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轨道式擦窗机器人控制系统设计
一、选题简介、意义
目前轨道式擦窗机器人在建筑物或构筑物窗户和外墙清洗、维修中得到了广泛的应用，经过市场的调查，我们发现，市场上大多数擦窗机的控制方式比较落后，且存在安全隐患，难以满足客户对高可靠性擦窗机的要求，市面上的擦窗机多为按钮点动，一个动作需同时控制多个按钮，操作复杂且没有限位保护，稍有不慎，可能造成重大事故。本次课题就是要设计出一个带有自保护且易于操作的擦窗机控制系统，满足大多数用户的需求。对于擦窗机来说，它的核心控制部分是PLC对电机接触器及控制电机的变频器的控制，为此，以PLC作为控制核心，变频器作为辅助的工业控制装置在工业生产中具有很高的应用价值。
二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）
1、本次课题的研究的是：《轨道式擦窗机器人控制系统设计》；
2、主要研究的内容有以下几点：
a、轨道式擦窗机器人控制系统应具有启动/停止、台车行走、液压立柱升降、横臂旋转、燕尾臂旋转、吊船升降、辅助吊钩升降等功能；
b、针对客户的需要，系统应具有主控柜控制及吊船控制柜控制；
c、台车和吊船电控箱的面板上，均有一盏警示灯。当触碰限位开关、发出报警声的同时，警示灯闪烁；
3、需要的解决的主要问题是：
a、阅读相关西门子PLC说明书，学会如何编写梯形图程序；
b、如何通过变频器控制带抱闸的电机；
c、电气原理图的制作；
4、本次课题的预期目标就是实现任务书上所有的功能；
5、本次课题主要有以下几个步骤：
a、根据课题要求选择PLC和变频器，阅读PLC和变频器的手册；
b、用AutoCAD软件画出整个课题的原理图；
c、编写程序；
d、拿到无锡数字动漫创业服务中心二期项目现场测试并调试。
三、设计（论文）体系、结构（大纲）
第一章 绪论
1.1课题研究的背景及意义
1.2课题研究现状
第二章 方案设计
2.1功能要求
2.2系统总体设计
第三章 硬件设计
3.1 硬件方案论证
3.1.1变频器选择
3.1.2相序保护器选择
3.1.3限位开关选择
3.1.4主辅PLC之间通讯方式选择
3.2 系统设计最终方案
3.3主控单元设计
3.3.1 CPU和扩展模块选型
3.3.2相序保护电路设计
3.3.3 MD380驱动电路设计
3.4 电源电路设计
3.5液压控制电路设计
3.6辅助接触控制电路设计
第四章 软件设计
4.1主控柜PLC的系统程序设计
4.2 吊船PLC的系统软件设计
4.3 编程软件开发环境简介
第五章 调试
5.1 前期准备
5.2 PC与PLC通讯
5.3 程序下载
5.4 调试程序
第六章
致 谢
参考文献
附录一：程序清单
附录二：电路设计图
第一章 绪论
1.1课题研究的背景及意义
在高空建筑工程工作的吊篮基础上发展起来的擦窗机是一种建筑行业的特种设备。国外经济较发达的国家，擦窗机产业起步较早，在上世纪60年代，就已经形成一系列知名品牌。改革开放以后，我国的摩天大楼才陆续拔地而起。由于当时的大楼，大多数是国外设计师设计的，在设计的时候引入了擦窗机的概念。由此，擦窗机便在我国推广起来。随着我国经济的腾飞，进入21世纪以后，城市的地皮越来越贵，开发商为了降低成本提高利润，将楼宇越建越高，出现了越来越多的高层建筑，高楼对擦窗机的需求也因此越来越大。在国内，擦窗机已然成为新兴的集自动化与机械为一体的行业。
在1990年左右，国内专业的擦窗机公司如雨后春笋般发展起来。随着科技的进步，擦窗机已成为一种高新技术含量的机电一体化设备，其行业对电气自动化控制的需求越来越大，技术要求也越来越高。现在大多数擦窗机机电控制设备都是采购国外的产品，势必会增加建造成本，维护响应周期也较长，不利于国产设备的市场竞争。国内厂家对国产擦窗机系统的呼声越来越大。针对上述情况，有必要研究并设计一种既具有较高安全性又拥有较多功能的控制系统，有针对性的弥补现有擦窗机的诸多不足，改善国产擦窗机控制系统的实际应用水平。同时，作为一名自动化专业的毕业生，设计出高精度的称重系统也具有很好的实践意义。
1.2课题研究现状
近几年来，我国的擦窗机控制系统从最初的开关控制型发展到现在的机电结合型。擦窗机控制技术逐渐从继电器控制电路向PLC与变频器联动控制发展，从控制端单一向多控制端发展，从动作单一向动作多元化发展。擦窗机控制系统研发设计及其实用化得到了新的发展。目前，国内擦窗机机电一体化控制技术接近于发达国家2000年左右的水平，一小部分进口国外控制技术的产品已处于世界领先水平。
国外一部分发达国家的擦窗机控制系统已经达到较高的自动化水平。特别是在自动化控制和设备安全性能等方面处于世界先进水平。随着科学技术的发展，自动化控制设备也得到长足的发展，擦窗机的控制系统较二十世纪有很大的进步。其中Gomyl公司生产的Alp ha系列的全自动化擦窗机，使用有过载和短路保护的驱动电机，系统中有过磁保护、相位保护、相位控制以及远程通讯控制系统、丰富的报警检测系统。目前，擦窗机自动化控制的稳定性和安全方面需要进一步的研究。在变频器方面，由于国外产品的功能和算法又有创新，所以其技术功能和应用范围不断扩大。
1.3 本文主要研究内容
随着微电子技术的进步，可编程逻辑控制器、变频驱动器及设备控制技术的飞速发展。自动化应用领域不断增多。利用可编程逻辑控制器及变频器实现对电机动作控制和运行参数的整定及反馈。不仅提高了动作稳定性，还降低了自动化控制的生产成本。本文设计了一种基于西门子PLC和汇川变频器的高度自动化擦窗机控制系统，各章节内容如下：
（1）第一章为引言部分，介绍了轨道式擦窗机器人控制系统的研究背景和在国内外的发展现状。
（2）第二章主要根据课题设计要求，总结出轨道式擦窗机器人控制系统所能实现的具体功能，并详细阐释系统设计中的硬件方案选型与论证过程，从而进一步介绍了系统设计中所涉及的PLC、变频器、继电器等主要功能器件的选择依据。
（3）第三章是擦窗机自动化系统的硬件电路设计，在擦窗机自动化系统总体设计结构基础上，详细介绍了PLC控制电路、交流转直流电路、控制变频器电路和吊篮的控制柜电路等主要电路设计。
（4）第四章为系统的软件设计。主要是通过对控制要求的特点，绘制出主程序和各功能子程序流程图，并给出各个单元的部分程序。
（5）第五章对系统的软硬件设计进行了总结，介绍了本系统最终要实现的效果以及期间所完成的软硬件设计任务。
（6）最后还会附上本毕业设计的实物部分详细图片，务必尽力使实物部分满足毕业设计任务书上的内容和要求。
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