【導(dǎo)讀】任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品?；緹o法打到生產(chǎn)的要求。為了能夠在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，最大。地提高工作效率，就必須采用先進(jìn)的數(shù)控加工手段。該國家的機械發(fā)展水平。如今數(shù)控技術(shù)已成為機械工業(yè)的自動化三大。支柱之一，從而成為世界各國學(xué)術(shù)界研究的重點和熱點。為主體，但我國國產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展?jié)摿Σ蝗莺鲆暋＂谑煜?shù)控車床，包括機械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理等；③合理設(shè)計控制系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)的控制方案；機、主軸電機和系統(tǒng)報警程序；⑥熟練使用MATLAB進(jìn)行所設(shè)計的系統(tǒng)仿真。利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化的特點，極大滿足對產(chǎn)品多樣化的需求。論文以數(shù)控車床為研究對象，對其基于PLC的控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計。較為詳細(xì)地進(jìn)行了數(shù)控車床控制的設(shè)計，其中包括元器件選則，硬件電路設(shè)計，

　　

【正文】 9 C+ 7 +5V 電源輸出 20 GND 8 DAC 模擬輸出 21 DIR 9 DIR+ 步進(jìn)方向輸出 22 PULSE+ 10 GND 數(shù)字地 23 GND 11 PULSE 步進(jìn)脈沖輸出 24 保留 12 保留 保留 25 13 GND 數(shù)字地 表 34 CN12 引腳定義表 引腳 信號 說明 引腳 信號 說明 1 HOMEO 1 軸原點輸入 9 LIMT0+ 3 軸正向限位 2 HOME1 2 軸原點輸入 10 LIMT0+ 3 軸負(fù)向限位 3 HOME2 3 軸原點輸入 11 LIMT0+ 4 軸正向限位 4 HOME3 4 軸原點輸入 12 LIMT0+ 4 軸負(fù)向限位 5 LIMT0+ 1 軸正向限位 13 EXI0 通用輸入 6 LIMT1+ 1 軸負(fù)向限位 14 EXI1 通用輸入 7 LIMT1 2 軸正向限位 15 OGND 外部電源地 8 LIMT2+ 2 軸負(fù)向限位 16 OVCC +12V/24V 輸出 （ 2）控制輸出信號 固高運動控制器中可以輸出模擬信號和脈沖量信號兩種。在運動控制器作用于步進(jìn)電機時，運動控制器起先把將要控制的信號的輸出模式改變?yōu)槊}沖量的信號。一般在脈沖量的信號模式之下有兩種工作方式，即： 脈沖 /方向信號模式和正 /負(fù)脈沖信號模式。其中脈沖 /方向信號的是利用端子板上的 CN CN CN CN8引腳中的 2 2 11進(jìn)行輸出。 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 專用輸入輸出信號連接圖 PLC 配線設(shè)計 根據(jù) S7200PLC的配線圖，我們就可以確定出每個輸入輸出點所對應(yīng)的開關(guān)量以及對信號初步的初步給定。 輸入 /輸出點說明如表 35所示，配線圖如圖 ： 表 35 PLC 輸入 /輸出點說明 符號 電器元件 功能 符號 電氣元件 功能 FR 熱繼電器 系統(tǒng)保護(hù) T1 腳踏按鈕 夾具夾緊 SB1 點動按鈕 主軸正轉(zhuǎn) T2 腳踏按鈕 夾具松開 SB2 點動按鈕 主軸反轉(zhuǎn) LD4C0625 電動刀架 換刀 SB3 點動按鈕 主軸停止 KM1 接觸器 冷卻液電機起 /停 SP1 開關(guān) 冷卻液控制 YV1 電磁閥 夾具夾緊 SB4 點動按鈕 尾座前進(jìn) YV2 電磁閥 夾具松開 SB5 點動按鈕 尾座后退 YV3 電磁閥 尾座前進(jìn) SP2 檢測開關(guān) 尾座延時停止 YV4 電磁閥 尾座后退 Z1 多檔按鈕 每檔對應(yīng)一個主軸轉(zhuǎn)速 YV5 電磁閥 液壓拔叉向左 Z2 多檔按鈕 沒擋對應(yīng)一個到位 MM440 變頻器 主軸的方向及其調(diào)速 SP3 開關(guān) 主軸檔位控制 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 PLC 輸入 /輸出點配線圖 軟件設(shè)計 P LC 對步進(jìn)電機控制程序設(shè)計 PLC在控制步進(jìn)電機時，控制脈沖由 PLC產(chǎn)生。設(shè)計中通過 PLC內(nèi)部供給的延時閉合繼電器 T33和 T44制定了可以調(diào)節(jié)寬度的脈沖程序。設(shè)計的程序梯形圖如下 ，對步進(jìn)電機程序設(shè)計如圖 : 若 ， PLC的輸出點 。 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 時序脈沖產(chǎn)生梯形圖 PLC對步進(jìn)電機的控制 不僅需要脈沖量還需要對其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行控制的量。 圖 PLC 控制步進(jìn)電機程序 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 PLC 對主軸電機控制程序設(shè)計 （ 1）具有點動功能的啟動、停止控制 因為數(shù)控車床中，許多運動部件位置的往往需要進(jìn)行調(diào)整，所以這就需要用到點動調(diào)整的控制功能。在結(jié)構(gòu)上，步進(jìn)要有啟動按鈕 SB停止按鈕 SB2,還需要有點動按鈕 SB3。I/O分配表如 表 36所示，接線圖和程序圖如圖 ： 表 36 I/O 分配表 輸入信號 輸出信號 停止按鈕 SB1 接觸器 KM 啟動按鈕 SB2 點動按鈕 SB3 圖 電動機起、停、點動控制 I/O 接線圖 圖 電動機起、停、點動控制梯形圖 （ 2）正反轉(zhuǎn)控制 電動機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制是在日常工業(yè)生產(chǎn)中常使用的控制。 下表為本次主軸電機正反轉(zhuǎn)控制程序設(shè)計的 I/O分配表如 表 37所示，接線圖和程序圖分別見 ： 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 表 37 I/O 分配表 輸入信號 輸出信號 停止按鈕 SB1 正轉(zhuǎn)接觸器 KM1 反轉(zhuǎn)接觸器 KM2 正轉(zhuǎn)按鈕 SB2 停 止按鈕 SB3 圖 電動機正、反轉(zhuǎn)梯控制 I/O 接線圖 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 電動機正、反轉(zhuǎn)梯形圖 在輸入信號中 SB2為停止按鈕， SB2為正向啟動按鈕， SB3為反向啟動按鈕。在輸出信號中 KM KM2分別為正反接觸器。 PLC 故障報警設(shè)計 報警是數(shù)控車床中電器自動控制中一個不可或缺的設(shè)計環(huán)節(jié)，一個標(biāo)準(zhǔn)的報警功能的實現(xiàn)主要體現(xiàn)在聲音和光的兩個方面。當(dāng)數(shù)控車床中出現(xiàn)故障時，報警的指示燈應(yīng)該閃爍起來，報警電鈴也應(yīng)隨之響動。操作員知道故障的發(fā)生之后，按停鈴按鈕，將電鈴關(guān)掉，報警指示 燈應(yīng)從閃爍轉(zhuǎn)變?yōu)殚L亮狀態(tài)。故障消失，報警燈熄滅。程序設(shè)計圖如圖 ： 閃爍電路部分設(shè)計： 故障指示燈部分設(shè)計： 故障消鈴邏輯部分設(shè)計： 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 電鈴控制設(shè)計： 圖 故障報警梯形圖 小結(jié) 本章對本次基于 PLC數(shù)控車床控制系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行了從硬件到軟件的詳細(xì)說明。硬件方面主要包括各個元器件的選型，硬件電路的設(shè)計，運動控制器的接線方法， PLC的正確配線設(shè)計。軟件設(shè)計主要包括 PLC對步進(jìn)電機控制，主軸電機啟停、正反轉(zhuǎn)，數(shù)控車床故障報 警的程序編程。 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 4 基于 Matlab 的仿真設(shè)計 Matlab 介紹 MATLAB是由美國 mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式 程序設(shè)計 的高科技計算環(huán)境。它將 數(shù)值分析 、 矩陣計算 、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非 線性 動態(tài)系統(tǒng)的 建模 和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進(jìn)行有效 數(shù)值計算 的眾多科學(xué) 領(lǐng)域 提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式 程序設(shè)計語言 （如 C、 Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進(jìn)水平。 MATLAB和 Mathematica、 Maple、 MathCAD并稱為四大 數(shù)學(xué) 軟件。它在 數(shù)學(xué) 類科技應(yīng)用軟件中在 數(shù)值計算 方面 可謂是 首屈一指。 MATLAB可以 用來 進(jìn)行 矩陣 運算、繪制 函數(shù) 和數(shù)據(jù)、實現(xiàn) 算法 和 創(chuàng)建用戶界面 以及 連接其他 編程語言 的程序等，主要應(yīng) 運 用于工程計算、控制設(shè)計、 信號處理 與通訊、 圖像處理 、 信號檢測 、 金融建模 設(shè)計與分析等 領(lǐng)域 。 建立系統(tǒng)仿真模型 實現(xiàn)利用智能 PI型的模糊控制器對系統(tǒng)進(jìn)行仿真的研究，首先就是要建立 PI控制器的模型。當(dāng)然在進(jìn)行模糊控制之前，還應(yīng)該根據(jù)受控對象的參考數(shù)學(xué)模型，用經(jīng)驗 試湊發(fā)搭建成 PI控制器的模型，接著在根據(jù)階躍響應(yīng)曲線進(jìn)行 PI參數(shù)調(diào)整。系統(tǒng)仿真模型如圖 示 ： 圖 系統(tǒng)仿真模型圖 仿真結(jié)果及分析 通過利用階躍響應(yīng)輸入，進(jìn)行對 PI模糊型控制伺服系統(tǒng)電流回路的階躍響應(yīng)曲線和原電流調(diào)節(jié)器系統(tǒng)控制的響應(yīng)曲線進(jìn)行比較，如圖 ： 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1000 . 511 . 5t/s超調(diào)量（%）原控制系統(tǒng)P L C 控制系統(tǒng) 圖 系統(tǒng)的階躍響應(yīng)圖更小 從上面響應(yīng)的曲線可以很清楚的看出， PI型模糊控制器系統(tǒng)上升的時間更短暫，超調(diào)量更小，并且 PI型模糊控制的響應(yīng)性能更好，過渡的過程非常短，能夠很快的打到穩(wěn)定狀態(tài)。所以本次設(shè)計的數(shù)控系統(tǒng)具有可行 性。 小結(jié) 本章是對本次基于 PLC數(shù)控車床控制系統(tǒng)設(shè)計的利用 MATLAB進(jìn)行的一次仿真，檢驗了本次所設(shè)計的系統(tǒng)具有可靠的穩(wěn)定性和正確性。 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 5 結(jié)論與展望 結(jié)論 在基于 PLC的數(shù)控車床控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中，本論文結(jié)合 PC機、 PLC等工控設(shè)備得到了以下結(jié)果： （ 1）對基于 PLC的數(shù)控車床控制系統(tǒng)進(jìn)行了總體方案的設(shè)計。 （ 2）確定了數(shù)控車床控制系統(tǒng)中主軸電機、步進(jìn)電機選型方案和可行性分析。 （ 3）進(jìn)行了 PLC選型、 PLC相關(guān)配線圖及擴展模塊配置設(shè)計。 （ 4）通過 PLC對步進(jìn)電機的控制，步進(jìn)電機的正反轉(zhuǎn)等功能得以實現(xiàn)。 （ 5）以 CK6140為例，進(jìn)行了具體工件的數(shù)控編程以及仿真設(shè)計。 不足之處及未來展望 本論文詳細(xì)介紹了基于 PLC的數(shù)控車床控制系統(tǒng)的設(shè)計過程，但還有許多不足之處，需要今后更加深入的研究，主要體現(xiàn)在： （ 1）對于 PLC的具體使用還沒有非常深入，只涉及了 PLC控制作用的一部分，對于 PLC的功能的深入研究還需進(jìn)一步探索。 （ 2） PLC擴展模塊的設(shè)計還比較簡單，較之產(chǎn)品化還有一定的距離，也是今后需要考慮的方面。 通過本次畢業(yè)對基于 PLC數(shù)控車床控制系統(tǒng) 設(shè)計，對數(shù)控車床以及 PLC有了進(jìn)一步認(rèn)識。同時在寫論文時不停的查閱期刊，使我也大致了解模具這一行業(yè)的發(fā)展史。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，數(shù)控系統(tǒng)正在向電氣化、電子化、高速化、精密化等方面高速發(fā)展。 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 致 謝 本論文是在導(dǎo)師潘國鋒老師的精心指導(dǎo)與嚴(yán)格審查下完成的。論文的每一個部分都含聚著導(dǎo)師的心血。在課題設(shè)計的進(jìn)行中，導(dǎo)師無論在學(xué)習(xí)環(huán)境上還是學(xué)術(shù)問題解答上都提供了莫大的幫助。設(shè)計中導(dǎo)師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)作風(fēng)，求實治學(xué)態(tài)度，創(chuàng)新治學(xué)思想都時刻的影響和激勵著 我，為我以后的學(xué)習(xí)給與了一筆巨大財富，在此對導(dǎo)師表示深深的謝意。 另外，我必須感謝我的父母。焉得 諼 草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報。 最后，我必須感謝我的朋友，正是因為他們在電腦技術(shù)上的無私指引，我才能得以順利完成該論文。 感謝無錫太湖學(xué)院的培養(yǎng)！ 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 參考文獻(xiàn) [1] 王哲 , 田稷 . 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向 [J]. 機械研究與應(yīng) 用 , 2020, (3): 78. 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