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基于西门子S7_200PLC控制的机械手项目技术报告.docx
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基于西门子S7_200PLC控制的机械手项目技术报告.docx基于西门子S7_200PLC控制的机械手项目技术报告.docx基于西门子S7_200PLC控制的机械手项目技术报告.docx基于西门子S7_200PLC控制的机械手项目技术报告.docx基于西门子S7_200PLC控制的机械手项目技术报告.docx基于西门子S7_200PLC控制的机械手项目技术报告.docx基于西门子S7_200PLC控制的机械手项目技术报告.docx基于西门子S7_200PLC控制的机械手项目技术报告.docx基于西门子S7_200PLC控制的机械手项目技术报告.docx
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概
要
本 文 介 绍 了 用 PLC S7-200 为 控 制 电 路 主 元 件 , 外 加 电 器 系 统 ,
输 入 输 出 电 路 , 构 成 了 整 体 的 实 训 项 目 。 通 过 PLC 控 制 机 械 手 来 模 拟
工 业 生 产 过 程 中 机 电 设 备 的 工 作 原 理 。 工 业 机 械 手 的 任 务 是 搬 运 物
品,要 求 把 物 品 从 一 个 工 位 搬 到 另 一 个 工 位 , 如 下 图 所 示 。 机 械手的
全 部 动 作 由 气 缸 驱 动 , 而 气 缸 又 由 相 应 的 电 磁 阀 控 制 , 这 样 使 我 们 能
更 近 距 离 地 了 解 工 业 生 产 过 程 。
左移
旋转
右移
左工作台
右工作台

目录
前言
第一章 机械手简介
....... . . . . ........ . . . . ....... . . . . ........ .
5
6
1.1 机械手概念
1.2 机械手总体结构
第二章 PLC 介绍
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1 PLC 发展史
2.2 PLC 应用
2.3 PLC 特点
第三章 汽缸简介
....... . . . . ........ . . . . ....... . . . . ........ . . .
8
9
3.1 汽缸概念与汽缸分类
3.2 汽缸结构与工作原理
第四章 相关元气件
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1 电磁阀介绍
4.2 传感器介绍
第五章 项目的实施
. ... . . ... . . . ... . . ... . . ... . . .... . . ... . . ... .
11
5.1 机械手的控制要求
. . . .... . . . . . . . ..... . . . . . . . .... . . . . .
11
5.2 机械手总体设计方案
... .. ... .. ... .. ... .. ... .. . .. ... .. .
11

5.2.1 主程序
5.2.2 公用程序
5.3 绘制原理草图
... .. ... .. ... .. ... .. ... .. . .. ... .. ... .. .
13
5.3.1 开关原理图
5.3.2PLC 外部接线图
5.3.3 机械手气动原理图
5.4 元气件选型计算
... .. ... .. ... .. ... .. ... .. . .. ... .. ... .
14
5.5 输入/输出地址分配表
... .. ... .. ... .. ... .. ... .. . .. ... ..
16
5.6 绘制流程图或顺序功能图
.. .. .. .. ......................
17
5.7 机械手程序设计
... .. ... .. ... .. ... .. ... .. . .. ... .. ... .
18
5.8 系统的安装与调试
... .. ... .. ... .. ... .. ... .. . .. ... .. ..
24
5.8.1 系统安装工具
5.8.2 系统安装记录
5.8.3 系统安装故障分析及解决方法
5.8.4 安装验收表
结论
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
参考文献
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27

前言
为工业机械手研制一个技术性能优良的控制系统,对于提高工业机械手的整
体技术性能来说具有十分重要的意义。本设计正是针对这一课题,选择了可编程
控制器(PLC)作为工业机械手的控制系统,这对提升工业机械手的整体技术性能
起到了良好的作用。
本设计的控制对象是由一个搬运机械手组成的机械手,每个机械手完成 8
个基本动作。机械手由气缸驱动,气缸受电磁阀控制。限位开关检测机械手是否
到达固定位置。
可编程控制器(PLC)控制机械手的动作,实现机械手群的自动运行。本设计
可编程控制器(PLC)选用西门子(SIEMENS)公司 S7-200 系列的 CPU224,并扩展
了 EM221 模块和 EM222 模块。机械手的开关量信号直接输入 PLC,PLC 通过中间
继电器对电磁阀加以控制。
本设计的重点放在 PLC 各硬件部分的设计和介绍、PLC 梯形图的编写上。在
整体设计过程中按照“提出问题,分析问题,解决问题”的主导思想,对整个系
统的设计工作做出了细致的阐述。

第一章 机械手的简介
1.1 机械手的概念
能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工
具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在
有害环境下操作以保护人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工
和原子能等部门。
机械手的种类,按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手;
按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种;按运动轨迹控制方式可分为点
位控制和连续轨迹控制机械手等。
机械手通常用作机床或其他机器的附加装置,如在自动机床或自动生产线上
装卸和传递工件,在加工中心中更换刀具等,一般没有独立的控制装置。有些操
作装置需要由人直接操纵,如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常
称为机械手。
1.2 机械手的总体结构
本文设计的机械手主要包括机械手的旋转、大臂的伸缩、小臂的升降、手抓
的松紧。各关节均采用电磁阀作为驱动装置,在机械大臂伸缩和小臂的升降以及
手抓的松紧环节都配有传感器,并编制了能满足运动控制要求的软件,实现对机
械手的速度、位置以及 4 关节联动控制。
机械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件(或工具)的部件,根
据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式,如夹持
型、托持型和吸附型等。运动机构,使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合
运动来实现规定的动作,改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、
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