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基于PLC的开放式数控车控制系统研制

作　者: 齐宁宁
导　师: 丁国富
学　校: 西南交通大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: PLC 开放式数控数控车系统辅助控制
分类号: TG519.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 4次
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内容摘要

开放式数控系统具有模块逻辑独立、接口标准化、柔性和可移植性好的特点,它满足了制造业对产品多样化的要求,成为数控系统的主要发展趋势。论文以数控车床控制系统为对象,对开放式数控系统的体系结构进行了研究,以基于PLC的开放式数控车系统为切入点,对开放式数控车系统的辅助功能实现进行了深入研究。主要有以下几点内容: 1) 提出了基于PLC的开放式数控车系统的总体设计方案。介绍了系统软件和硬件的系统平台、结构框架、应用的关键技术。规划了数控车系统的功能,重点论述了PLC与数控车系统的通讯功能实现过程。 2) 阐述了步进电机控制原理,利用运动控制器实现了进给系统的联动控制,利用PLC实现了步进电机的点动控制。 3) 实现了基于PLC的开放式数控系统的辅助功能。包括主轴起停和调速功能、冷却液自动控制功能、卡盘夹紧和松开功能、尾架移动功能和刀具的自动换刀功能。 4) 设计了基于PLC的开放式数控车电气控制系统。以PLC为电气控制系统的核心设备,简化了一般辅助控制功能的电气线路,使辅助控制系统实现模块化。 5) 制作了基于PLC的开放式数控车系统的控制面板。自行设计了开放式数控车控制系统的硬控制面板和软控制面板。 6) 最后结合C616A型通用车床为例,阐述了利用自行研制开发的数控车系统对车床数控改造的过程,并给出了加工仿真实例。在以上研究过程中,研制了数控车控制系统辅助功能模块,并结合软件设计部分形成了一套完整的基于PLC的开放式数控车控制系统。

全文目录

第1章绪论  8-13
  1.1 开放式数控系统的发展  8-9
  1.2 开放式数控系统的体系结构  9-11
  1.3 可编程控制器(PLC)在开放式数控系统中的应用  11
  1.4 论文的主要工作  11-12
  1.5 小结  12-13
第2章基于PLC的数控车系统总体方案  13-23
  2.1 开放式数控车系统平台  13-14
    2.1.1 硬件系统平台  13-14
    2.1.2 软件系统平台  14
  2.2 数控车控制系统总体框架  14-17
    2.2.1 硬件系统框架  14-15
    2.2.2 软件系统框架  15-17
  2.3 数控车控制系统关键技术  17
    2.3.1 数控车硬件系统关键技术  17
    2.3.2 数控车软件系统关键技术  17
  2.4 数控车控制系统功能  17-18
  2.5 PLC与数控系统的通信  18-22
    2.5.1 PLC与数控系统的接线  18-20
    2.5.2 PLC与数控系统的数字传输  20-21
    2.5.3 PLC对数控系统的安全保护措施  21-22
  2.6 小结  22-23
第3章进给系统的联动控制  23-38
  3.1 步进电机  23-27
    3.1.1 步进电机的原理  23-24
    3.1.2 步进电机驱动器  24-25
    3.1.3 步进电机的选择  25-27
  3.2 进给系统的联动控制  27-34
    3.2.1 开环进给伺服系统  27-28
    3.2.2 运动控制器的接线  28-30
    3.2.3 联动控制的实现  30-34
  3.3 步进电机的PLC控制  34-37
    3.3.1 步进电机的PLC控制原理  34-35
    3.3.2 步进电机的PLC控制程序  35-36
    3.3.2 步进电机与PLC控制连接  36-37
  3.4 小结  37-38
第4章基于PLC的数控车辅助控制系统设计  38-69
  4.1 数控车系统针对PLC的需求分析  38-46
    4.1.1 分解被控对象  38-39
    4.1.2 确定I／O点  39-41
    4.1.3 PLC选型  41
    4.1.4 PLC配线图  41-44
    4.1.5 PLC输入／输出点说明  44
    4.1.6 PLC控制程序设计  44-46
  4.2 基于变频器的主轴控制系统设计  46-56
    4.2.1 变频器调速原理  46-48
    4.2.2 变频器的选型  48-50
    4.2.3 基于变频器的主轴控制系统方案  50-51
    4.2.4 变频器调试及参数设定  51-53
    4.2.5 主轴控制程序设计  53-56
  4.3 换刀装置控制  56-57
    4.3.1 自动换刀控制原理  56-57
    4.3.2 刀架控制程序设计  57
  4.4 其他辅助功能控制设计  57-61
    4.4.1 冷却液电机控制  57-58
    4.4.2 液压系统控制设计  58-61
  4.5 电气控制系统连线图  61-62
    4.5.1 控制电路连线图  61-62
    4.5.2 主电路连线图  62
  4.6 控制面板的设计  62-67
    4.6.1 硬控制面板设计规划  62-65
    4.6.2 软控制面板设计规划  65-67
  4.7 小结  67-69
第5章数控车控制系统应用实例  69-80
  5.1 车床数控改造总体方案  69-70
  5.2 机床数控改造过程  70-75
    5.2.1 主传动系改造  70
    5.2.2 主轴编码器的安装  70-72
    5.2.3 电动刀架的安装  72
    5.2.4 进给传动系统改造  72-73
    5.2.4 电气系统改造  73-75
  5.3 数控加工仿真实例  75-79
    5.3.1 编制零件的G代码  75-76
    5.3.2 设置刀具参数并选择对刀刀具号  76-77
    5.3.3 设计毛坯形状  77-78
    5.3.4 设置工件坐标系  78-79
    5.3.5.打开G代码程序开始加工  79
  5.4 小结  79-80
结论  80-81
致谢  81-82
参考文献  82-86
攻读硕士学位期间发表的论文  86-87
附录  87-91

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