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搬运机械手控制系统设计-开题报告
搬运机械手控制系统设计-开题报告
一、选题的意义及国内(外)的研究概况
课题背景与现实意义
可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员,是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展,这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,因此,今天这种装置称作可编程控制器,简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆,所以将可编程控制器简称PLC。
所谓搬运机械手,就是将机械手安装在移动平台之上。这种结构使机械手拥有几乎很大的操作空间和高度的运动冗余性,并同时具有移动和操作功能,这使它优于传统的机械手,因此在危险作业、制造业、服务业等行业具有广阔的应用前景。但由于结构复杂、强耦合、非线性、非完整性等问题的存在,都使得对搬运机械手的研究具有相当的挑战性。近年来,对搬运机械手的控制策略、运动规划等方面的研究已越来越受到国内外的重视,并已经取得了一些很有价值的研究成果。我国在这方面起步较晚,研究多集中在理论方面。因此,设计制造一个实际的搬运机械手平台,无论在理论上还是实践上都是非常有意义的。
可编程控制器的产生特点及发展趋势
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。”1969年,美国数字设备公司(DEC)研制出第一台PLC,在美国通用汽车自动装配线上试用,获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂,操作方便,可*性高,通用灵活,体积小,使用寿命长等一系列优点,很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年,已经成功地应用于食品,饮料,冶金,造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现,也受到了世界其他国家的高度重视。1971日本从美国引进了这项新技术,很快研制出了日本第一台PLC。1973年,西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制。于1977年开始工业应用。PLC问世以来,尽管时间不长,但发展迅速。为了使其生产和发展标准化,美国电气制造商协会NEMA(National Electrical Manufactory Association)经过四年的调查工作,于1984年首先将其正式命名为PC(Programmable Controller),并给PC作了如下定义:“PC是一个数字式的电子装置,它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如逻辑,顺序,计时,计数与演算等功能,并通过数字或类似的输入/输出模块,以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行PC之功能着,亦被视为PC,但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。”以后国际电工委员会(IEC)又先后颁布了PLC标准的草案第一稿,第二稿,并在1987年2月通过了对它的定义:“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。”总之,可编程控制器是一台计算机,它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口,并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用,在实际应用时,其硬件需根据实际需要进行选用配置,其软件需根据控制要求进行设计编制。
二、本课题研究的关键问题及解决的思路
本文主要工作是应用PLC(可编程控制器)实际设计一个工业机械手,能实现工业机械手的基本功能。工作内容:
(1)阐述机械手在工业应用中的作用和意义
(2)设计机械手的方案选择与实现
(3)机械手的硬件设计原理,包括可编程控制器型号的选定,PLC的电气连线图,I/O地址分配表等
(4)机械手的软件设计原理,包括流程图,程序清单。
(5)最后是系统调试和参考文献的列举
采用电气控制的搬运机械手,其任务是把左工位的工件搬运到右工位,机械手的工作方式分为手动和连续两种。
工作方式如下:
机械手在原位压左限位开关和上限位开关,按启动按钮机械手开始下降,下降到左工位压动下限位开关后自停;接着机械手夹紧工件后开始上升,上升到原位压动上限位开关后自停;接着机械手开始右行直到压动右限位开关后自停;接着机械手开始下降,下降到右工位压动下限位开关(两个工位用一个下限位开关)后自停;接着机械手放松工件后开始上升直到压动上限位开关后自停(两个工位用一个下限位开关);接着机械手开始左行直到压动左限位开关后自停。至此一个周期的动作结束,开始下一个周期的运行。
在手动方式下按下按钮则机械手开始一个动作,松开按钮则停止该动作。
机械手电气控制系统,除了有多工步特点之外,还要求有连续控制和手动控制等操作方式。工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来。当旋钮打向回原点时,系统自动地回到左上角位置待命。当旋钮打向自动时,系统自动完成各工步操作,且循环动作。当旋钮打向手动时,每一工步都要按下该工步按钮才能实现。
三、完成本课题的工作进度计划
第1周:查找资料,进行初步分析,撰写开题报告;
第2周:熟悉机械手的结构;
第3周:总体方案设计;
第4周:plc的工作原理;
第5周:ROBOT的基本操作;
第6周:硬件系统系统设计;
第7周:plc程序设计;
第8-9周:PLC及扩展模块的选择、PLC硬件接口电路设计;
第10-11周:流程图设计、程序编写;
第12-13周:编写论文、绘制图纸;
第14周:整理论文、准备答辩;
四、参考文献
[1] 赵金荣,叶真编.可编程序控制器原理及应用,上海应用技术学院,2003
[2] 董儒胥主编. 电工电子选训教程,上海交通大学出版社,2006
[3] 王兆义主编. 可编程序控制器教程 ,机械工业出版社,2003
[4] 钟肇新, 彭侃编 . 华南理工大学出版社,2001
[5] 王永华主编. 现代电气及可编程技术,北京航空航天大学出版社
[6] 汤以范主编. 电气与可编程序控制器技术,机械工业出版社,2004
[7] 苗常初编. PLC编程及应用,机械工业出版社,2003
[8] 廖常初. PLC编程及应用机械工业出版社 ,1999
[9] 郁汉琪主编.机床电气及可编程序控制器实验、课程设计指导书,
高等教育出版社,2001
[10] 易传禄主编.可编程序控制器应用指南,电子工业出版社,2005
五、毕业设计起止日期
自200年 月 日起,至 年 月 日止。
六、指导教师审阅意见
指导教师(签字): 年 月 日
七、指导小组意见
指导小组组长(签字): 系(签章)
年 月 日
搬运机械手控制系统设计-开题报告
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