基于可編程控制器自動換刀系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)碩士論文.PDF

華中科技大學碩士學位論文摘要刀具自動控制系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分。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、過程復雜、使用靈活、可靠性高的特點。課題即在此背景下產生，文章對課題軟件的設計開發(fā)和應用進行了介紹和分析。隨著數(shù)控技術的發(fā)展，也對數(shù)控系統(tǒng)中的整個運動控制核心的機床邏輯控制提出了較高的要求。傳統(tǒng)的機床邏輯控制器都是由硬件來實現(xiàn)的，即繼電器邏輯控制。為了適應數(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，經過命令解釋后，產生相應的控制信號。解釋執(zhí)行按動態(tài)順序重復翻譯，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。軟件通過構建各種相關信息，而使用數(shù)據(jù)更新程序則實現(xiàn)了數(shù)據(jù)與現(xiàn)實的同步.由于自動換刀的關鍵是信號邏輯控制部分，故對各種信號控制方式進行了比較分析。PLC把微計算機技術與繼電器控制技術很好地融合在一起，是新發(fā)展的PLC產品，還把直接數(shù)字控制(DirectDigitalControl,簡稱DDC)技術加進去，并具有與監(jiān)控計算機聯(lián)網的功能，因而它的應用幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)，既能改造傳統(tǒng)機械產品成為機電一體化的新一代產品，又適用于生產過程控制。本設計真對換刀方式進行了全面的分析。針對系統(tǒng)的總體結構，對換刀的工藝流程進行了概述，并確定了由PLC來實現(xiàn)刀庫、機械手和主軸信號控制，完成了刀庫、機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)硬件設計分別對電氣元件部分、PLC控制部分和液壓部分進行硬件設計。PLC控制部分則首先闡述了控制方式、設計思路，并對PLC的選擇及uo點數(shù)分配以及主軸、機械手和刀庫與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)的軟件設計方法，針對系統(tǒng)軟件設計特點，設計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)設計的程序軟件。關鍵詞:軟件開發(fā)，可編程控制器，邏輯控制，數(shù)控機床，模塊化華中科技大學碩士學位論文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華中科技大學碩士學位論文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獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已經標明引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律效果由本人承擔。學位論文作者簽名:可昌奇日期:月兮日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，即:學校有權保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權華中科技大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等幅值手段保存和匯編本學位論文。保密口，在_年解密后適用本授權書。本論文屬于不保密回。(請在以上方框內打“00學位論文作者簽名:群腸日期:7年歹月3日指導教師簽名日期:，么年夕月分日華中科技大學碩士學位論文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度的同時，大大提高了勞動生產率。目前，我國數(shù)控機床占機床總量比例不到3%，遠遠低于國外的水平。而機床役齡10年以上的占60%以上，10年以下的機床中，自動/半自動機床不到20%，能進行柔性加工的自動化生產線更少。但當今產品的制造追求精密、美觀、更新快、成本低、普通機床加工出來的產品存在質量波動大、加工精度低、品種少、成本高、時間長等缺點，而這些因素又直接影響一個企業(yè)的產品、市場、效益，關系到企業(yè)的生存和發(fā)展。因此，大力提高機床的數(shù)控化率是目前很多企業(yè)正著力進行的事情，同時為企業(yè)今后實現(xiàn)信息化改造打下良好的基礎。1.1課題背景數(shù)控機床是加工制造業(yè)的重要裝備，而刀具自動控制系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分，優(yōu)秀的刀具自動控制系統(tǒng)能為機床帶來更高的效率和更多的減輕勞動強度Ill。隨著制造業(yè)加工水平的不斷提高，用戶對機床刀具系統(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)在機床型式的多樣性，使用自動換刀機構的機床有數(shù)控車床、銑床、銼床、磨床和齒輪機床等。這些機床上的刀具機構具有不同的特點和使用方法；另一方面，目前存在多種型式的刀庫、主軸和機械手，它