基于plc的机床控制系统设计

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1、河南工业职业技术学院毕业设计毕业论文（设计）题目：基于PLC的数控机床控制设计班级专业电气自动化学生姓名指导教师河南工业职业技术学院毕业设计摘要数控机床是一种机电一体化的数字控制自动化机床。早期的数控机床是依靠继电器逻辑来实现相应的功能。由于继电器逻辑是一种硬接线系统，布线复杂，体积庞大，更改困难，一旦出现问题，很难维修。这样的系统，其可靠性往往也不高，影响正常的生产。本文正是针对这一问题展开工作的。本文介绍了西门子可编程控制器对CK9930机床的电气控制部分的改造设计，重点阐述了数控机床PLC的功能、机床的电气控制原理及相应的PLC程序编制与调试三方面的问题。并

2、且详尽地展示了PLC控制程序的开发过程。根据数控车床所承担加工任务的特点，可知其操作过程比较复杂。要用PLC控制车床动作，必须将PLC及其控制模块和相应的执行元件加以组合。所以在该控制程序的开发过程中，采用了模块化的结构设计方法。本文主要完成了主轴控制、坐标轴控制、自动换刀控制、定时润滑控制以及报警处理等功能的PLC控制程序的开发。并且利用FXGP_WIN-C软件编写了该机床的PLC控制程序，并借助其运行、监控功能，通过相关设备，观察了程序的运行情况。关键词：PLC控制，数控车床，梯形图40河南工业职业技术学院毕业设计目录摘要1第1章概述41.1数控系统的工作原理

3、41.1.1数控系统的组成41.1.2数控系统的工作原理51.2PLC的硬件与工作原理61.2.1PLC简介61.2.2PLC的基本结构61.2.3PLC的工作原理7第2章数控车床PLC82.1数控车床PLC的信息传递82.2数控车床中PLC的功能92.2.1PLC对辅助功能的处理92.2.2PLC的控制对象92.3用PLC实现车床电气控制系统的功能102.4利用PLC代替继电器--接触器控制方式的优越性11第3章CK9930数控车床电气控制分析123.1车床主要结构和运动形式123.2车床对电气控制的要求123.3车床的电气控制电路分析123.3.1主电路分析1

4、43.3.2控制电路分析15第4章PLC程序设计方法164.1PLC的编程语言164.2PLC程序设计步骤164.3PLC程序的模块化设计184.4输入输出分配184.5梯形图程序设计204.5.2公用程序214.5.3回原点程序214.5.4主轴控制程序224.5.5坐标轴控制程序244.5.6报警处理程序274.5.7定时润滑控制程序274.5.8冷却程序294.5.9自动换刀控制程序304.5.10需要说明的问题324.6梯形图程序的调试324.7本章小结33第5章调试程序33结论36致谢3840河南工业职业技术学院毕业设计参考文献39、40河南工业职业技术

5、学院毕业设计第1章概述CK9930型数控车床配备的是华中I型数控系统，是一种比较老式的小型简易经济型数控系统。随着数控技术的不断进步与发展，这一数控系统已不能满足加工要求，本课题就是对现有的CK9930数控车床所进行的改造项目的一个组成部分。主要是车床电气控制部分进行改造。车床电气控制系统是控制车床各部分的工作、协调完成车床加工任务的核心部分，它由大量继电器构成一个复杂的逻辑控制电路。该车床复杂的继电器逻辑控制线路构成的电气控制系统故障率高，难于维护，很有必要对其进行改造，即用PLC代替继电器--接触器控制方式。1.1数控系统的工作原理国际信息处理联盟对数控机床做

6、了如下定义定义：数控机床是一种装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。这里所说的程序控制系统就是数控系统（NumericalControl,简称NC）而现在的数控系统都是以计算机作为控制中心，所以称为计算机数控(ComputerizedNumericalControl,简称CNC)。1.1.1数控系统的组成CNC系统的一般结构如图1.1所示，CNC系统主要是指图中的CNC控制器，它是由计算机硬件、数控系统软件及相应的输入/输出接口构成的专用计算机和可编程控制器所组成。前者处理机床轨迹运动的数字控制，后者则处理开关量的逻

7、辑控制。40河南工业职业技术学院毕业设计图1-1CNC系统的一般结构框图1.1.2数控系统的工作原理虽然数控系统种类繁多，但其的基本原理都是相通的。即都是通过运算器进行插补运算，然后对进给轴进行闭环控制，实现机床的数控功能。（1）进给系统控制进给系统的控制大多是通过控制步进电机来实现的。步进电机是一种在外加电脉冲信号的作用下一步一步地运转,将电脉冲信号转换成相应角位移的机电元件。其角位移量和输入脉冲的个数严格成正比,在时间上与输入同步,控制输入脉冲的数量、频率及电机绕组通电顺序,便可获得所需的转角、速度及转动方向；无脉冲输入时,在绕组电源的激励下,气隙磁场使转子保

8、持原来的位