【導(dǎo)讀】在二十一世紀(jì)的今天，工業(yè)的大力發(fā)展來(lái)源于機(jī)器的發(fā)展。具有很大的意義，所以說(shuō)研究雕刻機(jī)具有一定意義。雕刻加工涉及到各行各業(yè)，有禮。行業(yè)，由于雕刻機(jī)用途廣泛，隨著社會(huì)的發(fā)展，雕刻機(jī)行業(yè)的發(fā)展也是必然的，因此，對(duì)雕刻技術(shù)的創(chuàng)新是十分必要的。Y、Z三軸的移動(dòng)是通過(guò)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠來(lái)運(yùn)動(dòng)，主軸是通過(guò)電主軸帶動(dòng)刀具運(yùn)動(dòng)。首先要對(duì)總體的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇電氣元件，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。使用的PLC為西門子。此次設(shè)計(jì)是采用PLC. 控制，所以必須進(jìn)行PLC的編程。使用的軟件為STEP7，分別對(duì)X、Y、Z三軸的步進(jìn)。電機(jī)進(jìn)行控制，使其實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位和輪廓控制。不同轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，使雕刻機(jī)可以加工不同類型的產(chǎn)品。

　　

【正文】 LSE FALSE 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 MAN_DO BOOL 手動(dòng)輸出控制使能 TRUE/ FALSE FALSE SET_DO BOOL 4,.2 控制輸出 TRUE/ FALSE FALSE OUTP_VAL INT 輸出值設(shè)置 輸出格式為 Permil時(shí)： 0 ~ 1,000 輸出 格式位為 S7 analog value時(shí) :0 ~ 27648 0~1000 0~27648 0 JOB_REQ BOOL 作業(yè)初始化控制端（上升沿有效） TRUE/ FALSE FALSE JOB_ID WORD 10 作業(yè)號(hào) W160=無(wú)功能作業(yè) W161=寫周期 W162=寫延時(shí)時(shí)間 W164=寫最小脈沖周 期 W1681=讀周期 W1682=讀延時(shí)時(shí)間 W160 W161 W162 W164 W168 1 W168 2 W160 JOB_VAL DINT 12 寫作業(yè)的值 (設(shè)置值乘以 時(shí)基為實(shí)際時(shí)間值 ) L0 圖 42 輸出參數(shù) 輸出參數(shù) 數(shù)據(jù)類型 地址 說(shuō)明 取值范圍 缺省值 STS_EN BOOL 狀態(tài)使能端 TRUE/ FALSE FALSE STS_STRT BOOL 硬件門的狀態(tài)（開(kāi)始輸入） TRUE/ FALSE FALSE STS_DO BOOL 輸出狀態(tài) TRUE/ FALSE FALSE JOB_DONE BOOL 可以啟動(dòng)作業(yè) TRUE/ FALSE TRUE JOB_ERR BOOL 故障作業(yè) TRUE/ FALSE FALSE JOB_STAT WORD 18 作業(yè)錯(cuò)誤號(hào) W160000至 W16FFFF W160 SFB49 功能塊的參數(shù)確定 根據(jù)上述步驟，對(duì)通道 0、 2 進(jìn)行硬件設(shè)置，根據(jù)所要求的脈沖速度和其它參數(shù)，對(duì) SFB49 功能塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。雕刻機(jī) X、 Y、 Z 三軸分別具有三個(gè)速度，分別為快速、中速和慢速運(yùn)動(dòng)。設(shè)定快速運(yùn)動(dòng)時(shí)的所發(fā)脈沖的頻率為 2500Hz，中速運(yùn)動(dòng)時(shí)所發(fā)脈沖頻率為 1250Hz，慢速運(yùn)動(dòng)時(shí)所發(fā)脈沖頻率 為 625Hz?，F(xiàn)對(duì) X軸的速度進(jìn)行設(shè)置，其它軸相同，如下圖所示。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 25 圖 45 快速運(yùn)動(dòng)速度設(shè)置 圖 46 中速運(yùn)動(dòng)速度設(shè)置 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 26 圖 47 慢速速運(yùn)動(dòng)速度設(shè)置 步進(jìn)電機(jī)控制程序 根據(jù) I/O 分配情況，可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制程序進(jìn)行編制，程序如下。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 27 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 28 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 29 圖 48 步進(jìn)電機(jī) PLC控制程序 上圖為 X軸步進(jìn)電機(jī)的控制程序，其它軸的控制程序與其類似，所以在此不在進(jìn)行 論述。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 30 下圖為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的硬件電路實(shí)物圖。 圖 49 步進(jìn)電機(jī) PLC接線圖 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 31 變頻器控制程序的編寫 變頻器控制的要求 根據(jù)三維雕刻機(jī)的控制要求，必須實(shí)現(xiàn)電主軸的無(wú)極變速，所以必須通過(guò) PLC對(duì)變頻器輸入模擬量來(lái)控制變頻器的轉(zhuǎn)速，同時(shí)還必須控制變頻器實(shí)現(xiàn)電主軸的啟動(dòng)、加速、減速、停止一系列運(yùn)動(dòng)。 PLC 通過(guò)模擬量輸出通道接 AIN+接口， PLC 的、 和 分別接變頻器 7 三個(gè)接口。當(dāng) 7 接口通電電主軸正傳， 6 通電的電機(jī)反轉(zhuǎn)， 7 關(guān)閉電機(jī)停轉(zhuǎn)。 FC106 模塊的介紹 FC106 是處理模擬量（ 1— 5V， 4— 20MA 等常規(guī)信號(hào)）輸出的功能塊 。 如下圖所示。 圖 410 FC106 FC106 的參數(shù)很多，在使用時(shí)，用戶可根據(jù)自己的控制需要進(jìn)行選擇性填寫。其各個(gè)參數(shù)意義如下表所示。 表 43 FC106參數(shù) 參數(shù) 描述 數(shù)據(jù)類型 存儲(chǔ)區(qū) 描述 EN 輸入 BOOL I、 Q、 M、 D、 L 使能輸入端，信號(hào)狀態(tài)為 1時(shí)激活該功能。 ENO 輸出 BOOL I、 Q、 M、 D、 L 如果該功能的執(zhí)行無(wú)錯(cuò)誤，該使能輸出端信號(hào)狀態(tài)為 1。 IN 輸 REAL I、 Q、 M、 D、 L、 欲轉(zhuǎn)換為整型值的輸入值。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 32 入 F、常數(shù) HI_LIM 輸入 REAL I、 Q、 M、 D、 L、F、常數(shù) 以工程單位表示的上限值。 LO_LIM 輸入 REAL I、 Q、 M、 D、 L、F、常數(shù) 以工程單位表示的下限值。 BIPOLAR 輸入 BOOL I、 Q、 M、 D、 L 信號(hào)狀態(tài)為 1表示輸入值為雙極性，信號(hào)狀態(tài) 0表示輸入值為單極。 OUT 輸出 INT I、 Q、 M、 D、 L、F 轉(zhuǎn)換結(jié)果。 RET_VAL 輸出 WORD I、 Q、 M、 D、 L、F 如果該指令的執(zhí)行沒(méi)有錯(cuò)誤，將返回值 W160000。對(duì)于W160000以外的其它值，參見(jiàn) 錯(cuò)誤信息 。 變頻器的控制程序 根據(jù)上述信息，最終得到程序，如下圖。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 33 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 34 圖 411 變頻器控制程序 根據(jù)以上程序最終會(huì)產(chǎn)生一條從 0V— 5V 逐漸增加的 45 度的電壓曲線，實(shí)現(xiàn)通過(guò)模擬量控制變頻器頻率，最終實(shí)現(xiàn)電主軸的控制。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 35 結(jié) 論 本文閱讀了大量的文獻(xiàn)資料，主要是通過(guò)了解雕刻機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作 原理進(jìn)而進(jìn)行雕刻機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行 PLC 的選型和進(jìn)行軟件的熟悉，繪制控制圖，最后進(jìn)行 PLC 的編程全文結(jié)論如下： ，進(jìn)行控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行 PLC、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、變頻器和電主軸的選型，了解控制方式，繪制控制電路圖。 S7300，并且了解和熟悉 STEP7 的操作，通過(guò)教學(xué)視頻和網(wǎng)上資料了解 STEP7 編程的操作流程，進(jìn)行硬件組態(tài)，為編寫程序提供前提。 STEP7 編寫梯形圖程序，并且了解模塊的使用和程序的調(diào)試。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我學(xué)到許多新知識(shí)，了解了 S7300 的 PLC 的相關(guān)知識(shí)，通過(guò)運(yùn)用 STEP7 編程，初步了解了西門子 PLC 程序的編寫。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)收獲良多。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 36 參考文獻(xiàn) [1] 焦生杰 ,等 .工程機(jī)械機(jī)電液一體化 [M].北京 :人民交通出版社 . 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Marcel Dekker Inc, 2020 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 37 致 謝 本論文是在導(dǎo)師武建新教授的悉心指導(dǎo)下完成的。老師對(duì)我們很關(guān)心，從論文選題到論文完成，導(dǎo)師淵博的學(xué)識(shí)、活躍的學(xué)術(shù)思想、對(duì)待研究的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和無(wú)私的奉獻(xiàn)精神都是學(xué)生的楷模，使我受益，在論文完成之際，謹(jǐn)向尊敬的導(dǎo)師致以崇高的敬意和由衷的感謝。 感謝各位同學(xué)的耐心，幫我分析我問(wèn)題，給我講解在 PLC相關(guān) 知識(shí)、 設(shè)置的相關(guān)細(xì)節(jié)問(wèn)題。 感謝老師和同學(xué)的幫助讓我在大學(xué)四年的最后時(shí)間里學(xué)到了很多知識(shí)，從STEP7都不會(huì)到熟練的程度，感覺(jué)這幾個(gè)月過(guò)的很充實(shí)，忙中有樂(lè)。 真心感謝關(guān)心我的 老師 ，送給 您 最深的祝福！ 我也在努力的積蓄著力量，盡自己的微薄之力回報(bào)母校的培育之情，爭(zhēng)取使自己的人生對(duì)社會(huì)產(chǎn)生些許積極的價(jià)值！