【正文】 ................................................ 57 附錄 A： 英文資料 ......................................................................................................58 附錄 B： 英文資料翻譯 ..............................................................................................63 附錄 C： 電氣接口圖 ..................................................................................................68 附錄 D： PLC 梯形圖 .................................................................................................72 附件： 畢業(yè)論文光盤資料 1 第一章 緒 論 數(shù)控系統(tǒng)是現(xiàn)代機械制造系 統(tǒng)的重要支柱之一，數(shù)控機床是 現(xiàn)代制造技術不可缺少的設備，它的 核心是數(shù)控系統(tǒng)。 第六 章總結(jié)了本次畢業(yè)設計的過程和心得。第一章介紹了數(shù)控技術的概念、構(gòu)成、分類和發(fā)展趨勢 ，并簡要介紹了三菱數(shù)控系統(tǒng)。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔 1）設計（論文） 2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂 III 摘 要 在當今機械制造業(yè)的發(fā)展過程中，數(shù)控技術是其核心 技術之一。保密的論文（設計）在解密后適用本規(guī)定。對本論文（設計）的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。據(jù)我所知， 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設計）不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。學?？梢怨颊撐模ㄔO計）的全部或部分內(nèi)容。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整 ，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。 本文根據(jù)設計的要求 ,主要包括如下幾個方面 ： 硬件系統(tǒng)的連接、加工中心電氣控制電路設計、 PLC 控制程序的編寫與調(diào)試 等 。第四章介紹 PLC 控制程序的編寫步驟及關鍵部分的解釋，第五章介紹編程軟件和 計算機與數(shù)控系統(tǒng)進行通信，將程序傳入 M64S 數(shù)控系統(tǒng)，進行簡單的調(diào)試。 Machining center。 數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控是數(shù)字控制 （ Numerical Control NC） 的簡稱。 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。 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 2 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 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 輸入輸出裝 置 數(shù) 控 裝 置（ CNC） 機床電器控制裝置 伺服系統(tǒng) 機床本體 3 床、加工中心及電加工機床等。除上述通用輔助設備外，從目前數(shù)控機床技術現(xiàn)狀看，至少還有五類輔助裝置是數(shù)控機床應該配備的：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。 數(shù)控系統(tǒng)的分類 按數(shù)控機床運動軌跡分類 （ 1）點位數(shù)控系統(tǒng) 這類數(shù)控系統(tǒng)控制機床運動部件從一點準確移動到另一點，在移動過程中不進行加工，因此對兩點間的移動速度和運動軌跡沒有嚴格要求，可以先沿著一個坐標軸移動完畢，在沿著另一個坐標軸移動，也可以多個坐標軸同時移動。夾角的斜線。這類數(shù)控系統(tǒng)的輔助功能比前兩類都多。位置檢測裝置安裝在機床工作臺上，用以檢測機床工作臺的實際運行位置（直線運動），并將其與數(shù)控裝置計算出的指令位置（或位移）相比較，用差值進行控制，驅(qū)動工作臺朝著減小誤差的方向運動。由于閉環(huán)的環(huán)路內(nèi)不包含絲杠、螺母副、導軌及機床工作臺這些大慣量環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)造成的誤差不能被反饋信號所補償，因而其綜合精度不如全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。 （ 2）普及型數(shù)控系統(tǒng) 普及型數(shù)控系統(tǒng)又稱全功能數(shù)控系統(tǒng)。 數(shù)控加工中心 的優(yōu)缺點 數(shù)控技術的發(fā)展已經(jīng)有 50 多年的歷史了，經(jīng)過多次修正，如今它已經(jīng)很成熟了。于是，人們不得不采用數(shù)字邏輯控制電路，組成機床專用計算機。此時的小型計算機，其運算速度比以往的計算機有了大幅度的提高，比專用計算機成本低、可靠性提高。 雖然早期的微處理器速度和功能對數(shù)控裝置來說有局限性，但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決 相應的問題。 控制器還將采用開 放式的系統(tǒng)構(gòu)架，這樣數(shù)控機床也可以像今日的計算機業(yè)一樣，用戶可以根據(jù)需要自行對數(shù)控機床的軟、硬件進行配置，這樣數(shù)控機床的功能提升了，價格降低了。 數(shù)控系統(tǒng)半個世紀經(jīng)歷了兩個階段六代大發(fā)展，只是發(fā)展到了第五代以后，才從根本上解決了數(shù)控系統(tǒng)可靠性低、價格昂貴、應用很不方便等極為關鍵的問題。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，尤為適合模具加工。 （ 6）坐標顯示轉(zhuǎn)換可自由切換（程序值顯示或手動插入量顯示切換） （ 7）標準內(nèi)藏波形顯示功能，工件位置坐標及中心點測量功能。 （ 11）可對應 Windows 操作環(huán)境的 PLC 開發(fā)軟件 GX Developer。在 本章中 重點介紹 了控制單元、基本 I/O 單元、伺服單元的安裝與 連接。并且不需要額外提供電源。電源單元連接圖見圖 圖 電源單元連接圖 急停按鈕配線 急停銨鈕的配線如圖 所示 ： 14 圖 急停按鈕內(nèi)部接線圖 三菱 M64S 數(shù)控 系統(tǒng) 基本 I/O 單元 I/O 單元 種類 三菱 CNC 信號的傳送，通過 I/O 接口進行， I/O 種類有：基本 I/O 、 DI/DO、伺服驅(qū)動單元、同期進給編 碼器、跳躍信號、遠程 I/O 單元。連接示意圖如 圖 所示： 圖 I/O 單元伺服驅(qū)動單元的連接 基本 I/O 單元 SV1 CN1B CN1A UVW CN2 CN1B CN1A UVW CN2 CN1B CN1A UVW CN2 CN1B CN1A UVW CN2 Z 軸伺服電機 Y 軸伺服電機 X 軸伺服電機 主軸伺服電機 終端電阻 進給軸伺服驅(qū)動 Ⅰ 進給軸伺服驅(qū)動 Ⅱ 進給軸伺服驅(qū)動 Ⅲ 主軸伺服驅(qū)動 18 基本 I/O 單元與手輪 的連接 在三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)中， 將手動脈沖發(fā)生器連接到控制單元的 HANDLE插口，本單元可以最多連接兩個手動脈沖發(fā)生器，我們使用的手動脈沖發(fā)生器 是HD60，手輪每一格的移動量由手輪 /增量倍率開關決定。這些電機的功率大小和速度都是根據(jù)數(shù)控加工中心的機械結(jié)構(gòu)來選擇的。 加工中心的電氣控制設計如圖 所示，共有以下幾個部分組成，包括 CNC 電路，電器主電路， PLC 和 I\O 接口電路 等 ， 三菱 M64S 控制單元，它是整個數(shù)控系統(tǒng)的核心，是對數(shù)據(jù)進行操作和運算，并輸出相關命令等。 加工中心電氣總框圖如下： 22 圖 加工中心 電氣總框圖 23 數(shù)控加工中心主回路 /電氣控制回路 主回路 /電氣控制回路簡述 作為通用數(shù)控加工中心 ，在主回路部分我 設計了冷卻電機和排屑電機，分別由 相應的 接觸器 控制其運轉(zhuǎn)，同時電機要 接地。照明 24V 電源通過變壓器提供。其他原理相同。圖中連接 NC 單元的 SH21 是與基本 I\O 單元中的 SV1 連接的通過這個線來完成 NC 指令到伺服驅(qū)動的傳輸， 如圖 所示： 29 圖 伺服 電路 數(shù)控加工中心電氣 接口圖 見附件 C 30 第四章 數(shù)控加工中心 PLC控制 程序設計 本章重點研究 數(shù)控加工中心軟件編程、 數(shù)控 系統(tǒng)輸入 /輸出信號，并對系統(tǒng)的軟件資源配置作簡單介紹。其中控制器與 PLC 之間信號使數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部規(guī)定的，不提供開發(fā)，控制器向 PLC 輸入 X 信號 (X180 之后的信號 ) ， 用于系統(tǒng)向PLC 輸入執(zhí)行命令， PLC 向控制器輸出 Y 信號 (Y180 之后的信號 )，要具體得應用通過查閱 PLC 借口手冊 。 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)提供給工程技術人員開發(fā)的最大數(shù)字輸入信號 32 256 個，最大數(shù)字輸出信號 240 個，包括基本 I/O 單元和遠程 I/O 單元。在三菱數(shù)控系統(tǒng) PLC 查閱便可。整個開發(fā)工程中， 我是按照以下步驟完成的： 表 三菱數(shù)控編程步驟： 1 急停 2 常數(shù)及初始脈沖 3 方式 :AUTO， MDI， ZRN， JOG， RAPID， INC， DNC 4 自動方式（ AUTO， MDI， DNC） 手動方式（ ZRN， JOG， INC） 5 方式指示燈 6 累積時間，互鎖（ Y234， Y235， Y21B， Y21C） 7 閃爍脈沖 8 軸有效（ Y188， Y189） 9 +X， +Z， X， Z 10 參考點自保處理 11 回參考點指示燈（回時閃爍，到達時常亮） 12 +J， J（ Y1E0， Y1E1， Y1D8， Y1D9） 13 正向移動，反向移動指示燈 14 主軸倍率（ Y28F， R28， R108） 15 切削倍率（ Y2B7， Y136， Y2B8） 16 手輪倍率 17 手輪類別 18 手輪類別指示區(qū)別 19 快速移動倍率（ R134） 20 Y29A，輔助功能鎖定 21 機械鎖定 22 ORT 空運行，（指示燈） 23 BDT Y23F 程序跳過 24 單段執(zhí)行 Y21A 25 數(shù)據(jù)鎖定（ Y238， Y239， Y23A） 26 自動啟動 Y218 指示 27 暫停 Y219 指示 28 主軸正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)（ M03， M04， M05， Y2D0， Y2D1） 29 重置，復位，倒帶（ Y220， Y222） 30 輔助功能（ R20， Y226， Y227） 數(shù)控加工中心 PLC 控制 程序 說明 加工中心 方式選擇 在操作面板上是又扭轉(zhuǎn)開關來控制加工中心的工作方式的，來自控制面板輸入量 MODE SELECT(A)、 MODE SELECT(F)、 MODE SELECT(B)，在控制面板內(nèi)部規(guī)定與此對應的輸入量地址為 X0、 X X2， PLC 輸出方式信號地址由 PLC 接口書中查的， 見表 所示 ： 38 表 方式選擇列表 方式 X0 X1 X2 DNC 方式（ Y211） 0 0 0 手輪方式（ Y209） 0 0 1 記憶方式 MEM（ Y210） 0 1 0 快速移動方式（ Y22E） 0 1 1 增量方式（ Y20A） 1 0 0 JOG 方式（ Y208） 1 0 1 MDI 方式（ Y213） 1 1 0 回原點 ZRN（ Y20C） 1 1 1 由于各個方式之間不能同時出現(xiàn)，估在編程時需要進行互鎖， 梯形圖如圖 所示：