开题报告-数控机床维修实验台故障设置模块设计.doc

南京工程学院自动化学院 本科毕业设计（论文）开题报告 题 目： 数控机床维修实验台故障设置模块设计 专 业： 自动化（数控技术） 班 级： K数控102 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2014年3月说 明1根据南京工程学院毕业设计(论文)工作管理规定，学生必须撰写毕业设计（论文）开题报告，由指导教师签署意见、教研室审查，院系分管教学领导批准后实施。2开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。3毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于2000字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。5开题报告检查原则上在第24周完成，各院系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。本科毕业设计(论文)开题报告学生姓名指导教师课题来源自拟课题课题性质工程设计课题名称数控机床维修实验台故障设置模块设计毕业设计的内容和意义本次设计是要求针对数控机床维修实验台，设计其中的故障设置模块。通过分析设计任务的要求，本次毕业设计的主要内容如下：分析数控机床维修实验台故障设置模块要求的功能和要求查阅相关资料1、 分析数控系统输入输出信号的数量、特性2、 设计CPU、继电器阵列控制电路、通讯电路3、 用Protel软件设计电路图4、 焊接pcb 电路板5、 建立通讯命令格式、数据包格式6、 故障设置模块通讯程序、控制程序、主程序等7、 调试电路与程序8、 撰写毕业设计论文；毕业设计的意义：科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，机电产品趋精密复杂。产品的精度要求越来越高、更新换代的周期也越来越短，从而促进了现代制造业的发展。尤其是宇航、军工、造船、汽车和模具加工等行业，用普通机床进行加工(精度低、效率低、劳动度大)已无法满足生产要求，从而一种新型的用数字程序控制的机床应运而生。这种机床是一种综合运用了计算机技术、自动控制、精密测量和机械设计等新技术的机电一体化典型产品。数控机床是一种装有程序控制系统(数控系统)的自动化机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令(刀具移动轨迹信息)规定的程序。具体地讲，数控机床就是把数字化了的刀具移动轨迹的信息输入到数控装置，经过译码、运算，从而实现控制刀具与工件相对运动，加工出所需要的零件的机床。数控机床本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。由于数控机床是一种价格昂的精密设备，因此，其维护与维修更是不容忽视。针对数控机床的这些特点，数控机床故障诊断维修实验台是培训、学习的有效工具。使用该装置可以使学生掌握数控机床系统控制原理，电气设计方法、元器件的选择、机床电气安装及调试、故障诊断维修、等多项实验内容，达到工业生产现场实习效果。维修实验台是由数控系统，机床电气控制接口板、主轴变频调速实验板、交流伺服驱动器及伺服电机、步进驱动及步进电机、输入输出模块、四工位刀架、故障设置模块等组成。其中的故障设置模块可通过计算机便捷灵活地提供各类故障点的设置故障转换隐蔽了，与传统的接线方式相比进一步提高了训练的效果。本课题采用开放式结构、模块化设计，既可用于教学、也可用于课程设计和实训，有利于提高学生设计数控机床电气控制系统、诊断数控设备故障的能力，使受训对象最大限度地适应和满足市场需求。 文献综述以数控机床维修实验台故障设置模块设计为中心，查阅了一些著名的学术期刊杂志和专业书籍，检索了一些比较好的专业网站，收集了相关的知识要点，并且进行了仔细的阅读和研究，现将文献概述如下：随着我国高职教育的向前推进，职业能力的培养成为 各高职专业人才培养的重点。为了推动国产数控技术的发展，加快国内高新技术人才的培养速度，研制的数控综合实验台，主要适合数控专业教学，可满足数控维修、数控电气设计、故障设计、数控机 床电气组装、机床数控化改造等各项实验设置。1在教学过程中发现，在进行数控机床电路故障诊断与维修实验时，主要利用已有的电气控制图，首先判断出可能故障支路，然后通过测量仪表测试电路得出故障点。本文充分利用单片机技术以 及VC高级语言对数控综合实验台进行了功能扩展，探索 一种新的故障诊断与排除方法。2对于数控编程和机床操作学习，一般只要有数控机床即可实践教学，而对于数控机床电气应有和程序开发，只有数控机床是不行的。因为数控机床主要电器一般放在电气柜中，功能不具有开放性，电气调试和维修人员都不希望最终用户修改出厂参数和相关技术内容，而数控机床电气学习恰恰希望学习掌握数控系统的电气设计、电气组成、参数设置、数控编程、梯形图设计、故障诊断实验台实训的功能。3单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。10单片机与传统的机械产品相结合，使传统的机械产品结构简单化，控制智能化，构成新一代的几点一体化产品，目前，单片机广泛的用于工业自动控制（如数控机床、可编程顺序控制器、电机控制、工艺机器人、离散与连续过程自动控制 ）、家用电器（如微波炉、电视机、影像设备、游戏机）、办公设备（传真机、复印机）、电信技术（如调制调解器、数字滤波器、智能路线运行控制）。4当前单片机发展已经到百花齐放的程度，但是还远远没用达到终点，今年来单片机的发展趋势正在朝着大容量高性能比，小容量低格比，外围电路内装化，多品种化以及输入输出接口功能的增强、降低功耗的方向发展。5AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。6AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器8K 字节在系统可编程. 7与其他计算机高级语言相比，c语言具有很好的可移植性和硬件控制能力表达能力也较强。C语言一共只有32个关键字，9种控制语句，程序书写形式自由，区分大小写，把高级语言基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。C语言可以像汇编语言一样对位、字节和地址操作，而这时计算机基本工作单元。8PC机与单片机之间可以由RS-232C接口连接，在PC机系统内都安装有异步通信适配器，利用它可以实现异步串行通信。该适配器的核心元件是Intel 8250芯片，它使PC机油能力与其他具有标准RS-232C接口的计算机或设备进行通信。而单片机本身具有一个全双工的串行口，因此只要配以电平转换驱动电路、隔离电路就可组成一个简单可行的通讯接口。9 1杨后川，梁炜编著. 机床数控系统及应用M.北京大学出版社.2005（1）2 汪木兰.数控原理与系统.北京：机械工业出版社.2004（2）3 邹伟平, 吴再兴数控技术的现状及发展趋势( 中南林学院, 湖南株洲412006)（3）4 吴胜强，于锁清，高利军 多功能开放式数控机床调试维修综合实验台的研发 (邢台职业技术学院，河北邢台054035)（4）5孔超，张玮著，从繁为简：51单片机应该这样学.北京：中国铁道出版社.2013（5）6牛昱光. 单片机原理与接口技术M.北京-电子工业出版社,2008（6）7 李升，单片机原理与接口技术.北京：.北京大学出版社.2011（7）8 王浩全.单片机原理与应用:C语言版.北京:人民邮电出版社,2013（8）9 叶家顺.关于单片机通讯电路及通讯方法的研究. (湖州师范学院，浙江 湖州 313000)(9)10 Patent Application Publication . Pub. No.: US 2003/0154369 A1 Teshima et al. Pub. Date: Aug. 14, 2003（10）研究内容显示电路CNC系统上位机通讯电路单片机时钟电路继电器阵列复位电路按键轴电机开关量信号刀架主轴本系统选用AT89S52 作为控制器件。它是美国ATMEL 公司生产的8 位Fla sh ROM 单片机。其最突出的优点是片内ROM为Fla sh ROM, 可方便地擦写1000 次以上, 价格低廉, 而且其指令丰富, 编译工具多, 仿真环境好。因此被广泛地应用于各种控制领域 复位电路是单片机初始化操作，其目的是使CPU及其各个寄存器处于一个确定的初始状态，PC初始为000H,使单片机从000H单元开始执行程序。系统正常上电即可以复位。另外，当系统运行出现错误或操作错误时系统处于死锁状态时，也需要按复位开关恢复系统的正常工作状态。单片机工作是在同一的时钟脉冲控制下一拍一拍地进行的，这个脉冲式由单片机控制器中的时序电路发出的。单片机的时序电路就是CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序。单片机内部电路应在唯一的时钟信号下严格地按时序进行工作。AT89S52需要加一个外部电路才能形成时钟脉冲，将外部振荡脉冲接入XTAL1和XTAL2。显示电路采用SMC1602A 标准字符点阵型液晶显示模块(LCM)，它采用点阵型液晶显示器(LCD)，可显示16 个字符X2 行西文字符，字符尺寸为2.95X4.35(WXH)mm，内置HD44780 接口型液晶显示控制器，可与MCU 单片机直接连接CPU 对键盘的扫描可以采用程序中断控制方式，每当键盘上有按键闭合向CPU请求中断, CPU响应键盘中断，对键盘扫描，以识别哪一个按键处于闭合状态，并对键输入信息作出相应的处理。继电器是用低电压、小电流控制高电压、大电流的一种自动开关。在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。在实际操作中，单片机一般不直接控制继电器，这样用烧坏单片机的可能，所以我们直接控制线圈。 本课题设计的重点和难点是通过分析不同机床数控系统的控制信号的特点和类型，设计出均可能通用的继电器控制阵列。同时该阵列又要能灵活设置各信号的短路和断路故障。研究计划 毕业设计是对每一周工作的细化，每一周所做的任务具体计划如下第 一 周：了解设计任务书的内容和要求第 二 周：查阅相关资料，了解维修实验台工作原理第 三 周：规划设计方案、完成撰写开题报告第 四 周：分析数控系统输入输出信号的数量、特性第 五 周：设计CPU、通讯电路原理图；第 六 周：设计继电器控制电路，绘制PCB图第 七 周：绘制PCB图第 八 周：编写功能模块程序第 九 周：编写功能模块程序第 十 周：编写主程序第十一周：程序调试第十