畢業(yè)論文塑窗清角機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)(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(jìn)電機(jī)環(huán)形分配器等組成。優(yōu)點(diǎn)：相對于單片機(jī)控制，此方案大大簡化了電路設(shè)計(jì)，提高了電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。缺點(diǎn)：不能實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)功能；人機(jī)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(jī)的控制系統(tǒng)[7]。優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟，可靠性好，各種插補(bǔ)功能齊全，能很好實(shí)現(xiàn)加工要求。缺點(diǎn)：性價(jià)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(jī)+運(yùn)動(dòng)控制卡的方式構(gòu)成控制系統(tǒng)硬件，即采用PC機(jī)作為控制中心，運(yùn)動(dòng)控制卡采用MPC2810型插卡式運(yùn)動(dòng)控制器。應(yīng)用這種方案開發(fā)的產(chǎn)品如采用工業(yè)計(jì)算機(jī) + 貝加萊(Bamp。R) PCC2003 控制器 + 美國API公司的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器配套開發(fā) SQJ180ACNC清角機(jī)[8,9]。優(yōu)點(diǎn)：采用PC機(jī)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(yùn)動(dòng)控制卡的使用使得產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)適用。缺點(diǎn)：相對于方案3，可靠性低一些，但已經(jīng)能滿足機(jī)床使用要求。我的方案：綜合以上4種方案，依經(jīng)濟(jì)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(yùn)動(dòng)控制器比PC機(jī)+運(yùn)動(dòng)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(jìn)，即選用GUC一體式運(yùn)動(dòng)控制器+ 驅(qū)動(dòng)器的硬件組合構(gòu)成數(shù)控系統(tǒng)的硬件。 軟件設(shè)計(jì)方案軟件部分包括開放式數(shù)控系統(tǒng)和交互式人機(jī)界面。數(shù)控系統(tǒng)后臺(tái)開發(fā)包括控制器初始化模塊、自動(dòng)加工模塊、參數(shù)編輯模塊、檢測報(bào)警模塊等；人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)主界面、自動(dòng)加工界面、手動(dòng)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(tái)上，選擇利用VB、VC++或者Delphi語言開發(fā)。優(yōu)點(diǎn)是：VB 為可視化編程語言，有大量的控件可以使用，設(shè)計(jì)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(qiáng)大，易于實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的算法的特點(diǎn)。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(jī)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(bào)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(jì)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(jì)軟件部分，即主要使用VB 語言，并注意與其他語言結(jié)合運(yùn)用。3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)數(shù)控清角機(jī)是一臺(tái)集氣動(dòng)、機(jī)械、數(shù)控技術(shù)為一體的具有多項(xiàng)功能的通用清角設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)塑鋼門窗大批量，多品種的生產(chǎn)。在本設(shè)計(jì)中，清角機(jī)的X、Z軸控制必須具備定位、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、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(jìn)行調(diào)速。在選擇運(yùn)動(dòng)控制器時(shí)要注意運(yùn)動(dòng)控制器必須能夠驅(qū)動(dòng)繼電器。本設(shè)計(jì)要求較高的可靠性、穩(wěn)定性、抗干擾能力和較好的性價(jià)比。數(shù)控清角機(jī)控制系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成[10]：① 數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)是清角機(jī)的控制核心，它實(shí)時(shí)檢測機(jī)床工作狀態(tài)以及加工過程，實(shí)時(shí)接受工人輸入的操作指令，并同時(shí)控制協(xié)調(diào)機(jī)床各功能部件的動(dòng)作來完成加工任務(wù)。數(shù)控系統(tǒng)主要包括運(yùn)動(dòng)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(dòng)各軸運(yùn)動(dòng)。它接受數(shù)控系統(tǒng)的指令并實(shí)現(xiàn)清角機(jī)各軸速度、位置的精確控制。清角機(jī)伺服系統(tǒng)主要包括主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)、X軸電機(jī)伺服、Z軸電機(jī)伺服和各驅(qū)動(dòng)氣缸。③ 電氣系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)包括主交流回路、電機(jī)電磁閥、繼電器控制回路和機(jī)床輔助功能控制回路三部分，其中主交流回路為強(qiáng)電部分，后兩個(gè)電路則為弱電部分?？刂苹芈肥潜驹O(shè)計(jì)中電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。④ 傳動(dòng)系統(tǒng)。它主要包括主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。其功能主要是將各伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)為各個(gè)軸的動(dòng)作。本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)主要有X、Z軸的滾珠絲杠副。 設(shè)計(jì)理由（1）運(yùn)動(dòng)控制器選擇運(yùn)動(dòng)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(jī)/動(dòng)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(jī)械傳動(dòng)裝置的位置、速度進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制管理，使運(yùn)動(dòng)部件按照預(yù)期的軌跡和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)完成相應(yīng)的動(dòng)作[11]。在本設(shè)計(jì)中，運(yùn)動(dòng)控制器需要控制機(jī)床2個(gè)軸伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，包括X、Z軸伺服電機(jī)，同時(shí)運(yùn)動(dòng)控制器還必須能夠驅(qū)動(dòng)繼電器。同時(shí)，本設(shè)計(jì)要求較高的可靠性、穩(wěn)定性、抗干擾能力和較好的性價(jià)比。國內(nèi)外有很多公司推出各種型號的運(yùn)動(dòng)控制器。其中，國外比較有代表性的運(yùn)動(dòng)控制器制造商有Delta Tau、Galil、DMC、Aerotech等，國內(nèi)較著名的運(yùn)動(dòng)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(jì)需求，本設(shè)計(jì)選用固高公司的GUCE系列四軸一體化運(yùn)動(dòng)控制器GUC400ESV/ESGM01L3。（2）伺服電機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器的選擇。清角機(jī)的X、Z軸控制必須具備定位、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、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(jī)；又考慮到交流伺服電機(jī)的性價(jià)比比步進(jìn)電機(jī)更高，所以使用交流伺服電機(jī)。而它的主軸旋轉(zhuǎn)沒有對位置的控制，并且它不需要進(jìn)行調(diào)速，所以選擇不加變頻器的普通三相交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。綜上，本設(shè)計(jì)的數(shù)控清角機(jī)為伺服電機(jī)和普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床。它的主軸采用普通電機(jī)帶動(dòng)鋸片旋轉(zhuǎn)；X、Z軸采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，分別控制鋸片、銑刀的X、Z軸移動(dòng)，而伺服驅(qū)動(dòng)器選用松下交流伺服驅(qū)動(dòng)器MADDT1207；工件的壓緊依靠3個(gè)氣缸驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)夾緊裝置和壓緊塊。（3）電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)包括主交流回路、電機(jī)
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