發(fā)布時(shí)間：2016-11-01所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 這篇工業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文發(fā)表了數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)研究，數(shù)控機(jī)床采用可編程序的存儲(chǔ)器，有著簡(jiǎn)單、方便、易于控制的特點(diǎn)，論文對(duì)可編程邏輯控制器進(jìn)行了介紹，介紹了PLC的組成及工作方式。
這篇工業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文發(fā)表了數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)研究，數(shù)控機(jī)床采用可編程序的存儲(chǔ)器，有著簡(jiǎn)單、方便、易于控制的特點(diǎn)，論文對(duì)可編程邏輯控制器進(jìn)行了介紹，介紹了PLC的組成及工作方式。
摘要：PLC控制技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，是高性能數(shù)控機(jī)床不可或缺的控制裝置。本文針對(duì)PLC控制技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用，介紹了PLC控制系統(tǒng)及其分類，并詳細(xì)分析了PLC的組成和工作方式。
關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文,PLC,數(shù)控機(jī)床,控制系統(tǒng)
引言
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的控制已經(jīng)由傳統(tǒng)的繼電器邏輯電路RLC升級(jí)成了可編程邏輯控制器PLC。PLC在數(shù)控機(jī)床的控制中，不僅可以對(duì)各個(gè)坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)控制，還可以控制主軸的起停，刀具的更換，工件的夾緊，液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)的控制。同時(shí)，PLC控制系統(tǒng)具有程序簡(jiǎn)單清晰、硬件電路抗干擾能力好、可靠性高，高性價(jià)比的優(yōu)點(diǎn)。
1可編程邏輯控制器介紹
1.1PLC概述
可編程邏輯控制器PLC(ProgrammableLogicController)是一種數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下運(yùn)行而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等特定功能的用戶指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程邏輯控制器是計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一種新型的工業(yè)控制器。具有以下特點(diǎn)：1)削弱了微機(jī)的數(shù)字處理功能，強(qiáng)化了邏輯運(yùn)算處理功能;2)具有很強(qiáng)的抗干擾能力，適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境;3)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，易于安裝在數(shù)控機(jī)床中;4)編程簡(jiǎn)單、操作方便、易于控制。
1.2PLC分類
數(shù)控機(jī)床中采用的PLC控制系統(tǒng)種類很多，型號(hào)規(guī)格較多，按結(jié)構(gòu)形式分類可以分為兩類，一類是內(nèi)裝型PLC，一類是獨(dú)立型PLC。1.2.1內(nèi)裝型PLC內(nèi)裝型PLC是指數(shù)控機(jī)床CNC的生產(chǎn)商在設(shè)計(jì)研發(fā)時(shí)就將PLC與CNC綜合考慮，將PLC內(nèi)嵌進(jìn)數(shù)控機(jī)床中，PLC與CNC之間則通過(guò)CNC的輸入/輸出接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。該方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，PLC可以共用CNC的CPU，無(wú)需單獨(dú)供電，整臺(tái)機(jī)床的性價(jià)比較高。目前我國(guó)的沈陽(yáng)機(jī)床廠、大連機(jī)床廠均在自助開發(fā)控制系統(tǒng)。1.2.2獨(dú)立型PLC獨(dú)立型PLC是指控制系統(tǒng)生產(chǎn)商單獨(dú)生產(chǎn)提供的，它們的輸入輸出接口，控制點(diǎn)數(shù)，程序存儲(chǔ)量、CPU功能均與對(duì)應(yīng)機(jī)床相適應(yīng)，能夠獨(dú)立的完成控制任務(wù)，因此又稱為通用型或外裝型PLC。獨(dú)立型PLC一般采用積木式模塊結(jié)構(gòu)或插板式結(jié)構(gòu)，形式簡(jiǎn)單，易于維護(hù)、升級(jí)和擴(kuò)展。目前常用的獨(dú)立型PLC生產(chǎn)商有華中數(shù)控、德國(guó)西門子、日本發(fā)那科等。
2PLC的組成及工作方式
2.1PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)
PLC控制系統(tǒng)主要是由微處理器CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出模塊、外圍設(shè)備和電源組成。其中CPU與常用計(jì)算機(jī)的CPU一樣，是PLC控制系統(tǒng)的核心，用以解釋和處理程序中的命令，在運(yùn)行中可以讀取用戶程序，解釋指令的內(nèi)容，按指令規(guī)定的任務(wù)，產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)。存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器，系統(tǒng)存儲(chǔ)器用以存儲(chǔ)監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用子程序和各系統(tǒng)參數(shù)，用戶存儲(chǔ)器用以存放用戶程序。擴(kuò)展單元當(dāng)主機(jī)默認(rèn)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，可以擴(kuò)展模塊來(lái)增加輸入輸出的點(diǎn)數(shù)，不能單獨(dú)使用，只能與主機(jī)一起使用。外圍設(shè)備包含編程器、繼電器、電磁閥和指示燈。
2.2工作方式
數(shù)控機(jī)床中的PLC控制系統(tǒng)的工作方式總是按順序執(zhí)行用戶編制的程序，在每一個(gè)時(shí)刻執(zhí)行一道命令，因?yàn)閳?zhí)行速度非常快，我們認(rèn)為該響應(yīng)為實(shí)時(shí)響應(yīng)。用戶在掃描程序時(shí)，掃描過(guò)程分為三個(gè)階段，輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。可編程控制器執(zhí)行完上述的三個(gè)階段為一個(gè)掃描周期，不同PLC的處理能力不同，一般執(zhí)行1000條指令時(shí)間約為1ms到10ms。輸入采樣階段：可編程邏輯控制器在輸入采樣階段以掃描的方式按照一定順序依次讀入輸入模塊的信息，并保存至寄存器中。在程序不斷被執(zhí)行時(shí)，當(dāng)外部輸入信號(hào)發(fā)生變化后，此時(shí)在寄存器中的信息也不會(huì)發(fā)生改變，只能在下一個(gè)工作周期從輸入采樣階段重新被讀入。程序執(zhí)行階段：在寄存器中的每一條指令首先被讀入，然后都會(huì)被掃描，掃描完成后進(jìn)行CPU的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算后的結(jié)果經(jīng)過(guò)輸入輸出模塊運(yùn)送到輸出寄存器。輸出刷新階段：這是整個(gè)工作流程的最后一步，在所有指令執(zhí)行完成后，將輸出寄存器的輸出狀態(tài)送到輸出電路，形成最終控制輸出過(guò)程。
2.3PLC在數(shù)控機(jī)床中的控制功能
PLC是數(shù)控機(jī)床的控制中心，各個(gè)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)均依賴于PLC的控制，PLC的控制功能主要有以下五方面：操作面板的控制：操作面板分為系統(tǒng)操作面板和機(jī)床操作面板。系統(tǒng)操作面板的控制信號(hào)先是進(jìn)入NC，然后由NC送到PLC，控制數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行。機(jī)床操作面板控制信號(hào)，直接進(jìn)入PLC，控制機(jī)床的運(yùn)行。機(jī)床外部開關(guān)輸入信號(hào)：將機(jī)床側(cè)的開關(guān)信號(hào)輸入到送入PLC，進(jìn)行邏輯運(yùn)算。這些開關(guān)信號(hào)，包括很多檢測(cè)元件信號(hào)(如：行程開關(guān)、接近開關(guān)、模式選擇開關(guān)等等。輸出信號(hào)控制：PLC輸出信號(hào)經(jīng)外圍控制電路中的繼電器、接觸器、電磁閥等輸出給控制對(duì)象。功能實(shí)現(xiàn)：系統(tǒng)送出T指令給PLC，經(jīng)過(guò)譯碼，在數(shù)據(jù)表內(nèi)檢索，找到T代碼指定的刀號(hào)，并與主軸刀號(hào)進(jìn)行比較。如果不符，發(fā)出換刀指令，刀具換刀，換刀完成后，系統(tǒng)發(fā)出完成信號(hào)。M功能實(shí)現(xiàn)：系統(tǒng)送出M指令給PLC，經(jīng)過(guò)譯碼，輸出控制信號(hào)，控制主軸正反轉(zhuǎn)和啟動(dòng)停止等等。M指令完成，系統(tǒng)發(fā)出完成信號(hào)。
3結(jié)論
我國(guó)是一個(gè)制造業(yè)大國(guó)，對(duì)機(jī)床的需求量十分廣泛，但是我國(guó)的高端數(shù)控機(jī)床自主研發(fā)生產(chǎn)并不多，很多依賴進(jìn)口。未來(lái)數(shù)控機(jī)床的類型將更加多樣化，多工序集中加工的數(shù)控機(jī)床品種越來(lái)越多;激光加工等技術(shù)將應(yīng)用在切削加工機(jī)床上，從而擴(kuò)大多工序集中的工藝范圍;數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度更加提高，并具有多種監(jiān)控功能，從而形成一個(gè)柔性制造單元，更加便于納入高度自動(dòng)化的柔性制造系統(tǒng)中。
參考文獻(xiàn)
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作者：陳琛 單位：蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院
推薦期刊：《中國(guó)設(shè)備工程》雜志分為五大版塊。A.節(jié)能減排版：低碳發(fā)展、循環(huán)發(fā)展特別報(bào)道。B.綜合版：最新國(guó)家政策、重大成果公布、最新技術(shù)發(fā)現(xiàn)、全球前沿工業(yè)裝備。
