【正文】 速度低，這對當時的科學計算和數據處理影響不大，但不能適應機床實時控制的要求。 1974 年，微處理器應用于數控系統(tǒng)。即 1970 年的第四代 — 小型計算機數控系統(tǒng)； 1974 年的第五代 — 微處理器組成的數控系統(tǒng)； 1990 年的第六代 — 基于 PC 的數控系統(tǒng) 。實際訂貨時，還需根據制造廠商 PLC 的產品特點，對輸入輸出點數進行調整。 控制功能 控制功能包括 PID 控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據控制要求確定。在線編程方 式： CPU和編程器有各自的 CPU，主機 CPU 負責現場控制，并在一個掃描周期內與編程器進行數據交換，編程器把在線編制的程序或數據發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據新收到的程序運行。 四、 機型的選擇 PLC 的類型 PLC 按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環(huán)境分為現場安裝和控制室安裝兩類；按 CPU字長分為 1 位、 4 位、 8 位、 16 位、 32位、 64位等。如果 PLC 本身帶有可使用電源時，應核對提供的電流是否滿足應用要求，否則應設計外接供電電源。輸入輸出點數對價格有直接影響。 三菱 M64S 數控系統(tǒng)規(guī)格 三菱 M64S 數控系統(tǒng)主要規(guī)格參數見下表 ： 表 三菱 M64S 數控系統(tǒng)主要規(guī)格 車削系統(tǒng) 鉆削系統(tǒng)、銑削系統(tǒng) 型號 M64SL M64SM 最大控制軸數 14 7 最大 NC 軸數 12 6 最大主軸數 4 最大 PLC 軸數 2 同時聯(lián)動軸數 4 輔助軸數 4 PLC 開發(fā)工具 GX Developer 程序存儲容量（標準 /最大） 40/5120 顯示單元 單色 CRT （ 9 寸） 單色 LCD（ 寸 寸） 彩色 LCD（ 寸） MELSEC 網絡 CCLINK 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 11 M64S 數控系統(tǒng)結構 三菱 M64S 數控系統(tǒng)具有一般通用數控系統(tǒng)的結構 ,分別由控制單元 /顯示單元、基本 I/O 單元、伺服驅動單元、伺服電機、遠程 I/O 單元、 RS232 等設備組成，如圖所示： 圖 (a) 三菱 M64S 數控系統(tǒng)結構 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 12 三菱 M64S 數控數控系統(tǒng)的功能強大 ， 故當其用于加工中心時的各功能組件也很多，有些組 件在本次設計中并未遇到，所以在此次設計中可將系統(tǒng)結構稍作簡化，如圖 （ b）所示，每一個單元的安裝與連接在下面章節(jié)均有介紹。 （ 9）圖形顯示機能改進；可含有刀具路徑資料，以充分顯示工件坐標及刀具補償的實際位置。這些電機的功率大小和速度都是根據數控加工中心的機械結構來選擇的。 加工中心電氣總框圖如下： 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 15 圖 加 工中心電氣圖 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 16 第二節(jié) 數控加工中心主回路 /電氣控制回路 一、 主回路 /電氣控制回路簡述 作為通用數控加工中心，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，同時電機要接地。 在數控加工中心中， 三個進給軸由于機械結構的限制，一定要有相應的限位開關，每個軸在正負方向上都是需要的，所以在這里我有限位開關 SQX SQXSQY SQY SQZ SQZ2 來表示，當加工中心運行范圍超過這幾個限位開關時，其常閉開關打開，繼電器 KA9 線圈停止通電，其常開觸點閉合，相應的伺服強電部分停止運作，在將加工中心做相應的調整之后要解除超程，按鈕 SB2 可完成這一功能。三菱 M64S 數控系統(tǒng)提供給工程技術人員開發(fā)的最大數字輸入信號 256 個，最大數字輸出信號 240 個，包括基本 I/O 單元和遠程 I/O 單元。 表 X11 X 軸正向移動 X13 X 軸負向移動 X15 Y 軸正向移動 X0F Y 軸負向移動 X0E Z 軸正向移動 X16 Z 軸負向移動 由于各個進給軸的運動在很多時候都會用到，比如：回原點的（ ZRN方式）或自動方式，所以在本次 設計中采用中間繼電器來表示進給軸的運動以便在各種需要的程序段中可以 方便的使用，梯形圖如圖 所示： 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 34 圖 進給軸 狀態(tài)選擇 梯形圖 四、 加工中心進給軸運動方向指示燈程序 在加工中心工作時，各個進給軸自然需要在正負方向移動，為了能夠更明顯的顯示出各種狀態(tài)，我在設計中引進了指示燈，為了區(qū)分指令執(zhí)行過程中和指令執(zhí)行結束， 我們需要通過指示燈來區(qū)分。它 將倍率值用二進位碼存入文件寄存器 R148 中的。 （ 2）（當操作系統(tǒng)版本為 Windows 98 或以上時，需執(zhí)行此步驟，否則直接執(zhí)行第 3 步。與 FXGP/WINC 編程軟件的操作界面相比，該軟件取消了功能圖、功能鍵、并將這兩部分合并，作為梯形圖標記工具條，新增加了工程參數列表、數據切換工具條、注釋工具列表等，這樣直觀的操作界面使操作更加簡便。 二、 GX Developer 軟件的 開啟步驟與設定 （ 1） 點擊安裝好的 GX Developer 軟件應用程序圖標 （ 2）打開一個新文檔： Project—New Project PLC series 中選擇 “ QnACPU” PLC Type 中選擇 “ Q4A” 按下 “ OK” 即可 （ 3）測試是否在通訊狀態(tài)： OnlineTransfer Setup Serials 中選擇 “ COM1（根據實際計算機中使用的為準） ” ，傳輸速度選擇 。 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 41 第四章 M64S數控系統(tǒng)仿真 第一節(jié) GX Developer軟件使用說明 三菱公司提供的編程軟件 —— GX Developer（ PLC 設計維護工具） 是三菱電機的 MELDAS 系列可編程邏輯控制器設計的編程軟件包，通過執(zhí)行與MELDAS 系列所執(zhí)行的類似操作， 它能夠完成 Q 系列、 A 系列（包括運動控制CPU）、 FX 系列 PLC 梯形圖、指令表、 SFC 等的編輯。在三菱 PLC 接口手冊中規(guī)定主軸倍率選定信號為 SPS，元件地址為 Y28F。通過查閱 三菱數控系統(tǒng) PLC 手冊 即 可。從信號流程圖可以看出，一臺數控加工中心內部信號的交換大體可以劃分三部分，即控制器、機器 /機器操作面板、可編程邏輯控制器 (PLC)。照明24V 電源通過變壓器提供。 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 數控系統(tǒng)的核心，是對數據進行操作和運算，并輸出相關命令等。 （ 13）新機能擴展追加，根據市場，滿足客戶請求，詳細給營業(yè)單位。 （ 4）標準內藏對應全世界主要通用的 12 種多國語 言操作界面。 第三節(jié) 數控系統(tǒng)介紹 一、 三菱數控產品簡介 三菱公司是國際上有影響力的著名企業(yè)，其生產的產品以性能好、質量穩(wěn)定可靠獲得廣大用戶的一致好評，近幾年來，三菱電機公司加大了在中國大陸推廣 CNC 數控系統(tǒng)的力度。 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 9 五、 冗余功能的選擇 控制單元的冗余 重要的過程單元： CPU(包括存儲器 )及電源均應 1 比 1 冗余；在需要時也可選用 PLC 硬件與熱備軟件構成的熱備冗余系統(tǒng)、 2 重化或 3 重化冗余容錯系統(tǒng)等。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。通過軟件對 PLC 內部的性能和功能進行診斷是內診斷，通過軟件對 PLC 的 CPU 與外部輸入輸出等部重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 8 件信息交換功能進行診斷是外診斷。根據網絡組成的實際需要，應選擇具有不同通信功能的（如點對點、現場總線、工業(yè)以太網）通信處理器。 三、 控制功能的選擇 該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。不同型號的 PLC，其結構形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等也各有不同，適用的場合也各有側重。 未來的發(fā)展 當今的計算機業(yè)的高速發(fā)展，并且計算機業(yè)已經基本成熟，所以數控系統(tǒng)還是以 PC 為基礎，開發(fā)以 PC 為基礎的控制器，這種控制器可以將數控系統(tǒng)與 PC 直接連接，這樣可以直接實現數據的傳輸，大大提高了控制 器的能力，還將降低控制器的成本。 計算機數控（ CNC）階段（ 1970 年 至今） 1970 年研制成功了大規(guī)模集成電路，并將其用于通用小型計算機。 PLC 可位于數控裝置之外，稱為獨立型 PLC；也可以與數控裝置合為一體，稱為內裝型 PLC。 機床電器控制裝置 機床電器控制裝置位于數控裝置和機床之間，接受數控裝置發(fā)出的開關命令，主要完成機床主軸選速、起停和方向控制信號，換刀功能，工件裝夾功能冷卻、液壓、氣動、潤滑系統(tǒng)控制功能以及機床其他輔助功能。 數控裝置 數控裝置是數控系統(tǒng)的核心。從狹義上理解，就是利用數字化信息對機床軌跡和狀態(tài)實行控制，例如數控車床、數控銑床、數控線切割機床、數控加工中心等。1908 年，穿孔的金屬薄片互換式數據載體問世； 19 世紀末，以紙為數據載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明； 1938 年，香農在美國麻省理工學院進行了數據快速運算和傳輸，奠定了現代計算機，包括計算機數字控制系統(tǒng)的基礎。s main circuit, controlling circuit and private servers circuit. And design corresponding PLC procedure simultaneously. Finally, we use DXdeveloper to edit PLC and emulate. In this paper, I write it in two parts: the hardware circuits and PLC programs. And PLC program includes procedures for the preparation and simulation, which is the most important part of this thesis. What’s more, PLC control program is one difficult part of this research, and it is discussed in Chapter III and IV respectively. 【 Keywords】 M64S numerical control system machining centre control program circuitry 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） III 目 錄 前 言 ................................................................................................................................. 1 第一章 CNC 數控系統(tǒng)概述 ........................................................................................... 2 第一節(jié) CNC 數控系統(tǒng)相關介紹 ............................................................................ 2 一、 CNC 數控基本概念 ..................................................................................... 2 二、 數控系統(tǒng)的組成 ........................................................................................... 3 三 、數控加工中心的優(yōu)缺點 ............................................................................... 4 四、 數控技術發(fā)展回顧及未來發(fā)展趨勢 ...................................................... 5 第二節(jié) PLC 的選型 ................................................................................................. 6 一、輸入輸出（ I/O）點數的估算