本篇【管道疏浚机器人及控制系统研究毕业论文】由【麒麟人才】上传分享。该文档共有 [46] 页。该文档可以免费在线阅读。您需要了解更多【管道疏浚机器人及控制系统】学习《毕业论文》内容，您可以利用淘豆网的站内搜索功能，选择适合您的文献。以下文字节选文章中的部分文字。如果您想获得完整的电子版，请将本文档下载到您的设备上。 ，方便您编辑和打印。河北科技大学毕业设计（论文）

河北科技大学毕业论文

项目名称：管道疏通机器人及控制系统研究

姓名：刘刚

工程领域：机械工程

所属学院：机械工程学院

学校导师：王峰教授

2006 年 6 月 24 日

河北科技大学毕业设计（论文）

二

目录

总结1

1 管道疏通机器人概述 3

2 疏浚机器人控制系统分析 7

-200系列PLC概述 7

-200系列PLC简介 7

11

15

15

16

17 号

17 号

20

3 基于PLC的疏浚机器人控制系统设计 24

24

24

24

25

26

29

河北科技大学毕业设计（论文）

三、

29

29

30

30

30

31

32

32

结论39

致谢 40

参考文献 41

附录A 清淤机器人控制清单 43

概括

概括

本文主要介绍目前挖泥机器人的发展现状以及利用PLC实现机器人的运动控制，使机器人能够自主完成挖泥任务。

我们前往唐山市城市管网管理办公室进行现场检查。那里的工作人员热情接待了我们，并向我们介绍了排水管道沉积物的类型、目前城市排水管道的清淤方法以及需要解决的问题。我们还通过图书馆和互联网查阅了有关步进电机控制的学术论文、专利和其他文献。

我确定了本文的总体内容、研究计划和研究目的：机器人内部有三个电机，地面有一个电机。 PLC通过控制这四个电机来达到控制机器人的目的。本文详细介绍了PLC对电机方向、速度、电流的控制方法和编程技术，包括PLC和驱动器的选型、步进电机和驱动器的连接、控制程序的编写等。控制程序主要实现排水管道疏通机器人的前进/回程方向控制和脉宽调制调速。

关键词：可编程控制器；步进电机；司机

河北科技大学毕业设计（论文）

'。

,,,,控制。

,:,',速度,gy,iver',r'。

':-;,',',.

：呃；；

河北科技大学毕业设计（论文）

1 管道清淤机器人概述

1 管道清淤机器人概述

目前，城市给排水系统都是通过地下管道实现的。但排水管很容易被一些油污或杂物堵塞。为了延长管道的使用寿命，防止堵塞等事故的发生，需要定期对管道系统进行管理和维护，对管道进行有效的检测和疏通。管道机器人就是为了满足这一需求而诞生的。管道机器人是一种能沿着小型管道内部或外部自动行走，携带一个或多个传感器和操作机械，在工作人员或自动控制下进行一系列管道作业的机、电、仪一体化机器。计算机控制。系统。管道清淤机器人应具有清洗管道、喷洒清洁气雾剂、利用传感器检测管道内状况的功能。

管道疏通机器人是基于机器人技术开发的。其机器人载体采用常用的轮式行走机构，结构简单，驱动力大。步进电机通常用作原动机。步进电机控制性能好，精度高。是一种控制性能非常好的控制电机。因此，疏浚机器人的控制是利用控制器直接控制步进电机。其控制器现在大多采用比较成熟的PLC和单片机，特别是步进电机的PLC控制。 PLC具有良好的控制能力和较强的抗干扰能力。其最大的优点是编程语言简单易学，大大简化了机器人控制过程。

具体来说，本课题中的疏浚机器人就是我们所说的“汽车”。它由步进电机驱动，步进电机由PLC控制。本设计需要使用S7-来控制步进电机，包括：步进电机及其驱动器的选型；步进电机及其驱动器的连接； PLC控制步进电机和直流电机的方向和速度，从而实现排水管道疏通机器人具有前进/返回控制和变速控制，提高疏通机器人的工作效率。

研发管道疏通机器人的根本意义在于可以实现排水管道的疏通和清洗；改善目前工人清理管道时的工作环境，减轻工人劳动强度，保证工人人身安全，提高排水管道清理效率。此外，还可应用于其他相关领域。

目前，国外管道清洗机器人已实现产业化。美国、丹麦、日本、韩国等许多国家都有管道清洗机器人系列产品。早在1978年，法国就研制出了轮腿管机器人行走机构。

河北科技大学毕业设计（论文）

1 管道清淤机器人概述

，成功实现了管内自主行走。该机构由2个行走轮和4个支撑腿组成。支腿由电机驱动，以适应不同管径的变化。 20世纪80年代，随着计算机、传感器以及现代控制理论和技术的发展，为管道机器人的研究和应用提供了技术保障。国外相继开发了多种类型的用于管道内检测的移动机器人。东京理科大学的 等人开发了一种可以穿过90°弯管的管内移动机器人原型，如下图所示。该机器人由可相对旋转的头部和身体组成。当机器人沿直管行走时，本体上的电机M1通过减速装置将动力传递给本体上的驱动轮。当机器人沿着弯管行走时，电机M2驱动头部。头部调整姿态并驱动头部履带引导机器人通过弯管。该机器人可检测管道裂纹，适用于直径50mm的管道，行走速度为0~。但由于所携带电池电量的限制，无法实现长距离步行。

图1 管道内移动机器人原型机

管道清淤机器人应具有清洁管道、喷洒清洁气雾剂、利用传感器检测管道内状况的功能。要实现这些功能，机器人必须具备的“器官”包括：灵活的移动载体、各种清扫清洁工具、通讯系统和操作箱，以及一些辅助设备和设施。仔细一看，并没有太大区别：

、管道适应性不强；

，用于敲除、清除管道内的灰尘。由于管道分为矩形管道和圆形管道，因此可以更换相应的清洁矩形管道和圆形管道的清洁刷；

，用于检测管道内部的情况，这在人类无法到达的管道内是必不可少的；

，所以采用线控方式，操作人员在管道外进行操作。

河北科技大学毕业设计（论文）

1 管道清淤机器人概述

我国在管道清淤机器人的研究和应用方面还比较落后，但一些单位在该领域取得了可喜的进展。哈尔滨工业大学目前已制作出管道内机器人的实验样机，上海大学、天津大学、成都核物理研究所、四川工程学院等也都在从事这方面的研究工作。

四川工程学院专注于PLC对步进电机的控制。 PLC实现电机控制是基于PLC的高速计数功能和脉宽调制（PWM）的输出功能。为了实现行走电机的速度控制和位置控制，在结构上必须形成闭环控制系统。为此，采用光电增量编码器作为反馈信号传感器。通过PLC的高速计数功能采集反馈信号，通过PLC的PWM输出控制电机的转速。在一个采样周期内，PLC速度控制程序需要处理以下任务来调整电机以稳定的速度运行；使用定时器设置采样时间；调用高速计数指令采样电机位置信号；调用除法程序求出电机转速；设定值与测量值相减计算偏差值；调用比例积分微分（PID）子程序来控制和调整偏差；通过写入PWM命令控制字来调节PWM输出占空比来调节速度。

天津大学也研究了管道机器人。该机器人系统采用模块化设计理念，主要由移动机器人本体模块、收放卷装置模块、控制系统模块三个部分组成。主体模块的显着特点是采用积木式加宽结构，使机器人能够适应不同管径的管道作业；收放装置模块实现电缆收放；控制模块设计有两套控制系统：一套是手动控制系统，一套是微机控制系统。手动控制系统通过控制面板上的按钮控制机器人本体的前进、后退、加速、减速、急停，并实时显示机器人本体的行程深度；微机控制系统是自行开发的插入PC扩展槽的专用计算机。接口卡与控制箱上的计算机接口连接，计算机通过软件控制机器人系统。

目前主要采用的管道疏浚方法有水力疏浚和机械疏浚。水力疏浚是利用管道中的污水和城市自来水冲洗排水管道，依靠高压水流冲走泥沙。机械清淤法是在管段的首尾井上设置绞车，如图2所示，将钢丝绳绑在车上，用绞车来回拉动清管工具两三下。能将管道内的淤泥刮干净，清除效果好。

图2 机械疏浚方法

河北科技大学毕业设计（论文）

1 管道清淤机器人概述

唐山是北方重要的工业城市，水资源利用量和排放量都非常大。因此，研究唐山地区排水管道结构及管道疏浚方法具有重要意义。

管网检测结果显示，唐山市排水管道内径为300～300毫米，其中排水主管多为300～600毫米，支管多为300毫米。井口直径为640mm，向下直径越来越大，形成锥形。井距一般为50m，两井口之间的连接管有一定的坡度，靠重力实现流动。管道堵塞时，多为树枝、棉线、淤泥、钙化物等，使悬浮物无法靠重力顺流而下。

目前主要使用两类设备：一类是高压管道清洗车，一类是管道吸污车。高压管道清洗车有一个高压喷嘴，喷嘴呈锥形。锥体外部可喷出高压水柱。与此同时，喷嘴不断振动。振动力相当强，足以清理管道内的很大一部分沉积物，然后依靠高压水流将沉积物冲走。这个方法非常实用、有效。当淤泥较多时，采用吸污车直接将淤泥吸出。

管道疏通机器人共使用4个电机：M1为载体步进电机，M2为工具步进电机，M3为调节压缩步进电机，M4为伸缩直流减速电机。

按下启动按钮，M1正转，M4反转，延时后M2正转；当托架打滑时，M3向前旋转，不打滑时M3停止。若调节机构压至极限位置仍打滑，则M3停止。然后按手动返回按钮返回；如果电机过载，按手动返回按钮返回；遇到较大障碍物时，按手动返航按钮返航；如需紧急停止，按下紧急停止按钮；如果下一个井口，行程开关动作，载体返回。无论手动返回还是自动返回，都需要调用返回子程序。

当调用返回子程序时，M1 反转，M4 正转。若返回原井口，行程开关动作并报警。 M1、M2、M4停止，M3反转，直至压紧力调节机构回到原位。 M3 站。

河北科技大学毕业设计（论文）

2 挖泥机器人控制系统分析

2 挖泥机器人控制系统分析

前面提到，管道疏通机器人是由步进电机驱动的，而步进电机的控制器就是业界应用最广泛的可编程逻辑控制器（PLC）。使用PLC来控制步进电机是一个机电一体化的过程。必然趋势。由于管道机器人在室外管道内作业，环境恶劣，不允许发生导致管道失控的重大事故。因此，除了对机器人的能源动力系统等大功率部件提出严格要求外，也对机器人的控制单元提出了极限要求。运行可靠性要求高，保证控制单元不受环境、强电和辐射的干扰，在有效的控制策略下发挥持续监控作用；另外，管道机器人在运行过程中主要处理一些开关量，对控制器的处理时间要求不高，因此采用了可编程逻辑控制器（PLC）作为管道机器人的控制器。目前，PLC生产厂家众多。选择西门子的S7系列。该系列产品可满足多种自动化需求。由于其紧凑的设计、良好的扩展性能、低廉的价格和强大的指令，S7系列可以几乎完美地满足小规模控制要求。此外，丰富的PLC类型和电压等级使其在解决用户自动化问题时具有很强的适应性。

-200系列PLC概述

-200系列PLC简介

S7-200系列是西门子公司推出的小型可编程控制器。均采用整体结构。它具有结构紧凑、可靠性高、运行速度快、指令集丰富、强大的多种集成功能和实时特性，并配备丰富的功能扩展模块。它被广泛应用于各行各业。应用得到迅速推广，是不太大的控制领域的理想控制器。图3为S7-的外观。

河北科技大学毕业设计（论文）

# 大庆网站推广威星hfqjwl  # 成都大型企业网站推广  # 网站广告语关键词优化  # 安徽软文推广营销哪里有  # 黄金网站建设文案范文  # 稳定的网站seo推广  # 番禺网站推广推荐  # 涟水seo网络推广  # seo站长被查  # 手机淘宝关键词搜索排名  # 南郑区单招网站建设  # 太大  # 网络营销推广调研  # 微信营销的具体推广方式  # 亚马逊sp营销推广  # 加多宝营销策略如何推广  # 鞍山seo教程  # 莆田网站建设技术  # 达州优化团队资讯网站是什么  # 新华联抖音关键词排名  # 山东高效网站建设贵不贵  # 控制程序  # 步进电机  # 关键词  # 河北  # 科技大学  # 毕业设计  # 控制系统  # 清淤  # 沉积物  # 子程序  # 管道清淤机器人及控制系统研究毕业设计论文详细解析与下载指南  # 天津大学  # 可编程  # 唐山市  # 您的  # 多为  # 唐山  # 是一种  # 人及  # 系统分析 

相关文章： 网络推广方法大揭秘：博客、论坛、微博及签名档推广法   新疆克拉玛依法院宣判！男子利用微信转账盗窃女友3万余元   网站建设运营，从规划到优化，打造高效在线平台，构建高效在线平台，网站建设与运营全攻略  网站推广攻略，全方位提升网站流量与品牌影响力，网站流量与品牌影响力双提升，全方位网站推广攻略  免费企业网站模板，打造专业形象，开启 *** 营销新篇章，专业形象立显，免费模板助力企业 *** 营销新起点  9月11日叶县党员姜晓康谈吊瓜增产，党员教育课堂成效显著   厦门网站推广，助力企业品牌腾飞，拓展 *** 市场新篇章，厦门网站推广，企业品牌腾飞的 *** 新引擎  微信朋友圈可见范围新变化，三天可见折射出怎样的社交困局？   网站建设全包服务，一站式解决方案，助您轻松上线专业网站，一站式专业网站建设全包服务，轻松上线您的专属网站，一站式专业网站建设全包服务，轻松实现您的专属网站上线  泰安网站建设公司，打造企业线上新名片，助力品牌腾飞，泰安专业网站建设，塑造企业数字化形象，推动品牌飞跃  广西网站推广策略，助力企业线上腾飞，广西企业线上增长新引擎，网站推广策略全攻略，广西企业线上增长加速器，揭秘网站推广全攻略  从零开始，全面解析如何做网站，零基础入门，网站建设全攻略  网站建设一条龙服务，打造专业、高效、全方位的互联网解决方案，一站式网站建设与互联网解决方案服务  广州建网站，打造企业数字化转型的强力引擎，广州企业数字化转型新引擎，建站赋能未来，广州企业数字化转型新引擎，建站赋能未来之路  网站运营，策略与实践，打造高效在线平台，高效在线平台打造，网站运营策略与实践解析  重庆网站，城市发展的新引擎，重庆网站，助力城市发展的数字动力源泉，重庆网站，数字动力源泉，驱动城市创新发展  海南网站设计，打造个性化 *** 品牌的新风尚，海南定制网站设计，塑造独特 *** 品牌形象的风潮，海南定制网站设计，引领个性化 *** 品牌潮流  第22届上海国际电影节：亚洲电影交流互鉴，精彩全面升级   微信零钱在线生成步骤详解，教你轻松获取余额截图   内蒙古网站建设，助力企业数字化转型，打造地区经济新引擎，内蒙古数字化转型新动力，网站建设推动地区经济引擎升级，内蒙古经济引擎升级，数字化转型新动力，网站建设助力地区飞跃  工资卡转微信零钱通提现规则引热议，真相究竟如何？   湖州网站设计，打造个性化与功能性并重的 *** 空间，湖州专业网站设计，个性与功能完美融合  揭秘上海网站 *** 公司，专业、创新、服务至上，上海专业网站 *** 公司揭秘，创新服务，品质至上  抖音推四大IP活动，升级扶持计划助力生活垂类创作者   2月19日米聊正式关闭服务器，先于微信诞生的它陪伴十年落幕   抖音超火特效：阿丽塔、草莓外，白菜叶敷面膜特效在哪？怎么弄？   海天推出冰淇淋！网友：味道很难评……  WAP网站设计，移动时代的关键策略，移动时代WAP网站设计，关键策略解析  百度下拉框：关键词联想服务，助力企业推广提升知名度？   石家庄网站设计，打造专业、高效的互联网形象，石家庄专业高效网站形象设计服务  马鞍山网站建设，打造高效 *** 平台，助力企业发展，马鞍山企业网站建设，构建高效 *** 新平台，赋能企业腾飞，马鞍山企业网站建设，构建高效 *** 新引擎，助力企业腾飞  360禁止员工用微信讨论工作，48小时内解散所有工作群   长虹财务云引领变革，满足集团管控新趋势，助力财务管控创新   沧州网站 *** ，打造专业、高效、个性化的 *** 平台，沧州专业定制，高效个性网站 *** 服务  10月16日市场监管总局通告39批次食品不合格情况   莱芜网站建设，助力企业数字化转型升级，莱芜企业数字化转型升级新引擎——莱芜网站建设助力篇章  微信被拉黑不用加回照样能聊？教你4种巧妙递话方法   为何网站无法打开？，为什么我的网站无法正常加载？，网站无法打开的原因及解决 ***   济南营销型网站建设，助力企业互联网营销新篇章，济南企业互联网营销新引擎，专业营销型网站建设服务  长沙专业做网站，助力企业互联网转型新篇章，长沙专业网站建设，助力企业互联网转型再出发  深入解析建网站软件，助力企业打造个性化在线平台，揭秘建站软件，企业个性化在线平台构建之道，揭秘建站软件奥秘，企业个性化在线平台构建指南  微信小程序发布时无入口？后与竞品比入口，开发者咋选了？   番禺网站优化，提升在线影响力，助力企业腾飞，番禺企业网站优化攻略，在线影响力提升，助力企业飞跃  杭州网站 *** ，打造个性化企业品牌形象，助力企业腾飞，杭州定制网站 *** ，塑造独特企业品牌，推动企业飞跃，杭州定制网站 *** ，塑造独特品牌形象，助力企业飞跃腾飞  江门网站优化，提升网站流量，助力企业腾飞，江门企业网站流量优化，助力业务腾飞新高度  汕头网站推广，助力企业互联网转型，抢占市场先机，汕头企业互联网转型新引擎，网站推广助力抢占市场制高点  网站设计报价，影响因素与策略解析，影响网站设计报价的因素及策略解析，全面解读  抖音电商官网入口登录指南：与短视频登录有何不同？   3月8日中国版国际旅行健康证明微信小程序正式上线！你了解吗？   承德做网站，打造个性化 *** 平台，助力企业腾飞，承德企业专属网站打造，个性化 *** 平台助力腾飞，承德企业专属网站定制，助力腾飞的 *** 新篇章 

相关栏目： 【 广告资讯90366 】 【 广告推广18483 】 【 广告优化154267 】 【 广告营销46464 】