基于plc的數(shù)控車(chē)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(已修改)
2025-07-01 12:39 本頁(yè)面
【正文】 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 摘 要數(shù)控機(jī)床是一種機(jī)電一體化的數(shù)字控制自動(dòng)化機(jī)床。早期的數(shù)控機(jī)床是依靠繼電器邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。由于繼電器邏輯是一種硬接線系統(tǒng)，布線復(fù)雜，體積龐大，更改困難，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，很難維修。這樣的系統(tǒng)，其可靠性往往也不高，影響正常的生產(chǎn)。本文正是針對(duì)這一問(wèn)題展開(kāi)工作的。本文介紹了用三菱FX2N微型可編程控制器對(duì)CK9930機(jī)床的電氣控制部分的改造設(shè)計(jì)，重點(diǎn)闡述了數(shù)控機(jī)床PLC的功能、機(jī)床的電氣控制原理及相應(yīng)的PLC程序編制與調(diào)試三方面的問(wèn)題。并且詳盡地展示了PLC控制程序的開(kāi)發(fā)過(guò)程。根據(jù)數(shù)控車(chē)床所承擔(dān)加工任務(wù)的特點(diǎn)，可知其操作過(guò)程比較復(fù)雜。要用PLC控制車(chē)床動(dòng)作，必須將PLC及其控制模塊和相應(yīng)的執(zhí)行元件加以組合。所以在該控制程序的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，采用了模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。本文主要完成了主軸控制、坐標(biāo)軸控制、自動(dòng)換刀控制、定時(shí)潤(rùn)滑控制以及報(bào)警處理等功能的PLC控制程序的開(kāi)發(fā)。并且利用FXGP_WINC軟件編寫(xiě)了該機(jī)床的PLC控制程序，并借助其運(yùn)行、監(jiān)控功能，通過(guò)相關(guān)設(shè)備，觀察了程序的運(yùn)行情況。關(guān)鍵詞：PLC控制，數(shù)控車(chē)床，梯形圖目 錄第一章 概述 ……………………………………………………………………… 1 數(shù)控系統(tǒng)的工作原理 ………………………………………………… 1 數(shù)控系統(tǒng)的組成 ………………………………………………… 1 數(shù)控系統(tǒng)的工作原理 …………………………………………… 2 PLC的硬件與工作原理 ……………………………………………… 3 PLC的簡(jiǎn)介 ……………………………………………………… 3 PLC的基本結(jié)構(gòu) ………………………………………………… 3 PLC的工作原理 ………………………………………………… 4第二章 數(shù)控車(chē)床的PLC ………………………………………………………… 5 數(shù)控車(chē)床PLC的信息傳遞 ……………………………………………… 5 數(shù)控車(chē)床中PLC的功能 ………………………………………………… 6 PLC對(duì)輔助功能的處理 ………………………………………… 6 PLC的控制對(duì)象 ………………………………………………… 6 用PLC實(shí)現(xiàn)車(chē)床電氣控制系統(tǒng)的功能 ………………………………… 7 利用PLC代替繼電器—接觸器控制方式的優(yōu)越性 ………………… 8第三章 CK9930數(shù)控車(chē)床電氣控制分析 ……………………………………… 9 車(chē)床主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式 …………………………………………… 9 車(chē)床對(duì)電氣控制的要求 ……………………………………………… 9 車(chē)床的電氣控制電路分析 …………………………………………… 10 主電路分析 …………………………………………………… 11 控制電路分析 ………………………………………………… 11第四章 PLC控制程序的設(shè)計(jì) …………………………………………………… 12 PLC程序設(shè)計(jì)方法 …………………………………………………… 12 PLC的程序設(shè)計(jì)步驟 …………………………………………… 12 PLC程序的模塊化設(shè)計(jì) ………………………………………… 12 輸入輸出分配 ……………………………………………………… 12 梯形圖程序設(shè)計(jì) ……………………………………………………… 15 梯形圖總體框圖 ……………………………………………… 15 公用程序 ……………………………………………………… 16 回原點(diǎn)程序 …………………………………………………… 16 主軸控制程序 ………………………………………………… 17 坐標(biāo)軸控制程序 ……………………………………………… 17 報(bào)警處理程序 ………………………………………………… 18 定時(shí)潤(rùn)滑控制程序 …………………………………………… 18 冷卻程序 ……………………………………………………… 19 自動(dòng)換刀控制程序 …………………………………………… 19 需要說(shuō)明的問(wèn)題 …………………………………………… 21 梯形圖程序的調(diào)試 …………………………………………… 21 本章小結(jié) …………………………………………………… 21結(jié) 論 ……………………………………………………………………………22參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………23第1章 概 述CK9930型數(shù)控車(chē)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(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，這一數(shù)控系統(tǒng)已不能滿(mǎn)足加工要求，本課題就是對(duì)現(xiàn)有的CK9930數(shù)控車(chē)床所進(jìn)行的改造項(xiàng)目的一個(gè)組成部分。主要是車(chē)床電氣控制部分進(jìn)行改造。車(chē)床電氣控制系統(tǒng)是控制車(chē)床各部分的工作、協(xié)調(diào)完成車(chē)床加工任務(wù)的核心部分，它由大量繼電器構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的邏輯控制電路。該車(chē)床復(fù)雜的繼電器邏輯控制線路構(gòu)成的電氣控制系統(tǒng)故障率高，難于維護(hù)，很有必要對(duì)其進(jìn)行改造，即用PLC代替繼電器接觸器控制方式。國(guó)際信息處理聯(lián)盟對(duì)數(shù)控機(jī)床做了如下定義定義：數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號(hào)碼或其他符號(hào)編碼指令規(guī)定的程序。這里所說(shuō)的程序控制系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control,簡(jiǎn)稱(chēng)NC）而現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)都是以計(jì)算機(jī)作為控制中心，所以稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控(Computerized Numerical Control, 簡(jiǎn)稱(chēng)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(jì)算機(jī)硬件、數(shù)控系統(tǒng)軟件及相應(yīng)的輸入/輸出接口構(gòu)成的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)和可編程控制器所組成。前者處理機(jī)床軌跡運(yùn)動(dòng)的數(shù)字控制，后者則處理開(kāi)關(guān)量的邏輯控制。 圖11 CNC系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)框圖 數(shù)控系統(tǒng)的工作原理雖然數(shù)控系統(tǒng)種類(lèi)繁多，但其的基本原理都是相通的。即都是通過(guò)運(yùn)算器進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，然后對(duì)進(jìn)給軸進(jìn)行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的數(shù)控功能。（1）進(jìn)給系統(tǒng)控制進(jìn)給系統(tǒng)的控制大多是通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。步進(jìn)電機(jī)是一種在外加電脈沖信號(hào)的作用下一步一步地運(yùn)轉(zhuǎn),將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的機(jī)電元件。其角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比,在時(shí)間上與輸入同步, 控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電機(jī)繞組通電順序, 便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、速度及轉(zhuǎn)動(dòng)方向；無(wú)脈沖輸入時(shí),在繞組電源的激勵(lì)下,氣隙磁場(chǎng)使轉(zhuǎn)子保持原來(lái)的位置狀態(tài)。利用這一原理,便可實(shí)現(xiàn)加工時(shí)縱、橫向的進(jìn)給,并可獲得較高精度。（2） 開(kāi)關(guān)量控制數(shù)控機(jī)床的開(kāi)關(guān)量信號(hào)控制是通過(guò)PLC來(lái)完成的。機(jī)床的各開(kāi)關(guān)量可通過(guò)I/O 口進(jìn)行信息交換。由于I/O 口可輸入信號(hào)和輸出信號(hào), 其輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)邏輯譯碼電路轉(zhuǎn)換成多路的輸出信號(hào), 可實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)、冷卻泵及主軸變速等的控制； 輸入口可接受行程限位開(kāi)關(guān)暫停、主軸同步脈沖、選刀回答等信號(hào)。從而實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)的檢測(cè), 最終實(shí)現(xiàn)機(jī)床的各開(kāi)關(guān)量控制。（3）主軸控制數(shù)控系統(tǒng)只對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。數(shù)控裝置通過(guò)PLC對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行起?？刂啤?PLC的硬件與工作原理 PLC簡(jiǎn)介可編程序控制器（Programmable Controller）簡(jiǎn)稱(chēng)PC，為了不與個(gè)人計(jì)算機(jī)（也簡(jiǎn)稱(chēng)PC）混淆，通常將可編程序控制器稱(chēng)為PLC。它是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。目前，PLC已被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制中，成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場(chǎng)合最多的工業(yè)控制裝置，并被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）之一。與一般微機(jī)控制系統(tǒng)最大的區(qū)別是，PLC必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力
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