課程設(shè)計--基于三菱數(shù)控系統(tǒng)立式加工中心plc控制程序設(shè)計

1、<p>　　題目： 基于三菱數(shù)控系統(tǒng)立式加工 </p><p>　　中心PLC控制程序設(shè)計 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展過程中，數(shù)控技術(shù)是其核心技術(shù)之一。數(shù)控加工中心已經(jīng)成為現(xiàn)代化控制中不可缺少的加工設(shè)備，為了滿足加工精度的需要無論是對機(jī)械結(jié)構(gòu)還是控制系統(tǒng)都提

2、出了相當(dāng)高的要求，CNC數(shù)控系統(tǒng)以其高可靠性和精確受到廣大用戶的青睞。本文針對三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)用于加工中心做相應(yīng)的介紹，包括加工中心的結(jié)構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)格、接線方式等，本文最重要的是對M64S數(shù)控系統(tǒng)的軟件PLC控制程序的編寫。</p><p>　　本文根據(jù)設(shè)計的要求,主要包括如下幾個方面：硬件系統(tǒng)的連接、加工中心電氣控制電路設(shè)計、PLC控制程序的編寫與調(diào)試等。第一章介紹了數(shù)控技術(shù)的概念、構(gòu)成、分類和發(fā)展趨勢

3、，并簡要介紹了三菱數(shù)控系統(tǒng)。第二章具體介紹了數(shù)控系統(tǒng)硬件的安裝，包括各個設(shè)備之間的連接、基本I/O單元之間的連接。第三章介紹了數(shù)控加工中心電氣控制電路的設(shè)計，包括主電路的設(shè)計、控制電路的設(shè)計和伺服電路的設(shè)計。第四章介紹PLC控制程序的編寫步驟及關(guān)鍵部分的解釋，第五章介紹編程軟件和計算機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行通信，將程序傳入M64S數(shù)控系統(tǒng)，進(jìn)行簡單的調(diào)試。第六章總結(jié)了本次畢業(yè)設(shè)計的過程和心得。</p><p>　　關(guān)鍵詞

4、：M64S數(shù)控系統(tǒng)；加工中心； PLC控制程序</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In today's machinery manufacturing developing process, the CNC technology is one of the core technologies. CNC Machining

5、 Center has become a modern control indispensable processing equipment, To meet the needs of machining accuracy regardless of the structure or mechanical control system is a very high demand CNC systems with high reliabi

6、lity and precision by a wide range of users of all ages. Based on Mitsubishi M64S NC system for the processing center, I introduced processing center structure,</p><p>　　According to the design requirements,

7、 this paper includes the following parts: hardware systems, the Machining Center electrical control circuit design, PLC control procedures for the preparation and debugging. The first chapter is about the NC concept, st

8、ructure, classification and the development trend and Mitsubishi briefed the NC system. Chapter two is about the NC system hardware installation, including all the equipment connected basic I / O modules betIen connectio

9、ns. The third chapter d</p><p>　　Keywords: M64S NC; Machining center; PLC control procedures </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p

10、><b>　　1.1 概述1</b></p><p>　　1.1.1 CNC數(shù)控基本概念1</p><p>　　1.1.2 數(shù)控加工中心的組成1</p><p>　　1.1.3 數(shù)控系統(tǒng)的分類3</p><p>　　1.1.4 數(shù)控加工中心的優(yōu)缺點6</p><p>　　1.1.5

11、 數(shù)控技術(shù)發(fā)展回顧及未來發(fā)展趨勢6</p><p>　　1.2數(shù)控系統(tǒng)介紹7</p><p>　　1.2.1 三菱數(shù)控產(chǎn)品簡介7</p><p>　　1.2.2 三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)簡介7</p><p>　　第二章 三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)硬件組成11</p><p>　　2.1三菱M64S 數(shù)控系統(tǒng)NC單元

12、11</p><p>　　2.1.1 控制及顯示單元11</p><p>　　2.1.2開關(guān)電源及急停按鈕配線13</p><p>　　2.2三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)基本I/O單元14</p><p>　　第三章 數(shù)控加工中心電氣原理圖設(shè)計21</p><p>　　3.1 數(shù)控加工中心設(shè)計概述21</p&g

13、t;<p>　　3.2 數(shù)控加工中心主回路/電氣控制回路23</p><p>　　3.2.1 主回路/電器控制回路簡述23</p><p>　　3.2.2 主回路/電器控制回路圖23</p><p>　　3.3 數(shù)控加工中心伺服電路設(shè)計28</p><p>　　3.4 數(shù)控加工中心電氣接口圖29</p>

14、<p>　　第四章 數(shù)控加工中心PLC控制程序設(shè)計30</p><p>　　4.1 三菱數(shù)控系統(tǒng)軟將配置30</p><p>　　4.1.1 信號流程簡述30</p><p>　　4.1.2 信號流程圖30</p><p>　　4.2 數(shù)控加工中心輸入輸出信號地址31</p><p>　　4

15、.3 數(shù)控加工中心PLC控制程序設(shè)計步驟37</p><p>　　4.4 數(shù)控加工中心PLC控制程序說明37</p><p>　　4.4.1 加工中心方式選擇37</p><p>　　4.4.2 加工中心定時器程序40</p><p>　　4.4.3 進(jìn)給軸工作狀態(tài)選擇41</p><p>　　4.4.

16、4 加工中心進(jìn)給軸運(yùn)動方向指示燈程序42</p><p>　　4.4.5 加工中心手輪選擇及其倍率的設(shè)定43</p><p>　　4.4.6 加工中心主軸倍率選定程序45</p><p>　　4.4.7 M功能指令的實現(xiàn)47</p><p>　　4.5 數(shù)控加工中心PLC控制程序48</p><p>

17、;　　第五章 M64S數(shù)控系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試49</p><p>　　5.1 GX Developer軟件使用說明49</p><p>　　5.1.1 GX Developer軟件的安裝49</p><p>　　5.1.2 GX Developer軟件的開啟步驟及設(shè)定49</p><p>　　5.1.3 GX Developer軟件的

18、編程操作說明50</p><p>　　5.2 PC機(jī)與CNC之間的連接52</p><p>　　5.3聯(lián)機(jī)通訊52</p><p>　　5.3.1 NC相關(guān)參數(shù)設(shè)定52</p><p>　　5.3.2 PLC控制程序的傳輸53</p><p><b>　　第六章 結(jié)論54</b>&

19、lt;/p><p>　　6.1 論文總結(jié)54</p><p><b>　　6.2 感想55</b></p><p><b>　　致謝56</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)57</b></p><p>　　附錄A：英文資料58</p

20、><p>　　附錄B：英文資料翻譯63</p><p>　　附錄C：電氣接口圖68</p><p>　　附錄D：PLC梯形圖72</p><p>　　附件： 畢業(yè)論文光盤資料</p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)是現(xiàn)代機(jī)械

21、制造系統(tǒng)的重要支柱之一，數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代制造技術(shù)不可缺少的設(shè)備，它的核心是數(shù)控系統(tǒng)。本章針對數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)的概念及發(fā)展情況做簡要的介紹。</p><p><b>　　1.1 概述</b></p><p>　　1.1.1 CNC數(shù)控基本概念</p><p><b>　　1、數(shù)控技術(shù)</b></p>

22、<p>　　數(shù)控技術(shù)是利用數(shù)字化的信息對機(jī)床運(yùn)動及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。</p><p><b>　　2、數(shù)控系統(tǒng)</b></p><p>　　數(shù)控是數(shù)字控制（Numerical Control NC）的簡稱。從廣義上講，是指利用數(shù)字化信息實行控制，也是利用數(shù)字控制技術(shù)實現(xiàn)的自動控制系統(tǒng)，其被控對象可以是各種生產(chǎn)過程。從狹義上理解，就是利用數(shù)字化信息

23、對機(jī)床軌跡和狀態(tài)實行控制，例如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控加工中心等。</p><p>　　隨著自動控制理論、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、精密測量技術(shù)和機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)正向著高速度、高精度、智能化、開放型以及高可靠性等方向迅速發(fā)展。</p><p><b>　　3、數(shù)控機(jī)床</b></p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)與被控機(jī)床本體的

24、結(jié)合體稱為數(shù)控機(jī)床。國際信息處理聯(lián)盟（International Federation Of Information Processing）第五技術(shù)委員會對數(shù)控機(jī)床作出如下定義：數(shù)控機(jī)床是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能夠邏輯的處理具有使用代碼，或其他符號編碼指令規(guī)定的程序。也就是說，數(shù)控機(jī)床是一種采用計算機(jī)，利用數(shù)字信息進(jìn)行控制的高效、能夠進(jìn)行自動化加工的機(jī)床，它能夠按照機(jī)床規(guī)定的數(shù)字化代碼，把各種機(jī)械位移量、工藝參數(shù)、輔助功能表

25、示出來，經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)的邏輯處理和運(yùn)算，發(fā)出各種控制指令，實現(xiàn)要求的機(jī)械動作，自動完成零件加工任務(wù)。所以，數(shù)控機(jī)床是一種靈活性很強(qiáng)、技術(shù)密集型及自動化程度很高的機(jī)電一體化加工設(shè)備。</p><p>　　1.1.2 數(shù)控系統(tǒng)的組成</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)一般由輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)（驅(qū)動控制裝置）、機(jī)床電器邏輯控制裝置所組成，機(jī)床本體為被控對象，它的結(jié)構(gòu)框圖如圖1.1所示：&

26、lt;/p><p><b>　　1、輸入裝置</b></p><p>　　圖1.1 數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　輸入裝置將數(shù)控加工程序等各種信息輸入數(shù)控裝置，輸入的內(nèi)容及數(shù)控系統(tǒng)的工作狀況可以通過輸出裝置裝置進(jìn)行觀察?，F(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)主流的輸入/輸出裝置有磁盤驅(qū)動器、通訊網(wǎng)絡(luò)接口、LCD及各種顯示器件等。</p><p

27、><b>　　2、數(shù)控裝置</b></p><p>　　數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。它的主要功能是：正確識別和解釋數(shù)控加工程序，對解釋結(jié)果進(jìn)行各種數(shù)據(jù)計算和邏輯判斷處理，完成各種輸入、輸出任務(wù)。其形式可以是由數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的專用硬件數(shù)控裝置或計算機(jī)數(shù)控裝置。前者稱為硬件數(shù)控裝置，或NC裝置，其數(shù)控功能有硬件邏輯電路實現(xiàn)；后者稱為CNC裝置，其數(shù)控功能有硬件和軟件共同實現(xiàn)。數(shù)控裝置將數(shù)控

28、加工程序安兩類控制信息分別輸出：一類是連續(xù)控制量，送往驅(qū)動控制裝置；另一類是離散的開關(guān)控制量，送往機(jī)床電器邏輯控制裝置。</p><p><b>　　3、伺服系統(tǒng)</b></p><p>　　伺服系統(tǒng)(驅(qū)動控制單元)位于數(shù)控裝置和機(jī)床本體之間，包括進(jìn)給軸伺服驅(qū)動裝置和主軸伺服驅(qū)動裝置。進(jìn)給軸伺服驅(qū)動裝置由位置控制單元、速度控制單元、電動機(jī)和測量反饋單元等部分組成，它按

29、照數(shù)控裝置發(fā)出的位置命令和速度控制命令正確驅(qū)動機(jī)床受控部件的移動。主軸驅(qū)動裝置主要由速度控制單元組成。</p><p>　　4、機(jī)床電器控制裝置</p><p>　　機(jī)床電器控制裝置位于數(shù)控裝置和機(jī)床之間，接受數(shù)控裝置發(fā)出的開關(guān)命令，主要完成機(jī)床主軸選速、起停和方向控制信號，換刀功能，工件裝夾功能冷卻、液壓、氣動、潤滑系統(tǒng)控制功能以及機(jī)床其他輔助功能。其形式可以是繼電器控制線路或可編程邏

30、輯控制器(PLC)。</p><p>　　根據(jù)不同的加工方式，機(jī)床本體可以是車床、銑床、鉆床、磨床、鏜床、加工中心及電加工機(jī)床等。與傳統(tǒng)的普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床本體的外部造型、整體布局、傳動系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)及操作機(jī)構(gòu)等方面都應(yīng)該符合數(shù)控的要求。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床還配有各種輔助裝置，其作用是配合機(jī)床完成對工件的加工。如切削液或油液系統(tǒng)中的冷卻或過濾裝置，油液分離裝置，吸塵吸霧裝置、

31、潤滑裝置及輔助主機(jī)實現(xiàn)傳動和控制的氣動、液動裝置等。除上述通用輔助設(shè)備外，從目前數(shù)控機(jī)床技術(shù)現(xiàn)狀看，至少還有五類輔助裝置是數(shù)控機(jī)床應(yīng)該配備的：對刀儀、自動編程機(jī)、自動排屑機(jī)、物料儲運(yùn)及上下料裝置和交流穩(wěn)壓電源。</p><p>　　現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器（PLC）取代了傳統(tǒng)的機(jī)床電器邏輯控制裝置，即繼電器控制線路。用PLC控制程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)控機(jī)床的各種繼電器控制邏輯。PLC可位于數(shù)控裝置之外，稱為獨立型PL

32、C；也可以與數(shù)控裝置合為一體，稱為內(nèi)裝型PLC。</p><p>　　1.1.3 數(shù)控系統(tǒng)的分類</p><p>　　按數(shù)控機(jī)床運(yùn)動軌跡分類</p><p><b>　　（1）點位數(shù)控系統(tǒng)</b></p><p>　　這類數(shù)控系統(tǒng)控制機(jī)床運(yùn)動部件從一點準(zhǔn)確移動到另一點，在移動過程中不進(jìn)行加工，因此對兩點間的移動速度和運(yùn)動

33、軌跡沒有嚴(yán)格要求，可以先沿著一個坐標(biāo)軸移動完畢，在沿著另一個坐標(biāo)軸移動，也可以多個坐標(biāo)軸同時移動。但是為了提高加工效率，一般要求運(yùn)動時間最短；為了保證定位精度，常常要求運(yùn)動部件的移動速度是“先快后慢”，即先以快速移動接近目標(biāo)點，再以低速趨近并準(zhǔn)確定位。</p><p><b>　?。?）直線數(shù)控系統(tǒng)</b></p><p>　　這類數(shù)控系統(tǒng)不僅要控制機(jī)床運(yùn)動部件從一點

34、準(zhǔn)確地移動到另一點，還要控制兩相關(guān)點之間的移動速度和軌跡。其軌跡一般為與某坐標(biāo)軸平行的直線，也可以為與坐標(biāo)軸成45°夾角的斜線。但不能為任意斜率的直線。由于這類數(shù)控系統(tǒng)可以一邊移動一邊切削加工，因此其輔助功能也比點位數(shù)控系統(tǒng)多一些。</p><p><b>　?。?）輪廓數(shù)控系統(tǒng)</b></p><p>　　這類數(shù)控系統(tǒng)能夠同時對兩個或兩個以上運(yùn)動坐標(biāo)的位移

35、及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使其合成的平面或空間的運(yùn)動軌跡符合被加工工件圖樣的要求。這類數(shù)控系統(tǒng)的輔助功能比前兩類都多。</p><p>　　按數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)分類</p><p><b>　?。?）開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)</b></p><p>　　這類數(shù)控系統(tǒng)不帶檢測裝置，也沒有反饋電路，一般以步進(jìn)電機(jī)或電液脈沖馬達(dá)作為執(zhí)行元件。數(shù)控裝置輸出的指令脈沖

36、經(jīng)驅(qū)動電路功率放大后，轉(zhuǎn)換為控制步進(jìn)電動機(jī)各定子繞組依次通電/斷電的電流脈沖信號，驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)過機(jī)床傳動機(jī)構(gòu)帶動工作臺移動。這種方式只有前向通道，沒有反饋通道，控制簡單，調(diào)試維修方便，價格低廉，但精度和速度受到限制，如圖1.2所示：</p><p>　　圖1.2 開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)原理圖</p><p>　　（2）全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)</p><p>　　這類數(shù)

37、控系統(tǒng)帶有位置檢測反饋裝置，把直流或者交流電動機(jī)作為執(zhí)行元件。位置檢測裝置安裝在機(jī)床工作臺上，用以檢測機(jī)床工作臺的實際運(yùn)行位置（直線運(yùn)動），并將其與數(shù)控裝置計算出的指令位置（或位移）相比較，用差值進(jìn)行控制，驅(qū)動工作臺朝著減小誤差的方向運(yùn)動。根據(jù)自動控制原理可知，凡是被反饋通道所包圍的前向通道中所有誤差都能被反饋所補(bǔ)償，因此，這類數(shù)控系統(tǒng)可以獲得很高的精度和速度。但是由于它將絲杠、螺母副、導(dǎo)軌以及機(jī)床工作臺這些大慣量環(huán)節(jié)或齒隙非線性環(huán)節(jié)都

38、包含在閉環(huán)內(nèi)，給設(shè)計和調(diào)試造成困難，系統(tǒng)穩(wěn)定性得不到保證。全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)一般應(yīng)用于高精度和超高精度數(shù)控機(jī)床中，如圖1.3所示：</p><p>　　圖1.3 全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)原理圖</p><p>　?。?）半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)</p><p>　　這類數(shù)控系統(tǒng)也帶有檢測反饋裝置，但檢測元件被安裝在電動機(jī)軸或絲杠軸端處，通過角位移的測量間接計算出機(jī)床工作臺的實際運(yùn)動位置

39、（直線位移），并將其與數(shù)控裝置計算出的指令位置（或位移）相比較，用差值進(jìn)行控制。由于閉環(huán)的環(huán)路內(nèi)不包含絲杠、螺母副、導(dǎo)軌及機(jī)床工作臺這些大慣量環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)造成的誤差不能被反饋信號所補(bǔ)償，因而其綜合精度不如全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。但半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)環(huán)路短，剛性好，調(diào)試方便，容易獲得比較穩(wěn)定的控制特性，因此這種半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)被實際生產(chǎn)所廣泛使用，如圖1.4所示：</p><p>　　圖1.4 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)原理圖</

40、p><p>　　按數(shù)控機(jī)床功能水平分類</p><p>　　（1）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)</p><p>　　經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)又稱簡易數(shù)控系統(tǒng)。這類數(shù)控系統(tǒng)通常僅能滿足一般精度的加工，能加工形狀比較簡單的直線、斜線、圓弧及帶螺紋類的零件，采用的計算機(jī)系統(tǒng)為單板機(jī)或單片機(jī)系統(tǒng)，具有數(shù)碼顯示、CRT或LCD字符顯示功能，機(jī)床進(jìn)給由步進(jìn)電機(jī)實行開環(huán)驅(qū)動，控制的軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù)在3軸或3軸

41、以下，進(jìn)給分辨率一般為10um，快速進(jìn)給不超過 10m/min。這類機(jī)床一般結(jié)構(gòu)比較簡單，精度中等，價格也比較低廉。</p><p>　?。?）普及型數(shù)控系統(tǒng)</p><p>　　普及型數(shù)控系統(tǒng)又稱全功能數(shù)控系統(tǒng)。這類數(shù)控系統(tǒng)功能比較多，但不追求過多，以實用為準(zhǔn)，除了具有一般數(shù)控系統(tǒng)的功能以外，還具有一定的圖形顯示功能及面向用戶的宏程序功能等，采用的計算機(jī)系統(tǒng)為16位或32位微處理器，具有

42、RS-232通信接口，機(jī)床的進(jìn)給多用交流或直流伺服驅(qū)動，一般系統(tǒng)能實現(xiàn)4軸或4軸以下聯(lián)動控制，進(jìn)給分辨率一般為1um，快速進(jìn)給速度最大為10～20m/min，其開關(guān)量輸入輸出控制一般由可編程控制器來完成，從而大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和控制的靈活性。</p><p>　?。?）高檔型數(shù)控系統(tǒng)</p><p>　　高檔型數(shù)控系統(tǒng)一般是指加工復(fù)雜形狀的多軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床，并且其工序集中、自動化程度高

43、、功能強(qiáng)，具有高度柔性。采用的計算機(jī)系統(tǒng)為32位以上控制器，機(jī)床的進(jìn)給大多采用交流伺服驅(qū)動，除了一般數(shù)控系統(tǒng)的功能外，應(yīng)該至少能實現(xiàn)5軸或5軸以上的聯(lián)動控制，最小進(jìn)給分辨率為0.1um，最大快速移動速度可以達(dá)到100m/min或更高，具有三維動畫圖形功能和宜人的圖形用戶界面，同時具有豐富的刀具管理功能、寬調(diào)速主軸系統(tǒng)、多功能智能化監(jiān)控系統(tǒng)和面向用戶的宏程序功能，還有很強(qiáng)的職能診斷和智能工藝數(shù)據(jù)庫，能實現(xiàn)加工條件的自動設(shè)定，并能實現(xiàn)計算機(jī)

44、的聯(lián)網(wǎng)和通信。</p><p>　　1.1.4 數(shù)控加工中心的優(yōu)缺點</p><p>　　數(shù)控技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)有50多年的歷史了，經(jīng)過多次修正，如今它已經(jīng)很成熟了。在這50年里，它沒有被社會發(fā)展所陶汰，證明著它有許多優(yōu)點，而且它的優(yōu)點是無可取代的。它的優(yōu)點有高精度、定位準(zhǔn)確性、對操作者的技術(shù)要求低、能增加生產(chǎn)力、減少人為錯誤、能適應(yīng)中、小批量結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度高的加工、對工時估算容易、生產(chǎn)精度掌

45、握容易。</p><p>　　1.1.5 數(shù)控技術(shù)發(fā)展回顧及未來發(fā)展趨勢</p><p>　　1、數(shù)控（NC）階段（1952-1970年）</p><p>　　早期的計算機(jī)運(yùn)算速度低，這對當(dāng)時的科學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理影響不大，但不能適應(yīng)機(jī)床實時控制的要求。于是，人們不得不采用數(shù)字邏輯控制電路，組成機(jī)床專用計算機(jī)。這種數(shù)控裝置稱為硬件連接數(shù)控裝置(HARD-WIRED

46、NC)，簡稱為數(shù)控(NC)。隨著電子元器件的發(fā)展，這個階段又經(jīng)歷了三代：1952年的第一代 — 電子管計算機(jī)組成的數(shù)控裝置；1959年的第二代 — 晶體管計算機(jī)組成的數(shù)控裝置；1965年的第三代 — 小規(guī)模的集成電路計算機(jī)組成的數(shù)控裝置。</p><p>　　2、計算機(jī)數(shù)控（CNC）階段（1970年-至今）</p><p>　　1970 年研制成功了大規(guī)模集成電路，并將其用于通用小型計算

47、機(jī)。此時的小型計算機(jī)，其運(yùn)算速度比以往的計算機(jī)有了大幅度的提高，比專用計算機(jī)成本低、可靠性提高。于是，小型計算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，數(shù)控機(jī)床進(jìn)入了計算機(jī)數(shù)控（CNC）階段。1971年，美國INTEL公司在世界上的第一次將計算機(jī)的兩個最核心的部件-運(yùn)算器和控制器，采用大規(guī)模的集成電路控制技術(shù)，將其集成在一塊芯片上，稱為微處理器（Microprocessor），又稱中央處理單元CPU。1974年，微處理器應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。</p&g

48、t;<p>　　雖然早期的微處理器速度和功能對數(shù)控裝置來說有局限性，但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決相應(yīng)的問題。由于微處理器是通過計算機(jī)的核心部件，故此時的數(shù)控系統(tǒng)仍然成為計算機(jī)數(shù)控。到了1990年，PC機(jī)的性能已發(fā)展到很高的水平，可滿足數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求，而且PC機(jī)的生產(chǎn)批量很大，軟件資源豐富，價格便宜，可靠性高，數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入基于PC的階段。</p><p><b>　　3、未來的發(fā)

49、展</b></p><p>　　當(dāng)今的計算機(jī)業(yè)的高速發(fā)展，并且計算機(jī)業(yè)已經(jīng)基本成熟，所以數(shù)控系統(tǒng)還是以PC為基礎(chǔ)，開發(fā)以PC為基礎(chǔ)的控制器，這種控制器可以將數(shù)控系統(tǒng)與PC直接連接，這樣可以直接實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，大大提高了控制器的能力，還將降低控制器的成本。</p><p>　　控制器還將采用開放式的系統(tǒng)構(gòu)架，這樣數(shù)控機(jī)床也可以像今日的計算機(jī)業(yè)一樣，用戶可以根據(jù)需要自行對數(shù)控機(jī)床的

50、軟、硬件進(jìn)行配置，這樣數(shù)控機(jī)床的功能提升了，價格降低了。同時數(shù)控機(jī)床還向小型化發(fā)展。</p><p>　　總之，計算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即1970年的第四代—小型計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)；1974年的第五代—微處理器組成的數(shù)控系統(tǒng)；1990年的第六代—基于PC的數(shù)控系統(tǒng) 。</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)半個世紀(jì)經(jīng)歷了兩個階段六代大發(fā)展，只是發(fā)展到了第五代以后，才從根本上解決了數(shù)控系統(tǒng)可靠性低、價

51、格昂貴、應(yīng)用很不方便等極為關(guān)鍵的問題。因此，即使在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，數(shù)控機(jī)床大規(guī)模地得到應(yīng)用和普及也是在20世紀(jì)的70年代末、80年代初的事情，也就是說，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和普及經(jīng)過了近30年。</p><p>　　1.2 數(shù)控系統(tǒng)介紹</p><p>　　1.2.1 三菱數(shù)控產(chǎn)品簡介 </p><p>　　三菱公司是國際上有影響力的著名企業(yè)，其生產(chǎn)的產(chǎn)品以性能好、質(zhì)量穩(wěn)定

52、可靠獲得廣大用戶的一致好評，近幾年來，三菱電機(jī)公司加大了在中國大陸推廣CNC數(shù)控系統(tǒng)的力度。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的核心是控制器，三菱公司推出了高質(zhì)量、高性價比的CNC系統(tǒng)，它提供了豐富而先進(jìn)的功能。目前在中國市場推廣使用的有普及型的E60系列，高性能的M60S系列數(shù)控系統(tǒng)，以及用于汽車生產(chǎn)線的高檔C64 CNC數(shù)控系統(tǒng)，今年又推出了E68、M700等系列CNC數(shù)控系統(tǒng)。</p><p

53、>　　1.2.2 三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)簡介</p><p>　　1、數(shù)控加工中心結(jié)構(gòu)</p><p>　　數(shù)控加工中心的結(jié)構(gòu)框圖如圖1.5所示：</p><p>　　圖1.5 數(shù)控加工中心電氣組成結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　由圖1.5結(jié)構(gòu)框圖可知，加工中心電氣組成分別由CNC數(shù)控系統(tǒng)，進(jìn)給伺服軸，主軸及其他軸電力電器、電機(jī)等組成。&

54、lt;/p><p>　　2、三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)規(guī)格</p><p>　　三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)主要規(guī)格參數(shù)見下表1.1：</p><p>　　表1.1 三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)主要規(guī)格</p><p>　　3.三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)具有一般通用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),分別由控制單元/顯示單

55、元、基本I/O單元、伺服驅(qū)動單元、伺服電機(jī)、遠(yuǎn)程I/O單元、RS-232等設(shè)備組成，如圖所示：</p><p>　　圖1.6(a) 三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　三菱M64S數(shù)控數(shù)控系統(tǒng)的功能強(qiáng)大故當(dāng)其用于加工中心時的各功能組件也很多，有些組件在本次設(shè)計中并未遇到，所以在此次設(shè)計中可將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)稍作簡化，如圖1.6（b）所示，每一個單元的安裝與連接在下面章節(jié)均有介紹。<

56、;/p><p>　　1.6（b） 三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　4、三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)的特點</p><p>　　（1）所有M64S系列控制器都標(biāo)準(zhǔn)配備了RISC 64 位CPU，具備目前世界上最高水準(zhǔn)的硬件性能。</p><p>　?。?）高速高精度即能對應(yīng)，尤為適合模具加工。</p><p>　?。?

57、）SSS（Super Smooth Surface）超高平滑表面控制，大幅改善模具加工精度及時間要求。</p><p>　?。?）標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)藏對應(yīng)全世界主要通用的12種多國語言操作界面。</p><p>　?。?）可對應(yīng)內(nèi)含以太網(wǎng)絡(luò)和IC卡界面，即使在程序運(yùn)轉(zhuǎn)中，所有內(nèi)藏資料都可以傳輸對立。</p><p>　?。?）坐標(biāo)顯示轉(zhuǎn)換可自由切換（程序值顯示或手動插入量顯示切

58、換）</p><p>　　（7）標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)藏波形顯示功能，工件位置坐標(biāo)及中心點測量功能。</p><p>　?。?）緩沖區(qū)修正機(jī)能擴(kuò)展，可對應(yīng)HPS/計算機(jī)鏈接B/DNC/記憶/MDI等模式。</p><p>　　（9）圖形顯示機(jī)能改進(jìn)；可含有刀具路徑資料，以充分顯示工件坐標(biāo)及刀具補(bǔ)償?shù)膶嶋H位置。</p><p>　?。?0）簡易式對話程序軟件。

59、</p><p>　?。?1）可對應(yīng)Windows操作環(huán)境的PLC開發(fā)軟件GX Developer。</p><p>　　（12）特殊G代碼和固定循環(huán)程序，如G12/13，G34/35/36，G37.1等。</p><p>　?。?3）新機(jī)能擴(kuò)展追加，根據(jù)市場，滿足客戶請求，詳細(xì)給營業(yè)單位。</p><p>　　第二章 三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)

60、硬件組成</p><p>　　在本次畢業(yè)設(shè)計中所用的三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)的配置是標(biāo)準(zhǔn)配置，包括插口與配線，這為我畢業(yè)設(shè)計的研究提供了方便。在本章中重點介紹了控制單元、基本I/O單元、伺服單元的安裝與連接。</p><p>　　2.1 三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)NC單元</p><p>　　2.1.1 控制及顯示單元</p><p><b&g

61、t;　　1、控制單元</b></p><p>　　控制單元是數(shù)控系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)與顯示單元、鍵盤單元、基本I/O單元、手動脈沖發(fā)生器、RS-232儀器等設(shè)備的信息進(jìn)行交換和處理。</p><p>　?。?）控制單元外型及接口</p><p>　　電氣設(shè)備的接地是十分重要的，M64S數(shù)控系統(tǒng)也是不例外的，并且它的接地不同于其他，M64S 的HR171 通訊

62、卡的FG 必需單獨接地，不能與M64S 控制器進(jìn)行串聯(lián)接地，如圖2.1（a）所示：</p><p>　　圖2.1（a） 控制器外型圖</p><p>　　我們對M64S控制器與各種設(shè)備間的連接作詳細(xì)的說明?？刂破鲌D見圖2.1（b）所示：</p><p>　　圖2.1（b） 控制器外型圖</p><p>　　注：①HR171卡FG端子 &

63、lt;/p><p>　?、贜CNO：通常設(shè)為0</p><p>　　③SW2：通常為ON</p><p>　?、蹵UX2接頭：通常不使用</p><p>　　⑤AUX1接頭：接顯示器</p><p>　?、轉(zhuǎn)C1N 直流24V電源接口</p><p>　?、逧MG 急停信號輸入接口</p>

64、;<p>　?、郃UX1 顯示屏幕連接接口，與顯示屏幕的CR02連接</p><p>　　（2）控制單元開關(guān)設(shè)定</p><p>　　NC SYS設(shè)定見表2.1</p><p>　　表2.1 NC SYS設(shè)定</p><p><b>　　2、顯示單元</b></p><p>　　

65、顯示單元可以是CRT顯示也可以是LCD顯示，該系統(tǒng)采用的顯示單元是10.4”color LCD顯示器FCU6-DUN33+KB20/KB30，與CRT顯示相比較，畫面更清晰，色彩更新，可視性更突出。并且不需要額外提供電源。顯示單元的電路如圖2.2所示：</p><p>　　圖2.2 顯示單元的連接</p><p>　　2.1.2 開關(guān)電源及急停按鈕配線</p><p

66、><b>　　1、開關(guān)電源</b></p><p>　　電源模塊主要是將三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電，為主軸模塊和伺服模塊提供直流電流。現(xiàn)在我們的電源單元通常使用通用穩(wěn)壓電源，電源的規(guī)格要求是輸出電壓DC 24V±5%，波紋200MV MAX，輸出電源3A。電源單元連接圖見圖2.3</p><p>　　圖2.3 電源單元連接圖</p>&l

67、t;p><b>　　2、急停按鈕配線</b></p><p>　　急停銨鈕的配線如圖2.4所示：</p><p>　　專業(yè)定做機(jī)械設(shè)計,包括模具畢業(yè)設(shè)計和課程設(shè)計,同時有大量的現(xiàn)成的設(shè)計出售。QQ：1296369724 ，手機(jī)：15515619641。</p><p>　　其他機(jī)械畢業(yè)設(shè)計：http://blog.sina.co

68、m.cn/biye58</p><p>　　因為真誠，所以信任！因為專注，所以專業(yè)！因為專業(yè)，所以信賴！ </p><p>　　淘寶店鋪：http://shop68037878.taobao.com/</p><p>　　圖2.4 急停按鈕內(nèi)部接線圖</p><p>　　2.2 三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)基本I/O單元</p&g

69、t;<p><b>　　1、I/O單元種類</b></p><p>　　三菱CNC信號的傳送，通過I/O接口進(jìn)行，I/O種類有：基本I/O 、 DI/DO、伺服驅(qū)動單元、同期進(jìn)給編碼器、跳躍信號、遠(yuǎn)程I/O單元。每一臺控制單元須有1臺基本I/O單元相配套，遠(yuǎn)程I\O的使用視實際情況的需要進(jìn)行取舍，連接基本I/O單元或控制單元除DI/DO功能，也可以進(jìn)行模擬輸入和模擬輸出。<

70、;/p><p>　　2、基本I/O單元結(jié)構(gòu)及各部分名稱</p><p>　　基本I\O單元板的結(jié)構(gòu)如圖2.5所示：</p><p>　　圖2.5 基本I\O輸入/輸出結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　圖2.5各部分的功能說明如下：</p><p>　　DI連接頭（X0～X１F）</p><p>　　

71、DI連接頭（X20～X3F）</p><p>　　DO連接圖（Y0～Y１F）</p><p>　　DO連接圖（Y20～Y3F）</p><p><b>　　感應(yīng)器連接頭</b></p><p><b>　　同步進(jìn)給編碼器接頭</b></p><p><b>　　I/

72、O界面接頭</b></p><p>　　旋轉(zhuǎn)開關(guān)2：通常設(shè)為1</p><p>　　旋轉(zhuǎn)開頭1：通常設(shè)為0</p><p>　　伺服放大器第1Bus-Link接頭</p><p>　　伺服放大器第2Bus-Link接頭</p><p>　　DC +24V電源輸入端</p><p>　

73、　遙控I/O單元第1接頭</p><p>　　遙控I/O單元第2接頭</p><p><b>　　RS-232C</b></p><p><b>　　手輪脈沖發(fā)生器</b></p><p>　　3、控制面板與基本I/O單元的連接</p><p>　　基本I/O單元FCU6-D

74、X451是三菱數(shù)控系統(tǒng)的最基本的配置之一輸入插口為CF31、CF32，兩個插口共有64點，輸出插口CF33、CF34，CF33有32點，CF34有16點，共48點，根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)定在機(jī)床側(cè)接DC24V電源。 機(jī)械控制信號與基本I/O單元控制信號連接如圖2.6所示：</p><p>　　圖2.6 控制信號連接</p><p>　　4、控制器與基本I/O單元的連接</p>&

75、lt;p>　　控制器與基本I\O輸入輸出關(guān)系連接圖如圖2.7所示：</p><p>　　圖2.7 控制器與基本I\O輸入輸出單元連接圖</p><p>　　5、基本I/O單元伺服驅(qū)動單元的連接</p><p>　　基本I/O單元具有兩個伺服驅(qū)動的接口SV1（1系統(tǒng)）、SV2（2系統(tǒng)），在本次畢業(yè)設(shè)計中僅使用了SV1接口，伺服驅(qū)動單元串聯(lián)連接于該插頭。連接示

76、意圖如圖2.8所示：</p><p>　　圖2.8 I/O單元伺服驅(qū)動單元的連接</p><p>　　6、基本I/O單元與手輪的連接</p><p>　　在三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)中，將手動脈沖發(fā)生器連接到控制單元的HANDLE插口，本單元可以最多連接兩個手動脈沖發(fā)生器，我們使用的手動脈沖發(fā)生器是HD-60，手輪每一格的移動量由手輪/增量倍率開關(guān)決定。手輪脈沖發(fā)生器

77、可以選擇一個脈沖的進(jìn)給量，進(jìn)給量為0.001毫米（*1），0.01毫米（*10），0.1毫米（*100）等基本進(jìn)給單位。</p><p>　　通信端口是與基本I/O單元上的電板（HR211）連接RS232，示意圖如圖2.9所示：</p><p>　　圖2.9 手輪、RS232與I/O單元的連接示意圖</p><p>　　7、系統(tǒng)模塊LED狀態(tài)顯示</p&g

78、t;<p>　　M64S控制器的部分指示燈為下圖2.10所示：</p><p>　　圖2.10 M64S系統(tǒng)LED狀態(tài)顯示圖</p><p>　?。?）控制單元的LED狀態(tài)顯示</p><p>　　控制單元的LED顯示位于M64S控制單元的上方位置，其含義如表2.2所示：</p><p>　　表2.2 M64S控制單元LED

79、顯示含義</p><p>　?。?）電源模塊LED狀態(tài)顯示</p><p>　　當(dāng)電源未通電時，電源LED模塊顯示為□</p><p>　　電源接通時，正在進(jìn)行初始化的情況</p><p>　　正在等待NC電源上電或電源模塊處于急停狀態(tài)的情況</p><p>　　NC上電，準(zhǔn)備完了后的情況</p><

80、;p>　　電源模塊在政黨工作狀態(tài)下的情況</p><p>　　當(dāng)電源模塊出現(xiàn)異常時的顯示情況 ￤</p><p>　?。?）伺服模塊LED狀態(tài)顯示</p><p><b>　　未通電的情況 □</b></p><p>　　正在等待NC上電的情況</p><p>　　與NC單元進(jìn)行通信，初使化

81、數(shù)據(jù)的情況</p><p>　　當(dāng)模塊處于運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)備OFF、伺服OFF狀態(tài)的顯示</p><p>　　當(dāng)模塊處于運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)備ON、伺服OFF狀態(tài)的顯示</p><p>　　當(dāng)模塊處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時的顯示</p><p><b>　　當(dāng)模塊報警時的顯示</b></p><p>　　當(dāng)模塊出現(xiàn)問題，處于報警

82、狀態(tài)時的顯示</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)處于急停狀時的顯示</p><p>　　狀態(tài)電源從ON變?yōu)镺FF時顯示</p><p>　　第三章 數(shù)控加工中心電氣原理圖設(shè)計</p><p>　　在加工中心的設(shè)計中掌握電氣原理圖的設(shè)計是必須的，本章著重介紹了加工中心機(jī)械部分包括電機(jī)等電氣設(shè)備連接圖的設(shè)計。</p><p>　

83、　3.1 數(shù)控加工中心設(shè)計概述</p><p>　　數(shù)控加工中心擁有較為復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，它需要多個電機(jī)來完成其相應(yīng)的功能，比如：刀臂電機(jī)、刀庫電機(jī)、切削液電機(jī)、主軸冷卻液電機(jī)、排屑電機(jī)以及主軸和進(jìn)給軸的伺服電機(jī)等。這些電機(jī)的功率大小和速度都是根據(jù)數(shù)控加工中心的機(jī)械結(jié)構(gòu)來選擇的。在本次畢業(yè)設(shè)計中是基于數(shù)控加工中心510來進(jìn)行的，所以進(jìn)給軸驅(qū)動使用MDS-B-SPJ2-37，進(jìn)給軸電機(jī)X、Y軸使用型號為HC152T-

84、A47的伺服電機(jī)，Z軸使用型號為HC152BT-A47與其他兩進(jìn)給軸之間的區(qū)別在于有包閘功能,主軸驅(qū)動單元型號為MDS-B-SPJ2-37，主軸電機(jī)型號SJ-PF3.7-01。</p><p>　　數(shù)控加工中心的核心部分是控制單元，本畢業(yè)設(shè)計中選用三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)，它包括控制單元FCA65S、監(jiān)控單元FCU6-DUN33+KB20/KB30、基本I/O單元FCU6-DX451、手輪HD-60，它們之間的連接見

85、第二章。通過他們之間的共同作用可以控制加工中心各個運(yùn)動部件和加工部件。</p><p>　　加工中心的電氣控制設(shè)計如圖3.1所示，共有以下幾個部分組成，包括CNC電路，電器主電路，PLC和 I\O接口電路等，三菱M64S控制單元，它是整個數(shù)控系統(tǒng)的核心，是對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和運(yùn)算，并輸出相關(guān)命令等。顯示單元主要是顯示有關(guān)信息，以便人機(jī)交互?；綢\O單元主要是NC系統(tǒng)與操作面板機(jī)床纖維開關(guān)，指示燈等之間信號的傳輸。其

86、內(nèi)部軟件設(shè)計主要是PLC程序和各個NC參數(shù)的設(shè)定。</p><p>　　加工中心電氣總框圖如下：</p><p>　　圖3.1 加工中心電氣總框圖</p><p>　　3.2 數(shù)控加工中心主回路/電氣控制回路</p><p>　　3.2.1 主回路/電氣控制回路簡述</p><p>　　作為通用數(shù)控加工中心，在主

87、回路部分我設(shè)計了冷卻電機(jī)和排屑電機(jī)，分別由相應(yīng)的接觸器控制其運(yùn)轉(zhuǎn)，同時電機(jī)要接地。</p><p>　　電氣控制回路部分控制電壓220V由電源直接供電。該部分我設(shè)計了伺服電源控制電路、24V電源控制電路、冷卻控制電路、排屑控制電路、刀庫、刀臂電路及照明電路。其中伺服電源控制回路與NC電源是分開控制。照明24V電源通過變壓器提供。</p><p>　　3.2.2 主回路/電氣控制回路圖<

88、;/p><p><b>　　1、主電路</b></p><p>　　如圖3.2為數(shù)控加工中心主回路，圖中的幾個電機(jī)為三相交流異步電機(jī)額定電壓是380V，是依照數(shù)控加工中心510的機(jī)械結(jié)構(gòu)選擇的，在伺服部分，由于在本次畢業(yè)設(shè)計中選用的驅(qū)動以及進(jìn)給電機(jī)和主軸電機(jī)是日本三菱公司成產(chǎn)的，所以其額定電壓為三相220V交流，估需要加變壓器來獲得相應(yīng)的電壓，變壓器的功率最小值為伺服強(qiáng)電

89、部分中各電器功率之和的1.2倍。如圖3.2 所示：</p><p><b>　　圖3.2 主電路</b></p><p>　　2、電氣控制單元回路及交流控制回路</p><p>　　如圖3.3所示，是電氣控制電路，也就是說在加工中心要完成的各項中動作都是PLC的輸出與這個電路相聯(lián)系才能實現(xiàn)的，圖中的PLC輸出地址單元為Y28、Y12、YA、Y

90、B、Y2D、YF、Y2A、Y2C、Y27等，這些是在PLC程序中規(guī)定的相應(yīng)的地址，通過控制面板上的輸入觸點的信號輸入來控制對應(yīng)的輸出。例如：刀庫正轉(zhuǎn)信號Y2D，當(dāng)其有信號輸出時，其下面所連接的繼電器線圈KA4通電且二極管作為指示燈發(fā)光，圖3.3中繼電器的常開觸點閉合，接觸器線圈KM4通電，所以主電路（圖3.2）中接觸器KM4主觸點接通倒庫電機(jī)正轉(zhuǎn)。其他原理相同。</p><p>　　在數(shù)控加工中心中的三個進(jìn)給軸由

91、于機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，一定要有相應(yīng)的限位開關(guān)，每個軸在正負(fù)方向上都是需要的，所以在這里我有限位開關(guān)SQX-1、SQX-2、SQY-1、SQY-2、SQZ-1、SQZ-2來表示，當(dāng)加工中心運(yùn)行范圍超過這幾個限位開關(guān)時，其常閉開關(guān)打開，繼電器KA9線圈停止通電，其常開觸點閉合，相應(yīng)的伺服強(qiáng)電部分停止運(yùn)作，在將加工中心做相應(yīng)的調(diào)整之后要解除超程，按鈕SB2可完成這一功能。</p><p>　　圖3.3 電氣控制單元回路

92、</p><p>　　專業(yè)定做機(jī)械設(shè)計,包括模具畢業(yè)設(shè)計和課程設(shè)計,同時有大量的現(xiàn)成的設(shè)計出售。QQ：1296369724 ，手機(jī)：15515619641。</p><p>　　圖3.4 交流控制回路</p><p>　　3.3 數(shù)控加工中心伺服電路設(shè)計 </p><p>　　在伺服電路中輸入電壓三相380V交流電壓，通過變壓器

93、獲得伺服驅(qū)動和伺服電機(jī)所需的三相220V，KM為伺服強(qiáng)電部分的交流接觸器主觸點，在驅(qū)動器中L1、L2、L3 為主回路電源，用于電路電源輸入，L11、L12控制電路電源連接單項電源L11應(yīng)與L1同相、L12與 L2同相，P、C、D接回生選件，在本次實際中使用的是標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)置回生電阻，估只需將P-D間短接即可。U、V、W伺服電機(jī)輸出，連接到伺服電機(jī)電源端（U、V、W）。圖中連接NC單元的SH21是與基本I\O單元中的SV1連接的通過這個線來完成

94、NC指令到伺服驅(qū)動的傳輸，如圖3.5所示：</p><p>　　圖3.5 伺服電路</p><p>　　3.4 數(shù)控加工中心電氣接口圖</p><p><b>　　見附件C</b></p><p>　　第四章 數(shù)控加工中心PLC控制程序設(shè)計</p><p>　　本章重點研究數(shù)控加工中心軟件編

95、程、數(shù)控系統(tǒng)輸入/輸出信號，并對系統(tǒng)的軟件資源配置作簡單介紹。數(shù)控加工中心能夠完成加工所需要的各項功能除了需要機(jī)床本體硬件外，還需要軟件程序的支持，軟件程序就是機(jī)床各部件運(yùn)動指令，經(jīng)過研究分析，我設(shè)計了數(shù)控加工中心PLC控制程序。</p><p>　　4.1 三菱數(shù)控系統(tǒng)軟件配置</p><p>　　4.1.1 信號流程簡述</p><p>　　為了更全面的了解三菱

96、數(shù)控系統(tǒng)如何的運(yùn)作，我們需要對其內(nèi)部的信號流程有整體的認(rèn)識。從信號流程圖可以看出，一臺數(shù)控加工中心內(nèi)部信號的交換大體可以劃分三部分，即控制器、機(jī)器/機(jī)器操作面板、可編程邏輯控制器(PLC)。其中控制器與 PLC之間信號使數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部規(guī)定的，不提供開發(fā)，控制器向PLC輸入X信號(X180之后的信號) ， 用于系統(tǒng)向PLC輸入執(zhí)行命令，PLC向控制器輸出Y信號(Y180之后的信號)，要具體得應(yīng)用通過查閱PLC借口手冊;機(jī)器/機(jī)器操作面板與可

97、編程邏輯控制器的信號只有X、Y信號，即一些開關(guān)量的輸入輸出信號，這些信號要通過工程人員的開發(fā)實現(xiàn)某種功能;控制器與機(jī)器/機(jī)器操作面板之間不存在直接的信號交換。</p><p>　　4.1.2 信號流程圖</p><p>　　信號流程圖是根據(jù)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)信息交換繪制而成，讓我們更直觀的了解數(shù)控機(jī)床內(nèi)部信息流向，如圖4.1所示：</p><p>　　圖4.1 信號

98、流程圖</p><p>　　4.2 數(shù)控加工中心輸入輸出信號地址</p><p>　　三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)的輸入輸出的硬件有基本I/O單元、遠(yuǎn)程I/O單元。 三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)提供給工程技術(shù)人員開發(fā)的最大數(shù)字輸入信號256個，最大數(shù)字輸出信號240個，包括基本I/O單元和遠(yuǎn)程I/O單元。要做說明的是PLC開關(guān)，我們在屏幕上可以設(shè)定32點PLC開關(guān)并執(zhí)行開/關(guān)操作。這些開關(guān)可以作為機(jī)床操

99、作開關(guān)的一部分，其用途可以由PLC程序自由定義，每個開關(guān)的名稱可以隨PLC確定并顯示在屏幕畫面上。</p><p>　　在設(shè)計中我所使用的控制面板如圖4.2所示：</p><p>　　圖4.2 控制面板</p><p>　　至于CNC到PLC的信號和PLC到CNC的信號，由于信號都是固定，工程人員一般是不可以開發(fā)的。在三菱數(shù)控系統(tǒng)PLC查閱便可。我將控制面板上的

100、一些輸入信號地址規(guī)定如下表。</p><p>　　表4.1 HR337 INPUT DI1 （操作面板信號）</p><p>　　注：機(jī)床鎖定通過接通“機(jī)床鎖定”信號加到所有軸</p><p>　　表4.2 HR337 INPUT DI2 (機(jī)床輸入信號)</p><p>　　注：行程極限的地址基本固定。</p><

101、;p>　　表4.3 OUTPUT HR3337(操作面板信號)</p><p>　　表4.4 OUTPUT HR337(操作面板信號)</p><p>　　4.3 數(shù)控加工中心PLC控制程序設(shè)計步驟</p><p>　　梯形圖程序的設(shè)計是本次設(shè)計的重點和難點在數(shù)控加工中心的程序。整個開發(fā)工程中，我是按照以下步驟完成的：</p><p&

102、gt;　　表4.5 三菱數(shù)控編程步驟：</p><p>　　4.4 數(shù)控加工中心PLC控制程序說明</p><p>　　4.4.1 加工中心方式選擇</p><p>　　在操作面板上是又扭轉(zhuǎn)開關(guān)來控制加工中心的工作方式的，來自控制面板輸入量MODE SELECT(A)、MODE SELECT(F)、MODE SELECT(B)，在控制面板內(nèi)部規(guī)定與此對應(yīng)的輸入

103、量地址為X0、X1、X2，PLC輸出方式信號地址由PLC接口書中查的，見表4.5 所示：</p><p>　　表4.6 方式選擇列表</p><p>　　由于各個方式之間不能同時出現(xiàn)，估在編程時需要進(jìn)行互鎖，梯形圖如圖4.3所示：</p><p>　　圖4.3 方式選擇梯形圖</p><p>　　4.4.2 加工中心中定時器程序<

104、/p><p>　　在數(shù)控加工中心中會需要很多指示燈的出現(xiàn)即完成指令時指示燈亮，但在有些指令執(zhí)行中需要一定的時間才能完成，比如刀具在回原點過程當(dāng)中，需要一定的移動時間，而在移動過程中則需要指示燈閃爍來告訴操作者加工中心的工作狀態(tài)，在本次設(shè)計中我是采用定時器來完成這一功能的，共使用了六個定時器來滿足加工中心的需要分別為T16、T17、T18、T19、T20、T21，梯形圖如圖4.4所示：</p><p

105、>　　圖4.4 定時器梯形圖</p><p>　　4.4.3 進(jìn)給軸工作狀態(tài)選擇</p><p>　　在數(shù)控加工中心中進(jìn)給軸有三個即X、Y、Z軸，在數(shù)控系統(tǒng)中地址Y188-Y18A分別代表第一、二、三軸有效，置“1”為伺服斷開即伺服電機(jī)保持靜止，在操作面板上分別由相應(yīng)的按鈕控制各軸的運(yùn)動，其輸入地址是自行編訂的。見下表。</p><p><b>　

106、　表4.7</b></p><p>　　由于各個進(jìn)給軸的運(yùn)動在很多時候都會用到，比如：回原點的（ZRN方式）或自動方式，所以在本次設(shè)計中采用中間繼電器來表示進(jìn)給軸的運(yùn)動以便在各種需要的程序段中更方便的使用，梯形圖如圖4.5所示：</p><p>　　圖4.5 進(jìn)給軸運(yùn)動梯形圖</p><p>　　4.4.4 加工中心進(jìn)給軸運(yùn)動方向指示燈程序</

107、p><p>　　在加工中心工作時，各個進(jìn)給軸自然需要在正負(fù)方向移動，為了能夠更明顯的顯示出各種狀態(tài)，我在設(shè)計中引進(jìn)了指示燈，當(dāng)然為了區(qū)分指令執(zhí)行過程中和指令執(zhí)行結(jié)束，需要通過指示燈來區(qū)分。例如：在個軸回原點時到達(dá)終點之前要相應(yīng)的指示燈閃爍，等達(dá)到終點之后指示燈常亮，程序如圖4.6所示：</p><p>　　圖4.6 回原點指示燈程序</p><p>　　4.4.5 加

108、工中心手輪選擇及其倍率設(shè)定</p><p>　　在此程序中，PLC地址主要來自控制面板提供的RAPID TRAVERSE(A)、RAPID TRAVERSE(F)，預(yù)期對應(yīng)的輸入量地址為X3、X4。在三菱數(shù)控系統(tǒng)中，可使用兩個手輪，在本設(shè)計中只采用一個即第一手輪有效，PLC輸出地址為Y24F，而X1E1表示加工中心為JOG方式當(dāng)其置“1”時，第一手輪（Y24F）有效。</p><p>　　

109、手輪的倍率有兩種選擇方法，它們決定于元件Y2C7的狀態(tài)，當(dāng)其接入時采用文件寄存器乘法，其斷開時為代碼進(jìn)給相乘法，這種方法有一定的局限性，就是在MP1、MP2、MP4乘法起碼中的倍率是固定的，但由于本次設(shè)計采用的控制面板是固定的，所以在此選擇前一種方法，通過X3和X4通過二進(jìn)制組合來選通倍率選擇的中間寄存器，接著是所需的倍率基數(shù)傳入文件寄存器R140中，梯形圖如圖4.7所示：</p><p>　　圖4.7 手輪

110、選通和倍率選擇梯形圖</p><p>　　4.4.6 加工中心主軸倍率選定程序</p><p>　　在這一部分程序中，我們的PLC地址主要來自于控制面板中的提供的輸入量SPINDL OVERRIDE（A）、SPINDL OVERRIDE（F）、SPINDL OVERRIDE（B），與此對應(yīng)的輸入量地址為X5、X6、X7。在三菱PLC接口手冊中規(guī)定主軸倍率選定方法信號為SPS，元件地址為Y

111、28F。SPS信號有兩種設(shè)定，一種是常開時，它是用代碼法來實現(xiàn)調(diào)速的，當(dāng)常閉時，它是用文件寄存器法來控制的。在這里我們是用的文件寄存器法。這種倍率選擇法與代碼法比起來主要的好處是倍率可以在0%～200%范圍之間，增量為1%。它是將倍率值用二進(jìn)位碼存入文件寄存器R148中的。圖4.4.6為主軸倍率選定方法PLC程序梯形圖</p><p>　　在圖中，可以看出數(shù)控系統(tǒng)中X5、X6、X7的通斷組合的排列來實現(xiàn)主軸的調(diào)速

112、控制，其中它的倍率是直接送到寄存器R148中的，實現(xiàn)的語句為mov k* R148 ，其中的*號為倍率，在語句的實現(xiàn)中只要將要輸入的倍率直接代替*即可：</p><p>　　圖4.8 主軸倍率選定方法PLC程序梯形圖</p><p>　　4.4.7 M功能指令的實現(xiàn)</p><p>　　M代碼是經(jīng)由PLC及NC的處理，來決定機(jī)臺的動作，現(xiàn)以M碼功能表的舉例如下:

113、</p><p><b>　　表4.8</b></p><p>　　在M代碼需要PLC輸入信號X230-X233來選通，它是由NC給與的輸入信號，這個信號表示，第一組MD代碼是隨著自動操作（存儲器、MDI、紙帶）加工程序或手動數(shù)字命令輸入起了接受命令。下面以主軸正、反轉(zhuǎn)和主軸停來說明其相應(yīng)的梯形圖，如圖4.9所示：</p><p>　　圖4.9