機(jī)電畢業(yè)論文--plc改造普通車(chē)床

1、<p>　　PLC改造普通車(chē)床論文</p><p>　　題目：PLC改造普通車(chē)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(jī)械部分的改造</b></p><p><b>　　3.1主軸傳動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p><b>　　3.2進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p><b>　　四、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</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(jì)中幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題的處理</p><p>　　5.1防止步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)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(cè)&

4、lt;/b></p><p><b>　　六、結(jié)束語(yǔ)</b></p><p><b>　　一、引言</b></p><p>　　目前，在機(jī)械加工企業(yè)中，有許多舊式普通機(jī)床，為了機(jī)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(jī)床，就需要對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行機(jī)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(jī)作為控制元件(主要是單片機(jī))，通過(guò)對(duì)機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行改造，采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開(kāi)控制系統(tǒng)；</p><p>　　第二種方法是以可編程控制器(簡(jiǎn)稱(chēng)PLC)作為控元件，替代機(jī)床繼電器鐮接觸器組成的電氣控制部分，是為了提高機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的可靠性，這種方法主用于組合機(jī)床以及生產(chǎn)線上的專(zhuān)用機(jī)床；</p><p>　　第三種方法采用的數(shù)控設(shè)備來(lái)控制機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)，其伺

6、服進(jìn)給為步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>　　這幾種控制方法各有特點(diǎn)：機(jī)構(gòu)成的控制系統(tǒng)不但能控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軌跡，也可以機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)，但是其接口設(shè)計(jì)復(fù)雜，可靠性低，而PLC成的控制系統(tǒng)接口簡(jiǎn)單，可靠性高，但不能控制機(jī)床的軌跡，對(duì)機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分沒(méi)有改變。雖然采用專(zhuān)用的設(shè)備不但能簡(jiǎn)化機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)，而且能控制機(jī)床的運(yùn)軌跡，但專(zhuān)用數(shù)控設(shè)備價(jià)格高，不適應(yīng)經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床。</p><p>

7、　　近幾年隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，PLC的功能越來(lái)越強(qiáng)大，功能模塊越來(lái)越多，可以在小型PU：機(jī)上實(shí)現(xiàn)大型機(jī)的功能。本文提出了用PLC控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和機(jī)床主軸來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)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(jī)床主要是解決機(jī)床和運(yùn)動(dòng)部分的傳之間的關(guān)系，以C616臥式車(chē)床為例

8、，其傳動(dòng)鏈主要有：主軸　傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。為了能充分利用PLC的功能，造設(shè)計(jì)方案如下：</p><p>　　1)主軸傳動(dòng)系統(tǒng)采用變頻調(diào)速；</p><p>　　2)橫向進(jìn)給和縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)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(jìn)給脈沖

9、當(dāng)量0.05 mm/step，快進(jìn)速度2mm/min縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量0.001 mm/step，快進(jìn)速度1 mm/min。</p><p><b>　　三、機(jī)械部分的改造</b></p><p><b>　　3.1主軸傳動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p>　　為T(mén)簡(jiǎn)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(dòng)系統(tǒng)原交流異步電

10、動(dòng)機(jī)型號(hào)不變，采用三相異步電動(dòng)經(jīng)皮帶、降速齒輪驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)：</p><p><b>　　3.2進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p>　　橫向進(jìn)給和縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)都采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速輪驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副，推動(dòng)刀架拖板作插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。為了提給lf動(dòng)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(shí)要預(yù)緊。</p><p><b>　　四、控

11、制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</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(kuò)充，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性，本控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)。它由四個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，即PLC控制器、變頻器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、鍵盤(pán)/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(qiáng)大、擴(kuò)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(gè)步進(jìn)電機(jī)選用同型號(hào)的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)和應(yīng)的驅(qū)動(dòng)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(jìn)電機(jī)控制模塊、進(jìn)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(cè)及報(bào)模塊。</p><p>　　由于軟件結(jié)構(gòu)較大，步進(jìn)電機(jī)的控制是

13、通過(guò)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(shí)序脈沖，通過(guò)PLC三個(gè)輸出繼電器控制驅(qū)動(dòng)器使步進(jìn)電機(jī)按三相六拍的通電方式運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)定位控制，采用不同計(jì)數(shù)分別控制粗定位行程和精定位行程，計(jì)數(shù)器的設(shè)定值根據(jù)程來(lái)確定。</p><p>　　五、設(shè)計(jì)中幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題的處理</p><p>　　5.1防止步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)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(jìn)電機(jī)不能在高頻下運(yùn)行，脈沖信號(hào)率只能在十至幾十赫茲范圍。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與控制脈沖正比，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)在低頻運(yùn)行時(shí)，為了保證系統(tǒng)的定位精度，脈沖當(dāng)量又不能太大，這就是定位的時(shí)間太長(zhǎng)。為了解決個(gè)問(wèn)題，將定位過(guò)程分為脈沖當(dāng)量不同的兩個(gè)階段：粗定位精定位。在機(jī)械結(jié)構(gòu)上采用兩套變速機(jī)構(gòu)，在粗定位階段步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)刀架，精定位階段采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)降速輪來(lái)驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線輸人和修改，采用BCD盤(pán)裝置，撥盤(pán)共有十個(gè)位置，每個(gè)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(jìn)電機(jī)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(diǎn)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(duì)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(diǎn)壓縮為4個(gè)。</p><p><b>　　5.3元件故障檢測(cè)</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(lái)自于PLC外部元件，例如常見(jiàn)的有按鈕或行程開(kāi)關(guān)觸熔焊及氧化形成的短路或斷路故障。當(dāng)系統(tǒng)遇到電氣或機(jī)故障時(shí)，軟件按超時(shí)方式進(jìn)行判斷并啟動(dòng)聲光報(bào)1r，轉(zhuǎn)入故處理程序模塊。</p><