基于PLC的数控车床电气控制系统设计毕业论文_(2)[1].doc

### 基于PLC的数控车床电气控制系统设计毕业论文知识点详解 #### 一、数控机床概述 ##### 1.1 数控系统的工作原理 数控机床（Numerical Control Machine Tools）是一种高度集成的机电一体化产品，它通过计算机程序控制机械部件的运动，实现了自动化生产。这种自动化程度高的设备极大地提高了生产效率和产品质量。 - **1.1.1 数控系统的组成** - **输入装置**：用于输入加工程序。 - **计算机数控装置(CNC)**：核心部分，负责接收输入信号并进行处理。 - **伺服驱动系统**：根据CNC装置发出的指令驱动电机运动。 - **反馈系统**：实时监测实际位置或速度，并反馈给CNC装置。 - **机床本体**：包括各种机械部件，如主轴、导轨等。 - **1.1.2 数控系统的工作原理** - 用户通过输入装置将零件加工程序输入到CNC装置。 - CNC装置将这些指令转换为脉冲信号，通过伺服驱动系统控制电机运动。 - 电机带动机床的各个部件按预定轨迹运动，完成加工任务。 - 反馈系统不断检测实际位置或速度，确保精度。 ##### 1.2 PLC的硬件与工作原理 PLC（Programmable Logic Controller），即可编程逻辑控制器，是一种专用于工业环境下的计算机控制系统，具有抗干扰能力强、可靠性高、编程简单等特点。 - **1.2.1 PLC的简介** - PLC最初是为了取代传统的继电器控制而设计的。 - 它可以实现复杂的逻辑控制和数据处理功能。 - 广泛应用于工业自动化领域。 - **1.2.2 PLC的基本结构** - **中央处理器(CPU)**：负责执行用户程序。 - **存储器**：存储用户程序和数据。 - **输入/输出(I/O)接口**：连接外部设备。 - **电源模块**：为PLC供电。 - **1.2.3 PLC的工作原理** - PLC按照扫描周期循环执行用户程序。 - 每个扫描周期包括输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。 - 在输入采样阶段，PLC读取所有输入端的状态。 - 在程序执行阶段，CPU执行用户程序，根据输入状态和用户程序计算出输出状态。 - 在输出刷新阶段，将新的输出状态传送到输出模块。 #### 二、数控车床中的PLC应用 ##### 2.1 数控车床PLC的信息传递 在数控车床中，PLC主要负责处理来自数控系统的信号，控制各种辅助功能。 - **信号传递**：接收来自CNC系统的控制信号，并向外部设备发送控制指令。 ##### 2.2 数控车床中PLC的功能 - **2.2.1 PLC对辅助功能的处理** - 主轴启停控制。 - 冷却液开关控制。 - 自动换刀控制等。 - **2.2.2 PLC的控制对象** - 传感器。 - 执行机构。 - 显示屏等。 ##### 2.3 用PLC实现车床电气控制系统的功能 - **主轴控制**：控制主轴的启动、停止和转速调节。 - **坐标轴控制**：控制X轴、Z轴等各坐标轴的运动。 - **自动换刀控制**：实现刀具的自动更换。 - **定时润滑控制**：根据设定的时间间隔自动给润滑点添加润滑油。 - **报警处理**：当发生异常情况时，触发报警系统。 ##### 2.4 利用PLC代替继电器—接触器控制方式的优越性 - **灵活性**：PLC可以通过修改软件来改变控制逻辑，无需更改硬件。 - **可靠性**：抗干扰能力强，故障率低。 - **维护简便**：诊断信息丰富，易于查找故障点。 - **成本效益**：虽然初期投入较高，但长期来看降低了维护和升级成本。 #### 三、CK9930数控车床电气控制分析 ##### 3.1 车床主要结构和运动方式 CK9930数控车床主要包括以下部分： - **主轴**：负责旋转工件。 - **导轨**：用于支撑和导向运动部件。 - **伺服电机**：驱动各坐标轴运动。 - **刀架**：安装刀具，实现自动换刀。 ##### 3.2 车床对电气控制的要求 - **高精度**：确保加工精度。 - **稳定性**：长时间稳定运行。 - **安全性**：避免意外伤害。 ##### 3.3 车床的电气控制电路分析 - **3.3.1 主电路分析** - 由电源、主接触器、热继电器、主轴电机等组成。 - 实现主轴电机的启动、停止及过载保护。 - **3.3.2 控制电路分析** - 包括PLC、继电器、按钮、指示灯等。 - 控制各执行机构的动作。 #### 四、PLC控制程序的设计 ##### 4.1 PLC程序设计方法 - **4.1.1 PLC的程序设计步骤** 1. 确定控制要求。 2. 设计I/O配置。 3. 编写程序。 4. 下载程序到PLC。 5. 调试程序。 - **4.2 PLC程序的模块化设计** - 将整个程序分解成若干个功能块，每个功能块负责一个特定的任务。 - 这种设计方法提高了程序的可读性和可维护性。 - **4.3 输入输出分配** - 确定哪些信号需要被采集，哪些信号需要被输出。 - 合理分配PLC的输入输出点。 - **4.4 梯形图程序设计** - **4.4.1 梯形图总体框图** - 给出整个程序的大致结构。 - 明确各个功能模块之间的关系。 - **4.4.2 公用程序** - 包括一些常用的功能块，如定时器、计数器等。 - 可以被多个功能块调用。 通过以上分析，我们可以看出，基于PLC的数控车床电气控制系统设计不仅提高了控制系统的灵活性和可靠性，还大大简化了维护工作，降低了生产成本。这对于提高制造业的竞争力具有重要意义。