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臥式車床數(shù)控化改改造設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-07-19 20:38 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 612=M/M選用90BF002其最大靜轉(zhuǎn)距為400滿足要求: fk===4000HZ fv==833HZ 4. 微機(jī)控制部分在普通車床CA6140基礎(chǔ)上加數(shù)控部分,以使其成為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,以完成較高的精度加工. 總體設(shè)計(jì)我國(guó)目前廣泛使用MCS51系列中的8031芯片,通過(guò)擴(kuò)展和I/O口擴(kuò)展功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床X,:控制步進(jìn)電機(jī)脈沖發(fā)生和脈沖分配,數(shù)碼顯示的字符發(fā)生,鍵盤掃描管理既用硬件管理,又可用軟件實(shí)現(xiàn),此次采用若干方案:,字符發(fā)生及鍵盤掃描均有軟件實(shí)現(xiàn). 近年來(lái)同外的一些主要的半導(dǎo)體制造廠家相繼生產(chǎn)了各種8位的單片微型端口及部分RAM于一體的功能很強(qiáng)的控制器。目前國(guó)內(nèi)用得較廣,開發(fā)工具較齊的是MCS—51系列包含三個(gè)產(chǎn)品:8038051和8751。三者的引腳完全兼容,僅在結(jié)構(gòu)上有一些差異,主要是8031:8031是無(wú)ROM的8051,而8751是用EPROM代替ROM的8051。用得較多的就是我所選用的8031。(1) 8031型芯片:1) 單片機(jī)是集CPU,I/O端口及部分RAM一體的功能很強(qiáng)的控制器,8031基本特點(diǎn)如下:1處理器CPU8位2芯片內(nèi)有時(shí)鐘電位3具有12 各字節(jié)RAM4具有21特殊功能的存儲(chǔ)器5具有4 各I / O端口,32根I/O線 6可尋址64K外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器7可尋址64K外部程序存儲(chǔ)器8具有兩個(gè)16位定時(shí)/記時(shí)數(shù)量9具有5 個(gè)中斷位,配備兩個(gè)優(yōu)先級(jí)10具有一個(gè)全功能竄行接口11具有尋址能力,適宜邏輯計(jì)算從以上論證可以看出,8031型芯片,功能幾乎為一塊Z80CPU,一塊RAM,一塊Z80CTC兩塊Z80PLO和一塊Z80SLO處理的微機(jī)計(jì)算機(jī).(2)8031芯片管腳的功能及其他功能按引腳功能可分三類,即:其一:I/O口線:P、P、P、P共4個(gè)8為口。其二:控制線:(片外取指令控制)、ALE(地址鎖存控制)、(片外取存儲(chǔ)器選擇)、RESET(復(fù)位控制)。其三:電源及時(shí)鐘:V、V、XTAL、XTAL。 8031對(duì)片外存儲(chǔ)器的選擇 EPRAM選擇: 根據(jù)MCS—51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的EPRAM芯片,確定存儲(chǔ)器容量為16K。選擇EPRAM的型號(hào)時(shí),主要考慮的因素是讀取速度,這決定著系統(tǒng)是否正確工作。根據(jù)CPU與EPRAM時(shí)序匹配要求,可選用2片2764程序存儲(chǔ)器。 RAM選擇:?jiǎn)纹瑱C(jī)的擴(kuò)展RAM多選用靜態(tài)RAM,根據(jù)容量要求和RAM與CPU的讀寫時(shí)序匹配的要求,這里選用大容量的RAM6264兩片。 8031并行I/O口擴(kuò)展 8031有四個(gè)8位口(I/O端口),但真正能夠提供用戶使用的只有P1口,因?yàn)镻2 P0口通常用來(lái)傳送外存儲(chǔ)器的地址和數(shù)據(jù),: ①借用外面RAM地址來(lái)擴(kuò)充I/O端口。 ②利用并行I/O接口芯片來(lái)擴(kuò)充I/O端口.本次設(shè)計(jì)在采用8031作為主控芯片,采用兩片2764程序存儲(chǔ)器之外還擴(kuò)展了一片6264數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,用一片74LS373鎖存P0口傳遞低8位地址,地址譯碼采用74LS138C3~8譯碼器。采用全地址碼,采用二個(gè)8155芯片,完成對(duì)執(zhí)行元件的控制。此外,還設(shè)有越界報(bào)警急停處理電路.8031芯片的P 和P用來(lái)傳送外部存儲(chǔ)器的地址和數(shù)據(jù), P口送的是8位地址, P口傳送低八位地址和數(shù)據(jù),故采用74LS373地址鎖存器,鎖存低八位地址,ALE作為首選通信號(hào),當(dāng)ALE為高電位,鎖存器的輸入輸出速度,即輸入的低八位地址在輸出端出現(xiàn),此時(shí)不需鎖存,當(dāng)ALE從高電平變?yōu)榈碗娖?出現(xiàn)下降沿時(shí),低八位地址在輸出端出現(xiàn),此時(shí)不需鎖存,當(dāng)ACE這樣POD共組成16位地址,2764和6264芯片都是8KB,需要13根地址線, A~A低8位安74L373芯片的輸出,A~A按8031芯片的P~P系統(tǒng)采用全地址譯碼,兩片2764新片選信號(hào)CE分別按74LS138譯碼器的和,系統(tǒng)復(fù)位以后程序從0000H~開始執(zhí)行,6264芯片的片選信號(hào)CE地址按74LS138的,單片機(jī)的擴(kuò)展系統(tǒng)允許程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址,8031芯片控制信號(hào)PSEN按2764的OE引腳,讀寫控制信號(hào)WR和RD分別按6264芯片內(nèi)部沿有ROM,始終要選片外程序存儲(chǔ)器,故按EA地址由于8031只有P口和P口的部分能提供用戶作I/O接口使用,不能滿足輸入輸出口的需要,8155(1)的片選信號(hào)按74LS138的端74LS138譯碼器有3個(gè)輸入A B C 分別按8031的 P P P8個(gè)輸出,低電平有效. 對(duì)應(yīng)輸出A B C DE 000至111 B C ,其中2個(gè)為低電平使能端,輸出才能產(chǎn)生,否則輸出才能處在高電平無(wú)效.I/, 輸出PA~P為顯示器的位選信號(hào),輸出PC0~PC4 ,因此使用8155的I/(2),按X Z 向步進(jìn)電機(jī)硬件環(huán)形分配器為輸出,系統(tǒng)各芯片采用全地址譯碼,各存儲(chǔ)器及I/,故 均按+5V,時(shí)鐘輸入端CP按8155芯片的TIME007用以決定脈沖分配器是如脈沖的頻率,為實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)時(shí)不同的進(jìn)給的速度,可給8155芯片定時(shí)/計(jì)數(shù)器中設(shè)置不同的常數(shù).. 關(guān)于電路原理圖的一些說(shuō)明在此電路圖中,還有其他功能電路,如報(bào)警電路,急停電路,復(fù)位電路,隔離電路,功效電路等,此外還有對(duì)自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架,螺紋加工進(jìn)行控制. 復(fù)位電路 通常8031的復(fù)位有自動(dòng)復(fù)位,和人工按鈕復(fù)位兩種,下面將分別顯示電路結(jié)構(gòu) (A)(A)上電復(fù)位電路 (B)開關(guān)復(fù)位電路時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路如圖所示,XTAL和XTAL2為內(nèi)振蕩電路輸入線,這兩個(gè)端口用來(lái)外接石英晶體和微調(diào)電器,用來(lái)聯(lián)接8031片內(nèi)OSC的定時(shí)反饋回路. 光電隔離電路 在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,脈沖分配器輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后,電流也較大,如果將I/O口輸出信號(hào)直接與功率放大電路相連,將引起電路干擾,輕則影響計(jì)數(shù)機(jī)程序的正常運(yùn)行,光電耦合器是以發(fā)光二級(jí)管和光敏二級(jí)管組成,為輸入信號(hào)的輸入端時(shí),發(fā)光二級(jí)管導(dǎo)通激發(fā)紅外光,受光三極管照射后,由于光敏效應(yīng)產(chǎn)生光電流。通過(guò)輸出端輸出,從而實(shí)現(xiàn)了以光為信號(hào)的輸出,輸入端與輸出端在電器繪出一種光隔離輸出電路,當(dāng)開關(guān)斷開,發(fā)光二級(jí)管不通,光敏三級(jí)管截止,輸出+5V高電平,當(dāng)閉合,發(fā)光二級(jí)管導(dǎo)通,激勵(lì)輸出三級(jí)管導(dǎo)通。適當(dāng)選擇電阻R,可使輸出三級(jí)管飽和。 隨著運(yùn)行頻率的增高,步進(jìn)電機(jī)輸出力矩C帶動(dòng)負(fù)載的能力,這一產(chǎn)生的原因,作為功率放大器負(fù)載的步進(jìn)電機(jī)是電感負(fù)載。當(dāng)改變通電時(shí),電流從零逐漸增大,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使電流按指數(shù)規(guī)律上升。鍵盤顯示 本次設(shè)計(jì)中,采用PC~~~PC 作為掃描口信號(hào)反向放大器按顯示器公共級(jí),8031P口作為片選數(shù)據(jù)口。8155的PB~~PB作為行線輸入?;竟ぷ髟砣缦拢烘I盤顯示口電路圖 當(dāng)鍵松開時(shí),測(cè)試信號(hào)為 1,鍵閉合,測(cè)試信號(hào)為0 ,當(dāng)測(cè)試信號(hào)為1 則禁止,不能對(duì)鍵進(jìn)行識(shí)別。鍵盤是由若干個(gè)按鍵組成的開關(guān)陣列,圖中行線通過(guò)電阻接+5V,當(dāng)鍵盤上沿有閉和時(shí),所有行線和列線都以斷開,行線PC~PCX是4根行線,PA0~PA7Ss是6 根列線,在行線與列線交叉點(diǎn)上安裝有鍵,PA口的6 根列線按一定的時(shí)間間隔輪流輸出低電平。當(dāng)掃描到某一列線上時(shí),若無(wú)鍵按下,則行線都是高電平;若有一鍵按下時(shí),交叉點(diǎn)上對(duì)應(yīng)的行線變?yōu)榈碗娖健_@個(gè)低電平信號(hào)被計(jì)算機(jī)捕獲后,根據(jù)此間對(duì)應(yīng)的行線和列線的位置,計(jì)算機(jī)可以判斷出鍵值,完成控制。越界報(bào)警電路X,Z方向的越界和急停信號(hào)經(jīng)過(guò)門引入8031的P中斷原LNT,采用硬件申請(qǐng)中斷軟件查詢的方法。這樣無(wú)論哪個(gè)方向都能引起中斷,當(dāng)X,Z等一越界,則相應(yīng)的紅燈亮報(bào)警。 6. 數(shù)控機(jī)床故障診斷現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷技術(shù),對(duì)各類診斷技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的剖析。數(shù)控診斷技術(shù)在數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)調(diào)試、使用和維修中起著極為重要的作用,數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)是技術(shù)密集型的產(chǎn)品,集大量電子元件和復(fù)雜的軟件技術(shù)于一體。硬件和軟件可能出現(xiàn)的故障繁多,千變?nèi)f化。因此在數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),要想迅速準(zhǔn)確地查明原因并確定故障部位,不借助于診斷技術(shù)是很困難的。數(shù)控系統(tǒng)的診斷大致分為初級(jí)診斷(起動(dòng)診斷、在線診斷和離線診斷)和高級(jí)診斷(自修復(fù)診斷、診斷指導(dǎo)專家系統(tǒng)和通訊診斷系統(tǒng))。(1)起動(dòng)診斷 即從每次通電開始到進(jìn)入正常運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)為止,數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部診斷程序自動(dòng)執(zhí)行的診斷。其目的是確認(rèn)系統(tǒng)的主要硬件是否可以正常工作。起動(dòng)診斷用數(shù)秒鐘即告完成,一般不超過(guò)10秒。某些特殊或規(guī)模龐大的系統(tǒng)起動(dòng)診斷周期要長(zhǎng)一些。起動(dòng)診斷所檢查的常見硬件有:CPU存儲(chǔ)器、輸入輸出單元等印刷板或模塊、顯示器單元、閱讀機(jī)、軟盤單元等裝置或外部設(shè)備。有些起動(dòng)診斷也對(duì)硬件配置進(jìn)行檢查以便確認(rèn)是否所有指定的設(shè)備、模塊已正常連接,甚至對(duì)某些芯片RAM、ROM,重要的IC是否插裝到位,其規(guī)格型號(hào)是否正常進(jìn)行診斷。如:德國(guó)西門子公司的數(shù)控8系統(tǒng),每次開機(jī)都要對(duì)系統(tǒng)硬件、軟件及配置進(jìn)行診斷。在8系統(tǒng)的中央處理器MSl00模板上有四個(gè)硬件起動(dòng)診斷指示信號(hào)燈,其含義如下:M燃亮,代表中央處理器故障I/C燃亮,用戶存儲(chǔ)器故障S燃亮,位控制模塊板故障PC燃亮,可編程控制器故障根據(jù)以上指示燈,就可以判斷出硬件故障部位。軟件起動(dòng)診斷是在起動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)故障,診斷程序在顯示器上指示出相應(yīng)軟件故障所在位置及內(nèi)容。當(dāng)確認(rèn)所有項(xiàng)目都正確無(wú)誤后,整個(gè)系統(tǒng)才進(jìn)入正常的初始化完成狀態(tài)或運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)。否則數(shù)控系統(tǒng)將通過(guò)顯示器報(bào)告故障信息。此時(shí)系統(tǒng)不能投入正常運(yùn)行。日本法那克公司的6MB系統(tǒng)在大約6秒的起動(dòng)診斷周期中,進(jìn)行主要硬件檢查有:①主印刷板;②連接單元;③磁泡存儲(chǔ)器;④ROM存儲(chǔ)器;⑤位置控制芯片;⑥紙帶閱讀機(jī);⑦速度控制單元。若被檢項(xiàng)目正常,則CRT將顯示表明系統(tǒng)已進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。反之,有上述任何一項(xiàng)故障存在,將顯示報(bào)警信息畫面。有時(shí)存在故障與顯示功能有關(guān),CRT已不能顯示報(bào)警信息,但仍可以觀察安裝在主板上的相應(yīng)發(fā)光二極管的亮滅狀態(tài),并查閱亮滅狀態(tài)與故障內(nèi)容對(duì)照表,即可對(duì)故障原因作出判斷。(2)在線診斷數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝程序在準(zhǔn)備和循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)時(shí),對(duì)數(shù)控系統(tǒng)、與數(shù)控系統(tǒng)相連接的外部設(shè)備及各伺服單元、伺服電機(jī)等進(jìn)行的自動(dòng)診斷。只要系統(tǒng)不斷電,在線診斷就不會(huì)停止?,F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)診斷顯示的信息一般為數(shù)百條。一臺(tái)帶有刀庫(kù)和交換工作臺(tái)的典型加工中心的診斷顯示信息有五百多條。數(shù)控生產(chǎn)廠家將這些信息分成若干類:①數(shù)控系統(tǒng)類,多為系統(tǒng)故障報(bào)警;②編程/設(shè)定類,多為操作錯(cuò)誤引起的故障報(bào)警;③伺服類,與伺服系統(tǒng)和伺服電機(jī)有關(guān)的故障報(bào)警;④行程開關(guān)報(bào)警類;⑤各種溫度、壓力類報(bào)警;⑥過(guò)熱報(bào)警類;⑦印刷板間連接故障類;⑧集成的可編程控制器外設(shè)報(bào)警。上述每類信息又細(xì)分為數(shù)項(xiàng)至數(shù)十項(xiàng)具體的故障內(nèi)容,并在說(shuō)明書中以故障表的形式提供給用戶。故障發(fā)生時(shí),每項(xiàng)被賦于一個(gè)故障編號(hào)外又附有簡(jiǎn)明的說(shuō)明語(yǔ)句,顯示在顯示器上。在線診斷已不只限于提供故障信息,還可依據(jù)地址
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