2023年数控切割机控制系统的设计.doc

编号: 毕业论文(设计) 题 目 数控切割机控制机构的设计 指导教师 姚俊红 学生姓名 刘武 学 号 202311705019 专 业 机械设计制造及其自动化 教学单位 德州学院机电工程系〔盖章〕 二0一二年五月六日 德州学院毕业论文〔设计〕开题报告书 2023年1 月11日 院〔系〕 机电工程系 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 刘武 学 号 202311705019 论文〔设计〕题目 数控切割机控制机构的设计 一、选题目的和意义 在机械加工过程中，板材切割常用方式有手工切割、半自动切割机切割及数控切割机切割。手工切割灵活方便，但手工切割质量差、尺寸误差大、材料浪费大、后续加工工作量大，同时劳动条件恶劣，生产效率低。半自动切割机中仿形切割机，切割工件的质量较好，由于其使用切割模具，不适合于单件、小批量和大工件切割。其它类型半自动切割机虽然降低了工人劳动强度，但其功能简单，只适合一些较规那么形状的零件切割。数控切割相对手动和半自动切割方式来说，可有效地提高板材切割地效率、切割质量，减轻操作者地劳动强度。数控切割机具有加工精度高，加工稳定可靠，高生产率，劳动条件好，有利于管理现代化等优点。其控制系统具有可靠性强，精度高，功能强大，经济实用，操作方便等特点。控制机构的开展与开发能更好的提高生产效率，使生产更具安全性。 二、本选题在国内外的研究现状和开展趋势 经过几十年的开展，数控切割机在切割能源和数控控制系统两方面取得了长足的开展，机床在机械加工领域中有着举足轻重的作用。从50年代开始, 人们对机床的控制方式开展研究,从早期的基于NC 的控制方案开展到今天基于计算机的数控方案。对机床的控制自动化和智能化程度都有了巨大的开展。目前, 国际上机床市场根本都是数控机床, 并出现了各种分类齐全、专业化程度非常高的数控机床、数控车床、数控铣床等等。并且在数控机床的应用上, 网络化的数控机床也成了未来的开展趋势, 总之, 数控机床伴随着计算机技术和嵌入式技术的开展, 变得越来越自动化和专业化。数控切割机控制系统已由当初的简单功能、复杂编程和输入方式、自动化程度不高开展到具有功能完善、智能化、图形化、网络化的控制方式； 驱动系统也从的步进驱动、模拟伺服驱动到今天的全数字式伺服驱动。 三、课题设计方案 [主要说明：研究〔设计〕的根本内容、观点及拟采取的研究途径和方法。] 1.根据所学的PLC、数控有关专业知识以及查询的有关文献，根据数控切割的工作原理，使用时应到达的安全，效率，可靠性等进行初步设计。 2.通过考察分析了解切割机控制系统的工作原理，根据切割工艺的要求，满足生产的控 制要求，控制系统经济实用、控制精度高的要求进一步完善和修改设计。 3.根据所设计的控制系统，利用PLC进行系统相关接线图和控制梯形图的绘制。 4.综合考虑数控切割机的应用，检查PLC编程，进一步完善优化控制系统。 四、方案进度安排 [主要说明：起止时间及分阶段的进度要求。] 起止时间： 2023.12.15-2.10 进行课题的搜集资料，初步确定课题。 2023.3.1-3.31 整理材料，理清思路，确定论文的研究方向，开始撰写论文初稿。 2023.4.1-4.20 初步完成初稿，交由指导老师修改、审核，并在初稿的根底上完善。 2023.4.10-5.9 修改论文，确定最终的论文，准备毕业辩论。 2023.5.9-5.19 参加论文辩论。 五、主要参考文献 [1]杜国臣，王士军.机床数控技术[M]. 北京大学出版社 [2]郁汉琪，郭健. 可编程序控制器原理及应用[M]. 中国电力出版社 [3]程卫权. 基于PLC的数控切割系统[J].计算机工程应用技术，2023.11 7〔30〕 [4]宋伯生.可编程控制器配置编程联网[M]. 北京:中国劳动出版社,1998 [5]刘敏.可编程控制器技术[M]..北京：机械工业出版社,2023 指导教师意见及建议： 签名： 年 月 日 教学单位领导小组审批意见： 组长签名： 年 月 日 德州学院毕业论文〔设计〕中期检查表 院(系)： {机电工程系} 专业： 机械制造及其自动化 2023 年 04月 12日 毕业论文〔设计〕题目：数控切割机控制机构的设计 学生姓名 刘武 学 号 202311705019 指导教师 姚俊红 职 称 副教授 方案完成时间:2023年5月6号 毕业论文〔设计〕的进度方案： 2023.12.15-2.10 进行课题的搜集资料，初步确定课题。 2023.3.1-3.31 整理材料，理清思路，确定论文的研究方向，开始撰写论文初稿。 2023.4.1-4.20 初步完成初稿，交由指导老师修改、审核，并在初稿的根底上完善。 2023.4.10-5.9 修改论文，确定最终的论文，准备毕业辩论。 2023.5.9-5.19 参加论文辩论。 完成情况 指导教师评议〔指出优点和缺乏，如有其它建议，可另附页〕 签 名： xxxx年x月x日 备 注： 目 录 1.概述 1 1.1数控切割机的开展现状 1 1.2数控切割机床电气系统的介绍 2 1.3本次设计的主要内容 3 2. PLC的由来及应用. 3 2.1 PLC的由来 3 2.2 PLC的应用领域 4 2.3 PLC的知识介绍 5 3 PLC控制系统的设计 7 3.1 PLC控制系统设计内容及步骤 7 4 本次设计的方案 9 4.1数控切割机的整体结构示意图 9 4.2控制系统硬件结构的分析 10 4.3控制方案的选择 10 4.4控制系统的硬件结构 10 4.5控制系统PLC程序设计 11 4.6设计的接线图 12 4.7本次设计的内容 12 4.8本次设计的梯形图 13 参考文献 13 谢 辞 14 德州学院 机电工程系 2023届 机械设计制造及其自动化专业 毕业设计 数控切割机控制系统的设计 刘武 〔德州学院机电系，山东德州 253023〕 ：数控切割机床应用于装备制造业、工程机械制造业、船舶制造业等多种机械制造行业，在机械制造规模生产中，应用可编程控制器来进行综合控制，在实际中较好得解决数控切割机在控制操作上存在的问题。数控设备全部更新换代，不仅资金投入太大，本钱高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费，实践证明，改造后的机床满足了技术开展的需要提高了生产率和产品精度增大了设备适应能力。 该文就是基于PLC 控制在数控切割机床上的电气实现进行了探讨。机床面板功能设计是一项非常重要的环节。它的作用：主要是将机床操作面板上的控制信号直接送人到PLC 中去，以控制数控系统的运行。 关键词：PLC；数控系统；数控切割机；梯形图；伺服系统；面板；电气控制系统 1.概述 1.1数控切割机的开展现状 中国作为全球最大数控切割机床生产国、进口国和消费国，早期的数控切割机床均属国营，生产效率不佳，出口比例较低；但在国内数控切割机床企业大力改革、裁汰冗员，大量崛起“人员精简、产值高〞的民营企业等事件后，情况得到好转；同时，随着逐步学习日本、美国的技术设计理念，把主要市场投向汽车、模具、电子等高端产业，采用技术合作或引进外资的方式吸引日本、台湾企业，使数控切割机床产业得到大幅度的开展。 当今世界，工业兴旺国家对机床工业高度重视，竞相开展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床，以加速工业和国民经济的开展。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开剧烈竞争，已形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在20 世纪80 年代以后加速开展，各方用户提出更多需求，早已成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。任何事物都有其特点与开展条件，人们掌握后才能加速其开展。 在机床改造中，机床的电气控制系统需要重新设计，而其中数控机床操作面板的功能设计是非常重要的一个环节，可根据不同的使用要求来设计不同功能的操作面板。 面板改造：依据系统选型主轴功率、进给倍率、转速、安装等指标进行，及硬件连接、梯形图编写、参数选择进行设计。 面板改造后具有：使用性强，系统的简化，便于操作，提高加工精度，柔性高，生产效率高。 1.2数控切割机床电气系统的介绍 数控切割机床电气系统包括交流主电路、机床辅助功能控制电路和电子控制电路，一般将前者称为强电，后两者称为弱电。强电是24V 以上供电，以电气元件、电力电子功率器件为主组成的电路;弱电是24V 以下供电，以半导体器件、集成电路为主组成的控制系统电路。数控切割机床的主要故障是电气系统的故障，电气系统故障又以机床本体上的低压电器故障为主。数控切割机床对电气系统的根本要求： 1.高可靠性 数控切割机床是长时间连续运转的设备，本身要具有高可靠性。因此，在电气系统的设计和部件的选用上普遍应用了可靠性技术、容错技术及冗余技术。所有部件选用的是最成熟的，而且符合有关国际标准并取得授权认证的新型产品。 2. 紧跟新技术的开展 在保证可靠性的根底上，电气系统还要具有先进性，如新型组合功能电气元件的使用、新型电子电器及电力电子功率器件的使用等。 3. 稳定性 要在电气系统中采取一系列技术措施，使其造应较广泛的环境条件，如要能适应交流供电系统电压的波动，对电网系统内的噪声干扰有一定的抑制作用，同时还应符合电磁兼容的国家标准要求，系统内部既不相互干扰，还能抵抗外部干扰，也不向外部辐射破坏性干扰等。 4. 安全性 电气系统的连锁要有效;电气装置的绝缘要保证完好，防护要齐全，接地要牢靠，以使操作人员的安全有保证;电气部件的防护外壳要具有防尘、防水、防油污的功能;电柜的封闭性要好，能防止外部的液体溅人电柜内部，防止切屑、导电尘埃的进入;电柜内的所有元件在正常供电电压下工作时不应出现被击穿的现象，并且应有预防雷电袭击的功能;经常移动的电缆要有护套或拖链防护，防止缆线磨断或短路而造成系统故障;要有抑制内部部件异常温升的措施，特别是在夏季，要有强迫风冷或制冷器冷却;要有防触电、防碰伤设施。 5. 方便的可