【文章內(nèi)容簡介】 失真與偏差。目前數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速和進給速度都非常高 ，而機床的定位精度也越來越高，因此提高位置精度的增益、實現(xiàn)系統(tǒng)的前饋控制、提高系統(tǒng)的分辨率以及在電動機與閉饋元件上采取措施等，都是有效的解決方法。 為了適應復雜的多軸聯(lián)動加工以及車銑復合、銑車復合加工，系統(tǒng)必須增強預處理能力，必須不斷開發(fā)高檔的插補功能，以滿足不斷提出的復雜曲面的加工要求。數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展具體表現(xiàn)在硬件的不斷變革，操作系統(tǒng)的更新也十分迅速，軟盤驅(qū)動器與顯示器的分辨率亦同步提高，系統(tǒng)的可靠性更有較大延長。隨著網(wǎng)絡通信功能的不斷增強，加工中心的應用范圍將更加廣泛。 加工中心的主要構(gòu)成要素首推刀庫與 機械手。小型或無機械手的立式加工中心刀庫，大多采用斗笠式，而高速鉆削中心的刀庫則大多采用轉(zhuǎn)塔式了。相比之下臥式加工中心的鏈式刀庫就變化很多，德國的 B+w公司的刀庫容量相當大，其矩陣式大容量刀庫可擴容至數(shù)百把刀； 日本豐田工機 FH系列的刀庫也按照矩陣排列最多可設置 326把刀。而德國巨 39。， fl： Chiton的籃式刀庫和德國恒輪的內(nèi)藏式刀庫均按照自己機床特點而設計。 武漢工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 4 加工中心的高轉(zhuǎn)速、高速進給是隨著電主軸、直線電動機等功能部件的開發(fā)而發(fā)展的，雖然研發(fā)的歷史只有 10多年，但電動機的結(jié)構(gòu)也 在不斷改進，故性能也不斷提‘ 高，所以機床的高速發(fā)展總是越來越快 [3]。 從上世紀 80年代開始，北京機床研究所等單位開發(fā)了立式加工中心，并形成了商品。上世紀 90年代初，北京機床所引進美國 TK公司立式加工中心技術(shù)、北京機電研究院引進美國辛辛那提公司馬刀立式加工中心技術(shù)等和自行開發(fā)，基本掌握了加工中心的設計和制造技術(shù)，為今后加工中心的生產(chǎn)和應用打下了扎實基礎。到上世紀 90年代末，國內(nèi)的加工中心生產(chǎn)數(shù)量仍然很少，每年僅 300臺左右。2020年前后，一批海外跨國機床集團看好我國市場，開始在中國建立生產(chǎn)加工中心的獨資或合資企業(yè)，實現(xiàn)了本地制造和本 地銷售 [4]。 步入 21世紀，汽車及其零部件、通用機械、航空航天、模具等各行業(yè)對加工中心的需求大幅上升，國產(chǎn)加工中心擇優(yōu)選擇國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)、功能部件等配套件，加快了產(chǎn)業(yè)化步伐，質(zhì)量大幅度提高，性價比具有優(yōu)勢，逐步得到了國內(nèi)用戶的肯定和認可。同時，企業(yè)加大了產(chǎn)品開發(fā)研究的資金投入，一批國內(nèi)急需長期依賴進口的高檔加工中心，如高速加工中心、五軸加工中心等取得了突破，有的已進入批量生產(chǎn)。 課題設計的目的 傳統(tǒng)的加工中心 是用許多傳統(tǒng)繼電器控制的 ， 由于這種控制復雜而且不可靠，而可編程控制器具有操作簡單、可靠性 高，使用方便等優(yōu)點，所以設計 PLC控制 的加工中心系統(tǒng)具有很大的意義。這樣可以大大提高加工中心的工作效率，而且在加工中心 運轉(zhuǎn)過程中可以很好的維護、維修。工作人員可以很 方便的操作加工中心 ，真正的做到自動化應用于工業(yè)生產(chǎn)。這樣對國家經(jīng)濟發(fā)展有很大提高。 課題的主要任務 本文設計的是基于 西門子 S7200的 加工中心 控制 系統(tǒng) ，首先要做的是 PLC選型，然后根據(jù)選用的 S7200設計 I/O接口分配。對 加工中心控制系統(tǒng) 的 工作過程做詳細的了解，再根據(jù)它的控制方式和控制要求設計出控制系統(tǒng) 的控制主電路和控武漢工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 5 制電路。對上面 的都處理完成以后，要做的就是根據(jù) I/O接口還有電路圖寫出 PLC的編程程序。寫完的程序用 STEP7軟件檢測程序有沒有錯誤，沒有錯誤就可以檢查控制是否正確，確定無誤后這個設計的主要工作就完成了。 武漢工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 6 第二章 PLC系統(tǒng)組成及工作原理 什么是 PLC PLC 即可編程控制器（ Programmable logic Controller，是指以計算機技術(shù)為基礎的新型工業(yè)控制裝置。在 1987 年國際電工委員會（ International Electrical Committee）頒布的 PLC 標準草案中對 PLC做了如下定義： PLC 英文全稱 Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是 :一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算 ,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程 .PLC 是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導體方面有很重要的應用，可以說有半導體的地方就有 PLC。 PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 PLC及其有關(guān)的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。 [5] 國際電工委員會 (IEC)在其標準中將 PLC 定義為 : 可程式邏輯控制器是一種數(shù)位運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。 它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序 ，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？沙淌竭壿嬁刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。 [6] 武漢工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 7 PLC 的發(fā)展 可編程序控制器（ PLC）以其可靠性高、靈活性強、使用方便的優(yōu)越性，迅速占領了工業(yè)控制領域，成為先進的、應用勢頭最強的工業(yè)控制器，并風靡全球。 PLC 控制技術(shù)是電氣控制技術(shù)中的一朵奇葩。經(jīng)過 30 多年的發(fā)展， PLC 已形成了完整的工業(yè)控制器產(chǎn)品系列，其功能從初期的主要 用于替代繼電 接觸器控制的簡單功能，發(fā)展到目前的具有接近于計算機的強有力的軟硬件功能。 PLC 源于替代繼電 接觸器控制，它于傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù)有著密不可分的聯(lián)系。因而，要學習 PLC 控制技術(shù)，必須先了解傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù)。 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，電氣控制技術(shù)在各領域中得到越來越廣泛的應用?？删幊绦蚩刂破鳎?PLC）的應用是電氣控制技術(shù)發(fā)生了根本的變化。 PLC 是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術(shù)、半導體技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動控制裝置。 PLC 以其可靠性高、靈活性強、使用方便 的優(yōu)越性，迅速占領了工業(yè)控制領域。從運動控制到過程控制，從單機自動化到生產(chǎn)線自動化乃至工廠自動化，從工業(yè)機器人、數(shù)控設備到柔性制造系統(tǒng)（ FMS），從集中控制系統(tǒng)到大型集散控制系統(tǒng)， PLC 均充當著重要的角色，并展現(xiàn)出了強勁的態(tài)勢。 PLC 作為先進的、應用勢頭最強的工業(yè)控制器風靡全球。PLC 技術(shù)、 CAD/CAM 技術(shù)和工業(yè)機器人成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱。 PLC 用于包括邏輯運算、數(shù)值運算、數(shù)據(jù)傳送、過程控制、位置控制、高數(shù)計數(shù)、中斷控制、人機對話、網(wǎng)絡通信等功能的控制領域。 [7] PLC 的體系結(jié)構(gòu) PLC 實質(zhì)上是一種被專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)和微機是基本一致的。如圖 21 所示： 武漢工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 8 圖 21 PLC硬件的基本結(jié)構(gòu) 中央處理單元（ CPU） 中央處理單元（ CPU）是 PLC 的控制中樞。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能，接受并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)，檢查電源、存儲器、 I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)，并能檢查用戶程序的語法錯誤。當 PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接受現(xiàn)場各輸入裝置的的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映 象區(qū) , 然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算術(shù)運算等任務。并將邏輯或算術(shù)運算等結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢以后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行為止。 存儲器 與微型計算機一樣，除了硬件以外，還必須有軟件。才能構(gòu)成一臺完整的PLC。 PLC 的軟件分為兩部分 : 系統(tǒng)軟件和應用軟件。存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 存放應用軟件的存儲器稱為應用程序存儲器。 PLC 存儲空間的分配：雖然大、中、小型 PLC 的 CPU 的最大可尋址存儲空間編程器 中 央 處 理 電 元 （ CPU） 輸入電路 輸出電路 系 統(tǒng) 程 序 存 儲 區(qū) 用 戶 程 序 存 儲 區(qū) 武漢工程大學本科