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基于plc的數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文(已修改)

2026-06-26 12:39 本頁面

　

【正文】遼寧工程技術(shù)大學(xué) 摘要數(shù)控機床是一種機電一體化的數(shù)字控制自動化機床。早期的數(shù)控機床是依靠繼電器邏輯來實現(xiàn)相應(yīng)的功能。由于繼電器邏輯是一種硬接線系統(tǒng)，布線復(fù)雜，體積龐大，更改困難，一旦出現(xiàn)問題，很難維修。這樣的系統(tǒng)，其可靠性往往也不高，影響正常的生產(chǎn)。本文正是針對這一問題展開工作的。本文介紹了用三菱FX2N微型可編程控制器對CK9930機床的電氣控制部分的改造設(shè)計，重點闡述了數(shù)控機床PLC的功能、機床的電氣控制原理及相應(yīng)的PLC程序編制與調(diào)試三方面的問題。并且詳盡地展示了PLC控制程序的開發(fā)過程。根據(jù)數(shù)控車床所承擔加工任務(wù)的特點，可知其操作過程比較復(fù)雜。要用PLC控制車床動作，必須將PLC及其控制模塊和相應(yīng)的執(zhí)行元件加以組合。所以在該控制程序的開發(fā)過程中，采用了模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。本文主要完成了主軸控制、坐標軸控制、自動換刀控制、定時潤滑控制以及報警處理等功能的PLC控制程序的開發(fā)。并且利用FXGP_WINC軟件編寫了該機床的PLC控制程序，并借助其運行、監(jiān)控功能，通過相關(guān)設(shè)備，觀察了程序的運行情況。關(guān)鍵詞：PLC控制，數(shù)控車床，梯形圖目錄第一章概述 ……………………………………………………………………… 1 數(shù)控系統(tǒng)的工作原理 ………………………………………………… 1 數(shù)控系統(tǒng)的組成 ………………………………………………… 1 數(shù)控系統(tǒng)的工作原理 …………………………………………… 2 PLC的硬件與工作原理 ……………………………………………… 3 PLC的簡介 ……………………………………………………… 3 PLC的基本結(jié)構(gòu) ………………………………………………… 3 PLC的工作原理 ………………………………………………… 4第二章數(shù)控車床的PLC ………………………………………………………… 5 數(shù)控車床PLC的信息傳遞 ……………………………………………… 5 數(shù)控車床中PLC的功能 ………………………………………………… 6 PLC對輔助功能的處理 ………………………………………… 6 PLC的控制對象 ………………………………………………… 6 用PLC實現(xiàn)車床電氣控制系統(tǒng)的功能 ………………………………… 7 利用PLC代替繼電器—接觸器控制方式的優(yōu)越性 ………………… 8第三章 CK9930數(shù)控車床電氣控制分析 ……………………………………… 9 車床主要結(jié)構(gòu)和運動方式 …………………………………………… 9 車床對電氣控制的要求 ……………………………………………… 9 車床的電氣控制電路分析 …………………………………………… 10 主電路分析 …………………………………………………… 11 控制電路分析 ………………………………………………… 11第四章 PLC控制程序的設(shè)計 …………………………………………………… 12 PLC程序設(shè)計方法 …………………………………………………… 12 PLC的程序設(shè)計步驟 …………………………………………… 12 PLC程序的模塊化設(shè)計 ………………………………………… 12 輸入輸出分配 ……………………………………………………… 12 梯形圖程序設(shè)計 ……………………………………………………… 15 梯形圖總體框圖 ……………………………………………… 15 公用程序 ……………………………………………………… 16 回原點程序 …………………………………………………… 16 主軸控制程序 ………………………………………………… 17 坐標軸控制程序 ……………………………………………… 17 報警處理程序 ………………………………………………… 18 定時潤滑控制程序 …………………………………………… 18 冷卻程序 ……………………………………………………… 19 自動換刀控制程序 …………………………………………… 19 需要說明的問題 …………………………………………… 21 梯形圖程序的調(diào)試 …………………………………………… 21 本章小結(jié) …………………………………………………… 21結(jié) 論 ……………………………………………………………………………22參考文獻 ……………………………………………………………………………23第1章概述CK9930型數(shù)控車床配備的是華中I型數(shù)控系統(tǒng)，是一種比較老式的小型簡易經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，這一數(shù)控系統(tǒng)已不能滿足加工要求，本課題就是對現(xiàn)有的CK9930數(shù)控車床所進行的改造項目的一個組成部分。主要是車床電氣控制部分進行改造。車床電氣控制系統(tǒng)是控制車床各部分的工作、協(xié)調(diào)完成車床加工任務(wù)的核心部分，它由大量繼電器構(gòu)成一個復(fù)雜的邏輯控制電路。該車床復(fù)雜的繼電器邏輯控制線路構(gòu)成的電氣控制系統(tǒng)故障率高，難于維護，很有必要對其進行改造，即用PLC代替繼電器接觸器控制方式。國際信息處理聯(lián)盟對數(shù)控機床做了如下定義定義：數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的機床，該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號碼或其他符號編碼指令規(guī)定的程序。這里所說的程序控制系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control,簡稱NC）而現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)都是以計算機作為控制中心，所以稱為計算機數(shù)控(Computerized Numerical Control, 簡稱CNC)。數(shù)控系統(tǒng)的組成，CNC系統(tǒng)主要是指圖中的CNC控制器，它是由計算機硬件、數(shù)控系統(tǒng)軟件及相應(yīng)的輸入/輸出接口構(gòu)成的專用計算機和可編程控制器所組成。前者處理機床軌跡運動的數(shù)字控制，后者則處理開關(guān)量的邏輯控制。圖11 CNC系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)框圖數(shù)控系統(tǒng)的工作原理雖然數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，但其的基本原理都是相通的。即都是通過運算器進行插補運算，然后對進給軸進行閉環(huán)控制，實現(xiàn)機床的數(shù)控功能。（1）進給系統(tǒng)控制進給系統(tǒng)的控制大多是通過控制步進電機來實現(xiàn)的。步進電機是一種在外加電脈沖信號的作用下一步一步地運轉(zhuǎn),將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的機電元件。其角位移量和輸入脈沖的個數(shù)嚴格成正比,在時間上與輸入同步, 控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電機繞組通電順序, 便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、速度及轉(zhuǎn)動方向；無脈沖輸入時,在繞組電源的激勵下,氣隙磁場使轉(zhuǎn)子保持原來的位置狀態(tài)。利用這一原理,便可實現(xiàn)加工時縱、橫向的進給,并可獲得較高精度。（2）開關(guān)量控制數(shù)控機床的開關(guān)量信號控制是通過PLC來完成的。機床的各開關(guān)量可通過I/O 口進行信息交換。由于I/O 口可輸入信號和輸出信號, 其輸出信號經(jīng)過邏輯譯碼電路轉(zhuǎn)換成多路的輸出信號, 可實現(xiàn)主軸電機、冷卻泵及主軸變速等的控制；輸入口可接受行程限位開關(guān)暫停、主軸同步脈沖、選刀回答等信號。從而實現(xiàn)各種狀態(tài)的檢測, 最終實現(xiàn)機床的各開關(guān)量控制。（3）主軸控制數(shù)控系統(tǒng)只對主軸系統(tǒng)進行開關(guān)控制。數(shù)控裝置通過PLC對主軸系統(tǒng)進行起停控制。 PLC的硬件與工作原理 PLC簡介可編程序控制器（Programmable Controller）簡稱PC，為了不與個人計算機（也簡稱PC）混淆，通常將可編程序控制器稱為PLC。它是在電器控制技術(shù)和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。目前，PLC已被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機械和生產(chǎn)過程的自動控制中，成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制裝置，并被公認為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）之一。與一般微機控制系統(tǒng)最大的區(qū)別是，PLC必須具有很強的抗干擾能力

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