数控铣床控制系统设计实验Word格式.docx
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三、设计要求
1、以实验室现有的设备(NUM1020数控系统)作为控制器,参照实验室现有的数控铣床的功能,完成一台具有3轴联动功能的数控铣床的电气系统设计过程。
2、移动轴(3轴)采用实验室现有的交流伺服电机进行驱动,采用半闭环位置控制模式。
3、主轴采用实验室现有的变频调速器进行设计驱动,系统不要求具备自动换刀功能。
4、完成PLC输入输出点的分配。
5、具有行程及其他基本的保护功能。
6、设计相关功能的梯形图控制程序(要求具有:
手动进给功能、手轮进给功能、MDI功能、自动控制功能及各种基本的逻辑保护功能)
7、完成设计报告。
8、设计过程有关资料请参照附录。
四、设计内容
数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的,两都的加工工艺基本相同,结构也有些相似,但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床,所以其结构也与普通铣床有很大区别。
数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成:
A:
主轴箱包括主轴箱体和主轴传动系统,用于装夹刀具并带动刀具旋转,主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响。
B:
进给伺服系统由进给电机和进给执行机构组成,按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动,包括直线进给运动和旋转运动。
C:
控制系统数控铣床运动控制的中心,执行数控加工程序控制机床进行加工。
D:
辅助装置如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。
E:
机床基础件通常是指底座、立柱、横梁等,它是整个机床的基础和框架
(一)系统功能布局图:
图1:
功能布局图
1、系统框架图如下:
图2:
系统框架图
2、电源输入电气图
图3:
电源接线图
图中Q1,Q2负载开关控制电路。
T1为变压器,为电路提供稳定的电压。
G1是电压转换器,为报警信号提供电源,
3、三轴驱动以及主轴驱动电气图
图4:
三轴驱动以及主轴驱动电气图
开关和继电器起保护电机和电路的作用,伺服电机为机床X,Y,Z轴和主轴提供转动和移动的动力。
4、伺服图
图5:
X轴伺服图图6:
Y轴伺服图
图7:
Z轴伺服图图8:
手轮伺服图
以上的前三个图式主轴和伺服电机连接图,第四个为手轮和轴卡的连线图
5、PLC伺服与报警信号清除发出段
图9:
报警发出信号
报警信号发出端,处理异常信号并及时发出警报
6、PLC控制继电器连接图
图10:
继电器连接图
7、系统检测图:
图11:
检测图
8、接收伺服电机和报警信号端:
图12:
接收报警信号
9、PLC输入与输出分配
图13:
PLC输入输出
(二)控制系统功能设计
字段值
定义
%M
存储型公共变量
%V
非存储型公共变量
%I
输入/输出(I/O)接口读变量
%Q
输入/输出(I/O)接口写变量
%R
CNC输入/输出(I/O)接口读变量
%W
CNC输入/输出(I/O)接口写变量
%S
公共字变量
%Y
局部变量
1.程序初始化
2.MDI手轮和手动选择程序
采用%M10.w作为分支条件,根据其等于1或者2转到相关的子程序执行。
图中%16.B代表手动方式和回零方式。
%15.B代表手动增量类型和手轮进给。
3.手动(JOG)进给轴进给
①%I100.0代表手动进给轴选择x,%I101.0代表手动正向进给,%I500.6代表正向行程限位点,%w9.0代表手轮正向进给;
%I101.0代表手动负向进给,%I500.7代表负向行程限位点,%w9d.0代表手轮负向进给。
②Y、Z轴的如上。
4.主轴控制
①%R122.0、%R122.1、%R122.2分别代表主轴的顺时、逆时转动和主轴停;
%Q501.0代表主轴顺时转动的灯亮,%Q501.1逆时针转动的灯亮;
%I503.6代表出故障,%w100.5代表系统至于等待状态,不处理正在执行的程序段中的下一个功能。
5.自动控制功能
当系统检测到%I103.1有脉冲输入时,%W3.2输出on信号,此时PLC进入循环进给加工状态。
%R3.2处于on时,%Q100.1(循环进给指示灯)为on。
6.电机报警
要%R5.0显示息,%Q500.3才有效。
且%500.2、%500.3%500.4都不工作,%M700.1运行。
五实验心得
因为在做电子电气项目用的是西门子S7-200编程,所以此课程设计刚好弥补了自己对三菱PLC的编程空白。
而且两者并没有本质的区别,只是输入输出的符号不同,指令基本上都大同小异。
因为这课程临近期末才开始做,所以很多方面的知识都是靠老师在实验时的指导。
其实这个实验难度并不大,只是工作量稍微多一些。
例如手轮进给轴的程序控制,都是在满足一定条件下运行。
只要花些功夫去弄懂编程手册的符号意思,结合老师的讲解,能很好的掌握此设计的要点。