PLC控制系统说明书.doc

目录1、数控系统发展12、数控机床P L C 控制系统的控制要求及分析33、伺服电动机的选择34、根据电机选择伺服驱动器55、系统连接图的确定96、 P L C 模块107、机床进给量128 课程设计总结129 参考文献131、数控系统发展数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的，是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础，是现代机床装备的灵魂和核心，有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。 数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术发展的趋势来看，主要有如下几个方面： 高精度、高速度的发展趋势 尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势，但是科学技术的发展是没有止境的，高精度、高速度的内涵也在不断变化，目前正在向着精度和速度的极限发展。 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料掏空的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。 目前许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。 2、数控机床P L C 控制系统的控制要求及分析 数控机床的主轴控制系统，它是利用数字化的信息对机床运动及工作过程进行控制的一种方法。课题采用PLC来控制这些器件，实现工业控制。以可编程控制器(简称PLC)作为控元件，替代机床继电器连接触器组成的电气控制部分，是为了提高机床电气控制系统的可靠性，这种方法主用于组合机床以及生产线上的专用机床用数控技术实施加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床称为数控(NC)机床。要实现对机床的控制，需要用几何信息描述刀具和工件间的相对运动以及用工艺信息来描述机床加工必须具备的一些工艺参数。要求分析：1）本课题要考虑按纽、电机、制动器等元器件的选择还要考虑它们在实际使用中的具体性能本课程还要选择一个合适的制动器,还有一些按钮PLC只能提供24v直流电而数控电机采用直流220v电压控制.3、伺服电动机的选择根据任务书要求：电机参数如下：某机床进给电机采用直流伺服电动机，型号为92BL-4015H1。现选择伺服电动机型号为森创无刷直流伺服电机，表3-1 电动机型号及参数直流伺服电动机直流伺服电动机的结构和一般直流电动机一样，只是为了减小转动惯量而做得细长一些。它的励磁绕组和电枢分别由两个独立电源供电。也有永磁式的，即磁极是永久磁铁。通常采用电枢控制，就是励磁电压f一定，建立的磁通量也是定值，而将控制电压Uc加在电枢上，其接线图如图6所示。图6 直流伺服电动机接线图直流伺服电动机的机构特性（n=f(T)）和直流他励电动机一样，也用下式表示：n=Uc/KE-Ra/KEKTT图7 是直流伺服电动机在不同控制电压下（Uc为额定控制电压）的机械特性曲线。由图可见：在一定负载转矩下，当磁通不变时，如果升高电枢电压，电机的转速就升高；反之，降低电枢电压，转速就下降；当Uc0时，电动机立即停转。要电动机反转，可改变电枢电压的极性。图7 直流伺服电动机的n=f(T)曲线直流伺服电动机和交流伺服电动机相比，它具有机械特性较硬、输出功率较大、不自转，起动转矩大等优点。4、根据电机选择伺服驱动器森创伺服电机与之相配型的伺服驱动器如表所示，根据要求选择BL-2203C型。表4-1 伺服电动机与适配驱动器根据所选型BL-2203C伺服伺服驱动器，从网上下载到其技术资料图4-1 BL-2203C型伺服伺服驱动器5、系统连接图的确定加入PLC模块，即得伺服驱动器控制伺服电机系统。系统连接图如图4-1所示。由于按钮较少选择DVP14SS图5-1 plc控制系统连接图6、 P L C 模块分析工艺流程及控制要求 由数控机床的进给系统中，传动件要快速移动到加工位置、以加工速度进行加工、快速退回原来位置等要求，那么对应的传动轴传动伺服电机则要求快速正转，以加工速度正转、以加工速度反转、快速反转等。一次，PLC指要控制伺服电机以一定的速度精确地正、反转一定圈数来控制传动件的位置和移动速度。 由机床进给系统动作的分析得：输入信号有：开始停止，正反转，增减速，紧急停止输出信号： Y0，Y1，Y2 估算PLC的规模表5-1 I/O地址分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号开始停止按钮SB1X0指令1Y0正转按钮SB2X1指令2Y1反转按钮SB3X2指令3 Y2急停按钮SB4X3指令4Y0增速按钮SB5X4指令5 Y0减速按钮SB6X5指令6Y0 PLC是20世纪70年代发展起来的以微处理器为核心，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的新型自动控制技术。根据数控技术课程设计第3章.3.4.2 PLC选型，在统计处的I/O点数基础上增加15%20%的备用量，以便以后调整和扩展。PLC模块原理图如图5-1所示。图5-1 PLC模块原理图梯形图如图5-2所示。图5-2 梯形图程序：7、机床进给量伺服电机转速为N转/分；T S内，伺服电机转了N*T/60转，每转脉冲数6*5=30总共输出脉冲=（N*T/60）*30，这样可以算出转的圈速来，然后根据伺服电机共转了N*T/60转，丝杆的螺距是6，可以算出工作台转移的距离为（N*T/60）*6毫米.8 课程设计总结 在设计过程当中，我对直流主轴电机有了相当的理解。设计的过程中遇到很多问题，认识到自己对机床数控技术、电气控制与PLC应用以及其他相关课程的学习还不够深入，在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。同时，在此次毕业设计过程中我也学到了许多了关于PLC设计一些教科书上没有的知识，使我对PLC的设计也产生了浓厚的兴趣，在将来的工作中也有很大的好处。 最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢！9 参考文献1.范超毅.数控技术课程设计.武汉:华中科技大学出版社,2007.52.刘 颖.数控机床电气控制. 北京:高等教育出版社,2