數(shù)控系統(tǒng)設計與調試

1、南京工程學院課程設計說明書(論文)題 目 數(shù)控系統(tǒng)設計與調試 課 程 名 稱 數(shù)控加工中心 院（系、部、中心） 專 業(yè) 班 級 學 生 姓 名 學 生 學 號 設 計 地 點 基礎實驗樓c308 指 導 教 師 設計起止時間：2013.07.01-2013.07.11 目 錄一、任務設計2二、設計過程22.1、需求分析22.3、系統(tǒng)選型分析22.4、電氣原理圖（見圖紙)42.5、輸入/輸出地址表42.6、程序流程圖62.6.1 主程序流程圖62.6.2 初始化流程圖62.6.3 啟動使能流程圖72.6.4 急停復位流程圖72.6.5 手輪控制流程圖82.6.6 機床面板流程圖8三、plc程序設

2、計93.1、主程序93.2、初始化程序93.3、啟動與急停程序103.4、啟動使能程序113.5、手輪控制程序123.6、機床面板程序15四、設計與調試問題分析20五、設計總結20六、主要參考資料21一、任務設計 通過實訓使學生了解加工中心的一般結構和基本工作原理。掌握加工中心的功能及其操作方法，掌握常用功能代碼的用法，學會簡單程序的手工編程方法，掌握數(shù)控加工中心的編程坐標系與機床坐標系之間的關系。并完成西門子數(shù)控系統(tǒng)802d s1的設計與調試過程。主要任務：通過分析數(shù)控系統(tǒng)的設計要求，完成需求分析、系統(tǒng)選型分析、方案結構圖，電氣原理圖、i/o地址表，程序流程圖、plc程序及調試等工作任務。二

3、、設計過程2.1、需求分析西門子802d數(shù)控系統(tǒng)的核心部件pcu(面板控制單元)將cnc、plc、hmi和通訊等功能集成與一體，可靠性高、易于安裝。802d數(shù)控加工中心是利用伺服驅動3個進給軸（x軸y軸和z軸）、編碼器控制主軸實現(xiàn)正反轉以及轉速的控制。為了使三個進給軸轉動起來，我們采用802d數(shù)控軟件編寫了一系列程序，分別為6個模塊（急停與復位、初始化、主程序、機床面板、手輪控制、啟動使能），再經(jīng)過驅動器參數(shù)的調試，最終控制經(jīng)給軸的轉動。在編寫其他程序之前，必須先寫急停程序還有復位程序。2.3、系統(tǒng)選型分析 直流電源：提供的是24v的電源，型號為6ep1436-3ba00 優(yōu)點：功率更高.過載

4、性能好 電抗器：型號為6sl3000-0ce21-0aa0 作用：西門子進線電抗器采用優(yōu)質低損耗進口冷軋硅鋼片，氣隙采用環(huán)氧層壓玻璃布板作間隔，以保證電抗器氣隙在運行過程中不發(fā)生變化。 sinamics s120驅動 電源6sl3130-6ae21-0a0b 主軸6sl3120-1te21-0aa3 雙軸6sl3120-2te13-0aa3 y軸 6sl3120-1te13-0ab0 采用的sinamics s120驅動器是由獨立的電源模塊和電機模塊共同組成，電源模塊采用饋能制動方式，驅動器供電為三相交流電源通過主電源開關、濾波器、電抗器連接到進線電源模塊上，電抗器為必配部件。 伺服電機 單軸

5、1fk7042-5af71-1dh5 雙軸1fk7042-5af71-1dg5 1fk7電機與sinamics s120高性能驅動系統(tǒng)的有機集合，可以完成速度和位置的精確控制。1fk7電機具有很強的過載能力。 pcu 型號為sinumerik 802d sl value 西門子802d數(shù)控系統(tǒng)的核心部件pcu將cnc、plc、hmi和通訊等功能集成與一體，通過profibus總線以及plc外設總線來實現(xiàn)系統(tǒng)的通信功能，通過drive cliq總線實現(xiàn)數(shù)控單元與驅動部件的通信功能，這種設計結構能夠確保系統(tǒng)具有最小的布線，最簡單可靠的安裝性能。 控制面板mcp 型號6fc5312-0da01-0a

6、a0 機床控制面板集中了系統(tǒng)的所有按鈕（故可稱為按鈕站），這些按鈕用于直接控制機床的動作或加工過程，如啟動、暫停零件程序的運行，手動進給坐標軸，調整進給速度等。 手輪 型號6fc9320-5dc01 通過簡單選擇粗調、中調和細調進給控制，可以進行快速卻高精度進給。 nc鍵盤 型號6fc5303-0dt12-1aa0 nc鍵盤一般具有標準化的字母、數(shù)字和符號，主要用于零件程序的編輯，參數(shù)輸入，nc操作及管理。功能鍵一般用于系統(tǒng)的菜單的操作。 i/o模塊pp 72/48 型號6fc5603-0ad00-0aa2 i/o模塊pp72/48模塊可提供72個數(shù)字輸入和48個數(shù)字輸出，每個模塊具有三個獨立

7、的50芯插槽，每個插槽中包括了24位數(shù)字量輸入和16位數(shù)字量輸出，輸出的驅動能力為0.25a。2.4、電氣原理圖（見圖紙) 電氣原理圖是用來表明設備的工作原理及各電器元件間的作用，一般由主電路、控制執(zhí)行電路、檢測與保護電路、配電電路等幾大部分組成。這種圖，由于它直接體現(xiàn)了電子電路與電氣結構以及其相互間的邏輯關系，所以一般用在設計、分析電路中。分析電路時，通過識別圖紙上所畫各種電路元件符號，以及它們之間的連接方式，就可以了解電路的實際工作時情況?？措姎饪刂齐娐穲D一般方法是先看主電路，再看輔助電路，并用輔助電路的回路去研究主電路的控制程序。 畫電氣原理圖的一般規(guī)律如下：畫主電路：繪制主電路時，應依

8、規(guī)定的電氣圖形符號用粗實線畫出主要控制、保護用電設備，如斷路器、熔斷器、變頻器、熱繼電器、電動機等，并依次標明相關的文字符號畫控制電路：控制電路一般是由開關、按鈕、信號指示、接觸器、繼電器的線圈和各種輔助觸點構成，無論簡單或復雜的控制電路，一般均是由各種典型電路(如延時電路、聯(lián)鎖電路、順控電路等)組合而成，用以控制主電路中受控設備的“起動”、“運行”、“停止”使主電路中的設備按設計工藝的要求正常工作。對于簡單的控制電路：只要依據(jù)主電路要實現(xiàn)的功能，結合生產(chǎn)工藝要求及設備動作的先、后順序依次分析，仔細繪制。對于復雜的控制電路，要按各部分所完成的功能，分割成若干個局部控制電路，然后與典型電路相對照

9、，找出相同之處，本著先簡后繁、先易后難的原則逐個畫出每個局部環(huán)節(jié)，再找到各環(huán)節(jié)的相互關系。 圖（1）系統(tǒng)總圖 圖（2）電源模塊 圖（3）電源與主軸 圖（4）伺服電機 圖（5）控制面板 圖（6）控制面板1 圖（7）控制面板2 圖（8）控制面板3 圖（9）控制面板4 圖（10）控制面板5 圖（11）控制面板6 2.5、輸入/輸出地址表按鍵名稱輸入地址輸出地址備注jogi0.7v30000000.2點動方式ref pointi1.0v30000000.1參考點autoi1.1v30000000.0自動方式single blocki1.2v32000000.4單段mdai1.3v30000000.1手

10、動數(shù)據(jù)輸入spindle lefti1.4v38005006.2主電機左轉spindle starti1.5v38005006.0主電機開始spindle righti1.6v38005006.1主電機右轉正x軸i2.0v38000004.7x軸正轉正y軸i2.1v38000004.7y軸正轉正z軸i2.4v38020004.7z軸正轉負z軸i2.2v38000004.6z軸反轉負y軸i2.7v38020004.6y軸反轉負x軸i2.6v38020004.6x軸反轉rapidi2.3v38000004.5快進鍵reseti3.0v30000000.7復位cycle stopi3.1v32000

11、007.3數(shù)控停止cycle starti3.2v32000007.1數(shù)控開始急停i6.0v26000000.2急停進給倍率ai4.0v32000004.0bi4.1v32000004.1ci4.2v32000004.2di4.3v32000004.3ei4.4v32000004.4主軸倍率ai5.0v38008003.0bi5.1v38008003.1ci5.2v38008003.2di5.3v38008003.3ei5.4v38008003.42.6、程序流程圖2.6.1 主程序流程圖2.6.2 初始化流程圖2.6.3 啟動使能流程圖2.6.4 急停復位流程圖2.6.5 手輪控制流程圖2.

12、6.6 機床面板流程圖三、plc程序設計3.1、主程序3.2、初始化程序3.3、啟動與急停程序3.4、啟動使能程序3.5、手輪控制程序3.6、機床面板程序四、設計與調試問題分析1、 在將電腦與系統(tǒng)連接時，正常連接程序下始終連接失敗，再多次的嘗試工作下才得知我們犯了最基本的錯誤，我們的電腦的ip址沒有改過，還是用的校園ip址，應當改成自動搜索ip址才能進行下一步的連接，連接過程中也要注意將電纜線插好，不能亂動。以免發(fā)生不必要的錯誤。2、 在程序調試過程中，我們組的手輪方式下總是不能正常運行，但是我們經(jīng)過檢查覺得程序也沒有錯，左后經(jīng)過老師的講解，才知道之所以不動作的原因是因為我們的程序里編寫的地址

13、和系統(tǒng)的地址沒有相對應起來。五、設計總結 兩周的數(shù)控系統(tǒng)設計與程序調試已經(jīng)接近尾聲。開始一竅不通，雖然有老師的程序做參考程序，但還是茫然。起初畫電氣圖時我們就無從下手，經(jīng)過老師的指導，我們才漸漸步入正軌。首先要編寫急停和復位程序，因為相對于每一個數(shù)控系統(tǒng)，急停和復位都是首要的。在編寫程序時遇到很多困難，特別是在編寫手輪控制時，有一個循環(huán)要實現(xiàn)，試了很多次,還是沒有預期的效果。團隊的力量也是很重要的，我們分工合作。這次課設最關鍵的一步就是在調試階段，我們一般“眼高手低”，只懂得紙上談兵，實際動手能力卻很差。這次程序的調試很好的鍛煉了我們的操作能力。有效的將理論知識和實際操作結合起來，讓我們對這部分的內(nèi)容有了更深刻的理解與記憶。 通過本次課題設計，不僅是對我們課本所學知識的考查，更是對我們的自學能力和收集資料能力以及動手能力的考驗。本次設計使我們對一個項目的整體設計有了初步認識，還熟悉了802d sl系統(tǒng)。本次設計使我們意識到了實驗的重要性，在硬件繪制和軟件調試的過程中，出現(xiàn)了很多問題，最終都是通過實驗的方法來解決的。 總之，在設計的過程中，無論是對于學