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基于PLC的切割机运动控制系统的设计

作　者: 王振超
导　师: 刘广瑞
学　校: 郑州大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 激光切割 PLC 触摸屏 运动控制单元
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


激光切割机广泛应用在各个行业中,但我国的激光切割机大多数是品质较低的C02激光切割机,其中激光器功率低、加工的工件表面精度与质量都比较差,整机的柔性与稳定性也亟待改进,其中的控制系统是国外的通用机床控制器,因此控制系统不具有开放性,很难在此基础上进行二次开发,很难把图形编程软件集成到控制系统里面。随着信息技术产业的不断发展和工业自动化程度不断的提高和产业的不断升级,PLC、触摸屏、运动控制单元的应用变得越来越普遍,对激光切割机的改造和技术更新、对其运动控制系统的研究成为必然。基于此,本文提出了本课题的研究方向。阅读了大量有关激光切割机的文献资料,了解了激光切割机在国内外的发展现状,深刻的认识了PLC、触摸屏、运动控制单元的发展状况以及基本原理。分析了激光切割机装置的工作原理,选择了此运动控制方案,即决定开发一种基于PLC、触摸屏、运动控制单元的激光切割机运动控制系统。本系统利用触摸屏输入轨迹再进行简单的按钮操作就能在工件上切割所预定的轨迹形状,有两种操作模式,即手动模式和自动模式。为了完成此控制方案,本课题进行了控制系统硬件和软件的设计,所做的工作主要有以下几个方面。1.了解了激光切割机现状,提出了三种控制方案,并且经过三种方案各自优缺点的比较,最终选择基于触摸屏、PLC、运动控制单元等组建一套激光切割机运动控制系统。2.对控制装置的硬件进行了挑选,选用NTST631C型号的触摸屏,选用CS1G型号的PLC,选用OMRON MC221型号的运动控制单元。介绍了各个部分的构成、各个部件的操作以及它们之间的通信。3.根据系统的控制要求,进行了触摸屏界面设计,包括手动／自动操作选择界面、直线轨迹运动、圆弧轨迹运动、椭圆弧轨迹运动、多边形轨迹运动、抛物线轨迹运动等众多轨迹的参数设置界面；编制了与触摸屏相对应的PLC初始化程序、传送数据程序和调用G代码的程序等。在运动控制单元的编程软件CX-motion中,针对各轨迹编制了G代码程序,并且对运动轴的各项控制进行了设置。本系统工作可靠性高、稳定性强。使用触摸屏作为控制界面,更加的人性化,是人机对话更加的方便快捷。实现了轨迹控制功能,尤其是使用PLC强大的计算功能,实现了难以实现的轨迹控制。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-11
1 引言  11-19
  1.1 课题研究背景及意义  11-13
    1.1.1 激光切割机的发展与应用  11-12
    1.1.2 我国的激光切割机的现状  12
    1.1.3 研究本课题的意义  12-13
  1.2 PLC技术的研究与发展  13-15
  1.3 触摸屏技术的研究与发展  15-16
  1.4 运动控制器和发展和应用  16-18
  1.5 主要研究内容的结构安排  18-19
2 激光切割机的控制系统方案设计  19-24
  2.1 激光切割机工作原理和装置  19-20
  2.2 控制系统方案设计  20-24
    2.2.1 激光切割机控制系统控制要求  20-21
    2.2.2 控制系统设计方案  21-22
    2.2.3 控制系统硬件总体结构  22-24
3 运动控制系统硬件设计  24-40
  3.1 PLC  24-30
    3.1.1 PLC的硬件组成  24-25
    3.1.2 PLC的工作原理  25-27
    3.1.3 CS系列PLC的使用操作  27-30
  3.2 NT631C触摸屏  30-32
    3.2.1 NT631C通信端口和通信  30
    3.2.2 NT631C的作用与操作  30-32
    3.2.3 触摸屏画面简介  32
  3.3 运动控制  32-40
    3.3.1 运动控制概述  32-33
    3.3.2 OMRON MC221运动控制器的简介及性能  33-34
    3.3.3 MC支持软件介绍  34-38
    3.3.4 G代码的介绍  38-40
4 控制系统的程序设计  40-72
  4.1 触摸屏画面设计  40-44
    4.1.1 触摸屏软件NTST的使用  40-42
    4.1.2 主画面的制作  42-44
  4.2 自动模式下运动控制程序设计  44-66
    4.2.1 自动模式下的画面的制作  44-46
    4.2.2 自动模式下的PLC程序设计步骤  46-48
    4.2.3 直线轨迹设计  48-53
    4.2.4 圆弧轨迹设计  53-56
    4.2.5 椭圆弧轨迹设计  56-59
    4.2.6 多边形轨迹设计  59-61
    4.2.7 抛物线轨迹设计  61-66
  4.3 手动模式下的运动控制程序设计  66-72
    4.3.1 手动画面的制作  66-68
    4.3.2 手动模式下的PLC程序  68-72
5 结论  72-74
  5.1 总结和创新点  72-73
  5.2 工作展望  73-74
参考文献  74-76
个人简历 攻读学位期间发表的学术论文与研究成果  76-77
致谢  77

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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