【正文】 備目前世界上最高水準(zhǔn)的 硬件性能。即 1970 年的第四代 — 小型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)； 1974 年的第五代 — 微處理器組成的數(shù)控系統(tǒng)； 1990 年的第六代 — 基于 PC 的數(shù)控系統(tǒng) 。 1974 年，微處理器應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。 數(shù)控技術(shù)發(fā)展回顧及未來發(fā)展趨勢(shì) 數(shù)控（ NC）階段（ 19521970 年） 早期的計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度低，這對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì) 算和數(shù)據(jù)處理影響不大，但不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求。這類機(jī)床一般結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，精度中等，價(jià) 格也比較低廉。這種方式只有前向通道，沒有反 饋通道，控制簡(jiǎn)單，調(diào)試維修方便，價(jià)格低廉，但精度和速度受到限制， 如圖 所示： 圖 開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)原理圖 （ 2）全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 這類數(shù)控系統(tǒng)帶有位置檢測(cè)反饋裝置，把直流或者交流電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行 元件。其軌跡一般為與某坐標(biāo)軸平行的直線，也可以為與坐標(biāo)軸成 45176。如切削液或油液系統(tǒng)中的冷卻或過濾裝置，油液分離裝置，吸塵吸霧裝置、潤(rùn)滑裝置及輔助主機(jī)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)和控制的氣動(dòng)、液動(dòng)裝置等。 伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng) (驅(qū)動(dòng)控制單元 )位于數(shù)控裝置和機(jī)床本體之間，包括進(jìn)給軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置和主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置。所以，數(shù)控機(jī)床是一種靈活性很強(qiáng)、技術(shù)密集型及自動(dòng)化程度很高的機(jī)電一體化加工設(shè)備。 概述 CNC數(shù) 控 基本概念 數(shù)控技術(shù) 數(shù)控 技術(shù)是利用數(shù)字化的信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。第三章介紹了 數(shù)控加工中心電氣控制電路的設(shè)計(jì)， 包括主電路的設(shè)計(jì)、控制電路的設(shè)計(jì)和伺服電路的設(shè)計(jì)。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 題目： 基于三菱數(shù)控系統(tǒng)立式加工 中心 PLC 控制程序設(shè)計(jì) I 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 日期： II 注 意 事 項(xiàng) （論文 ）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。第二章具體介紹了數(shù)控 系統(tǒng)硬件的 安裝，包括各個(gè)設(shè)備之間的連接、基本 I/O 單元之間的連接。 本章 針對(duì)數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)的概念及發(fā)展情況做 簡(jiǎn)要的介紹 。也就是說，數(shù)控機(jī)床是一種采用計(jì)算機(jī)，利用數(shù)字信息進(jìn)行控制的高效、能夠進(jìn)行自動(dòng)化加工的機(jī)床，它能夠按照機(jī)床規(guī)定的數(shù)字化代碼，把各種機(jī)械位移量、工藝參數(shù)、輔助功能表示出來，經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)的邏輯處理和運(yùn)算，發(fā)出各種控制指令，實(shí)現(xiàn)要求的機(jī)械動(dòng)作，自動(dòng)完成零件加工任務(wù)。數(shù)控裝置將數(shù)控加工程序安兩類控制信息分別輸出：一類是連續(xù)控制量，送往驅(qū)動(dòng)控制裝置；另一類是離散的開關(guān)控制量，送往機(jī)床電器邏輯控制裝置。 數(shù)控機(jī)床還配有各種輔助裝置，其作用是配合機(jī)床完成對(duì)工件的加工。 （ 2）直線數(shù)控系統(tǒng) 這類數(shù)控系統(tǒng)不僅要控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件從一點(diǎn)準(zhǔn)確地移動(dòng)到另一點(diǎn)，還要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的移動(dòng)速度和軌跡。數(shù)控裝置輸出的指令脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路功率放大后，轉(zhuǎn)換為控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各定子繞組依次通電 /斷電的電流脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)過機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。這類數(shù)控系統(tǒng)通常僅能滿足一般精度的加工，能加工形狀比較簡(jiǎn)單的直線、斜線、圓弧及帶螺紋類的零件，采用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為單板機(jī)或單片機(jī)系統(tǒng)，具有數(shù)碼顯示、 CRT 或 LCD字符顯示功能，機(jī)床進(jìn)給由步進(jìn)電機(jī)實(shí)行開環(huán)驅(qū)動(dòng)，控制的軸數(shù)和聯(lián)動(dòng)軸數(shù)在 3 軸或 3 軸以下，進(jìn)給分辨率一般為 10um，快速進(jìn)給不超過 10m/min。它的優(yōu)點(diǎn)有高精度、定位準(zhǔn)確性、對(duì)操作者的技術(shù)要求低、能增加生產(chǎn)力、減少人為錯(cuò)誤、能適應(yīng)中、小批量結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度高的加工、對(duì)工時(shí)估算容易、生產(chǎn)精度掌握容易。 1971 年，美國(guó) INTEL 公司在世界上的第一次將計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件 運(yùn)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。 總之，計(jì)算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)規(guī)格 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)主要規(guī)格參數(shù)見下表 ： 表 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)主要規(guī)格 車削系統(tǒng) 鉆削 系統(tǒng)、銑削系統(tǒng) 型號(hào) M64SL M64SM 最大控制軸數(shù) 14 7 最大 NC 軸數(shù) 12 6 最大主軸數(shù) 4 最大 PLC 軸數(shù) 2 同時(shí)聯(lián)動(dòng)軸數(shù) 4 輔助軸數(shù) 4 PLC 開發(fā)工具 GX Developer 程序存儲(chǔ)容量（標(biāo)準(zhǔn) /最大） 40/5120 顯示單元 單色 CRT （ 9 寸） 單色 LCD（ 寸 寸） 彩色 LCD（ 寸） MELSEC 網(wǎng)絡(luò) CCLINK M64S 數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)具有一般通用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ,分別由控制單元 /數(shù)控裝置（ CNC） 機(jī) 床 控 制 電 器 主軸伺服器 X軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng) Z軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng) 刀臂電機(jī)控制 主軸冷卻電機(jī) Y軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng) 刀架電機(jī)控制 排屑電機(jī) 切削液電機(jī)控制 9 顯示單元、基本 I/O 單元、伺服驅(qū)動(dòng)單元、伺服電機(jī)、遠(yuǎn)程 I/O 單元、 RS232等設(shè)備組成，如圖所示： 圖 (a) 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 三菱 M64S 數(shù)控?cái)?shù)控系統(tǒng)的功能強(qiáng)大故當(dāng)其用于加工中心時(shí)的各功能組件也很多，有些組件在本次設(shè)計(jì)中并未遇到，所以在此次設(shè)計(jì)中可將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)稍作簡(jiǎn)化，如圖 （ b） 所示，每一個(gè)單元的安裝與連接在下面章節(jié)均有介紹。 （ 9）圖形顯示機(jī)能改進(jìn)；可含有刀具路徑資料，以充分顯示工件坐標(biāo)及刀具補(bǔ)償?shù)膶?shí)際位置。 （ 1） 控制單元外型及接口 電氣設(shè)備的接地是十分重要的， M64S數(shù)控系統(tǒng)也是不例外的，并且它的接地不同于其他， M64S 的 HR171 通訊卡的 FG 必需單獨(dú)接地，不能與 M64S 控制器進(jìn)行串聯(lián)接地，如 圖 （ a） 所示 ： 圖 （ a） 控制器外型圖 我們對(duì) M64S 控制器與各種設(shè)備間的連接作詳細(xì)的說明。 基 本 I/O 單元結(jié)構(gòu)及各部分名稱 基本 I\O 單元板的結(jié)構(gòu)如圖 所示 ： 急停按鈕 行程接觸開關(guān) 15 圖 基本 I\O 輸入 /輸出結(jié)構(gòu)示意圖 圖 各部分的功能說明如下： ○ 1 DI 連接頭（ X0～ X１ F） ○ 2 DI 連接頭（ X20～ X3F） ○ 3 DO 連接圖（ Y0～ Y１ F） ○ 4 DO 連接圖（ Y20～ Y3F） ○ 5 感應(yīng)器連接頭 ○ 6 同步進(jìn)給編碼器接頭 ○ 7 I/O 界面接頭 ○ 8 旋轉(zhuǎn)開關(guān) 2：通常設(shè)為 1 ○ 9 旋轉(zhuǎn)開頭 1：通常設(shè)為 0 ○ 10 伺服放大器第 1BusLink 接頭 ○ 11 伺服放大器第 2BusLink 接頭 ○ 12 DC +24V 電源輸入端 ○ 13 遙控 I/O 單元第 1 接頭 ○ 14 遙控 I/O 單元第 2 接頭 ○ 15 RS232C ○ 16 手輪脈沖發(fā)生器 16 控制面板與基本 I/O 單元的 連 接 基本 I/O 單元 FCU6DX451 是三菱數(shù)控系統(tǒng)的最基本的配置之一輸入插口為 CF3 CF32，兩個(gè)插口共有 64 點(diǎn)，輸出插口 CF3 CF34， CF33有 32 點(diǎn)， CF34 有 16 點(diǎn)，共 48 點(diǎn)，根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)定在機(jī)床側(cè)接 DC24V電源。 數(shù)控加工中心的核 心部分是控制單元，本畢業(yè)設(shè)計(jì)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，它們之間的連接見第二章。該部分 我 設(shè)計(jì)了伺服電源控制電路、 24V 電源控制電路 、冷卻控制電路、排屑控制電路、刀庫(kù)、刀臂電路及照明電路。 26 圖 電氣 控制單元回路 123456ABCD654321D C B ATitleNumberRevisionSizeBDate:13Jun2006Sheet of File:D:\My Documents\畢業(yè)設(shè)計(jì)\畢業(yè)設(shè)計(jì)\畢業(yè)設(shè)計(jì)\圖\MyDesign2.ddbDrawn By:KA2KA3KA4KA5KA6KA7KA8KA1KA9SQX1SQX2SQY1SQY2SQZ1SQZ2SB2急停超程解除KA9KA10刀臂正轉(zhuǎn)刀臂反轉(zhuǎn)刀庫(kù)正轉(zhuǎn)刀庫(kù)反轉(zhuǎn)切削液電機(jī)排屑電機(jī)主軸冷卻KA3KA2KA5KA4伺服強(qiáng)電KA11照明電路加工中心電氣控制單元回路圖Y28Y12YAYBY2DYFY2AY2CY27 27 圖 交流控制回路 28 數(shù)控加工中心伺服電路 設(shè)計(jì) 在 伺服電路 中 輸入電壓三相 380V 交流電壓，通過變壓器獲得伺服驅(qū)動(dòng)和伺服電機(jī)所需的三相 220V， KM 為伺服強(qiáng)電部分的交流接觸器主觸點(diǎn)，在驅(qū)動(dòng)器中 L L L3 為主回路電源，用于電路電源輸入， L1L12 控制電路 電源連接單項(xiàng)電源 L11 應(yīng)與 L1 同相、 L12 與 L2 同相， P、C、 D 接回生選件，在本次實(shí)際中使用的是標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)置回生電阻，估只需將PD 間短接即可?？刂破髋c機(jī)器 /機(jī)器操作面板之間不存在直接的信號(hào)交換。 33 表 HR337 INPUT DI1 （操作面板 信號(hào)） 元件 信號(hào)簡(jiǎn)稱 信號(hào)名稱 元件 信號(hào)簡(jiǎn)稱 信號(hào)名稱 X0 MODE SELECT(A) B20 X10 F5 F5 功能 A20 X1 MODE SELECT(F) B19 X11 +X X 軸正方向 A19 X2 MODE SELECT(B) B18 X12 保留 A18 X3 RAPID TRAVERSE(A) B17 X13 X X 軸負(fù)方向 A17 X4 RAPID TRAVERSE(F) B16 X14 O T Rel 過行程解除 A16 X5 SPINDL OVERRIDE(A) B15 X15 +Y Y 軸正方向 A15 X6 SPINDL OVERRIDE(F) B14 X16 Z Z 軸負(fù)方向 A14 X7 SPINDL OVERRIDE(B) B13 X17 +4 第四軸正方向 A13 X8 MST NCRESET系統(tǒng)使用 B12 X18 F6 F6 功能 A12