數控車床的電氣系統設計的過程畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 學等優點。國外典型的數控系統有日本的FANUC數控系統，德國的SIEMENS數控系統等；國內的有華中數控系統等。其中FANUC數控系統有0系列、11系列等多個系列，而FANUC 0系列應用最為廣泛。 FANUC 0系列包括FANUC 0i與FANUC 0i mate兩種系統。二者的主要區別在于，首先使用的電機不同；其次，軸數不同；第三加工精度不同；第四FANUC 0i有很多特殊功能可供選擇，而FANUC 0i mate則基本沒有。所以如果要求不高時，可使用0imate系統，如果要求高則要選擇0i數控系統。 依照CK6140數控車床的市場定位，本項目選擇了FANUC 0iMATE數控系統。 FANUC 0i Mate 硬件連接簡要說明 1．FANUC 0i Mate數控裝置 數控系統通常指數控裝置、進給伺服系統、主軸系統、電源系統等的總和。數控裝置是數控系統的核心、大腦。 （1）FANUC 0i Mate數控裝置的基本組成 FANUC 0i數控裝置由主控制單元和I／0單元兩個部分構成；FANUC 0i Mate數控裝置則把主控制單元和I／O單元合而為一。主控制單主要包括CPU、內存(系列軟件、宏程序、梯形圖、各類參數等)、PMC控制、I／O LINK控制、伺服控制、主軸控制、內存卡I／F、LED顯示等。I／O單元主要包括電源、I／0接口、通信接口、MDI控制、顯示控制、手搖脈沖發生器控制和高速串行總線等。 （2）FANUC 0i Mate數控裝置主控單元接口信號的定義 FANUC 0i Mate TC 主面板及主控單元前視圖如圖82所示，圖83為其后視圖及其接口信號的定義。 圖82 FANUC 0i Mate TC 主面板及主控單元前視圖圖83 FANUC 0i Mate TC 主控單元后視圖及其接口信號的定義（3）FANUC 0i數控裝置I/O單元接口信號的定義FANUC 0i數控裝置I/O單元視圖及其接口信號的定義如圖84所示。圖84 FANUC 0i數控裝置I/O單元視圖及其接口信號的定義 FANUC 0i Mate電源裝置FANUC 0i Mate 數控系統所用的交、直流電源，因數控機床的復雜程度一般采用普通交、直流穩壓開關電源和FANUC專用電源裝置。普通交、直流穩壓開關電源造價低，接線簡單，廣泛用于普通數控車、銑床；FANUC專用電源裝置則多用于加工中心。普通交、直流穩壓開關電源原理、接線請讀者自行查閱資料，這里就不介紹了。FAUNC的α系列專用電源裝置主要分為PSM、PSMR、PSM—HV、PSMV—HV四種，輸入電壓分為交流200 V和交流400 V兩種。（1）α系列專用電源裝置的型號參數專用電源裝置的型號參數如下所示：PSM口－口口① ② ③④ ①電源裝置型號；②制動形式，“無”為再生制動，R：能耗制動，V：電壓轉換型再生制動，C：電容制動；③額定輸出功率；④輸入電壓，“無”為200 V，HV為400 V。（2）電源原理圖圖8－6電源原理圖 FANUC 0i Mate數控系統的綜合連接 FANUC 0i Mate數控系統的綜合連接圖及其I/O LINK如圖8－如圖8－8所示。 圖8－7 FANUC 0i Mate數控系統的綜合連接 第九章 可編程控制器（PLC）的設計可編程控制器（以下簡稱PLC）是20世紀60年代發展起來的一種新型自動化控制裝置，目前已廣泛應用于各種工業設備。可編程控制器是計算機技術與自動控制技術有機結合的一種通用工業控制器。1969年，美國DEC 公司研制出世界上第一臺型號為“PDP14”的可編程控制器，在通用汽車公司的自動裝配線上使用，獲得了成功。因為這種裝置當時稱為“可編程邏輯控制器”（Programmable Logic Controller），故簡稱PLC。可編程控制器是一種數字運算電子系統，專為在工業環境下運用而設計。它采用可編程序的存儲器，用于存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等特定功能的用戶指令，并通過數字式或模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器及其輔助設備都應按易于構成一個工業控制系統，且它們所具有的全部功能易于應用的原則設計。數控機床的控制由數控裝置和可編程控制器協調配合共同完成：數控裝置主要完成與數字運算和管理等有關的功能，如零件程序的編輯、插補運算、譯碼、位置伺服控制等； 可編程控制器（以下簡稱PLC）主要完成與邏輯運算有關的一些動作，沒有實現軌跡運動上的具體要求。PLC是一種專用于工業順序控制的微機系統。為了適應順序控制的要求，PLC省去了微機的一些數字運算功能，而強化了邏輯運算控制功能，是一種介于繼電器控制和微機控制之間的自動控制裝置；PLC是專為在惡劣的工業環境下使用而設計的，所以具有很強的抗干擾能力。除輸入/輸出部分采用光電隔離的措施外，對電源、運算器、控制器、存儲器等也設置了多種保護和屏蔽。PLC沒有繼電器那種機械觸點，因此，不存在觸點的接觸不良、熔焊、磨損和線圈損壞等故障；相對于RLC，PLC采用軟件實現用戶控制邏輯，結構緊湊、體積小，很容易裝入機床內部或電氣箱內，便于實現動作復雜的控制邏輯和數控機床的機電一體化；目前大多數的PLC，均采用梯形圖編程方式。梯形圖與繼電器邏輯控制電路圖十分相似，圖形符號形象直觀、工作原理易于理解和掌握、編程簡單、操作方便、改變程序靈活；PLC可與編程器、個人計算機等聯接，可以很方便地實現程序的顯示、編輯、診斷、存儲和傳送等操作。PLC實質是一種專用計算機，它的組成形式基本上與微機相同，主要包括：微處理器（CPU）、存儲器、用戶輸入/輸出部分、輸入/輸出擴展接口、外圍設備以及電源等。對于內裝型PLC，CPU、存儲器、外圍設備、電源等部分一般與CNC裝置共用。PLC的基本工作方式是順序執行用戶程序，每一時刻執行一條指令，由于相對于外部電氣信號有足夠的執行速度，從宏觀上看是實時響應的。對用戶程序的執行一般有循環掃描和定時掃描兩種，掃描過程分為三個階段，即輸入采樣階段、程序執行階段和輸出刷新階段，圖91為數控車床中的PLC系統。圖91 數控車床中的PLC PLC選型及I/O接線圖 FANUC數控機床PMC有多種型號有PLCA、PLCB、PLCC、PLCD、PLCG和 PLCL等多種型號。根據控制要求、PLC控制系統選用FANUC的FANUCPLCD型號，其I/O端子接線圖如圖92所示。圖92 I/O接口連接圖 PLC輸入/輸出與通信接口表91 PLC輸入/輸出點序號輸入點信號名稱輸出點及其功能急停信號安全保護（硬件）超程信號+X軸超程+Z軸超程X軸超程Y軸超程Z軸超程機床鎖住該信號為1時輸出脈沖不發送位置仍然變化單段執行的程序段一結束就停止動作直到再按啟動按扭跳步該信號為1時開始的程序到程序的結束為止的信息無效1MEM1EDIT1JOG1HOME1MPG1手動進給倍率 復位112+X進給軸 +X 方向的選擇2X進給軸X 方向的選擇2+Z進給軸+Z 方向的選擇2Z進給軸Z 方向的選擇2快速進給擇手動快速進給的選2復位外部復位2刀具補償存儲器保護保護用戶宏變量保護加工程序保護PMC 參數循環啟動自保333主軸進給倍率33手動冷卻液R12.333主軸手動運行主軸停止該信號為 1 時以使CNC 執行主軸速度控制圖93 基本功能面板數控機床PLC主要包括兩類接口信息：（1）硬件電氣接口信息：PLC與數控裝置、機床及機床電氣設備之間的電氣連接部分；（2）軟件寄存器接口信息：PLC為了運算和實現某些特殊功能的需要，以及內裝式PLC與NC間，數據交換的需要設置的寄存器變量或功能函數。PLC常用的電氣接口一般有開關量輸入接口、開關量輸出接口和模擬量輸出接口等三種。主軸控制接口：XS9如圖94所示。圖94 主軸控制接口模擬接口式、脈沖接口式伺服驅動器控制接口：XS30XS33如圖95所示。 圖95 伺服驅動器控制接口第十章 結論在這次畢業設計中，我在對數控車床的工作原理以及內部結構的分析研究的基礎上，進行了CK6140數控車床的電氣系統設計，它具有高速、精密、可靠、經濟等特點。車床的電氣系統設計是整個車床的核心部分，主要分為強電回路設計、控制回路設計、PLC輸入輸出設計、伺服驅動進給設計和主軸驅動設計五個方面，要求繪制出整個車床的電器原理圖。通過此次設計，也使我受益非淺，不僅是我了解了一臺數控車床的電氣系統工作原理，更是我學會了很多電氣設計方面的知識，不僅豐富了我自己，而且也彌補了以前學習過程中的漏洞，雖然時間不長，但是收獲頗豐，但是由于時間的關系，以及本人的能力有限，此次設計中也存在著需要改進的地方和不足之處，希望各位老師給與點撥和指教。參 考 文 獻[1] ，1991[2] ：哈爾濱工業大學出版社，1995[3] ：機械工業出版社，1997[4] ：北京化學工業出版社，2003[5] [M].北京:北京國防工業出版社,2001[6] ：機械工業出版社，[7] 王潤孝主編. ：西北工業大學，2007[8] ：華中科技大學出版社，2005[9] ：上海科技出版社 ，2009[10] . 吉林：吉林大學，2009[11] ：機械工業出版社，2006[12] 李方園 ：清華大學出版社，2004[13] 楊世成，陳蕊妍；數控機床分級變速機構主要參數的確定[M]，中文期刊全文數據庫，廣西輕工業，2007(6).[14] 金屬切削機床設計手冊[M]，北京：機械工業出版社2003[15] 李慶余、孟廣耀主編，機械制造裝備技術[M]，機械工業出版社，[16] 陳嬋娟參主編，數控車床設計[M]，化學工業出版社，2006，1245p.[17] 許曉暢編著，專用機床設計[M]，重慶大學出版社，附錄A：強電控制電路圖附錄 B：電源電路圖 附錄 C：系統電路圖 致 謝本設計數控車床電氣控制系統的畢業設計工作是在楊育宏老師的精心指導和悉心關懷下完成的，在我的學業和畢業設計工作中無不傾注著導師辛勤的汗水和心血。導師的嚴謹治學態度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受的啟迪。從尊敬的導師身上，我不僅學到了扎實、寬廣的專業知識，也學到了做人的道理。在此我要向我的導師致以最衷心的感謝和深深的敬意。在日常學習和生活中，我的舍友和班級同學都給予了我很大幫助。我也要感謝我的父母和親人，他們在我的學業中給了我莫大的鼓勵、關愛和支持。最后，向所有關心和幫助過我的領導、老師、同學和朋友表示由衷的謝