基于可編程控制器自動換刀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)碩士論文.PDF

華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要刀具自動控制系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。隨著制造業(yè)加工水平的不斷提高，用戶對機(jī)床刀具系統(tǒng)的控制功能提出了新的需求，呈現(xiàn)出控制對象多樣化、過程復(fù)雜、使用靈活、可靠性高的特點(diǎn)。課題即在此背景下產(chǎn)生，文章對課題軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)行了介紹和分析。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，也對數(shù)控系統(tǒng)中的整個運(yùn)動控制核心的機(jī)床邏輯控制提出了較高的要求。傳統(tǒng)的機(jī)床邏輯控制器都是由硬件來實(shí)現(xiàn)的，即繼電器邏輯控制。為了適應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，我們使用可編程控制器(ProgrammableLogicController，簡稱PLC)的功能完成邏輯控制和功能控制。PLC采用循環(huán)掃描工作方式，逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號。解釋執(zhí)行按動態(tài)順序重復(fù)翻譯，每次都需對源程序逐條語句執(zhí)行。軟件的核心功能之一是刀具自動換刀管理。軟件通過構(gòu)建各種相關(guān)信息，而使用數(shù)據(jù)更新程序則實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)的同步.由于自動換刀的關(guān)鍵是信號邏輯控制部分，故對各種信號控制方式進(jìn)行了比較分析。PLC把微計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器控制技術(shù)很好地融合在一起，是新發(fā)展的PLC產(chǎn)品，還把直接數(shù)字控制(DirectDigitalControl,簡稱DDC)技術(shù)加進(jìn)去，并具有與監(jiān)控計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的功能，因而它的應(yīng)用幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)，既能改造傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品成為機(jī)電一體化的新一代產(chǎn)品，又適用于生產(chǎn)過程控制。本設(shè)計(jì)真對換刀方式進(jìn)行了全面的分析。針對系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，對換刀的工藝流程進(jìn)行了概述，并確定了由PLC來實(shí)現(xiàn)刀庫、機(jī)械手和主軸信號控制，完成了刀庫、機(jī)械手和主軸控制系統(tǒng)中可編程控制器的選擇和選型。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)分別對電氣元件部分、PLC控制部分和液壓部分進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。PLC控制部分則首先闡述了控制方式、設(shè)計(jì)思路，并對PLC的選擇及uo點(diǎn)數(shù)分配以及主軸、機(jī)械手和刀庫與PLC的連接。最后闡述了換刀系統(tǒng)的兩個工作方式和五種工作狀態(tài)，以及系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法，針對系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了軟件總的程用到序圖，提出了模塊化的編程思想，在介紹每一個模塊之前，先說明每一個模塊相應(yīng)的指令，介紹了五種工作狀態(tài)的梯形圖，最后寫出了總的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的程序軟件。關(guān)鍵詞:軟件開發(fā)，可編程控制器，邏輯控制，數(shù)控機(jī)床，模塊化華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文AI)stract1O。lex比angerisanessentialingredientofnumericalcontrolmachinetool.WiththedeveloPmentofProduct明alityandPr0ductivity，too1exchangerisrequiredtohavemorefeatures，su比asvcrsatilltyofthetools，comPlexityofthePr0CeSSeS，andreliability.Withthisbackground，thedeveloPmentandaPplicationoftoolflexibilityexcha刀gerwereintrOducedandproPosedinourstud多WiththedeveloPmentofNC，thefunctionrequirementsofmachinecontTolunitarealsoenhanced.Traditionally，thefogicalcontrolofmachinetoolsis講rformcdbyconventionalhad一wi終dmachinecontrolunit，knOWnasrelayfogiccontrol.Inourstudy，wesubstituledProgrammablelogicconirollerfOrthemachinecontrolu汕ttogivethecontrolsystemofmachinetoolsadditionalfeaiurestomeetthecommandthedevelOPmentofnumeriCalconirol.PLCworksinaperiodicscannillgmode，andineachrecycle，PLCreadstheuserPrograms，int仰retstheinstrUctions，andgeneratcsthecorrespondedcontrO1signals.TheinstructionsarereadandinterpretedstePbystePintum洲1Oo1exchangingmanagementisoneoftheccntralfunctionsofthesonware，Thesoftwarecontrolsthetoolex比anglng，andasu帥rogramuPdatesthcdatabasePeriodicallyaccordingtothestatusofcontrols外tem.SlgnallogicalcontrolisthekeyPartofthetoolex比anger，andhasmanyworkmodels，whichwerecomParedandanal鄧edinourstudy.p優(yōu)integratescomPutcrtechnologyandrelaycontroltechnologyPeffectl丫anddirectdigltalcontrolte比nologyandnetworktechnolOgyarealsoincludedinmodempLC.Thus，PLCcanfindwideuseinthetransformationoftraditionalmachinetooltotheirnumericalcontroIversions，P55controllinginalmostalloftheindustries.ThemethodsoftoolexchangingwerestudiedcomPrehensivelyinourProject.Aithebeginning，theProcessoftoolexchangingwasdesCribed.ACcordingtothefunctionstobePedbrmed，itwasdeterminedtousePLCtocontroltherobotandsPindlesignals，andPr0PerPLCandrobotwasselectedThenthelI華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文systemhardwarewasdesignedwhichincludeselectricalelements,PLCcontrolandhydraulicsections.InthePLCcontrolpart,controlmethods,designschemes,selectionofPLC,countersofI/Ocontactsandtheconnectionamongspindle,robotandPLCwasdiscussed.Last,thetwoworkmodesandfiveworksstaticwerediscussed.Directedbythemethodsofsoftwaredevelopment,programflowdiagramwasplotted,andthewholeprogramwasmodularized.Ineachmodule,allinstmctionsusedandtheladderdiagramofthefiveworkmodesweredescribed.Aftertheintegrationofallmodules,thewholesoftwarewasestablished.KeyWords:SoftwareDevelopment,ProgrammableLogicController,LogicControl,NumericControlMachineToolModularization-戶.to獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律效果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名:可昌奇日期:月兮日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即:學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等幅值手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密口，在_年解密后適用本授權(quán)書。本論文屬于不保密回。(請?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“00學(xué)位論文作者簽名:群腸日期:7年歹月3日指導(dǎo)教師簽名日期:，么年夕月分日華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文1緒論隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)控加工中心，它在減輕工人的勞動強(qiáng)度的同時，大大提高了勞動生產(chǎn)率。目前，我國數(shù)控機(jī)床占機(jī)床總量比例不到3%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國外的水平。而機(jī)床役齡10年以上的占60%以上，10年以下的機(jī)床中，自動/半自動機(jī)床不到20%，能進(jìn)行柔性加工的自動化生產(chǎn)線更少。但當(dāng)今產(chǎn)品的制造追求精密、美觀、更新快、成本低、普通機(jī)床加工出來的產(chǎn)品存在質(zhì)量波動大、加工精度低、品種少、成本高、時間長等缺點(diǎn)，而這些因素又直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，關(guān)系到企業(yè)的生存和發(fā)展。因此，大力提高機(jī)床的數(shù)控化率是目前很多企業(yè)正著力進(jìn)行的事情，同時為企業(yè)今后實(shí)現(xiàn)信息化改造打下良好的基礎(chǔ)。1.1課題背景數(shù)控機(jī)床是加工制造業(yè)的重要裝備，而刀具自動控制系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，優(yōu)秀的刀具自動控制系統(tǒng)能為機(jī)床帶來更高的效率和更多的減輕勞動強(qiáng)度Ill。隨著制造業(yè)加工水平的不斷提高，用戶對機(jī)床刀具系統(tǒng)的控制功能提出了新的需求，即:1.控制對象多樣化。一方面體現(xiàn)在機(jī)床型式的多樣性，使用自動換刀機(jī)構(gòu)的機(jī)床有數(shù)控車床、銑床、銼床、磨床和齒輪機(jī)床等。這些機(jī)床上的刀具機(jī)構(gòu)具有不同的特點(diǎn)和使用方法；另一方面，目前存在多種型式的刀庫、主軸和機(jī)械手，它