【正文】 ........................................................................... 33 程序下載運(yùn)行 .................................................................................................. 34 5 基于紫金橋組態(tài)軟件數(shù)字程序監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .......................................................... 35 工業(yè)控制組態(tài)軟件概述 ........................................................................................... 35 紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件 .............................................................................................. 35 紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件的應(yīng)用 .................................................................................. 36 與西門子 PLC S7200 的關(guān)聯(lián) ......................................................................... 36 第一象限直線插補(bǔ)組態(tài)監(jiān)控的設(shè)計(jì) .............................................................. 38 第一象限逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)組態(tài)監(jiān)控 .............................................................. 43 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) V 結(jié) 論 ................................................................................................................................. 48 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析 ............................................................................................................. 49 致 謝 ................................................................................................................................. 50 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 51 附錄 I 第一象限直線插補(bǔ)程序 ......................................................................................... 52 附錄 II 第一象限逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)程序 ........................................................................... 61 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 1 緒論 數(shù)字程序控制是一種基本的 控制方式 ，在 日常生活、 工業(yè)自動(dòng)化、家用電器、環(huán)境保護(hù)、安全生產(chǎn)和汽車工業(yè)等中都 廣泛應(yīng)用了這種控制方式 。 PLC 的數(shù)字程序控制 則針對(duì)各個(gè) 環(huán)節(jié) ，分別 進(jìn)行控制 ，上傳 給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過該 數(shù)字程序控制 對(duì)各個(gè)用戶進(jìn)行分別 有效 地 調(diào)節(jié) 控制，實(shí)現(xiàn)了 工業(yè)生產(chǎn) 的自動(dòng)化控制，同時(shí)也避免了不必要的資源浪費(fèi)。 研究意義 隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品日趨復(fù)雜，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率的要求越來越高。插補(bǔ)算法是確定刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算方法；插補(bǔ)計(jì)算就是對(duì)數(shù)控系統(tǒng)輸入基本數(shù)沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 據(jù)（如直線的起點(diǎn)、終點(diǎn)的坐標(biāo)，圓弧的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓心的坐標(biāo)等）運(yùn)用一定的插補(bǔ)算法計(jì)算，計(jì)算結(jié)果可用來圖形仿真或作為刀的進(jìn)給數(shù)據(jù)。本文將介紹逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)的基本原理及改進(jìn)后的逐點(diǎn)比 較法圓弧插補(bǔ)，最后給出改進(jìn)前后的模擬仿真。所謂插補(bǔ)是指數(shù)據(jù)密化的過程。 數(shù)控 數(shù)控即數(shù)字控制（ Numerical Control），是數(shù)字程序控制的簡稱。除此之外，數(shù)控還廣泛應(yīng)用于測(cè)量、理化試驗(yàn)與分析、物質(zhì)與信息的沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 傳輸、建筑以及科學(xué)管理等領(lǐng)域。 機(jī)床數(shù)控是指通過加工程序編制工作，將其控制指令以數(shù)字信號(hào)的方式記錄在信息介質(zhì)上，經(jīng)輸入計(jì)算機(jī)處理后，對(duì)機(jī)床各種動(dòng)作的順序、位移量和速 度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的一門技術(shù)。 一個(gè)國家的機(jī)床數(shù)控率，反映了這個(gè)國家機(jī)床工業(yè)和機(jī)械制造業(yè)水平的高低，同時(shí)也是衡量一個(gè)國家科技進(jìn)步的重要標(biāo)志之一。 PLC 和組態(tài)軟件語言編程。 ，敘述清楚，有重點(diǎn)地說明研究過程和分析方法； 技術(shù)指標(biāo) PLC控制直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ) ； 課題的內(nèi)容 安排 本論文共分 5章。 最后 得出結(jié)論，并做了社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析。傳統(tǒng)上，這些功能是氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。它采用可編程序存貯器，用來其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并數(shù)字、模擬輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械或生產(chǎn)過程。 PLC 具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點(diǎn)。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以一定規(guī)則組合配置。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少組成單元。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，控制器指揮下工作。 I/O 模塊集成了 PLCI/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。常用I/O 分類如下： 開關(guān)量：按電壓水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 電源模塊 PLC 電源用于為 PLC 各模塊集成電路提供工作電源。 PLC 系統(tǒng)其它設(shè)備 ：編程器是 PLC 開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少器件，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制系統(tǒng)工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運(yùn)行。 PLC 通信聯(lián)網(wǎng) 依靠先進(jìn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。 PLC 通信，還未實(shí)現(xiàn)互操作性， IEC 規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)， PLC 各廠家均有采用。 ，它的規(guī)模是其他任何網(wǎng)絡(luò)無法比擬的。遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于撥號(hào)上網(wǎng)和 ISDN，比 ADSL 更快！足以支持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上的各種應(yīng)用。最新的電力線標(biāo)準(zhǔn) HomePlug AV 傳輸速度已經(jīng)達(dá)到了 200Mbps；為了確保 QoS， HomePlug AV 采用了時(shí)分多路訪問（ TDMA）與帶有沖突檢測(cè)機(jī)能的載體偵聽多路訪問（ CSMA）協(xié)議，兩者結(jié)合，能夠很好地傳輸流媒體。由此，運(yùn)營商就可以輕松地把這種網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)滲透到每一處有電力線的地方。充分利用現(xiàn)有的低壓配電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，無需任何布線，節(jié)約了資源。 。 1. 開關(guān)量的邏 輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。 PLC 廠家都生產(chǎn)配套的 A/D 和 D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。世界上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。大中型 PLC 都有 PID 模塊，目前許多小型 PLC 也具有此功能模塊。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 出色表現(xiàn) S7200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 適用范圍 S7200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。 詳細(xì)介紹 S7200系列 PLC可提供 4個(gè)不同的基本型號(hào)的 8種 CPU供使用。 /輸出點(diǎn) CPU 221有 6DI/4DO， CPU 222有 8DI/6個(gè) DO， CPU224有 14DI/10DO， CPU 224XP有14DI/10DO， CPU226有 241DI/16DO。通過普 通的兩芯屏蔽雙絞電纜進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。 波 特 率 為,。即可以由用戶自行定義通訊協(xié)議。 （選件） 可作為修改與拷貝程序的快速工具（無需編程器），并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。電池模塊插在存儲(chǔ)器模塊的卡槽中。 其基本 原理是 在控制過程中，逐點(diǎn)計(jì)算和判斷運(yùn)動(dòng)軌跡與給定軌跡的偏差，并根據(jù)偏差控制進(jìn)給軸向給定輪廓靠近，縮小偏差，使加工輪廓逼近給定輪廓。 第三節(jié)拍：偏差 計(jì)算，刀具進(jìn)給一步后 計(jì)算新的加工點(diǎn)與給定輪廓之間的偏差，為下一步偏差判別做準(zhǔn)備。因此，逐點(diǎn)比較法 插補(bǔ)方式 包括 直線插補(bǔ) ， 圓弧插補(bǔ) ， 拋物線插補(bǔ) ， 樣條線插補(bǔ)等 。 偏差計(jì)算公式 設(shè)加工第一象限的直線 OA，取直線的起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，直線終點(diǎn)坐標(biāo)為（ ex ，ey ）， M（ mx ， my ）為加工點(diǎn)（動(dòng)點(diǎn)） ，如圖 所示 。進(jìn)給后的新坐標(biāo)值為： ??? ????? 111mmmm yy xx （ ） 則該點(diǎn)的 偏差為： emm xFF ???1 （ ） 終點(diǎn)判別法 ：設(shè)置 X、 Y兩個(gè)減法計(jì)數(shù)器，加工開始前，在 X、 Y 計(jì)數(shù)器中存入終點(diǎn)坐標(biāo) ex 、 ey ，在 X坐標(biāo)（或 Y坐標(biāo)）進(jìn)給一步時(shí)，就在 X 計(jì)數(shù)器（ Y計(jì)數(shù)器）中減去 1，直到 兩個(gè)計(jì)數(shù)器中的數(shù)減到為零時(shí)，便到達(dá)終點(diǎn)。當(dāng) ex 、 ey 取絕對(duì)值時(shí)，偏差計(jì)算公式相同，只是坐標(biāo)進(jìn)給方向不同。 圓弧 AB，其圓心在坐標(biāo)原點(diǎn)，已知起點(diǎn)為 A（ 0x ， 0y ），終點(diǎn)為 B（ ex ， ey ），圓弧半徑為 R。進(jìn)給后的新坐標(biāo)值為： ??? ? ????mmmm yy xx11 1 （ ） 該點(diǎn) 偏差為： 121 ???? mmm xFF （ ） 當(dāng) mF 0 時(shí)，為了使加工點(diǎn)逼近圓弧，應(yīng)向 +y方向進(jìn)給一步。歸結(jié)為 8種情況，其插補(bǔ)計(jì)算公式和進(jìn)給方向見表 。 表 直線插補(bǔ) I/O 地址分配表 名 名稱 地址 備注 輸 入 部 分 啟動(dòng) 開關(guān)閉合 完成 常閉 X 軸脈沖給定 X軸步進(jìn)電機(jī)工作 Y 軸脈沖給定 Y軸步進(jìn)電機(jī)工作 輸 出 部 分 X 軸輸出脈沖 X軸步進(jìn)電機(jī)工作 Y 軸輸出脈沖 Y軸步進(jìn)電機(jī)工作 Y軸步進(jìn)電機(jī) D 相 通電工作 Y軸步進(jìn)電機(jī) C 相 通電工作 Y軸步進(jìn)電機(jī) B 相 通電工作 Y軸步進(jìn)電機(jī) A 相 通電工作 X軸步進(jìn)電機(jī) D 相 通電工作 X軸步進(jìn)電機(jī) C 相 通電工作 X軸步進(jìn)電機(jī) D 相 通電工作 X軸步進(jìn)電機(jī) A 相 通電工作 公 共 端 1M +24V 在面板中所有輸出公共端 1M 接低電平輸入公共端 1M 接高電平 1L+ 4L+ 5L+ M GND 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 第一象限內(nèi) 的直線插補(bǔ) 流程圖 第一象限的直線插補(bǔ)程序流程圖如圖 所示。 INT_0 中斷程序 INT_0 用于偏差的計(jì)算和判別。 圖 偏差大于 0 時(shí)偏差計(jì)算 等 梯形圖 網(wǎng)絡(luò) 3的梯形圖如圖 所示，用于實(shí)現(xiàn)偏差小于等于 0時(shí)偏差的計(jì)算。網(wǎng)絡(luò) 4： 是常通 PLC 運(yùn)行后一直接通，運(yùn)行中斷程序 20 號(hào)事件， PLS1 脈沖發(fā)完，中斷到中斷程序 INT_2。該中斷 是由中斷程序 INT_0 中的網(wǎng)絡(luò) 2 中斷到 INT_1 網(wǎng)絡(luò) 1， 工作， X 步進(jìn)復(fù)位置 1。網(wǎng)絡(luò) 6（如圖 ） ： Y步進(jìn)置 1， Y軸步進(jìn)電機(jī)工作， 輸出脈沖。 1. 中斷程序 INT_0 中斷程序 INT_0 用于偏差的計(jì)算和判別。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)