基于plc的機床控制系統(tǒng)設計畢業(yè)論文(已修改)
2025-06-30 16:32 本頁面
【正文】 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計基于PLC的機床控制系統(tǒng)設計畢業(yè)論文目錄摘 要 1第1章 概 述 4 4 數(shù)控系統(tǒng)的組成 4 數(shù)控系統(tǒng)的工作原理 5 PLC的硬件與工作原理 6 PLC簡介 6 PLC的基本結構 6 PLC的工作原理 7第2章 數(shù)控車床PLC 8 數(shù)控車床PLC的信息傳遞 8 數(shù)控車床中PLC的功能 9 PLC對輔助功能的處理 9 PLC的控制對象 9 用PLC實現(xiàn)車床電氣控制系統(tǒng)的功能 10 利用PLC代替繼電器接觸器控制方式的優(yōu)越性 11第3章 CK9930數(shù)控車床電氣控制分析 12 車床主要結構和運動形式 12 車床對電氣控制的要求 12 車床的電氣控制電路分析 12 主電路分析 14 15第4章 PLC程序設計方法 16 PLC的編程語言 16 PLC程序設計步驟 16 PLC程序的模塊化設計 18 輸入輸出分配 18 梯形圖程序設計 20 公用程序 21 回原點程序 21 主軸控制程序 22 坐標軸控制程序 24 報警處理程序 27 定時潤滑控制程序 27 冷卻程序 29 自動換刀控制程序 30 需要說明的問題 32 梯形圖程序的調試 32 本章小結 33第5章 調試程序 33結 論 36致 謝 38參考文獻 3第1章 概 述CK9930型數(shù)控車床配備的是華中I型數(shù)控系統(tǒng)，是一種比較老式的小型簡易經濟型數(shù)控系統(tǒng)。隨著數(shù)控技術的不斷進步與發(fā)展，這一數(shù)控系統(tǒng)已不能滿足加工要求，本課題就是對現(xiàn)有的CK9930數(shù)控車床所進行的改造項目的一個組成部分。主要是車床電氣控制部分進行改造。車床電氣控制系統(tǒng)是控制車床各部分的工作、協(xié)調完成車床加工任務的核心部分，它由大量繼電器構成一個復雜的邏輯控制電路。該車床復雜的繼電器邏輯控制線路構成的電氣控制系統(tǒng)故障率高，難于維護，很有必要對其進行改造，即用PLC代替繼電器接觸器控制方式。國際信息處理聯(lián)盟對數(shù)控機床做了如下定義定義：數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的機床，該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號碼或其他符號編碼指令規(guī)定的程序。這里所說的程序控制系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control,簡稱NC）而現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)都是以計算機作為控制中心，所以稱為計算機數(shù)控(Computerized Numerical Control, 簡稱CNC)。 數(shù)控系統(tǒng)的組成，CNC系統(tǒng)主要是指圖中的CNC控制器，它是由計算機硬件、數(shù)控系統(tǒng)軟件及相應的輸入/輸出接口構成的專用計算機和可編程控制器所組成。前者處理機床軌跡運動的數(shù)字控制，后者則處理開關量的邏輯控制。40 圖11 CNC系統(tǒng)的一般結構框圖 數(shù)控系統(tǒng)的工作原理雖然數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，但其的基本原理都是相通的。即都是通過運算器進行插補運算，然后對進給軸進行閉環(huán)控制，實現(xiàn)機床的數(shù)控功能。（1）進給系統(tǒng)控制進給系統(tǒng)的控制大多是通過控制步進電機來實現(xiàn)的。步進電機是一種在外加電脈沖信號的作用下一步一步地運轉,將電脈沖信號轉換成相應角位移的機電元件。其角位移量和輸入脈沖的個數(shù)嚴格成正比,在時間上與輸入同步, 控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電機繞組通電順序, 便可獲得所需的轉角、速度及轉動方向；無脈沖輸入時,在繞組電源的激勵下,氣隙磁場使轉子保持原來的位置狀態(tài)。利用這一原理,便可實現(xiàn)加工時縱、橫向的進給,并可獲得較高精度。（2） 開關量控制數(shù)控機床的開關量信號控制是通過PLC來完成的。機床的各開關量可通過I/O 口進行信息交換。由于I/O 口可輸入信號和輸出信號, 其輸出信號經過邏輯譯碼電路轉換成多路的輸出信號, 可實現(xiàn)主軸電機、冷卻泵及主軸變速等的控制； 輸入口可接受行程限位開關暫停、主軸同步脈沖、選刀回答等信號。從而實現(xiàn)各種狀態(tài)的檢測, 最終實現(xiàn)機床的各開關量控制。（3）主軸控制數(shù)控系統(tǒng)只對主軸系統(tǒng)進行開關控制。數(shù)控裝置通過PLC對主軸系統(tǒng)進行起?？刂?。 PLC的硬件與工作原理 PLC簡介可編程序控制器（Programmable Controller）簡稱PC，為了不與個人計算機（也簡稱PC）混淆，通常將可編程序控制器稱為PLC。它是在電器控制技術和計算機技術的基礎上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動化技術、計算機技術、通信技術融為一體的新型工業(yè)控制裝置。目前，PLC已被廣泛應用于各種生產機械和生產過程的自動控制中，成為一種最重要、最普及、應用場合最多的工業(yè)控制裝置，并被公認為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）之一。與一般微機控制系統(tǒng)最大的區(qū)別是，PLC必須具有很強的抗干擾能力、廣泛的適應能力和廣闊的應用范圍。 PLC的基本結構PLC也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。圖12 PLC的基本結構示意圖PLC的軟件系統(tǒng)則包括系統(tǒng)軟件和用戶應用軟件。從廣義上講，可編程序控制器PLC實質上是一種專用工業(yè)控制計算機，只不過比一般的計算機具有更強的與工業(yè)過程相聯(lián)接的接口，以及具有更直接的適用于工業(yè)控制要求的編程語言。 PLC的工作原理（1）PLC的工作過程PLC上電后，就在系統(tǒng)程序的監(jiān)控下，周而復始地按一定的順序對系統(tǒng)內部的各種任務進行查詢、判斷和執(zhí)行，這個過程實質上是按順序循環(huán)掃描的過程。執(zhí)行一個循環(huán)掃描過程所需的時間稱為掃描周期，其典型值為1～100ms。初始化CPU自診斷通信信息處理與外部設備交換信息執(zhí)行用戶程序輸入輸出信息處理圖13 PLC的工作過程（2）用戶程序的循環(huán)掃描過程PLC的工作過程與CPU的操作模式有關。CPU有兩個操作模式:STOP模式和RUN模式。在掃描周期內，STOP模式和RUN模式的主要差別是：RUN模式下執(zhí)行用戶程序，而在STOP模式下不執(zhí)行用戶程序。PLC對用戶程序進行循環(huán)掃描可分為三個階段進行，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。 第2章 數(shù)控車床PLC在數(shù)控車床中，位置控制是由位置控制器來實現(xiàn)的。而其它的大部分動作即輔助機械動作的控制如主軸啟停、換向,換刀控制、冷卻和潤滑系統(tǒng)的運行以及報警監(jiān)測等功能則可由可編程控制器(PLC)來實現(xiàn)。 數(shù)控車床PLC的信息傳遞通過PLC來實現(xiàn)車床電氣控制系統(tǒng)的各項功能，需要將各種控制和檢測信號通過按鈕和檢測元件輸入PLC，再通過PLC內部程序的運算將結果輸出到各種執(zhí)行設備，完成電氣控制系統(tǒng)對于車床的控制。所以就涉及PLC與數(shù)控裝置、機床之間的信息交換?？删幊炭刂破髋cCNC機床的強電、CNC數(shù)控裝置I/0口的聯(lián)接可歸納為下列三部分：（1）PLC輸入輸出端與機床面板信號聯(lián)接 CNC數(shù)控機床操作面板上有按鈕、旋鈕開關和指示燈等，按鈕、旋鈕開關直接與可編程控制器的輸入端接線柱相連，指示燈直接與PLC輸出端接線柱相連。（2）PLC輸出端與機床強電信號聯(lián)接 PLC在CNC機床中的主要作用是控制強電部分，如:主控電源、伺服電源、刀架電機正轉、潤滑電機等。每
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