畢業(yè)論文塑窗清角機數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)
2024-07-23 00:30 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，即控制系統(tǒng)由PLC、鍵盤及數(shù)碼管顯示器、I/O接口及光電隔離電路、步進電機環(huán)形分配器等組成。優(yōu)點：相對于單片機控制，此方案大大簡化了電路設(shè)計，提高了電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。缺點：不能實現(xiàn)插補功能；人機交互界面簡單，功能不足；智能化程度依然不高。方案3：采用現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)加以改造，形成所需控制核心，如應(yīng)用日本的FANUC、Mitsubishi(三菱)、德國的Siemens(西門子)、西班牙的Fagor(發(fā)格)、意大利的Fedia(斐迪亞)等著名的數(shù)控系統(tǒng)，來改造研制塑窗數(shù)控清角機的控制系統(tǒng)[7]。優(yōu)點：技術(shù)成熟，可靠性好，各種插補功能齊全，能很好實現(xiàn)加工要求。缺點：性價比低，這些數(shù)控系統(tǒng)有許多模塊需要專用的部件配置，所以改造成本大。方案4：采用PC機+運動控制卡的方式構(gòu)成控制系統(tǒng)硬件，即采用PC機作為控制中心，運動控制卡采用MPC2810型插卡式運動控制器。應(yīng)用這種方案開發(fā)的產(chǎn)品如采用工業(yè)計算機 + 貝加萊(Bamp。R) PCC2003 控制器 + 美國API公司的步進驅(qū)動器配套開發(fā) SQJ180ACNC清角機[8,9]。優(yōu)點：采用PC機作為控制中心，降低了控制系統(tǒng)硬件的復(fù)雜性，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和對不同型材的適應(yīng)性。運動控制卡的使用使得產(chǎn)品經(jīng)濟適用。缺點：相對于方案3，可靠性低一些，但已經(jīng)能滿足機床使用要求。我的方案：綜合以上4種方案，依經(jīng)濟適用、系統(tǒng)可靠完善的要求選擇第4種方案?？紤]到一體式運動控制器比PC機+運動控制卡的組合方式可靠性更好，所以并在方案4基礎(chǔ)上加以改進，即選用GUC一體式運動控制器+ 驅(qū)動器的硬件組合構(gòu)成數(shù)控系統(tǒng)的硬件。 軟件設(shè)計方案軟件部分包括開放式數(shù)控系統(tǒng)和交互式人機界面。數(shù)控系統(tǒng)后臺開發(fā)包括控制器初始化模塊、自動加工模塊、參數(shù)編輯模塊、檢測報警模塊等；人機交互界面設(shè)計主要包括系統(tǒng)主界面、自動加工界面、手動界面、參數(shù)界面和示教界面等。方案1：軟件工作在WINDOWS XP/VISTA 操作系統(tǒng)平臺上，選擇利用VB、VC++或者Delphi語言開發(fā)。優(yōu)點是：VB 為可視化編程語言，有大量的控件可以使用，設(shè)計界面美觀，操作方便。方案2：軟件使用BASIC和梯形圖兩種語言。其中伺服定位部分采用BASIC，充分利用高級語言功能強大，易于實現(xiàn)比較復(fù)雜的算法的特點。方案3：控制系統(tǒng)軟件開發(fā)主要采用以C語言為主，梯形圖為輔的編程方式，即輔機控制使用梯形圖，數(shù)據(jù)塊控制使用C 語言，故障檢測及報警使用C 語言。我的方案：綜合以上3種方案，依據(jù)界面設(shè)計美觀，操作方便的要求，采用方案1，并結(jié)合方案2與3來設(shè)計軟件部分，即主要使用VB 語言，并注意與其他語言結(jié)合運用。3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計數(shù)控清角機是一臺集氣動、機械、數(shù)控技術(shù)為一體的具有多項功能的通用清角設(shè)備，可實現(xiàn)塑鋼門窗大批量，多品種的生產(chǎn)。在本設(shè)計中，清角機的X、Z軸控制必須具備定位、直線插補、圓弧插補、暫停、循環(huán)加工等功能，而它的主軸旋轉(zhuǎn)沒有對位置的控制，并且不需要進行調(diào)速。在選擇運動控制器時要注意運動控制器必須能夠驅(qū)動繼電器。本設(shè)計要求較高的可靠性、穩(wěn)定性、抗干擾能力和較好的性價比。數(shù)控清角機控制系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成[10]：① 數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)是清角機的控制核心，它實時檢測機床工作狀態(tài)以及加工過程，實時接受工人輸入的操作指令，并同時控制協(xié)調(diào)機床各功能部件的動作來完成加工任務(wù)。數(shù)控系統(tǒng)主要包括運動控制器，全觸屏操作面板以及相應(yīng)的控制軟件組成。② 伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)直接驅(qū)動各軸運動。它接受數(shù)控系統(tǒng)的指令并實現(xiàn)清角機各軸速度、位置的精確控制。清角機伺服系統(tǒng)主要包括主軸電機旋轉(zhuǎn)、X軸電機伺服、Z軸電機伺服和各驅(qū)動氣缸。③ 電氣系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)包括主交流回路、電機電磁閥、繼電器控制回路和機床輔助功能控制回路三部分，其中主交流回路為強電部分，后兩個電路則為弱電部分?？刂苹芈肥潜驹O(shè)計中電氣系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容。④ 傳動系統(tǒng)。它主要包括主軸傳動機構(gòu)、X軸傳動機構(gòu)和Z軸傳動機構(gòu)。其功能主要是將各伺服電機的輸出轉(zhuǎn)為各個軸的動作。本設(shè)計的傳動系統(tǒng)主要有X、Z軸的滾珠絲杠副。 設(shè)計理由（1）運動控制器選擇運動控制器是以中央邏輯控制單元為核心、以傳感器為信號元件，以電機/動力裝置和執(zhí)行單元為控制對象的一種控制裝置，主要用于對機械傳動裝置的位置、速度進行實時的控制管理，使運動部件按照預(yù)期的軌跡和規(guī)定的運動參數(shù)完成相應(yīng)的動作[11]。在本設(shè)計中，運動控制器需要控制機床2個軸伺服電機的運動，包括X、Z軸伺服電機，同時運動控制器還必須能夠驅(qū)動繼電器。同時，本設(shè)計要求較高的可靠性、穩(wěn)定性、抗干擾能力和較好的性價比。國內(nèi)外有很多公司推出各種型號的運動控制器。其中，國外比較有代表性的運動控制器制造商有Delta Tau、Galil、DMC、Aerotech等，國內(nèi)較著名的運動控制器有固高科技(深圳)有限公司的GE、GT、GUC系列[12]。 根據(jù)設(shè)計需求，本設(shè)計選用固高公司的GUCE系列四軸一體化運動控制器GUC400ESV/ESGM01L3。（2）伺服電機與伺服驅(qū)動器的選擇。清角機的X、Z軸控制必須具備定位、直線插補、圓弧插補、暫停、循環(huán)加工等功能，故應(yīng)該選擇具有連續(xù)控制能力的伺服電機；又考慮到交流伺服電機的性價比比步進電機更高，所以使用交流伺服電機。而它的主軸旋轉(zhuǎn)沒有對位置的控制，并且它不需要進行調(diào)速，所以選擇不加變頻器的普通三相交流異步電動機驅(qū)動。綜上，本設(shè)計的數(shù)控清角機為伺服電機和普通電機驅(qū)動的數(shù)控機床。它的主軸采用普通電機帶動鋸片旋轉(zhuǎn)；X、Z軸采用伺服電機驅(qū)動，分別控制鋸片、銑刀的X、Z軸移動，而伺服驅(qū)動器選用松下交流伺服驅(qū)動器MADDT1207；工件的壓緊依靠3個氣缸驅(qū)動翻轉(zhuǎn)夾緊裝置和壓緊塊。（3）電氣系統(tǒng)的設(shè)計電氣系統(tǒng)包括主交流回路、電機
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