。PLC在機械手步進控制中的應用?！督M合機床與自動化加工技術》，2001，8期：25—27頁
（12）楊存智。PLC在自動化生產機械手中的應用?！稒C床電器》，2006，33卷1期：38--40頁
（13）彭堅。氣動機械手PLC控制系統(tǒng)設計。《電工技術》，2004，6期：23—24頁
指導師意見和建議：
指導教師（簽字）： 年 月 日
說明：1、論文（設計）類型：A—理論研究；B—應用研究；C—設計等；
2、論文（設計）來源：指來源于科研項目、生產/社會實際、教師選題或其他（學生自擬）等；
3、各項欄目空格不夠，可自行擴大。