【正文】 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， 正 Y步進(jìn)復(fù)位置 1 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 32 圖 Y 軸步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)復(fù)位梯形圖 MAIN 主程序主要實現(xiàn) X軸和 Y軸步進(jìn)電機(jī)工作輸出。 當(dāng)偏差值小于等于 0時，即此時實際坐標(biāo)點在曲線的下方，根據(jù)公式 121 ???? mmm yFF 將Y 坐標(biāo)乘以 2 賦值到 VD36，偏差值加 VD36，得出新的偏差值，重新進(jìn)行賦值，偏差值自加 1 重新賦值， Y1 坐標(biāo)加 1重新賦值到 Y1，已走步數(shù)自加 1 重新賦值，需要向正 Y方向給進(jìn) 1 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 30 圖 偏差大于 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 和 所示，它們分別完成調(diào)用中斷程序INT_1 和 INT_2 的功能。 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 ) 26 圖 Y 軸步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)復(fù)位梯形圖 圓弧插補 PLC 軟件設(shè)計 圓弧插補程序 I/O分配表 表 圓弧插補 I/O 地址分配表 名 名稱 地址 備注 輸 入 部 分 啟動 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) B 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 (論文 ) 27 第一象限內(nèi)逆時針圓弧插補流程圖 第一象限 逆時針圓弧 插補程序流程圖如圖 所示。 圖 中斷程序 INT_0 網(wǎng)絡(luò) 2 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 ) 24 圖 中斷程序 INT_0 網(wǎng)絡(luò) 4 梯形圖 網(wǎng)絡(luò) 5完成終點判斷的功能，其梯形圖如圖 所示。該中斷程序共包括 5 個網(wǎng)絡(luò)。 該表中 1SR 、 2SR 、 3SR 、 4SR 、 1NR 、2NR 、 3NR 和 4NR 分別表示第一至第四象限的順圓弧和逆圓弧。瞬時加工點 M（ mx ， my ），與圓心的距離為 mR ，比較 mR 和 R 反映加工的偏差 。 ：用一個終點計數(shù)器， X和 Y兩個坐標(biāo)，從起點到終點的總步數(shù) ∑ ；X、 Y 坐標(biāo)每進(jìn)給一步， ∑ 減去，直到 ∑ 為零時，就到達(dá)終點。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 15 第一象限 直線插補 原理 所謂直線插補 （ Line Interpolation） 就是只能用于實際輪廓是直線的插補方式 (如果不是直線 ， 也可以用逼近的方式把曲線用一段段線段去逼近 ， 從而每一段線段就可以用直線插補了 )。以折線來逼近直線或圓弧，最大誤差不超過一個脈沖當(dāng)量，因此，只要脈沖當(dāng)量取得足夠小，就可達(dá)到加工精度的要求。 用于長時間數(shù)據(jù)后 備。 S7200可與 S7300/400通訊， S7200CPU在 MPI網(wǎng)絡(luò)中作為從站，彼此間不能通訊。 /輸出點 CPU 224XP有 2個 AI/1AO。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食 品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。無需挖溝和穿墻打洞，避免了對建筑物、公用設(shè)施、家庭裝潢的破壞，同時也節(jié)省了人力。 ，無所不在的電力線網(wǎng)絡(luò)也是這種技術(shù)的優(yōu)勢。PLC 可以輕松地滲透到每個家庭，為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造極大的空間。網(wǎng)絡(luò)自動化系統(tǒng)集成工程中重要性越來越顯著，有人提出 網(wǎng)絡(luò)就是控制器 觀點說法。同時，有還為輸入電路提供24V 工作電源。輸入模塊將電沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 7 信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入 PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。 使用者看來，不必要詳細(xì)分析 CPU 內(nèi)部電路，但對各部分工作機(jī)制應(yīng)有足夠理解。 PLC 工業(yè)自動化控制特別是順序控制中位，可預(yù)見將來，是無法取代。 1968 年美國 GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)控制裝置，首次采用程序化手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱 Programmable Controller（ PC）。第 1章概述，介紹 數(shù)字程序控制 的課題背景 ， 數(shù)字程序控制的發(fā)展現(xiàn)狀 以及本課題的研究內(nèi)容和技術(shù)指標(biāo) ； 第 2章介紹了 PLC 可編程控制器及西門子 S7200 的特點、應(yīng)用、優(yōu)點 ，以及 相關(guān) 的主要技術(shù)指標(biāo)； 第 3章 介紹 本文的設(shè)計原理逐點比較法，直線插補，圓弧插補 等。它對于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，促進(jìn) 科技進(jìn)步和加速現(xiàn)代化建設(shè)，都有著十分重大的意義。 早期的數(shù)控機(jī)床的 NC 裝置由各種邏輯元件、記憶元件組成隨機(jī)邏輯電路，是固定接線的硬件結(jié)構(gòu)，由硬件來實現(xiàn)數(shù)控功能，稱作硬件 數(shù)控，用這種技術(shù)實現(xiàn)的數(shù)控機(jī)床一般稱作為 NC 機(jī)床。在對數(shù)控系統(tǒng)輸入有限坐標(biāo)點 (例如起點、終點 )的情況下，計算機(jī)根據(jù)線段的特征 (直線、圓弧、 橢圓等 )，運用一定的算法，自動地在有限坐標(biāo)點之間生成一系列的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，即所謂數(shù)據(jù)密化，從而自動地對各坐標(biāo)軸進(jìn)行脈沖分配，完成整個線段的軌跡運行，以滿足加工精度的要求。目前插補算法有很多種，與其它插補方法相比，逐點比較法是一種控制算法簡單、進(jìn)給速度控制方便的插補算法。 數(shù)字程序控制 是許多行業(yè)的重要工作目標(biāo)之一，不論是 日常生活、工業(yè)自動化、家用電器、環(huán)境保護(hù)、安全生產(chǎn)和汽車工業(yè)等等 ， 都需要在符合規(guī)定 并且合適的條件下盡可能達(dá)到自動化，從而節(jié)省人力資源 。 2）逐點比較法 PLC 控制上位機(jī)監(jiān)視 系統(tǒng)的 設(shè)計。 （ 2） 深入學(xué)習(xí)并掌握 PLC 和組態(tài)軟件語言 編程。 本畢業(yè)設(shè)計主要實現(xiàn)利用 PLC完成雙軸直線切削的直線運動的數(shù)字程序控制的模擬。 指導(dǎo)教師簽字 年 月 日 負(fù)責(zé)教師簽字 年 月 日沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) I 摘 要 可編程控制器（簡稱 PLC）以其通用性強(qiáng)、可靠性高、指令系統(tǒng)簡單、編程易于掌握、體積小、維修工作少、現(xiàn)場接口安裝方便等一系列優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動控制中。 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 。機(jī)械加工工藝過程自動是和智能化適應(yīng)上述發(fā)展特點的最重要手段。然而，對于簡單的曲線，數(shù)控裝置易于實現(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。 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。 數(shù)控機(jī)床是一種通過數(shù)字信息控制機(jī)床按給定的運動規(guī)律，進(jìn)行自動加工的機(jī)電一體化新型加工裝備。 PLC 直線插補和圓弧插補的程序。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。 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%。進(jìn)入運行后，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。 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。 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。 ：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。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 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 ，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。終端用戶只需要插上電力貓，就可以實現(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。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，從而實現(xiàn)集數(shù)據(jù)、語音、視頻，以及電力于一體的 “ 四網(wǎng)合一 ” 。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動控制模塊。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。 S7200系列的強(qiáng)大功能使其無論 在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能?？捎秘?fù)載電源。 CPU上集成的編程口同時就是 PPI通訊聯(lián)網(wǎng)接口。 ： 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。 因此，本章主要介紹逐點比較法直線插補和圓弧插補的基本原理。 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 。 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，為了使加工點逼近給定軌跡，應(yīng)向 +x 方向進(jìn)給一步。 表 直線插補的進(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 圓弧插補（ Circular Interpolation）這是一種插補方式，在此方式中，根據(jù)兩端點間的插補數(shù)字信息，計算出逼近實際圓弧的點群，控制刀具沿這些點運動，加工出圓弧曲線。 插補計算過程 與直線的插補過程相同。 N X Y 1YNN 圖 直線插補程序流程圖 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 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 ) 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。 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 主程序主要實現(xiàn) X軸和 Y軸步進(jìn)電機(jī)工作輸出。 中斷程序 INT_0 中的網(wǎng)絡(luò) 1 的梯形圖如圖 所示，用于實現(xiàn)偏差大于 0 時偏差的計算。 圖 終點判斷梯形圖 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。 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