精品資料（2021-2022年收藏的）數(shù)控車(chē)床仿真模擬控制畢業(yè)設(shè)計(jì)huangchao

1、瀟湘職業(yè)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目： 數(shù)控車(chē)床仿真模擬控制 系 部： 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)電一體化 學(xué) 號(hào)： 2008102020151 姓 名： 黃超 指導(dǎo)老師： 唐志英 開(kāi)題時(shí)間： 2010.10.16 完成時(shí)間： 2010.12.20 瀟湘職業(yè)學(xué)院教務(wù)處制前言數(shù)控（英文名字：Numerical Control 簡(jiǎn)稱(chēng):NC）技術(shù)是指用數(shù)字、文字和符號(hào)組成的數(shù)字指令來(lái)實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制的技術(shù)。數(shù)控一般是采用通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制，因此數(shù)控也稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控(Computerized Numerical Control )，簡(jiǎn)稱(chēng)CNC，國(guó)外一般都稱(chēng)為CNC，很少再

2、用NC這個(gè)概念了，它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和與機(jī)械能量流向有關(guān)的開(kāi)關(guān)量。數(shù)控的產(chǎn)生依賴(lài)于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運(yùn)算的出現(xiàn)。1908年，穿孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問(wèn)世；19世紀(jì)末，以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明；1938年，香農(nóng)在美國(guó)麻省理工學(xué)院進(jìn)行了數(shù)據(jù)快速運(yùn)算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，包括計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)是與機(jī)床控制密切結(jié)合發(fā)展起來(lái)的。1952年，第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床問(wèn)世，成為世界機(jī)械工業(yè)史上一件劃時(shí)代的事件，推動(dòng)了自動(dòng)化的發(fā)展。PLC = Programmable logic Controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，

3、專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。是工業(yè)控制的核心部分目錄摘要.4關(guān)鍵詞.4第一章 數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)和控制系統(tǒng).41.1 數(shù)控機(jī)床的組成及分類(lèi).41.2 數(shù)控機(jī)床的工作原理.51.3 直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng).61.4 交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng).81.5 CJK6130數(shù)控車(chē)床系統(tǒng)操作面板及功能.11第二章 可編程序控制器概述.132.1 PLC的產(chǎn)生和定義.132.2 PLC的發(fā)展史.142.3 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域.142.4 PLC的特點(diǎn)和分類(lèi).152.

4、5 PLC的工作原理.18第三章 數(shù)控車(chē)床模擬PLC控制.20 3.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)圖.20 3.2 PLC掃描過(guò)程的中心內(nèi)容.20 3.3 數(shù)控車(chē)床模擬PLC控制過(guò)程及梯形圖. 21第四章 結(jié)束語(yǔ).33感謝詞. . 34參考文獻(xiàn).35數(shù)控車(chē)床仿真模擬控制 班級(jí)：大08機(jī)電1班 學(xué)生：黃超指導(dǎo)老師：唐志英 摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，數(shù)控車(chē)床已成為現(xiàn)代機(jī)械生產(chǎn)的重要工具。數(shù)控車(chē)床作為現(xiàn)代機(jī)械生產(chǎn)的重要工具，隨著人們對(duì)數(shù)控車(chē)床的運(yùn)行安全性、高效性、精度性、自動(dòng)控制等要求的不斷提高，數(shù)控車(chē)床得到快速發(fā)展。其編程技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了自動(dòng)編程技術(shù)，其邏輯控制也由PLC代替原來(lái)的手動(dòng)控制。數(shù)控

5、車(chē)床采購(gòu)用了PLC控制,用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控車(chē)床運(yùn)行的自動(dòng)控制,可靠性大大提高。變頻器調(diào)速以其優(yōu)異的高速性能、高效率、高功效因素。本設(shè)計(jì)考慮到數(shù)控車(chē)床的實(shí)際操作功能，又兼顧數(shù)控車(chē)床控制中具有遞推功能，所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)針對(duì)的是數(shù)控車(chē)床的刀架和刀具。代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手動(dòng)換刀，由變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)床的自動(dòng)控制，使PLC與自動(dòng)控制裝置相結(jié)合,構(gòu)成PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了車(chē)床的各種控制功能，提高了車(chē)床運(yùn)行可靠性，降低了故障頻率。 關(guān)鍵詞：數(shù)控、PLC、梯形圖第一章 數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)和控制系統(tǒng)第二章 可編程序控制器概述2.1 PLC的產(chǎn)生和定義：上世紀(jì)60年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)已開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)控制了。但由于計(jì)算機(jī)技術(shù)本身的復(fù)雜

6、性，編程難度高、難以適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境以及價(jià)格昂貴等原因，未能在工業(yè)控制中廣泛應(yīng)用。當(dāng)時(shí)的工業(yè)控制，主要還是以繼電接觸器組成控制系統(tǒng)。1968年，美國(guó)最大的汽車(chē)制造商通用汽車(chē)制造公司（GM），為適應(yīng)汽車(chē)型號(hào)的不斷翻新，試圖尋找一種新型的工業(yè)控制器，以盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換繼電器控制系統(tǒng)的硬件及接線、減少時(shí)間，降低成本。因而設(shè)想把計(jì)算機(jī)的完備功能、靈活及通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，制成一種適合于工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置，并把計(jì)算機(jī)的編程方法和程序輸入方式加以簡(jiǎn)化，用 “面向控制過(guò)程，面向?qū)ο蟆钡摹白匀徽Z(yǔ)言”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便地使用。P

7、LC即可編程控制器（Programmable logic Controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：“PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。”2.2

8、 PLC發(fā)展史： 第一代：1969年1972年，代表產(chǎn)品有 美國(guó)DEC公司的PDP-14/L 日本立石電機(jī)公司的SCY-022 日本北辰電機(jī)公司的HOSC-20 第二代：1973年1975年，代表產(chǎn)品有 美國(guó)GE公司的LOGISTROT 德國(guó)SIEMENS公司的SIMATIC S3、S4系列 日本富士電機(jī)公司的SC系列 第三代：19761983年，代表產(chǎn)品有 美國(guó)GOULD公司的M84、484、584、684、884 德國(guó)SIEMENS公司的SIMATIC S5系列 日本三菱公司的MELPLAC-50、550 第四代：1983年現(xiàn)在，代表產(chǎn)品有 美國(guó)GOULD公司的A5900 德國(guó)西門(mén)子公司的

9、S7系列 產(chǎn)品規(guī)模向兩極分化 處理模擬量 追求高可靠性 通訊接口和智能模塊 系統(tǒng)操作站配高分辨率的監(jiān)視器 追求軟、硬件標(biāo)準(zhǔn)化 2.3 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類(lèi)。（一）、開(kāi)關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。（二）、模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、

10、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。（三）、運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。（四）、過(guò)程控制過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制

11、。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專(zhuān)用的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。（五）、數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的

12、柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。（六）、通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。2.5 PLC的工作原理 當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 (一) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入

13、所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 (二) 用戶(hù)程序執(zhí)行階段 在用戶(hù)程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶(hù)程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)

14、區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶(hù)程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。 在程序執(zhí)行的過(guò)程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過(guò)程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接

15、從I/O模塊取值，輸出過(guò)程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 (三) 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶(hù)程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。第三章 數(shù)控車(chē)床模擬PLC控制（一）PLC的基本結(jié)構(gòu)圖（二）PLC掃描過(guò)程的中心內(nèi)容（三）數(shù)控車(chē)床模擬PLC控制過(guò)程及梯形圖1.設(shè)計(jì)說(shuō)明T1、T2為鉆頭，用其實(shí)現(xiàn)鉆功能；T3、T4為銑刀，用其實(shí)現(xiàn)銑刀功能。X軸、Y軸、Z軸模擬加工中心三坐標(biāo)的六個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)。圍繞T1-T4刀具，分別運(yùn)用X軸的左右運(yùn)動(dòng)；Y軸的前后運(yùn)動(dòng)；Z軸的

16、上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)加工過(guò)程的演示。在X、Y、Z軸運(yùn)動(dòng)中，用DECX、DECY、DECZ按鈕模擬伺服電機(jī)的反饋控制。用X左、X右撥動(dòng)開(kāi)關(guān)模擬X軸的左、右方向限位；用Y前、Y后模擬Y軸的前、后限用Z上、Z下模擬刀具的退刀和進(jìn)刀過(guò)程中的限位現(xiàn)象。2.實(shí)驗(yàn)面板圖：3.設(shè)計(jì)步驟（1）自動(dòng)演示過(guò)程的接線I0.0Q0.7Q0.0Q0.3Q0.1Q0.2Q0.4Q0.5Q0.6（2）現(xiàn)場(chǎng)工作過(guò)程的接線 輸入運(yùn)行控制DECXDECYDECZX左X右Y前Y后Z上Z下I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1輸出運(yùn)行指示T1T2T3T4X燈Y燈Z燈Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3

17、Q0.4Q0.5Q0.6Q0.74 工作過(guò)程分析(1) 自動(dòng)演示循環(huán)工作過(guò)程分析（2）現(xiàn)場(chǎng)模擬工作過(guò)程分析 1) 撥動(dòng)“運(yùn)行控制”開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)系統(tǒng)?！癤軸運(yùn)行指示燈”亮，模擬工件正沿X軸向左運(yùn)行。 2）觸動(dòng)“DECX”按鈕三次，模擬工件沿X軸向左運(yùn)行三步，撥動(dòng)“X左”限位開(kāi)關(guān)，模擬工件已到指定位置。此時(shí)T2鉆頭沿Z軸向下運(yùn)動(dòng)（Z燈、T2燈亮）。 3）觸動(dòng)“DECZ”按鈕三次，模擬T2轉(zhuǎn)頭向下運(yùn)行三步，對(duì)工件進(jìn)行鉆孔。撥動(dòng)“Z下”限位開(kāi)關(guān)置ON，模擬鉆頭已對(duì)工件加工完畢；繼續(xù)觸動(dòng)“DECZ”按鈕三次，模擬T2鉆頭返回刀庫(kù)，使“Z上”限位開(kāi)關(guān)置ON，將取銑刀T4，準(zhǔn)備對(duì)工件進(jìn)行銑加工。 4）同上，觸

18、動(dòng)“DECZ”按鈕三次，使 “Z下”限位開(kāi)關(guān)為ON，“Y軸運(yùn)行指示燈”亮，模擬對(duì)工件的銑加工。 5）觸動(dòng)“DECY”按鈕4次后，撥動(dòng)“Y前”限位開(kāi)關(guān)置ON，模擬銑刀已對(duì)工件加工完畢，系統(tǒng)進(jìn)入退刀狀態(tài)（Z軸運(yùn)行指示燈亮）。 6）再次觸動(dòng)“DECZ”按鈕三次，置位“Z上”限位開(kāi)關(guān)，模擬銑刀T4已回刀庫(kù)，“X燈”亮，進(jìn)入下一輪加工循環(huán)。注：除“運(yùn)行控制”開(kāi)關(guān)之外，各鈕子開(kāi)關(guān)動(dòng)作之后都須復(fù)位。5.梯形圖參考程序 1）自動(dòng)演示程序 2）現(xiàn)場(chǎng)模擬第四章 結(jié)束語(yǔ)隨著人們對(duì)車(chē)床運(yùn)行安全性、高效性、高質(zhì)量、高精度等要求的不斷提高，數(shù)控車(chē)床得到快速發(fā)展。其拖動(dòng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻、調(diào)壓、調(diào)速，其邏輯控制也由PLC

19、代替原來(lái)的繼電器控制。本論文利用PLC來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)控車(chē)床控制系統(tǒng)，可編程控制器（PLC）在數(shù)控車(chē)床中的應(yīng)用非常廣泛，而且具備相當(dāng)多的優(yōu)點(diǎn)。在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，數(shù)控車(chē)床控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)過(guò)程， 列出了具體數(shù)控車(chē)床的梯形圖。提出了PLC的編程方法，設(shè)計(jì)了一套數(shù)控車(chē)床控制系統(tǒng)方案。采用PLC實(shí)現(xiàn)數(shù)控車(chē)床控制，能夠解決繼電器接觸器觸點(diǎn)多，故障率高、可靠性差、安裝調(diào)試周期長(zhǎng)、維修工作量大、接線復(fù)雜等缺點(diǎn)。使數(shù)控車(chē)床運(yùn)行更加安全性、高效性、高質(zhì)量、高精度等。 雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過(guò)程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種元件的安裝方式，我都是隨著設(shè)計(jì)的不段深入而不段熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我從技術(shù)創(chuàng)新的角度對(duì)設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識(shí)也對(duì)自己有了新的要求，提高是有