機電畢業(yè)論文--plc改造普通車床

1、<p>　　PLC改造普通車床論文</p><p>　　題目：PLC改造普通車床的研究</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、引言</b></p><p><b>　　二、改造方案的確定</b></p><p&g

2、t;<b>　　三、機械部分的改造</b></p><p><b>　　3.1主軸傳動系統(tǒng)</b></p><p><b>　　3.2進給傳動系統(tǒng)</b></p><p><b>　　四、控制系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1硬

3、件結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　4.2軟件結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　五、設(shè)計中幾個關(guān)鍵問題的處理</p><p>　　5.1防止步進電機在運行時失步</p><p>　　5.2數(shù)據(jù)輸入裝置和數(shù)碼輸出顯示電路</p><p><b>　　5.3元件故障檢測&

4、lt;/b></p><p><b>　　六、結(jié)束語</b></p><p><b>　　一、引言</b></p><p>　　目前，在機械加工企業(yè)中，有許多舊式普通機床，為了機床適應(yīng)小批量、多品種、復(fù)雜零件的加工，充分利用普通機床，就需要對普通機床進行機電一體化改造。通常改造法有幾種：</p><

5、;p>　　一種方法是以微機作為控制元件(主要是單片機)，通過對機床的進給系統(tǒng)進行改造，采用步進電動機開控制系統(tǒng)；</p><p>　　第二種方法是以可編程控制器(簡稱PLC)作為控元件，替代機床繼電器鐮接觸器組成的電氣控制部分，是為了提高機床電氣控制系統(tǒng)的可靠性，這種方法主用于組合機床以及生產(chǎn)線上的專用機床；</p><p>　　第三種方法采用的數(shù)控設(shè)備來控制機床的伺服進給系統(tǒng)，其伺

6、服進給為步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>　　這幾種控制方法各有特點：機構(gòu)成的控制系統(tǒng)不但能控制機床的運動軌跡，也可以機床的機械結(jié)構(gòu)，但是其接口設(shè)計復(fù)雜，可靠性低，而PLC成的控制系統(tǒng)接口簡單，可靠性高，但不能控制機床的軌跡，對機床的機械結(jié)構(gòu)部分沒有改變。雖然采用專用的設(shè)備不但能簡化機床的機械結(jié)構(gòu)，而且能控制機床的運軌跡，但專用數(shù)控設(shè)備價格高，不適應(yīng)經(jīng)濟性數(shù)控機床。</p><p>

7、　　近幾年隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、集成技術(shù)以及自動控制技術(shù)的發(fā)展，PLC的功能越來越強大，功能模塊越來越多，可以在小型PU：機上實現(xiàn)大型機的功能。本文提出了用PLC控制步進電動機和機床主軸來實現(xiàn)機床的數(shù)控化造。</p><p><b>　　二、改造方案的確定</b></p><p>　　數(shù)控改造普通機床主要是解決機床和運動部分的傳之間的關(guān)系，以C616臥式車床為例

8、，其傳動鏈主要有：主軸　傳動系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)。為了能充分利用PLC的功能，造設(shè)計方案如下：</p><p>　　1)主軸傳動系統(tǒng)采用變頻調(diào)速；</p><p>　　2)橫向進給和縱向進給傳動系統(tǒng)采用步進電機開環(huán)控</p><p><b>　　3)刀架部分不變；</b></p><p>　　4)主要技術(shù)參數(shù)：橫向進給脈沖

9、當量0.05 mm/step，快進速度2mm/min縱向進給脈沖當量0.001 mm/step，快進速度1 mm/min。</p><p><b>　　三、機械部分的改造</b></p><p><b>　　3.1主軸傳動系統(tǒng)</b></p><p>　　為T簡化主軸箱的結(jié)構(gòu)，滿足主軸調(diào)速和轉(zhuǎn)矩要求’主傳動系統(tǒng)原交流異步電

10、動機型號不變，采用三相異步電動經(jīng)皮帶、降速齒輪驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)：</p><p><b>　　3.2進給傳動系統(tǒng)</b></p><p>　　橫向進給和縱向進給傳動系統(tǒng)都采用步進電機經(jīng)減速輪驅(qū)動滾珠絲杠副，推動刀架拖板作插補運動。為了提給lf動精度，齒輪選用具有調(diào)隙結(jié)構(gòu)的直齒輪，滾珠絲杠副安裝時要預(yù)緊。</p><p><b>　　四、控

11、制系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1硬件結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　為了系統(tǒng)以后功能的擴充，提高系統(tǒng)的可維護性，本控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計。它由四個子系統(tǒng)構(gòu)成，即PLC控制器、變頻器、步進電機驅(qū)動模塊、鍵盤/顯示板。其控制系統(tǒng)組成邏輯圖如圖2所示，其PLC控制器選用功能強大、擴展方便的三菱公司的FX2N系列的可編程控制器，變頻器也選用三

12、菱公司的。兩個步進電機選用同型號的反應(yīng)式步進電機和應(yīng)的驅(qū)動器。</p><p><b>　　4.2軟件結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　為了便于軟件調(diào)試，軟件結(jié)構(gòu)采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要分以下幾部分：步進電機控制模塊、進給系統(tǒng)定位控制模塊據(jù)輸入及數(shù)據(jù)傳輸模塊、顯示模塊以及元件故障檢測及報模塊。</p><p>　　由于軟件結(jié)構(gòu)較大，步進電機的控制是

13、通過脈沖控制產(chǎn)生0.1秒的控制脈沖使移位寄存器移位，產(chǎn)生六拍時序脈沖，通過PLC三個輸出繼電器控制驅(qū)動器使步進電機按三相六拍的通電方式運行。為了實現(xiàn)定位控制，采用不同計數(shù)分別控制粗定位行程和精定位行程，計數(shù)器的設(shè)定值根據(jù)程來確定。</p><p>　　五、設(shè)計中幾個關(guān)鍵問題的處理</p><p>　　5.1防止步進電機在運行時失步</p><p>　　由于PLC是循

14、環(huán)掃描方式工作，其掃描周期一般在幾毫秒至幾十毫秒之間，所以步進電機不能在高頻下運行，脈沖信號率只能在十至幾十赫茲范圍。步進電機的轉(zhuǎn)速與控制脈沖正比，當步進電機在低頻運行時，為了保證系統(tǒng)的定位精度，脈沖當量又不能太大，這就是定位的時間太長。為了解決個問題，將定位過程分為脈沖當量不同的兩個階段：粗定位精定位。在機械結(jié)構(gòu)上采用兩套變速機構(gòu)，在粗定位階段步進電機直接驅(qū)動刀架，精定位階段采用步進電機經(jīng)降速輪來驅(qū)動刀架，兩套裝置有電磁離合器控制。&

15、lt;/p><p>　　5.2數(shù)據(jù)輸入裝置和數(shù)碼輸出顯示電路</p><p>　　為了方便的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線輸人和修改，采用BCD盤裝置，撥盤共有十個位置，每個位置都有相應(yīng)的數(shù)字指示，這樣就不必再設(shè)置數(shù)碼輸入顯示電路。為了顯示有關(guān)參數(shù)變化，如步進電機步數(shù)或轉(zhuǎn)速，采用數(shù)碼管器件。為了壓縮PLC的輸入/輸出點數(shù)，在數(shù)碼顯示電路中采用軟件編碼、硬件解碼的方法，如對9種及以上的故障顯示，可采用8—4軟件

16、編碼、4—8硬件解碼，使輸出點壓縮為4個。</p><p><b>　　5.3元件故障檢測</b></p><p>　　PLC具有很高的可靠性，所以PLC控制系統(tǒng)的大部分障來自于PLC外部元件，例如常見的有按鈕或行程開關(guān)觸熔焊及氧化形成的短路或斷路故障。當系統(tǒng)遇到電氣或機故障時，軟件按超時方式進行判斷并啟動聲光報1r，轉(zhuǎn)入故處理程序模塊。</p><