【正文】 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 第三章 數(shù)控加工中心 PLC 控制程序設(shè)計 第一節(jié) 三菱數(shù)控系統(tǒng)軟 件配置 一、 信號流程簡述 為了更全面的了解三菱數(shù)控系統(tǒng)如何的運作，我們需要對其內(nèi)部的信號流程有整體的認(rèn)識。例如：刀庫正轉(zhuǎn)信號 Y2D，當(dāng)其有信號輸出時，其下面所連接的繼電器線圈 KA4 通電且二極管作為指示燈發(fā)光，圖 中繼電器的常 開觸點閉合，接觸器線圈 KM4 通電，所以主電路（圖 ）中接觸器 KM4 主觸點接通刀庫電機正轉(zhuǎn)， 其他原理相同。其中伺服電源控制回路與 NC 電源是分開控制。其內(nèi)部軟件設(shè)計主要是PLC 程序和各個 NC 參數(shù)的設(shè)定。通過他們之間的共同作用可以控制加工中心各個運動部件和加工部件。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 第二 章 立式加工中心電氣原理圖設(shè)計 第一節(jié) 數(shù)控加工中心設(shè)計概述 數(shù)控加工中心擁有較為復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)，它需要多個電機來完成其相應(yīng)的功能，比如：刀臂電機、刀庫電機、切削液電機、主軸冷卻液電機、排屑電機以及主軸和進給軸的伺服電機等。 （ 12） 特殊 G 代碼和固定循環(huán)程序，如 G12/13， G34/35/36， 等。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 （ 8）緩沖區(qū)修正機能擴展，可對應(yīng) HPS/計算機鏈接 B/DNC/記憶 /MDI 等模式。 （ 3） SSS（ Super Smooth Surface）超高平滑表面控制，大幅改善模具加工精度及時間要求。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 二、 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)簡介 數(shù)控加工中心結(jié)構(gòu) 數(shù)控加工中心的結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示： 圖 數(shù)控加工中心電氣組成結(jié)構(gòu)框圖 由圖 結(jié)構(gòu)框圖可知，加工中心電氣組成分別由 CNC 數(shù)控系統(tǒng)，進給伺服軸，主軸及其他軸電力電器、電機等組成。在估算和選用時應(yīng)充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。考慮經(jīng)濟性時，應(yīng)同時考慮應(yīng)用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。需要復(fù)雜控制功能時，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲器。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。 輸入輸出模塊的選擇 輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。處理速度與用戶程序的長度、 CPU 處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。 PLC 系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接 口、 RIO 通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用 DCS 接口等；大 中 型 PLC通信總線 (含接口設(shè)備和電纜 )應(yīng) 1： 1 冗余配置，通信總線應(yīng)符合國際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置實際要求。要顯示數(shù)據(jù)時需要譯碼和編碼等運算。存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式 ，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點數(shù)的 10~15 倍，加上模擬 I/O 點數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（ 16 位為一個字），另外再按此數(shù)的 25%考慮余量。 一、 輸入輸出（ I/O）點數(shù)的估算 I/O 點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%~20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。 第二節(jié) PLC的選型 隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展， PLC 產(chǎn)品的種類也越來越多?？傊?，計算機數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。到了 1990 年， PC 機的性能已發(fā)展到很高的水平，可滿足數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求，而且 PC 機的生產(chǎn)批量很大，軟件資源豐富，價格便宜，可靠性高，數(shù)控系統(tǒng)從此進入基于 PC 的階段。 1971 年，美國 INTEL 公司在世界上的第一次將計算機的兩個 核心的部件 — 運算器和控制器，采用大規(guī)模的集成電路控制技術(shù)，將其集成在一塊芯片上，稱為微處理器（ Microprocessor），又稱中央處理單元 CPU。隨著電子元器件的發(fā)展，這個階段又經(jīng)歷了三代：1952 年的第一代 — 電子管計算機組成的數(shù)控裝置； 1959 年的第二代 — 晶體管計算機組成的數(shù)控裝置； 1965 年的第三代 — 小規(guī)模的集成電路計算機組成的數(shù)控裝置。 加工中心具有 精度 高、定位準(zhǔn)確 、 多工種加工、 對重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 操作者的技術(shù)要求低、能適應(yīng)中、小批量結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度高的加工、對工時估算容易、生產(chǎn)精度掌握容易。 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器（ PLC）取代了傳統(tǒng)的機床電器邏輯控制裝置，即繼電器控制線路，用 PLC 控制程序 實現(xiàn)數(shù)控機床的各種繼電器控制邏輯。與傳統(tǒng)的普通機床相比，數(shù)控機床本體的外部造型、整體布 局、傳動系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)及操作機構(gòu)等方面都應(yīng)該符合數(shù)控的要求。主軸驅(qū)動裝置主要由速度控制單元組成。前者稱為硬件數(shù)控裝置，或 NC 裝置，其數(shù)控功能有硬件邏輯電路實現(xiàn)；后者稱為 CNC 裝置，其數(shù)控功能有硬件和軟件共同實現(xiàn)。現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)主流的輸入 /輸出裝置有磁盤驅(qū)動器、通訊網(wǎng)絡(luò)接口、 LCD 及各種顯示器件等。國際信息處理聯(lián)盟（ International Federation Of Information Processing）第五技術(shù)委員會對數(shù)控機床做 出如下定義：數(shù)控機床是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機床，該系統(tǒng)能夠邏輯的處理使用代碼，或其他符號編碼指令規(guī)定的程序。 從廣義上講，是指利用數(shù)字化信息實行控制，也是利用數(shù)字控制技術(shù)實現(xiàn)的自動控制系統(tǒng)，其被控對象可以是各種生產(chǎn)過程。這種技術(shù)用計算機按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的控制功能。數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進制形式數(shù)據(jù)運算的出現(xiàn)。當(dāng)今的計算機行業(yè)高速發(fā)展，并且計算機行業(yè)已經(jīng)基本成熟，所以數(shù)控還是以 PC為基礎(chǔ)，開發(fā)以 PC為基礎(chǔ)的控制器，這樣控制器可以將數(shù)控系統(tǒng)與 PC直接連接，這樣可以直接實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，大大提高了控制器的 能力，因此，在其機械行業(yè)獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。s machinery manufacturing developing process, the CNC technology is one of the core technologies. CNC Machining Center has bee a modern control indispensable processing equipment, To meet the needs of machining accuracy regardless of the structure or mechanical control system is a very high demand CNC systems with high reliability and precision by a wide range of users of all ages. Based on Mitsubishi M64S NC system for the processing center, I introduced processing center structure, NC system specifications, and PLC selection, then use relative materials of Mitsubishi M64S numerical control system to design Vertical Machining Center39。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 設(shè)計（論文）題目： 基于立式加工中心的數(shù)控設(shè)計 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） I 摘 要 數(shù)控技術(shù)作為現(xiàn)代 制造業(yè)的 核心技術(shù)之一 ， 在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，在機械制造行業(yè)當(dāng)中，數(shù)控加工中心由于可以以較高的精度實現(xiàn)多工種加工已經(jīng)成為現(xiàn)代機械制造業(yè)中不可缺少的加工設(shè)備。 【 關(guān)鍵詞 】 M64S 數(shù)控系統(tǒng) 加工中心 PLC 梯形圖 I/O 接口電路 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） II ABSTRACT In today39。 近年來由于數(shù)控機床的快速發(fā)展，國外交直流系統(tǒng)數(shù)字化已經(jīng)達(dá)到實用階段。它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和與機械能量有關(guān)的開關(guān)量。 如今 ，數(shù)控技術(shù)也叫計算機數(shù)控技術(shù)，目前它是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。 數(shù)控系統(tǒng)包括：數(shù)控裝置、 可編程控制器 、主軸驅(qū)動器及進給裝置等部分。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 數(shù)控機床 數(shù)控系統(tǒng)與被控機床本體的結(jié)合體稱為數(shù)控機床。 二、 數(shù)控系統(tǒng)的組成 數(shù)控系統(tǒng)一般由輸入 /輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)（驅(qū)動控制裝置）、機床電器邏輯控制裝置所組成，機床本體為被控對象，它的結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示： 輸入裝置 /輸出裝置 圖 數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 輸入裝置將數(shù)控加工程序等各種信息輸入數(shù)控裝置，輸入的內(nèi)容及數(shù)控系統(tǒng) 的工作狀況可以通過輸出裝置進行觀察。 其形式可以是由數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的專用硬件數(shù)控裝置或計算機數(shù)控裝置。進給軸伺服驅(qū)動裝置由位置控制單元、速度控制單元、電動機和測量反饋單元等部分組成，它按照 數(shù)控裝置發(fā)出的位置命令和速度控制命令正確驅(qū)動機床受控部件的移動。 根據(jù)不同的加工方式，機床本體可以是車床、銑床、鉆床、磨床、鏜床、加工中心及電加工機床等。除上述通用輔助設(shè)備外，從目前數(shù)控機床技術(shù)現(xiàn)狀看，至少還有五類輔助裝置是數(shù)控機床應(yīng)該配備的：對刀儀、自動編程機、自動排屑機、物料儲運及上下料裝置和交流穩(wěn)壓電源。在這 50年里，它沒有被社會發(fā)展所 淘汰，證明 它有許多優(yōu)點，而且它的優(yōu)點是無可取代的。這種數(shù)控裝置稱為硬件連接數(shù)控裝置 (HARDWIRED NC)，簡稱為數(shù)控 (NC)。于是，小型計算機作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，數(shù)控機床進入了計算機數(shù)控（ CNC）階段。由于微處理器是 計算機的核心部件，故此時的數(shù)控系統(tǒng)仍然成為計算機數(shù)控。同時數(shù)控機床還向小型化發(fā)展。因此，即使在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，數(shù)控機床大規(guī)模地得到應(yīng)用和普及也是在 20 世紀(jì)的70 年代末、 80 年代初的事情，也就是說，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和普及經(jīng)過了近 30 年。PLC 的選擇主要應(yīng)從 PLC 的機型、容量、 I/O 模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面 加以綜合考慮。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。大多數(shù)應(yīng)用場合，只需要邏輯運算和計時計數(shù)功能， 有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測和控制時，才使用代數(shù)運算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和 PID 運算等。 通信功能 大中型 PLC 系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。完成編程后，編程器切換到運行模式， CPU 對現(xiàn)場設(shè)備進行控制，不能進行編程。 診斷功能 PLC 的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。從實時性要求來看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號持續(xù)時間小于掃描時間，則 PLC 將掃描不到該信號，造成信號數(shù)據(jù)的丟失。 整體型 PLC 的 I/O 點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng) ；模塊型 PLC 提供多種 I/O 卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的 I/O 點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。 電源的選擇 一 般 PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計選用 220VAC 電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。 存儲器的選擇 為保證應(yīng)用項目的正常投運，一般要求 PLC的存儲器容量，按 256個 I/O點至少選 8K 存儲器選擇。 六、 經(jīng)濟性的考慮 選擇 PLC 時，應(yīng)考慮性能價格比。當(dāng)點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量、機架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點數(shù)的增加對 CPU 選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。目前在中國市場推廣使用的有普及型的 E60系列，高性能的 M60S系列數(shù)控系統(tǒng)，以及用于汽車生產(chǎn)線的高檔 C64 CNC 數(shù)控系統(tǒng)，今年又推出了 E6 M700 等系列 CNC 數(shù)控系統(tǒng)。 （ 2）高速高精度即能對應(yīng)，尤為適合模具加工。 （ 6）坐標(biāo)顯示轉(zhuǎn)換可自由切換（程序值顯示或手動插入量顯示切換） （ 7）標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)藏波形顯示功能，工件位置坐標(biāo)及中心點測量功能。 （ 11）可對應(yīng) Windows 操作環(huán)境的 PLC 開發(fā)軟件 GX Developer。 對 CNC系統(tǒng)有了一定的了解后，我們就可以設(shè)計其電氣原理圖和主電路圖。 數(shù)控加工中心的核心部分是控制單元，本畢業(yè)設(shè)計中選用三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)，它包括控制單元 FCA65S、監(jiān)控單元 FCU6DUN33+KB20/KB基本 I/O 單元 FCU6DX45手輪 HD60?；?I\O 單元主要是 NC 系統(tǒng)與操作面板機床纖維開關(guān)