【導(dǎo)讀】在二十一世紀(jì)的今天，工業(yè)的大力發(fā)展來源于機(jī)器的發(fā)展。具有很大的意義，所以說研究雕刻機(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，隨著社會的發(fā)展，雕刻機(jī)行業(yè)的發(fā)展也是必然的，因此，對雕刻技術(shù)的創(chuàng)新是十分必要的。Y、Z三軸的移動是通過步進(jìn)電機(jī)帶動絲杠來運(yùn)動，主軸是通過電主軸帶動刀具運(yùn)動。首先要對總體的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，選擇電氣元件，進(jìn)行電路設(shè)計。使用的PLC為西門子。此次設(shè)計是采用PLC. 控制，所以必須進(jìn)行PLC的編程。使用的軟件為STEP7，分別對X、Y、Z三軸的步進(jìn)。電機(jī)進(jìn)行控制，使其實現(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)計說明書 24 MAN_DO BOOL 手動輸出控制使能 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： 0 ~ 1,000 輸出 格式位為 S7 analog value時 :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 W160=無功能作業(yè) W161=寫周期 W162=寫延時時間 W164=寫最小脈沖周 期 W1681=讀周期 W1682=讀延時時間 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 時基為實際時間值 ) L0 圖 42 輸出參數(shù) 輸出參數(shù) 數(shù)據(jù)類型 地址 說明 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)（開始輸入） TRUE/ FALSE FALSE STS_DO BOOL 輸出狀態(tài) TRUE/ FALSE FALSE JOB_DONE BOOL 可以啟動作業(yè) TRUE/ FALSE TRUE JOB_ERR BOOL 故障作業(yè) TRUE/ FALSE FALSE JOB_STAT WORD 18 作業(yè)錯誤號 W160000至 W16FFFF W160 SFB49 功能塊的參數(shù)確定 根據(jù)上述步驟，對通道 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 SFB49 功能塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。雕刻機(jī) X、 Y、 Z 三軸分別具有三個速度，分別為快速、中速和慢速運(yùn)動。設(shè)定快速運(yùn)動時的所發(fā)脈沖的頻率為 2500Hz，中速運(yùn)動時所發(fā)脈沖頻率為 1250Hz，慢速運(yùn)動時所發(fā)脈沖頻率 為 625Hz?，F(xiàn)對 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)計說明書 25 圖 45 快速運(yùn)動速度設(shè)置 圖 46 中速運(yùn)動速度設(shè)置 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 26 圖 47 慢速速運(yùn)動速度設(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)計說明書 27 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 28 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 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)計說明書 30 下圖為本次畢業(yè)設(shè)計的硬件電路實物圖。 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)計說明書 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，必須實現(xiàn)電主軸的無極變速，所以必須通過 PLC對變頻器輸入模擬量來控制變頻器的轉(zhuǎn)速，同時還必須控制變頻器實現(xiàn)電主軸的啟動、加速、減速、停止一系列運(yùn)動。 PLC 通過模擬量輸出通道接 AIN+接口， PLC 的、 和 分別接變頻器 7 三個接口。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）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，用戶可根據(jù)自己的控制需要進(jìn)行選擇性填寫。其各個參數(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 存儲區(qū) 描述 EN 輸入 BOOL I、 Q、 M、 D、 L 使能輸入端，信號狀態(tài)為 1時激活該功能。 ENO 輸出 BOOL I、 Q、 M、 D、 L 如果該功能的執(zhí)行無錯誤，該使能輸出端信號狀態(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)計說明書 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 信號狀態(tài)為 1表示輸入值為雙極性，信號狀態(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)行沒有錯誤，將返回值 W160000。對于W160000以外的其它值，參見 錯誤信息 。 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)計說明書 33 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 34 圖 411 變頻器控制程序 根據(jù)以上程序最終會產(chǎn)生一條從 0V— 5V 逐漸增加的 45 度的電壓曲線，實現(xiàn)通過模擬量控制變頻器頻率，最終實現(xiàn)電主軸的控制。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 35 結(jié) 論 本文閱讀了大量的文獻(xiàn)資料，主要是通過了解雕刻機(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，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，然后進(jìn)行 PLC、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、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)計我學(xué)到許多新知識，了解了 S7300 的 PLC 的相關(guān)知識，通過運(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)計收獲良多。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 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 . [2] 朱玉川 .摧于 PLC 控制的某全自動裝填電液比例控制系統(tǒng)設(shè)計 [J].機(jī)床與液壓 ,2020(5) [3]鐘肇類 ,馮太合 ,陳宇駒編著 .西門子 S7300 系列 PLC 及應(yīng)用軟件 :華南理工大學(xué)出版社 , [4]高鴻斌 ,孔美靜 ,赫孟合編著 .西門子 PLC 與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 [M].北京 :,包子工業(yè)出版社 , [5]S7 一 300 可編程序控制器模板規(guī)范參考手冊 [6] 廖常初 .PLC 編程與應(yīng)用 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版讓 , [7] 梁為 .可編程序控制器原理及應(yīng)用 [M].北京 :煤炭工業(yè)出版社 ,2020 [8] 羅萍 .PLC模擬量控制在變頻調(diào)速的應(yīng)用 [J].變頻器仕界 ,2020(5) [9] 阮友德．電氣控制與 PLC實訓(xùn)教程 [M]．人民郵電出版社， 2020 [10] 肖明耀． PLC 原理與應(yīng)用 [M]．中國勞動社會保障出版社， 2020 [11] 劉寶廷．步進(jìn)電機(jī)及其 驅(qū)動控制系統(tǒng) [M]．哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 1997 [12] 王鴻枉．步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)入門 [M]．同濟(jì)大學(xué)出版社， 1990 [13] ， PLC technique discussion and future development[M]. Princeton University. [11] John Song, . Programmable controllers for factory automation[M]. Dekker, 1987 [12] David G． Johnson． Programmable Controllers for Factory Automation[M]. Marcel Dekker Inc, 2020 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 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、活躍的學(xué)術(shù)思想、對待研究的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和無私的奉獻(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，幫我分析我問題，給我講解在 PLC相關(guān) 知識、 設(shè)置的相關(guān)細(xì)節(jié)問題。 感謝老師和同學(xué)的幫助讓我在大學(xué)四年的最后時間里學(xué)到了很多知識，從STEP7都不會到熟練的程度，感覺這幾個月過的很充實，忙中有樂。 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母校的培育之情，爭取使自己的人生對社會產(chǎn)生些許積極的價值！