基于物料分拣机械手的自动化控制新版系统的设计开题报告.doc

南京工程学院 本科毕业设计（论文）开题报告题 目：基于PLC物料分拣机械手自动化控制 系统设计 专 业： 自动化（数控技术） 班 级： 学 号： 学生姓名： 指引教师： 3月学生姓名 学 号专 业指引教师 职 称所在院系课题来源自拟课题课题性质课题名称基于PLC物料分拣机械手自动化控制系统设计毕业设计内容和意义（1）据控制规定完毕PLC选型（2）实现物料分拣机械手自动化控制规定 （3）绘制功能规定工艺流程图、工作梯形图（4）编写程序清单（5）完毕设计阐明书 （6）毕业设计论文符合学院规定论文格式和关于规定本课题对虚拟制造技术应用进行研究，其研究意义如下：（1）本课题试图开发PLC对物料分拣机械手控制，使其可以对不同物料按预先设定程序进行分拣，动作灵活多样，广泛应用于柔性生产线。（2）采用PLC控制，可某些代替人工在高温和危险作业区进行单调持久作业。（3）可以容许以便改动或重新设计其新部件，并能不久地投产，减少安装和转换工作费用。文献综述1.PLC简介 它是一种即时系统有别於个人电脑 。老式式以继电器为主电机控制系统中，每当变更设计时,整个系统几乎都要重新制作，不但费时又费力；同步由於继电器尚有接点接触不良、磨损、体积大之缺陷，因而导致成本升高、可靠性低、不易检修等问题。为了改进这些缺陷,美国DEC在1969年首度刊登：可程式控制器(Programmable Controller)。程式控制器在刊登初期被称为(Programmable Logic -Controller)简称PLC，最先目是取代继电器，从而执行继电器逻辑及其她计时或计数等功能顺序控制为主，因此也称顺序控制器,其构造也像一部微电脑,因此也可称为微电脑可程式控制器(MCPC),直到1976年,美国电机制造协会正式予以命名为Programmable Controller，即可程式控制器,简称PC,由于当前个人电脑(Personal Computer)极为普遍，加上常与可程式控制器配合使用,为了区别两者，因此普通都称可程式控制器为PLC 以加以分别。当前市面上之PLC种类繁多，依照制造厂商及合用场合不同而有所差别，但是每种厂牌可依机组复杂度分为大、中、小型；而普通工厂及学校普通使用小型PLC，其中以日系F系列及国内A系列PLC较受国人爱用。 而本CAI将以三菱FX2 PLC 为主加以简介,望使用者能对PLC有更深瞭解，在使用PLC时能更得心应手。 可程式控制器内部基本构造可用下图来表达，其内部处单元涉及CPU、输入模组、输出模组三大部门，PLCCPU 会经由输入模组获得输入元件所产生讯号，再从记忆体中逐个取出原先以程式书写器中输入控制指令，经由运算部门逻辑演算後,再将成果通过输出模组加以驱动外在输出元件。2.应用领域 当前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造汽车、轻纺、交通运送、环保及文化娱乐等各个行业，使用状况大体可归纳为如下几类。1）开关量逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛应用领域，它取代老式继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2） 模仿量控 在工业生产过程当中，有许多持续变化量，如温度、压力、流量、液文献综述位和速度等都是模仿量。为了使可编程控制器解决模仿量，必要实现模仿量（Analog）和数字量（Digital）之间A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模仿量控制。如可驱动步进电机或伺服电机单轴或多轴位置控制模块。世界上各重要PLC厂家产品几乎均有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。3）运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动控制。从控制机构配备来说，初期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，当前普通使用专用运动控制模块。4）过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模仿量闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样控制算法程序，完毕闭环控制。PID调节是普通闭环控制系统中用得较多调节办法。大中型PLC均有PID模块，当前许多小型PLC也具备此功能模块。PID解决普通是运营专用PID子程序。过程控制在冶金、化工、热解决、锅炉控制等场合有非常广泛应用。5）数据解决当代PLC具备数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完毕数据采集、分析及解决。这些数据可以与存储在存储器中参照值比较，完毕一定控制操作，也可以运用通信功能传送到别智能装置，或将它们打印制表。数据解决普通用于大型控制系统，如无人控制柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中某些大型控制系统。6）通信及联网PLC通信含PLC间通信及PLC与其他智能设备间通信。随着计算机控制发展，工厂自动化网络发展得不久，各PLC厂商都十分注重PLC通信功能，纷纷推出各自网络系统。新近生产PLC都具备通信接口，通信非常以便。3. 功能特点1）使用以便，编程简朴采用简要梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，文献综述因而系统开发周期短，现场调试容易。此外，可在线修改程序，变化控制方案而不拆动硬件。2）功能强，性能价格比高一台小型PLC内有成百上千个可供顾客使用编程元件，有很强功能可以实现非常复杂控制功能。它与相似功能继电器系统相比，具备很高性能价比。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。3）硬件配套齐全，顾客使用以便，适应性强PLC产品已经原则化、系列化、模块化，配备有品种齐全各种硬件装置供顾客选用，顾客能灵活以便地进行系统配备，构成不同功能、不同规模系统。PLC安装接线也很以便，普通用接线端子连接外部接线。PLC有较强带负载能力，可以直接驱动普通电磁阀和小型交流接触器。硬件配备拟定后，可以通过修改顾客程序，以便迅速地适应工艺条件变化。4）可靠性高，抗干扰能力强老式继电器控制系统使用了大量中间继电器、时间继电器，由于触点接触不良，容易浮现故障。PLC用软件代替大量中间继电器和时间继电器，仅剩余与输入和输出关于少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统1/10-1/100，因触点接触不良导致故障大为减少。PLC采用了一系列硬件和软件抗干扰办法，具备很强抗干扰能力，平均无端障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰工业生产现场，PLC已被广大顾客公以为最可靠工业控制设备之一。5）系统设计、安装、调试工作量少 PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜设计、安装、接线工作量大大减少。PLC梯形图程序普通采用顺序控制设计法来设计。这种编程办法很有规律，很容易掌握。对于复杂控制系统，设计梯形图时间比设计相似功能继电器系统电路图时间要少得多。PLC顾客程序可以在实验室模仿调试，输入信号用小开关来模仿，通过PLC上发光二极管可观测输出信号状态。完毕系统安装和接线后，在现场统调过程中发现问题普通通过修改程序就可解决，系统调试时间比继电器系统少。文献综述6）维修工作量小，维修以便PLC故障率很低，且有完善自诊断和显示功能。PLC或外部输入装置和执行机构发生故障时，可以依照PLC上发光二极管或编程器提供信息迅速地查明故障因素，用更换模块办法可以迅速地排除故。4.PLC发展趋势：（1）产品规模向大、小两个方向发展 大：I/O点数达14336点、32位为微解决器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化；小：由整体构造向小型模块化构造发展，增长了配备灵活性，减少了成本；（2）PLC在闭环过程控制中应用日益广泛；（3）不断加强通讯功能；（4）新器件和模块不断推出高档PLC除了重要采用CPU以提高解决速度外，还带有解决器EPROM或RAM智能I/O模块、高速计时模块、远程I/O模块等专用化模块；（5）编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向原则化有各种简朴或复杂；编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语言表等编程语言，亦有高档PLC指令系统；（6）发展容错技术采用设备并行工作、多数表决工作方式；（7）追求软硬件原则化。5.PLC控制机械手 在工业生产和其她领域内，由于工作需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素危害，增长了工人劳动强度，甚至于危及生命。自从机械手问世以来，相应各种难题迎刃而解。机械手可在空间抓、放、搬运物体，动作灵活多样，合用于可变换生产品种中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。机械手普通由耐高温，抗腐蚀材料制成，以适应现场恶劣环境，大大减少了工人劳动强度，提高了工作效率。机械手是工业机器人重要构成某些，在诸多状况下它就可以称为工业机器人。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体当代制造业重要自动化装备。广泛采用工业机器人，不但可以提高产品质量与产量，并且对保障人身安全，改进劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及减少生产成本，有着十分重要意义。文献综述可编程控制器（PLC）是继电器控制和计算机控制出上开发产品，逐渐发展成以微解决器为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体新型工业自动控制装置。本课题充分运用了PLC控制功能，实现机械手搬运控制。使该系统可靠稳定，时期功能范畴得到广泛应用。参照文献（1）钟肇新.可编程序控制器原理及应用.广州：华南理工大学出版社, （2）陈宇,段鑫.可编程控制器基本及编程技巧.广州：华南理工大学出版社, （3）常晓玲.电气控制系统与可编程控制器.北京：机械工业出版社, （4）张建民,机电一体化系统设计.北京：高等教诲出版社, （5）蒋少茵.PLC控制机械手. （6）张兵,施永辉.基于PLC机械手混合驱动控制,液压与气动. （7）张建民等.机电一体化系统设计M.北京：北京理工大学出版社， （8）袁子荣.液气压传动与控制M.重庆：重庆大学出版社，（9）陈奎生.液压与气压传动M.武汉：武汉理工大学出版社，（10）张铁，谢存禧.机器人学M.广州：华南理工大学出版社，（11）He yong yi. A Control System of Material Handling in FMS. Journal of Shanghai university. Vol.1.No.1.1997. （12） 费仁元，张慧慧.机器人设计和分析M.北京：北京工业大学出版社， 1998. （13）王永章，杜君文，程国全.数控技术M.北京：高等教诲出版社，（14） 鄂大辛.液压传动与气压传动M.北京：北京理工大学出版社，（15） 宋建武，赵冬梅.液压与气动元件操作训练M.北京：化学工业出版社， （16）Ren Sheng-le. Development of PLC-based Tension Control System. Chinese Journal of Aeronautics20 ()（17）杨文生，沈兆奎，王宝中，等.液压与气压传动M.北京：电子工业出社，版社，齐进凯.气动机械手构造设计、分析及控制研究D .上海：东华大学， （19）常晓玲.电气控制系统与可编程控制器M.北京：机械工业出版社，： （20）杨存智.PLC在自动化生产机械手中应用J.机床电器.(33).研究内容 （1）物料分拣机械手执行系统研究。 （2）物料分拣机械手驱动系统研究与选取。 （3）物料分拣机械手控制系统设计。研究计划第1周 熟悉课题，查找有关资料第2周 熟悉课题，查找有关资料第3周 撰写开题报告，英文资料翻译第4周 熟悉有关PLC原理及应用设计办法第5周 熟悉工艺流程第6周 完毕硬件系统选型和输入输出分派第7周 完毕PLC外部接线图第8周 软件设计第9周 软件设计第10周 软件设计、调试第11周 软件设计、调试第12周 按原则规定绘图，撰写毕业设计论文 第13周 完毕毕业十几论文撰写第14周 完善毕业设计资料、打印，准备答辩特色与创新（1）用PLC代替老式电磁继电器（2）可实现简化控制线路，节约成本（3）用程序代替硬件接线，维修简朴以便指引教师意 见指引教师签名： 年 月 日教研室意见主任签名： 年 月 日院系意见 院系主管领导签名： 年 月 日