【正文】 基于PLC的單軸控制系統(tǒng)摘要以步進(jìn)電機(jī)為動(dòng)力裝置，使用PLC對(duì)其進(jìn)行控制，滾珠絲桿作為傳動(dòng)裝置，作為一單軸數(shù)控系統(tǒng)控制裝置，對(duì)普通銑床進(jìn)行簡單的數(shù)控改造。關(guān)鍵詞 單軸數(shù)控 可程控制器 滾珠絲桿 步進(jìn)電機(jī) 導(dǎo)軌行程開關(guān)目錄一、 課程設(shè)計(jì)目的……………………………3二、 單軸數(shù)控控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域及特點(diǎn)…4……………4…………………4…………………6三、 總體設(shè)計(jì)方案……………………………9……………………………………9………………………………9四、機(jī)械部分選型及計(jì)算……………………11………………11………………………11………………………13……………………………18…………………………22……………………………23五、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)………………………24……………………………………24……………………26六、心得體會(huì)…………………………………31七、參考文獻(xiàn)…………………………………33附錄一、課程設(shè)計(jì)目的通過專業(yè)課學(xué)習(xí)后進(jìn)行綜合性實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，總的目的是在老師的指導(dǎo)下使學(xué)生通過課程設(shè)計(jì)，對(duì)所學(xué)課程的理論知識(shí)進(jìn)行一次系統(tǒng)的回顧、檢查、復(fù)習(xí)和提高，并運(yùn)用所學(xué)理論通過調(diào)研，設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)電控制方面的課題，受到從理論到實(shí)踐應(yīng)用的綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用所學(xué)理論解決具體問題的能力，具體有以下幾點(diǎn)：、標(biāo)準(zhǔn)及參考資料，培養(yǎng)起學(xué)生檢索查閱資料的方法和能力。、運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)課、專業(yè)技術(shù)課和專業(yè)課知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實(shí)際問題正確設(shè)計(jì)總體方案、分析具體問題、進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力。 課程設(shè)計(jì)將機(jī)電課程的相關(guān)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來，學(xué)生受到完整的設(shè)計(jì)訓(xùn)練過程，使學(xué)生掌握機(jī)電工程設(shè)計(jì)的基本方法，提高其分析和解決實(shí)際工程問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的整體觀念，并將整個(gè)課程內(nèi)容有機(jī)而系統(tǒng)的結(jié)合起來，通過擬定的設(shè)計(jì)方案、結(jié)構(gòu)方案到結(jié)合生產(chǎn)和使用條件，獨(dú)立完成精密機(jī)構(gòu)部件的設(shè)計(jì)，全面考慮設(shè)計(jì)內(nèi)容及過程，熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料，如國家級(jí)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)規(guī)范等，加深對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)。二、單軸數(shù)控控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域及特點(diǎn) 單軸數(shù)控運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的基本概念 單軸數(shù)控運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)就是在一個(gè)時(shí)段內(nèi)只能控制一個(gè)軸運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，如點(diǎn)位數(shù)控運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和直線數(shù)控運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。在點(diǎn)位數(shù)控系統(tǒng)中，數(shù)控系統(tǒng)僅控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件從一點(diǎn)尊卻得移動(dòng)到另一點(diǎn)，在移動(dòng)過程中不進(jìn)行加工。在直線數(shù)控系統(tǒng)中，除了控制運(yùn)動(dòng)部件從一個(gè)點(diǎn)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位外，還要控制兩點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)軌跡。在移動(dòng)過程中，刀具只能以制定的進(jìn)給速度切屑，且運(yùn)動(dòng)軌跡平行于機(jī)床坐標(biāo)。 單軸數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)用領(lǐng)域 單軸數(shù)控的應(yīng)用范圍很廣，如鉆床、拉床等，其特點(diǎn)是:機(jī)床移動(dòng)部件能實(shí)現(xiàn)由一個(gè)位置到另一個(gè)位置的精確移動(dòng),即準(zhǔn)確控制移動(dòng)部件的終點(diǎn)位置, 在移動(dòng)過程中刀具不切削工件。實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)點(diǎn)位控制的方法。最常見的例如鉆床類的搖臂鉆床，它操作方便靈活、適用范圍廣、具有典型性，適用于單件中或批量生產(chǎn)中帶有許多孔的大型零件的孔加工，我國搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)普遍采用的是傳統(tǒng)的繼電器—接觸器控制方式。因其所要控制的電機(jī)較多所以電路較復(fù)雜，在日常的生產(chǎn)作業(yè)當(dāng)中，經(jīng)常發(fā)生電氣故障，從而影響生產(chǎn)。另外，一些復(fù)雜的控制如。時(shí)間、計(jì)數(shù)控制用繼電器—接觸器控制方式較難實(shí)現(xiàn)，所以，有必要對(duì)傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。PLC電氣控制系統(tǒng)可以有效的彌補(bǔ)上述系統(tǒng)的這一缺陷。可編程邏輯控制器簡稱PLC，是從早期的繼電器邏輯電氣控制系統(tǒng)發(fā)展而來，它不斷吸收微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，使之功能不斷增強(qiáng)，逐漸適合復(fù)雜的電氣控制系統(tǒng)，PLC之所以有較強(qiáng)的生命力，在于它更加適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場和市場要求?？煽啃愿撸垢蓴_能力強(qiáng)，編程方便，價(jià)格低，壽命長。與單片機(jī)相比，可靠性高、功能比較豐富、能在各種不同的控制場合使用，它的輸入/輸出端更接近現(xiàn)場設(shè)備，不需添加太多的中間部件，這樣可以大大節(jié)省用戶的開發(fā)時(shí)間與生產(chǎn)成本?，F(xiàn)在應(yīng)用于各種工業(yè)控制領(lǐng)域的PLC種類繁多，規(guī)模大小和功能強(qiáng)弱千差萬別，但她們具有以下一些共同的特點(diǎn).可靠性高?？煽啃允怯脩舻氖走x要求，目前各廠家生產(chǎn)的PLC，平均無故障時(shí)間都大大超過IEC規(guī)定的10萬小時(shí)，例如：西門子、ABB、松下三菱等微小型PLC，而且都有完善的自診斷功能，判斷故障的迅速。靈活組態(tài)。PLC是系列化產(chǎn)品。通常采用模塊化結(jié)構(gòu)來完成不同的任務(wù)組合。輸入輸出端口選擇靈活，有多種機(jī)型，組合方便。功能強(qiáng)大。除基本的邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算功能外，配合特殊功能模塊還可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制、PTO運(yùn)算、過程運(yùn)算、數(shù)字控制等功能，為方便工廠管理又可以與上位機(jī)通信，通過遠(yuǎn)程模塊可以控制遠(yuǎn)程設(shè)備。因此PLC幾乎是全能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。編程方便、易于使用。PLC的編程可采用與繼電器極為相似的梯形圖語言，直觀易懂，深受現(xiàn)場電氣人員的歡迎。近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樋刂屏鞒虉D語言，使編程更加簡單方便。運(yùn)行速度快。傳統(tǒng)的機(jī)電接觸電氣控制系統(tǒng)通過大量觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作進(jìn)行控制，速度很慢，而且系統(tǒng)愈大速度愈慢。PLC的控制速度則由PLC與PC機(jī)之間的差別越來越小。同時(shí)，PLC還具備了網(wǎng)絡(luò)功能。能進(jìn)行多臺(tái)PLC或PLC與PC機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)通訊，使用PLC可以很方便的構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式電氣控制系統(tǒng)，通過現(xiàn)場總線的PLC通訊網(wǎng)絡(luò)、可使工廠的各種資源共享，就更適合于工廠自動(dòng)化的需要，為工廠自動(dòng)化提供了技術(shù)保證。正是由于PLC電氣控制系統(tǒng)的種種優(yōu)點(diǎn)，可以大大提高單軸數(shù)控設(shè)備的工作穩(wěn)定性，為工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化帶來生機(jī)，同時(shí)，提高了PLC編程水平和時(shí)間能力，為今后在實(shí)際工作中熟練使用PLC進(jìn)行工業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。 單軸數(shù)控運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn) 高速、高精密化高速、精密是機(jī)床發(fā)展永恒的目標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，對(duì)零件加工的精度和表面質(zhì)量的要求也愈來愈高。為滿足這個(gè)復(fù)雜多變市場的需求，當(dāng)前機(jī)床正向高速切削、干切削和準(zhǔn)干切削方向發(fā)展，加工精度也在不斷地提高。另一方面，電主軸和直線電機(jī)的成功應(yīng)用，陶瓷滾珠軸承、高精度大導(dǎo)程空心內(nèi)冷和滾珠螺母強(qiáng)冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直線導(dǎo)軌副等機(jī)床功能部件的面市，也為機(jī)床向高速、精密發(fā)展創(chuàng)造了條件。數(shù)控車床采用電主軸，取消了皮帶、帶輪和齒輪等環(huán)節(jié)，大大減少了主傳動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高了主軸動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和工作精度，徹底解決了主軸高速運(yùn)