【正文】 (論文 ) 29 圖 偏差大于 0 時偏差計算等梯形圖 網(wǎng)絡(luò) 3的梯形圖如圖 ， 用于實(shí)現(xiàn)偏差小于等于 0 時偏差的計算。 圖 中斷程序 INT_0 網(wǎng)絡(luò) 2 梯形圖 圖 中斷程序 INT_0 網(wǎng)絡(luò) 4 梯形圖 網(wǎng)絡(luò) 5完成終點(diǎn)判斷的功能，其梯形圖如圖 所示。 圖 X 軸步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)復(fù)位梯形圖 INT_2 中斷程序 INT_2 是 Y 軸步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)復(fù)位子程序，其梯形圖如圖 所示。 圖 X 軸步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)復(fù)位梯形圖 圖 Y 軸步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)復(fù)位梯形圖 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 33 程序調(diào)試 PC與 PLC的通訊 PLC 程序與 PC 進(jìn)行通訊，需要一些參數(shù)的設(shè)置，本系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置過程如下： PLC 的 CPU 通訊電纜進(jìn)行連接 ； ，使其與 S7200地址相同，以及 COM口和波特率 如 下圖 可知 PLC 通訊參數(shù)的設(shè)置其中接口為 PC/PPI cable（ COM1），協(xié)議為 PPI，模式為11 位，波特率為 。 網(wǎng)絡(luò) 5（如圖 ） ： 負(fù) X步進(jìn)置 1， X 軸步進(jìn)電機(jī)工作， 輸出脈沖。 圖 終點(diǎn)判斷梯形圖 INT_1 中 斷程序 INT_1 完成 X 軸步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)復(fù)位置 1的功能，其梯形圖如圖 所示。 網(wǎng)絡(luò) 2： 是常通 PLC 運(yùn) 行后一直接通，運(yùn)行中斷程序19 號事件， PLS0 脈沖發(fā)完，中斷到中斷程序 INT_1。 中斷程序 INT_0 中的網(wǎng)絡(luò) 1 的梯形圖如圖 所示，用于實(shí)現(xiàn)偏差大于 0 時偏差的計算。 起 始輸 入 X 0 , Y 0 , N X Y , R N S 置F M = 0 , X M = X 0 , Y M = Y 0F m ≥ 0 ?向 + y 方 向 進(jìn) 給 一 步 向 x 方 向 進(jìn) 給 一 步F m + 1 = F m + 2 Y m + 1 F m + 1 = F m 2 X m + 1調(diào) 用 走 步 控 制 程 序N X Y = 0 ?結(jié) 束N X Y = N X Y 1NNY 圖 圓弧插補(bǔ)程序流程圖 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 28 圓弧插補(bǔ)主要程序的設(shè)計及分析 本程序共包括 1 個主程序 ， 1 個子程序和 3 個中斷子程序 。 網(wǎng)絡(luò) 1：中斷程序 INT_2 是由中斷程序 INT_0 中的網(wǎng)絡(luò) 4中斷到 INT_2 網(wǎng)絡(luò) 1， 工作， Y步進(jìn)復(fù)位置 1 圖 Y 軸步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)復(fù)位梯形圖 MAIN 主程序主要實(shí)現(xiàn) X軸和 Y軸步進(jìn)電機(jī)工作輸出。 當(dāng)已走步數(shù)大于或等于總定位數(shù)時，直線插補(bǔ)完成， 啟動 ，總定位數(shù)是 由 給定終點(diǎn)坐標(biāo)與起始坐標(biāo)計算得出。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 23 圖 偏差 小于等于 0 時偏差計算 等 梯形圖 網(wǎng)絡(luò) 2和網(wǎng)絡(luò) 4的梯形圖如圖 ，它們分別完成調(diào)用中斷程序 INT_1和 INT_2 的功能。 中斷程序 INT_0 中的 網(wǎng)絡(luò) 1 的梯形圖如圖 所示 ，用于實(shí)現(xiàn)偏差大于 0 時偏差的計算 。 N X Y 1YNN 圖 直線插補(bǔ)程序流程圖 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 22 直線插補(bǔ) 主要程序的設(shè)計及分析 本程序 共包括 1 個主程序 ， 1 個子程序和 3 個中斷子程序 。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 19 表 圓弧插補(bǔ)的進(jìn)給方向及偏差計算公式 偏差 圓弧種類 進(jìn)給方向 偏差計算 坐標(biāo)計算 mF ≥0 1SR 、2NR y 121 ???? mmm yFF mm xx ??1 11 ??? mm yy 3SR 、4NR +y 1NR 、4SR x 121 ???? mmm xFF 11 ??? mm xx mm yy ??1 3NR 、2SR +x mF 0 1SR 、4NR +x 121 ???? mmm xFF 11 ??? mm xx mm yy ??1 3SR 、2NR x 1NR 、2SR +y 121 ???? mmm yFF mm xx ??1 11 ??? mm yy 3NR 、4SR y 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 20 4 逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)系統(tǒng)的 程序 設(shè)計 本系統(tǒng)軟件設(shè)計的 PLC 程序是此次設(shè)計的重點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)可編程控制器邏輯控制的主體部分，因此，在系統(tǒng)的自動控制中至關(guān)重要，其中包括： I/O 分配表、程序流程圖、以及程序設(shè)計。 插補(bǔ)計算過程 與直線的插補(bǔ)過程相同。 由第一象限逆圓弧 AB 可知 222 mmm yxR ?? （ ） 20202 yxR ?? （ ） 偏差判別式： 22222 RYXRRF mmmm ????? （ ） 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 18 若 M 點(diǎn)在圓弧上，則 mF =0； 若 M 點(diǎn)在圓弧外，則 mF 0； 若 M 點(diǎn)在圓弧內(nèi)，則 mF 0。 表 直線插補(bǔ)的進(jìn)給方向及偏差計算公式 mF ≥0 mF 0 所在象限 進(jìn)給方向 偏差計算 所在象限 進(jìn)給方向 偏差計算 一、四 +X emm yFF ???1 一、四 +Y emm xFF ???1 二、三 X 二、三 Y 第一象限逆時針 圓弧插補(bǔ) 圓弧插補(bǔ)（ Circular Interpolation）這是一種插補(bǔ)方式，在此方式中，根據(jù)兩端點(diǎn)間的插補(bǔ)數(shù)字信息，計算出逼近實(shí)際圓弧的點(diǎn)群，控制刀具沿這些點(diǎn)運(yùn)動，加工出圓弧曲線。 插補(bǔ)計算過程 插補(bǔ)過程分四步： ：判斷 mF ≥0 還是 mF 0； ： mF ≥0 ， +X 方向走一步， mF 0， +Y 方向走一步； 算：計算新的偏差； ：判斷是否插補(bǔ)到了終點(diǎn)。 Y X A( ex , ey ) M my mx 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 16 當(dāng) mF ≥0 時，為了使加工點(diǎn)逼近給定軌跡，應(yīng)向 +x 方向進(jìn)給一步。 首先假設(shè)在實(shí)際輪廓起始點(diǎn)處沿 x方向走一小段 (一個脈沖當(dāng)量 )， 發(fā)現(xiàn)終點(diǎn)在實(shí)際輪廓的下方 ， 則下一條線段沿 y 方向走一小段 ， 此時如果線段終點(diǎn)還在實(shí)際輪廓下方 ， 則繼續(xù)沿 y方向走一小段 ， 直到在實(shí)際輪廓上方以后 ，再向 x方向走一小段 ， 依次循環(huán)類推 .直到到達(dá)輪廓終點(diǎn)為止 。 一個零件的輪廓往往是多種多樣的 ， 有直線 ， 有圓弧 ， 也有可能是任意曲線 ，樣條線等 。 由其插補(bǔ)原理可知數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動部件每走一步都要經(jīng)過以下四個節(jié)拍： 第一節(jié)拍：偏差判別，判別刀具當(dāng)前位置相對于給定輪廓的偏離情況，并以此決定刀具的進(jìn)給方向。 因此，本章主要介紹逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)的基本原理。用戶數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時器，計數(shù)器）可通過內(nèi)部的超級電容存貯大約 5天。 ： CPU22 224XP、 226可以通過增加 EM277的方法支持沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 13 PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 ：是一個很有特色的功能。 CPU上集成的編程口同時就是 PPI通訊聯(lián)網(wǎng)接口。 內(nèi)部集成的 PPI接口為用戶提供強(qiáng)大的通訊功能。可用負(fù)載電源。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種 機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 12 施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。 S7200系列的強(qiáng)大功能使其無論 在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。 PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。作為工業(yè)控制計算機(jī)，PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。它是利用電力線作為通信載體，使得 PLC 具有極大的便捷性，只要在房間任何有電源插座的地方，不用撥號，就立即可享受 ~45Mbps 的高速網(wǎng)絡(luò)接入，來瀏覽網(wǎng)頁﹑撥打電話，和觀看在線電影，從而實(shí)現(xiàn)集數(shù)據(jù)、語音、視頻，以及電力于一體的 “ 四網(wǎng)合一 ” 。相對傳統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù)， PLC 成本更低，工期短，可擴(kuò)展性和可管理性更強(qiáng)。終端用戶只需要插上電力貓，就可以實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)接入，電視頻道接收節(jié)目，打電話或者是可視電話。雖然無線網(wǎng)絡(luò)可以做到不破墻，但對于高層建筑來說，其必需布設(shè) N 多個 AP 才能滿足需求，而且同樣不能避面信號盲區(qū)的存在。 PLC 屬于 即插即用 ，不用煩瑣的撥號過程，接入電源就等于接入網(wǎng)絡(luò)！ ，只要連接到房間內(nèi)的任何電源插座上，就可立沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 9 即擁有 PLC 帶來的高速網(wǎng)絡(luò)享受！ PLC 特點(diǎn) ，不受環(huán)境的限制，有電即可組建網(wǎng)絡(luò)，同時可以靈活擴(kuò)展接入端口數(shù)量，使資源保持較高的利用率，在移動性方面可與 WLAN 媲美。 PLC 能夠提供高速的傳輸。首先，網(wǎng)絡(luò)必須是開放，以方便不同設(shè)備集成及未來系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)展；其次，針對不同網(wǎng)絡(luò)層次傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡(luò)形式，這必須較深入了解該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議、機(jī)制前提下進(jìn)行；再次綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性、現(xiàn)場環(huán)境適用性等具體問題，確定不同層次所使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。 PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它使 PLC 與 PLC 之間、 PLC 與上位計算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成 一個統(tǒng)一整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。 ：最簡單人機(jī) 界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 8 及。電源輸入類型有：交流電源（ 220VAC 或 110VAC），直流電源（常用為 24VAC）。 上述通用 IO 外，還有特殊 IO 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。 I/O 分為開關(guān)量輸入（ DI），開關(guān)量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬量輸出（ AO）等模塊。 CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC 重要參數(shù)，它們決定著 PLC 工作速度， IO數(shù)量及軟件容量等，限制著控制規(guī)模。 CPU 控制器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)控制信號，去指揮有關(guān)控制電路。 PLC 構(gòu)成 從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。 上世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快時期，年增長率一 直保持為 30～40%。 個人計算機(jī)（簡稱 PC）發(fā)展起來后，方便，也反映可編程控制器功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為 Programmable Logic Controller（ PLC），現(xiàn) 在 仍常常將 PLC簡稱 PC。它采用一類可編程存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算 ,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶指令， 數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型機(jī)械或生產(chǎn)過程。 第 4章 具體介紹了 PLC 程序的設(shè)計核心內(nèi)容，包括程序的設(shè)計思路和方法 等。 PLC 直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)的程序。發(fā)達(dá)國家視數(shù)控技術(shù)為機(jī)械工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)，而大力推進(jìn)和發(fā)展數(shù)控機(jī)床。 數(shù)控機(jī)床是一種通過數(shù)字信息控制機(jī)床按給定的運(yùn)動規(guī)律，進(jìn)行自動加工的機(jī)電一體化新型加工裝備。 計算機(jī)數(shù)控（ Computer Numerical Control），簡稱 CNC。 由于數(shù)控中的控制信息，而處理這些短信息離不開計算機(jī)，因此將通過計算機(jī)進(jìn)行自動控制的技術(shù)，簡稱為數(shù)控。 為解決上述問題，一種靈活、通用、高精度、高效的 “ 柔性 ” 自動化生產(chǎn)設(shè)備—— 數(shù)控機(jī)床在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生。然而，對于簡單的曲線，數(shù)控裝置易于實(shí)現(xiàn)，但對于較復(fù)雜的形狀，若直接生成，勢必會使算法變得很復(fù)雜，計算機(jī)的工作量也相應(yīng)地大大增加。逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)既可以作直線插補(bǔ)，又可作圓弧插補(bǔ)。機(jī)械加工工藝過程自動是和智能化適應(yīng)上述發(fā)展特點(diǎn)的最重要手段。然而 自動控制需要大量的實(shí)踐和對實(shí)際工業(yè)基礎(chǔ)的了解 ， 所以研究數(shù)字程序控制的模擬 就顯得非常重要 。 課題背景 在 工業(yè)自動化方面 ， 如工廠車間使用的 各種 加工車床 ， 以前很多都是人力或是半人力操作控制 。 采用 紫金橋組態(tài)軟件 完成對 PLC 直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)兩個程