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貴州大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告表
論文(設(shè)計)名稱
基于PLC的物料分揀機(jī)械手自動化控制系統(tǒng)設(shè)計
論文（設(shè)計） 來源
生產(chǎn)實際
論文（設(shè)計）類型
B
指導(dǎo)教師
趙麗梅
學(xué)生姓名
鄒俊輝
學(xué)號
0503016837
班級
機(jī)自054班
一、 研究或設(shè)計的目的和意義：
目的：本文主要針對生產(chǎn)線上的自動化設(shè)計了一個四自由度物料分揀機(jī)械手，實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化。該機(jī)械手選用圓柱坐標(biāo)型，能實現(xiàn)機(jī)械手的伸縮，升降，旋轉(zhuǎn)，加緊和放松等動作；驅(qū)動系統(tǒng)采用氣壓驅(qū)動，實現(xiàn)了伸縮、升降、旋轉(zhuǎn)、夾緊和放松等動作?？刂葡到y(tǒng)采用PLC控制，機(jī)械手設(shè)手動和自動兩種工作方式，可以通過轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行工作方式轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)設(shè)有報警功能，當(dāng)機(jī)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(jìn)行分揀。
意義：伴隨著機(jī)電一體化在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，機(jī)械設(shè)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(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)械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，它的發(fā)展是由于其積極作用正日益為人們所認(rèn)識：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、時間和位置來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(qiáng)度，減少勞動風(fēng)險，提高機(jī)床，減少工藝過程中的工作量及降低停產(chǎn)時間和庫存，顯著地提高勞動生產(chǎn)率，提高企業(yè)競爭力，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。本設(shè)計擬開發(fā)的上料機(jī)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(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，接線簡單，抗干擾能力強(qiáng)，維修方便等優(yōu)點?？梢院喕刂凭€路，節(jié)省成本，進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率。
2、 研究或設(shè)計的國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢：
1、國內(nèi)外PLC發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢：
PLC自問世以來，經(jīng)過40多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。世界總銷售額不斷上升、生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)、品種不斷翻新。產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價格則不斷下降。目前，世界上有200多個廠家生產(chǎn)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(chǎn)品的研制和生產(chǎn)經(jīng)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(chǎn)品大量進(jìn)入我國市場，一部分隨成套設(shè)備進(jìn)口。隨著不斷的學(xué)習(xí)與不斷開拓的精神，現(xiàn)在，我國自主生產(chǎn)的PLC在國內(nèi)的各行各業(yè)也有了極大的應(yīng)用，技術(shù)含量也越來越高。
PLC的發(fā)展趨勢：
（1）產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展
大：I/O點數(shù)達(dá)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。
?。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、高速計數(shù)模塊、遠(yuǎn)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(biāo)準(zhǔn)化有各種簡單或復(fù)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(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、國內(nèi)外機(jī)械手的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢：
目前，國際上的機(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(jī)械手起步于20世紀(jì)70年代初期，經(jīng)過30多年發(fā)展，大致經(jīng)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(yīng)用化期。
在我國，機(jī)械手市場份額大部分被國外機(jī)械手企業(yè)占據(jù)著。在國際強(qiáng)手面前，國內(nèi)的機(jī)械手企業(yè)面臨著相當(dāng)大的競爭壓力。如今我國正從一個“制造大國”向“制造強(qiáng)國”邁進(jìn)，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(wù)必會加大對機(jī)器人的資金投入和政策支持，將會給機(jī)械手產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的動力。
機(jī)械手的發(fā)展趨勢：
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)用也越來越多。
在未來幾年，傳感技術(shù)，激光技術(shù)，工程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會被廣泛應(yīng)用在機(jī)械手工作領(lǐng)域，這些技術(shù)會使機(jī)械手的應(yīng)用更為高效，高質(zhì)，運行成本低。據(jù)猜測，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)、海洋開發(fā)、機(jī)器維修、交通運輸和農(nóng)業(yè)水產(chǎn)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。
3、 主要研究或設(shè)計內(nèi)容，需要解決的關(guān)鍵問題和思路：
主要內(nèi)容：
（1）執(zhí)行系統(tǒng)：機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計
（2）驅(qū)動系統(tǒng)：氣壓驅(qū)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(guān)鍵問題：
（1） 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計
（2） PLC程序的編制
4、 完成畢業(yè)論文（設(shè)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(dǎo)老師 趙麗梅老師
（2）資料 老師發(fā)放、圖書館和互聯(lián)網(wǎng)
（3）電腦 計算機(jī)機(jī)房
（4）設(shè)計場所 教室、寢室
（5）時間 合理安排設(shè)計時間
5、 工作的主要階段、進(jìn)度與時間安排：
3月2日----3月5日：查閱、收集相關(guān)技術(shù)資料，完成開題報告。
3月16日---3月29日：據(jù)設(shè)計要求，制定總體設(shè)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(shè)計。
4月13日---4月26日：驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)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(shè)計。
5月18日---5月31日：選擇合適的PLC、I/O點數(shù)分配。
6月1日---6月14日：PLC程序設(shè)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(zhǔn)備答辯。
6、 閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱：
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（12）楊存智。PLC在自動化生產(chǎn)機(jī)械手中的應(yīng)用?！稒C(jī)床電器》，2006，33卷1期：38--40頁
（13）彭堅。氣動機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計。《電工技術(shù)》，2004，6期：23—24頁
指導(dǎo)師意見和建議：
指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日
說明：1、論文（設(shè)計）類型：A—理論研究；B—應(yīng)用研究；C—設(shè)計等；
2、論文（設(shè)計）來源：指來源于科研項目、生產(chǎn)/社會實際、教師選題或其他（學(xué)生自擬）等；
3、各項欄目空格不夠，可自行擴(kuò)大。