【正文】 （ 3）返回 \ 文件夾，雙擊 setup 圖標(biāo)，按提示安裝 GX Developer Version 。在三菱數(shù)控系統(tǒng) 中，可使用兩個(gè)手輪，在本設(shè)計(jì)中只采用一個(gè)即第一手輪有效， PLC 輸出地址為 Y24F，而 X1E1 表示加工中心為 JOG 方式 ， 當(dāng)其置“ 1”時(shí)，第一手輪（ Y24F）有效。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，電氣原理圖的設(shè)計(jì)是很重要的一部分，此部分主要是我的搭檔負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的 ，此外 PLC 控制程序也是立式加工中心必不可少的一部分，我主要負(fù)責(zé)對(duì)這部分的設(shè)計(jì)。 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。 （ 2）高速高精度即能對(duì)應(yīng)，尤為適合模具加工。 存儲(chǔ)器的選擇 為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求 PLC的存儲(chǔ)器容量，按 256個(gè) I/O點(diǎn)至少選 8K 存儲(chǔ)器選擇。 診斷功能 PLC 的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。由于微處理器是 計(jì)算機(jī)的核心部件，故此時(shí)的數(shù)控系統(tǒng)仍然成為計(jì)算機(jī)數(shù)控。除上述通用輔助設(shè)備外，從目前數(shù)控機(jī)床技術(shù)現(xiàn)狀看，至少還有五類輔助裝置是數(shù)控機(jī)床應(yīng)該配備的：對(duì)刀儀、自動(dòng)編程機(jī)、自動(dòng)排屑機(jī)、物料儲(chǔ)運(yùn)及上下料裝置和交流穩(wěn)壓電源。 二、 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(dòng)控制裝置）、機(jī)床電器邏輯控制裝置所組成，機(jī)床本體為被控對(duì)象，它的結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示： 輸入裝置 /輸出裝置 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(guò)輸出裝置進(jìn)行觀察。它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和與機(jī)械能量有關(guān)的開(kāi)關(guān)量。s machinery manufacturing developing process, the CNC technology is one of the core technologies. CNC Machining Center has bee a modern control indispensable processing equipment, To meet the needs of machining accuracy regardless of the structure or mechanical control system is a very high demand CNC systems with high reliability and precision by a wide range of users of all ages. Based on Mitsubishi M64S NC system for the processing center, I introduced processing center structure, NC system specifications, and PLC selection, then use relative materials of Mitsubishi M64S numerical control system to design Vertical Machining Center39。 從廣義上講，是指利用數(shù)字化信息實(shí)行控制，也是利用數(shù)字控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其被控對(duì)象可以是各種生產(chǎn)過(guò)程。主軸驅(qū)動(dòng)裝置主要由速度控制單元組成。隨著電子元器件的發(fā)展，這個(gè)階段又經(jīng)歷了三代：1952 年的第一代 — 電子管計(jì)算機(jī)組成的數(shù)控裝置； 1959 年的第二代 — 晶體管計(jì)算機(jī)組成的數(shù)控裝置； 1965 年的第三代 — 小規(guī)模的集成電路計(jì)算機(jī)組成的數(shù)控裝置。 第二節(jié) PLC的選型 隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展， PLC 產(chǎn)品的種類也越來(lái)越多。 PLC 系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接 口、 RIO 通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用 DCS 接口等；大 中 型 PLC通信總線 (含接口設(shè)備和電纜 )應(yīng) 1： 1 冗余配置，通信總線應(yīng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置實(shí)際要求。 輸入輸出模塊的選擇 輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。 （ 12） 特殊 G 代碼和固定循環(huán)程序，如 G12/13， G34/35/36， 等。其中伺服電源控制回路與 NC 電源是分開(kāi)控制。 在設(shè)計(jì)中我所使用的控制面板如 圖 所示： 圖 控制面板 至于 CNC 到 PLC 的信號(hào)和 PLC 到 CNC 的信號(hào)，由于信號(hào)都是固定，工程人員一般是不可以開(kāi)發(fā)的。數(shù)控加工中心能夠完成加工所需要的各項(xiàng)功能，除了需要機(jī)床本體硬件外，還需要軟件程序的支持，軟件程序就是機(jī)床各部件運(yùn)動(dòng)指令，經(jīng)過(guò)研究分析，我設(shè)計(jì)了數(shù)控加工中心 PLC 控制程序。 在此選擇PLC 系列和PLC 類型 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 43 圖 GX Developer 編程軟件操作界面 圖 GX Developer 編程軟件操作界面中引出線所指示的名稱、內(nèi)容說(shuō)明如表 所示： 表 序號(hào) 名稱 內(nèi)容 1 下拉菜單 包含工程、編輯、查找 /替換、交換、顯示、在線、診斷等 2 標(biāo)準(zhǔn)工具條 由工程菜單、編輯菜單、查找 /替換菜單、在線菜單、工具菜單中的常用功能組成 3 數(shù)據(jù)切換工具條 可在程序、參數(shù)、注釋、編程元件內(nèi)存這四個(gè)項(xiàng)目中切換 4 梯形圖 標(biāo)記工具條 包含梯形圖編輯所需的使用的常開(kāi)常閉觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)、應(yīng)用指令等內(nèi)容 5 程序工具條 。圖 為主軸倍率選定方法 PLC程序梯形圖 在圖中，可以看出數(shù)控系統(tǒng)中 用 X X X7 的通斷組合 排列來(lái)實(shí)現(xiàn)主軸的調(diào)速控制，其中它的倍率是直接送到寄存器 R148 中的，實(shí)現(xiàn)的語(yǔ)句為MOV k* R148 ，其中的 “ *” 號(hào)為倍率，在語(yǔ)句的 實(shí)現(xiàn)中只要將要輸入的倍率直接代替 *即可： 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 圖 主軸倍率選定方法 PLC 程序梯形圖 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 七、 M 功能指令的實(shí)現(xiàn) M 代碼是 由 PLC 及 NC 的處理，來(lái)決定機(jī)臺(tái)的動(dòng)作，現(xiàn)以 M 碼功能表來(lái) 舉例如下 : 表 代碼 功能 代 碼 功能 M00 程序暫停 M01 選擇性程序暫停 M02 程序停止 M03 主軸正轉(zhuǎn) M04 主軸反轉(zhuǎn) M05 主軸停止 M06 自動(dòng)換刀執(zhí)行 M08 冷卻液開(kāi) M09 冷卻液關(guān) M 代碼需要 PLC 輸入信號(hào) X230X233 來(lái)選通，它是由 NC 給與的輸入信號(hào)，這個(gè)信號(hào)表示，第一組 MD 代碼是 根據(jù) 自動(dòng)操作（存儲(chǔ)器、 MDI、紙帶）加工程序或手動(dòng)數(shù)字命令輸入 來(lái) 接受命令。要作 說(shuō)明的是PLC 開(kāi)關(guān)，我們?cè)谄聊簧峡梢栽O(shè)定 32 個(gè) PLC 開(kāi)關(guān)并執(zhí)行開(kāi) /關(guān)操作。 電氣控制回路部分控制電壓 220V 由電源直接供電。 （ 10）簡(jiǎn)易式對(duì)話程序軟件。每增加一塊輸入輸出卡件就需 增加一定的費(fèi)用。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。 PLC 主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單向路或多向路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高 PLC 的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。 數(shù)控系統(tǒng)半個(gè)世紀(jì)經(jīng)歷了兩個(gè)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(jià)格昂貴、應(yīng)用很不方便等極 為關(guān)鍵的問(wèn)題。于是，人們不得不采用數(shù)字邏輯控制電路，組成機(jī)床專用計(jì)算機(jī)。 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。 數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控是數(shù)字控制（ Numerical Control NC）的簡(jiǎn)稱。 本文主要從硬件電路和 PLC程序兩大部分來(lái)撰寫 ， PLC 程序又包括程序的編寫和仿真，這是本論文最重要的部分，其中 PLC 控制程序又是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，分別在第三章和第四章。1908 年，穿孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問(wèn)世； 19 世紀(jì)末，以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明； 1938 年，香農(nóng)在美國(guó)麻省理工學(xué)院進(jìn)行了數(shù)據(jù)快速運(yùn)算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，包括計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 數(shù)控裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。 PLC 可位于數(shù)控裝置之外，稱為獨(dú)立型 PLC；也可以與數(shù)控裝置合為一體，稱為內(nèi)裝型 PLC。 未來(lái)的發(fā)展 當(dāng)今的計(jì)算機(jī)業(yè)的高速發(fā)展，并且計(jì)算機(jī)業(yè)已經(jīng)基本成熟，所以數(shù)控系統(tǒng)還是以 PC 為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)以 PC 為基礎(chǔ)的控制器，這種控制器可以將數(shù)控系統(tǒng)與 PC 直接連接，這樣可以直接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，大大提高了控制 器的能力，還將降低控制器的成本。 三、 控制功能的選擇 該選擇包括運(yùn)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。通過(guò)軟件對(duì) PLC 內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過(guò)軟件對(duì) PLC 的 CPU 與外部輸入輸出等部重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 五、 冗余功能的選擇 控制單元的冗余 重要的過(guò)程單元： CPU(包括存儲(chǔ)器 )及電源均應(yīng) 1 比 1 冗余；在需要時(shí)也可選用 PLC 硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng)、 2 重化或 3 重化冗余容錯(cuò)系統(tǒng)等。 （ 4）標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)藏對(duì)應(yīng)全世界主要通用的 12 種多國(guó)語(yǔ) 言操作界面。 加工中心的電氣控制設(shè)計(jì)如圖 所示，共有以下幾個(gè)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(gè) 數(shù)控系統(tǒng)的核心，是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和運(yùn)算，并輸出相關(guān)命令等。從信號(hào)流程圖可以看出，一臺(tái)數(shù)控加工中心內(nèi)部信號(hào)的交換大體可以劃分三部分，即控制器、機(jī)器 /機(jī)器操作面板、可編程邏輯控制器 (PLC)。在三菱 PLC 接口手冊(cè)中規(guī)定主軸倍率選定信號(hào)為 SPS，元件地址為 Y28F。 二、 GX Developer 軟件的 開(kāi)啟步驟與設(shè)定 （ 1） 點(diǎn)擊安裝好的 GX Developer 軟件應(yīng)用程序圖標(biāo) （ 2）打開(kāi)一個(gè)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(cè)試是否在通訊狀態(tài)： OnlineTransfer Setup Serials 中選擇 “ COM1（根據(jù)實(shí)際計(jì)算機(jī)中使用的為準(zhǔn)） ” ，傳輸速度選擇 。 （ 2）（當(dāng)操作系統(tǒng)版本為 Windows 98 或以上時(shí)，需執(zhí)行此步驟，否則直接執(zhí)行第 3 步。 表 X11 X 軸正向移動(dòng) X13 X 軸負(fù)向移動(dòng) X15 Y 軸正向移動(dòng) X0F Y 軸負(fù)向移動(dòng) X0E Z 軸正向移動(dòng) X16 Z 軸負(fù)向移動(dòng) 由于各個(gè)進(jìn)給軸的運(yùn)動(dòng)在很多時(shí)候都會(huì)用到，比如：回原點(diǎn)的（ ZRN方式）或自動(dòng)方式，所以在本次 設(shè)計(jì)中采用中間繼電器來(lái)表示進(jìn)給軸的運(yùn)動(dòng)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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 圖 進(jìn)給軸 狀態(tài)選擇 梯形圖 四、 加工中心進(jìn)給軸運(yùn)動(dòng)方向指示燈程序 在加工中心工作時(shí)，各個(gè)進(jìn)給軸自然需要在正負(fù)方向移動(dòng)，為了能夠更明顯的顯示出各種狀態(tài)，我在設(shè)計(jì)中引進(jìn)了指示燈，為了區(qū)分指令執(zhí)行過(guò)程中和指令執(zhí)行結(jié)束， 我們需要通過(guò)指示燈來(lái)區(qū)分。 在數(shù)控加工中心中， 三個(gè)進(jìn)給軸由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，一定要有相應(yīng)的限位開(kāi)關(guān)，每個(gè)軸在正負(fù)方向上都是需要的，所以在這里我有限位開(kāi)關(guān) SQX SQXSQY SQY SQZ SQZ2 來(lái)表示，當(dāng)加工中心運(yùn)行范圍超過(guò)這幾個(gè)限位開(kāi)關(guān)時(shí)，其常閉開(kāi)關(guān)打開(kāi)，繼電器 KA9 線圈停止通電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，相應(yīng)的伺服強(qiáng)電部分停止運(yùn)作，在將加工中心做相應(yīng)的調(diào)整之后要解除超程，按鈕 SB2 可完成這一功能。這些電機(jī)的功率大小和速度都是根據(jù)數(shù)控加工中心的機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)選擇的。 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(jiàn)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(kāi)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）