喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 沈陽化工大學科亞學院 本科畢業(yè)設計 題 目：Sinumerik 808D數(shù)控車床CNC和伺服系統(tǒng)連接與調試 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 1204 學生姓名： 徐迎輝 指導教師： 王志成 論文提交日期： 2016 年 5 月 29 日 論文答辯日期： 2016 年 6 月 6 日 摘要 隨著機械生產(chǎn)技術水平的不斷提升，對于機械生產(chǎn)的產(chǎn)品與質量都提出了更高的目標，加工工藝是保證上述進步的重要措施。工藝不僅能提高生產(chǎn)的效率，同時降低成本，還改善了工人的工作條件。數(shù)字型的機床因為這些因素慢慢誕生并發(fā)展壯大。 數(shù)字控制系統(tǒng)簡稱，英文名稱為Numerical Control System，早期是與計算機并行發(fā)展演化的，用于控制自動化加工設備的，由電子管和繼電器等硬件構成具有計算能力的專用控制器的稱為硬件數(shù)控（Hard NC）。20世紀70年代以后，分離的硬件電子元件逐步由集成度更高的計算機處理器代替，稱為計算機數(shù)控系統(tǒng)。 計算機數(shù)控（Computerized numerical control，簡稱CNC）系統(tǒng)是用計算機控制加工功能，實現(xiàn)數(shù)值控制的系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)根據(jù)計算機存儲器中存儲的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅動裝置，用于控制自動化加工設備的專用計算機系統(tǒng)。 CNC系統(tǒng)由數(shù)控程序存儲裝置（從早期的紙帶到磁環(huán)，到磁帶、磁盤到計算機通用的硬盤）、計算機控制主機（從專用計算機進化到PC體系結構的計算機）、可編程邏輯控制器（PLC）、主軸驅動裝置和進給（伺服）驅動裝置（包括檢測裝置）等組成。 由于逐步使用通用計算機，數(shù)控系統(tǒng)日趨具有了軟件為主的色彩，又用PLC代替了傳統(tǒng)的機床電器邏輯控制裝置，使系統(tǒng)更小巧，其靈活性、通用性、可靠性更好，易于實現(xiàn)復雜的數(shù)控功能，使用、維護也方便，并具有與網(wǎng)絡連接及進行遠程通信的功能。 本設計是基于西門子SINUMERIK 808D數(shù)控車床CNC和伺服系統(tǒng)連接與調試的設計與研究，最優(yōu)速度控制——縮短加工時間，極高的生產(chǎn)效率，加工方便，快捷，快速安裝，數(shù)據(jù)處理快速，在線診斷——縮短時間，快捷調試工具：（1）文本管理器和Win PC-IN（2）PLC編程工具（3）伺服調試工具SimoCom，功能強大的PLC，零件加工程序可以備份在PC卡上， 豐富的用戶加工循環(huán)（1）車削循環(huán)(2)銑削循環(huán)（3）鉆削循環(huán)一體化的步進/伺服驅動控制系統(tǒng)， 全球服務機構，標準的PROFIBUS總線通訊，完備的網(wǎng)上培訓和信息支持程序產(chǎn)生方便易行——不需要任何數(shù)控的知識，從簡單到復雜的零件處理方法一致 本文介紹了SINUMERK 808D數(shù)控系統(tǒng)的主要組成、特點及應用；同時對于控制電路的相關內容進行設計，并使用Programming Tool軟件進行系統(tǒng)內部PLC功能的開發(fā)及相關參數(shù)設定，達到了PC機與數(shù)字控制系統(tǒng)之間的通信目的，以西門子SINUMERIK 808D銑削版為控制器的數(shù)控車床控制調試，其中含有系統(tǒng)初始化、PLC程序的使用、驅動器使用、參數(shù)設定、回數(shù)控機床的參考點等內容。 關鍵詞：數(shù)控技術；西門子SINUMERIK 808D銑削版；控制電路 Abstract With the improving of the mechanical manufacturing technology, mechanical products and quality are put forward for higher goals, processing technology is one of the important measures to ensure the progress. Technology can not only improve the efficiency of the production, at the same time reduce the cost, also improve the working conditions of the workers. Digital type machine because of these factors was born and grow slowly. Digital Control System, the English name for Numerical Control System, is the early development evolution of parallel computer, is used to Control the automation processing equipment, the vacuum tube and relay hardware dedicated controller is capable of computing hardware called NC (Hard NC). Since the 1970 s, the separation of hardware electronic components gradually more integrated computer processor, called computer numerical control system. CNC (Computerized numerical control, CNC) system is to use computer control processing functions, realizes the numerical control system. CNC system based on computer control program stored in memory, and perform some or all of the numerical control function, and is equipped with interface circuit and servo drive device, a special computer system for control of automated processing equipment. CNC system by nc program storage device (from early paper tape to the circular, and magnetic tapes, disks, to general computer hard disk), computer control console (from a dedicated computer architecture evolution to the PC computer), programmable logic controller (PLC), spindle driver and feed (servo) drive (including detection device), etc. Due to gradually use general computer, numerical control system is give priority to color with the software, and using PLC to replace the traditional machine tool electrical logic control device, make the system more compact, its flexibility, generality, better reliability, easy to implement complex numerical control function, operation and maintenance is convenient, and is connected to the network and the remote communication function. This design is based on Siemens SINUMERIK 808 d numerical control lathe CNC and the servo system connection and debugging of design and research, the optimal speed control, shorten processing time, high production efficiency, processing is convenient, quick, quick installation, data processing, fast online diagnosis, shorten time, fast debugging tools: (1) the text manager and Windows PC - (2) IN PLC programming tool (3) servo debugging tools SimoCom, powerful PLC, parts processing program can backup on the PC card, Rich user processing cycle (1) the turning circle (2) milling cycle (3) the drilling cycle integration step/servo drive control system, Global services, the standard of PROFIBUS fieldbus communication, complete online training and information support programs to produce convenient and feasible - does not require any knowledge of numerical control, from simple to complex parts processing method SINUMERK 808 d nc system were introduced in this paper the main composition, characteristics and applications. And the related contents in the control circuit design, and use the Programming Tool software development of the internal function of PLC system and related parameters setting, achieved the purpose of communication between the PC and digital control system, Siemens SINUMERIK 808 d milling version as controller commissioning of CNC lathe control contains system initialization, the use of PLC program, drive use, parameter setting, back to the CNC machine Tool reference point, etc. Keyword: CNC technology; Siemens SINUMERIK 808D Milling Edition; a control circuit 目 錄 引言 1 第一章 緒論 2 1.1 設計背景 2 1.2設計課題的意義 3 1.2.1 西門子SINUMERIK 808D簡介 3 1.3 課題設計研究的內容 3 第二章 SINUMERIK 808D 銑削數(shù)控系統(tǒng)組成 4 2.1 數(shù)控車床傳動系統(tǒng)的總體結構 4 2.2 SINUMERIK 808D數(shù)控單元介紹 5 2.2.1面板處理單元PPU 5 2.2.2 操作面板MCP 7 2.3驅動單元介紹 7 2.3.1 SINAMICS V60伺服驅動模塊 7 2.3.2 1FL5伺服電機 8 2.3.3 西門子SINAMICS G120變頻器 8 第三章 SINUMERIK 808D 銑削數(shù)控系統(tǒng)電氣原理圖設計 10 3.1概述 10 3.2電源開關及保護電路 11 3.3 控制系統(tǒng)電路 11 3.4 X軸電路 12 3.5 Z軸電路 13 第四章 數(shù)控車床內置PLC控制系統(tǒng)設計 14 4.1Programming Tool PLC 介紹 14 4.2 數(shù)控車床系統(tǒng)PLC I/O分配和子程序庫的調用 14 4.2.1 I/O點分配 14 4.2.2 MCP面板功能分配 14 4.2.3 異步子程序庫調用 15 4.3數(shù)控車床輔助裝置PLC程序的設計 16 第五章 數(shù)控機床的故障診斷 18 5.1故障診斷簡述 18 5.2故障診斷內容和分類 18 第六章 　CAD繪圖簡單說明 20 結論 21 參考文獻 22 致謝 23 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 引言 引言 畢業(yè)設計的關鍵是結束的大學生在學校期間,這是一個綜合考試的知識,也是我們的實際設計過程,模擬真實的環(huán)境,這使得本專業(yè)設計工作我們有一個更深刻的理解,因此,為未來的工作奠定了堅實的基礎。 進入90年代以來，由于計算機技術的飛速發(fā)展，推動數(shù)控機床技術更快的更新?lián)Q代。世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用PC機豐富的軟硬件資源開發(fā)開放式體系機構的新一代數(shù)控系統(tǒng)。利用多CPU的優(yōu)勢，能夠實現(xiàn)故障自動排除，增強通信功能，提高線進，聯(lián)網(wǎng)能力。開發(fā)生產(chǎn)周期大大縮短。 設計工作是一個細致、困難、復雜,涵蓋非常廣泛,它不僅鞏固了所學的知識,更多的提高和鍛煉我們的綜合能力。但是因為水平有限,難免有缺點和錯誤的設計,請在這里老師指導。 22 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論 第一章 緒論 1.1 設計背景 現(xiàn)如今許多公司(如汽車、電氣、電子等工廠)大部分采用了自動化的機床、組合式的機床或自動化生產(chǎn)線。使用具有很高自動化設備，產(chǎn)生跟好的效率。雖然這些設備在先期購買時候需要很大投資，但經(jīng)過大批量集中生產(chǎn)之后，成本得到大幅度降低，具有很大競爭力。但在機械制造業(yè)中，不是所有產(chǎn)品都具有大批量，在機械加工當中，小批量和單件的產(chǎn)品占絕大部分，尤其是航天、航空、國防等，加工零件數(shù)量少，形狀改造頻繁，并且加工的零件外形復雜、加工精度要求高，采用專用自動化的機床加工這些工件就會產(chǎn)生不合理使用，因為設備需要經(jīng)常的改裝與調整，對于專用的加工生產(chǎn)線，這種情況是不可能。最近這些年，市場競爭越來越激烈，為了能在競爭中生存和發(fā)展，不僅要提高生產(chǎn)產(chǎn)品的質量，而且要使用產(chǎn)品的特殊情況，縮短產(chǎn)品加工周期，以此滿足市場的需要。所以不管是大批量，也需要改變長期不變的思想觀念。長期頻繁的研究新產(chǎn)品，使得自動化設備在生產(chǎn)大批量工件時凸顯了其缺點。已經(jīng)投入使用的各種仿型加工機床雖然解決了小批量及復雜零件的生產(chǎn)加工，但是在換件時，必須制造靠模和調整機床，此舉不但浪費了大量的勞動，還延長了生產(chǎn)周期，對零件的精度也產(chǎn)生很大影響。為了讓上述問題的到解決，來滿足不同要求的自動化生產(chǎn)，急切需要一種具有靈活、通用、能夠適合零件頻繁變化的柔性自動化機床。數(shù)字機床就是在次背景下出現(xiàn)及發(fā)展起來的。它有效的解決了以上一系列問題，不管是單件，還是其他情況，都提供了方便的自動化加工手段。數(shù)控機床將加工過程中所需要的各種步驟(例如主軸的變速、零件的松夾、開車和停車、進刀和退刀、供應切削液等)以及刀具與加工工件的相對位移量使用數(shù)字化的代碼來表達，通過控制系統(tǒng)的介質將采集的信息送入計算機，計算機對輸入的各種信息進行處理加運算，發(fā)出各種信號控制數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)或者其他的元件執(zhí)行指令，使數(shù)控機床加工出符合要求的零件。數(shù)控機床與其他種類機床一個突出區(qū)別是，當加工工件改變時，只需要重新裝夾工件和換刀具，數(shù)控機床不需要其他調整。 我國現(xiàn)在在數(shù)控機床方面的研究和使用已經(jīng)取得了一定規(guī)模，這些年來，引進了國外的先進的數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的技術，使過國內在數(shù)控機床的數(shù)量、種類和質量等方面得到了快速發(fā)展。目前國內在數(shù)控機床方面的生產(chǎn)企業(yè)有很多了，在機床方面的研究、生產(chǎn)都取得了很大成績，它必定對于我國各行業(yè)的發(fā)展起到積極作用。但是我國在數(shù)控機床方面和國外還有不少差距，但這種差距正隨著深入研究與發(fā)展，數(shù)控機床差距將得到縮小。隨著技術的發(fā)展，對于數(shù)控機床需求將大幅度得到增長，數(shù)控機床將在現(xiàn)在化的發(fā)展建設中起到越來越大的作用。 1.2設計課題的意義 數(shù)控機床是多技術為一體化的機電一體化的產(chǎn)品，其中包括機械、電氣、液壓、氣動、微電子、信息等多項技術。是機械制造設備中具有很多優(yōu)點的工作母機?，F(xiàn)在數(shù)控機床技術的水平是衡量一個國家工業(yè)制造水平的重要標志之一。數(shù)控車床是數(shù)控機床設備中主要部分，在數(shù)控機床中占主要位置，一直受到各國的重視，發(fā)展迅速。 我國在數(shù)控機床從上世紀70年代初進入市場，經(jīng)過多年不懈的努力，我國數(shù)控車床水平得到了很大的發(fā)展提高，在產(chǎn)量、品種、規(guī)格等方面發(fā)展齊全，已進入實用、全面的發(fā)展階段。 對于數(shù)控機床的發(fā)展背景，作為機械方面學生，對數(shù)控機床系統(tǒng)研究很重要，通過模擬系統(tǒng)對數(shù)控車床的系統(tǒng)進行集中設計，使所學的相關知識得到充分利用，完成相關設計，為進入社會工作做好準備，為我國數(shù)控機床發(fā)展做出自己的努力。 1.2.1 西門子SINUMERIK 808D簡介 西門子SINUMERIK 808D數(shù)控系統(tǒng)分為兩個版本，分別為車削版和銑削版。車削版滿足于現(xiàn)在普及型車床的高輪廓精度和高動態(tài)特性，確保了較高的生產(chǎn)效率，尤其在大批量的車削加工過程中。其特點是一個加工通道，可以同時加工最多4個進給軸，其專為斜床身或者平床身的數(shù)控車床定制的機械機床系統(tǒng)。SINUMERIK 808D銑削版完美的適應現(xiàn)在普及型數(shù)控車床或者立式的加工中心，由于SINUMERIK MDynamics車削工藝包的控制功能，西門子808D也可以進行模具的加工，因此在普及型數(shù)控車床的應用等方面，SINUMERIK 808D也有很好的性價比。 1.3 課題設計研究的內容 1）數(shù)控車床CNC系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的功能分析。 2）CNC和伺服系統(tǒng)之間的連接電路設計。 3）CNC參數(shù)設定。 4）伺服系統(tǒng)參數(shù)設定。 5）CNC和伺服系統(tǒng)調試。 6）常見連接故障的分析與處理。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 SINUMERIK 808D 銑削數(shù)控系統(tǒng)組成 第二章 SINUMERIK 808D 銑削數(shù)控系統(tǒng)組成 2.1 數(shù)控車床傳動系統(tǒng)的總體結構 如圖2.1所示：此圖為數(shù)控車床傳動的系統(tǒng)圖，主軸的電機通過皮帶傳遞扭矩給齒輪軸，再通過齒輪傳動把轉矩傳給車床主軸，使主軸轉動。X軸方向，X伺服電機把轉矩通過齒輪傳給絲杠螺母，絲杠螺母副把轉矩轉換為X軸方向上的直線往返運動。在Z軸方向上，伺服電機把轉矩通過絲杠螺母副把轉動運動轉換為Z軸往返直線運動。 圖2.1 數(shù)控車床傳動系統(tǒng)圖 此次設計為數(shù)控車床系統(tǒng)，采用西門子的808D系統(tǒng)，其主要對主軸、X軸、Z軸進行控制。 2.2 SINUMERIK 808D數(shù)控單元介紹 2.2.1面板處理單元 PPU 整個數(shù)控系統(tǒng)的大腦是面板處理系統(tǒng)PPU，所有的控制指令都是此系統(tǒng)發(fā)出的，其由人機界面、內置PLC I/0 接口、X/Y/Z主要控制接口等，如下圖2.2所示。 圖2.2 面板處理單元PPU接口的分布圖 面板處理單元接口布局如下表2.1所示 表2.1 面板處理單元的接口布局 編號 接口 注釋 后視圖 ① X100、X101、X102 數(shù)字量輸入 ② X200、X201 數(shù)字量輸出 ③ X21 快速輸入/輸出 ④ X301、X302 分布式輸入/輸出 ⑤ X10 手輪輸入 ⑥ X60 主軸編碼器接口 ⑦ X54 模擬量主軸接口 ⑧ X20 RS232接口 ⑨ X51、X52、X53 脈沖驅動接口 ⑩ X30 用于連接MCP的USB接口 ? X1 電源接口：連接+24V直流電源 ? - 電池接口 ? - 系統(tǒng)CF卡卡槽 前視圖 ? - USB接口 2.2.2 操作面板MCP MCP是專門為數(shù)控車床而搭配的，同時也是OPI上的一個節(jié)點，應用位置不同，其 布局分配也不同，MCP的主要作用是各類硬功能鍵的操作，其主要結構如圖2.3所示： 圖2.3 MCP操作面板 上圖的操作面板上的鍵位根據(jù)車削布置 2.3驅動單元介紹 2.3.1 SINAMICS V60伺服驅動模塊 SINAMICS V60 CPM60.1 伺服驅動器專門為標準的數(shù)控車床而設計，用于進給軸的控制。此系統(tǒng)設計主要考慮成本因素的應用。驅動器的主要參數(shù)根據(jù)SINUMERIK 808D 進行其優(yōu)化。其特點如下： （1） 緊湊型單軸驅動模塊，將整流單元、逆變和控制單元集成于一體 （2） 散熱片使用鋁制壓鑄件來代替冷卻式風扇 （3） 電路板帶有涂層 （4） 不需要PC的工具對其調試和配置 （5） 簡單調試使用按鍵進行 （6） 在驅動器中存有預定配置的電機數(shù)據(jù) （7） CE認證 2.3.2 1FL5伺服電機 1FL5伺服電機由西門子推出，緊湊永磁系列同步電機。1FL5電機通過各種選擇、齒輪箱、編碼器和豐富的電機選型，使得在任何場合都有應用，同時也滿足了新一代設備的新要求。 IFL5伺服電機和V60驅動組合在一起時，可以組成一個高效的功能系。根據(jù)應用場合的不同，可以選擇各種型號的轉速控制和位置控制的編碼器系統(tǒng)。 此電機沒有外部風冷的運行，通過表面的運行導出損耗熱量。1FL5伺服電機在過載方面具有很高的能力。 1FL5電機，轉矩6N.m,變壓器是集成式單極對旋轉，沒有制動，光軸，轉速為3000r/min；另一種為轉矩8N.m,變壓器是集成式單極對旋轉，沒有制動，光軸，轉速為3000r/m。 2.3.3 西門子SINAMICS G120變頻器 SINAMICS G20系列是用于控制三相交流電動機速度的變頻器。本系列有多種型號，用戶可以在單電源電壓、額定功率120W到三相電源電壓、額定功率11KW的范圍內選擇。 變頻器由微處理器控制，采用的是現(xiàn)在比較先進的絕緣柵雙極型晶體作為功率輸出器件。因此，具有很高的運行的可靠性和功能的多樣性。電機運行的噪音，可以通過脈沖寬度調整的開關頻率調整。變頻器和電動機在全面而完善的功能，提供了很好了保護。 SIMAMICS G120具有缺省的工廠設置參數(shù)，給眾多的簡單電動機控制系統(tǒng)的供電提供了理想的變頻驅動裝置。由于SINAMICS 120有其完善而全面的控制功能，在調整相關參數(shù)下，可以應用于更高級的電動機控制系統(tǒng)。SINAMICS G120即可用于單機驅動系統(tǒng)，也可集成在“自動化系統(tǒng)中”，其主要特點是： （1） 易于安裝 （2） 便于調整 （3） 可靠地EMC設計 （4） IT電源供電 （5） 對控制信號響應是快速和可重復的 （6） 其參數(shù)設置范圍廣，可以對廣泛的應用對象進行配置。 （7） 電纜的連接較簡便 （8） 模塊化設計，配置靈活 （9） 脈寬調整頻率高，電動機運行噪音低 （10）具有詳細的變頻器狀態(tài)信息和信息集成的功能 （11）多種的可選件可供選擇：用于和PC通訊的通訊模塊，基于操作面板BOP,高級操作面板AOP,現(xiàn)場總線通訊的PROFIBUS模塊 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章SINUMERIK 808D 銑削數(shù)控系統(tǒng)電氣原理圖設計 第三章 SINUMERIK 808D 銑削數(shù)控系統(tǒng)電氣原理圖設計 3.1概述 本數(shù)控車床是西門子SINUMERIK 808D系統(tǒng)控制的三軸式數(shù)控車床，此系統(tǒng)將CNC、PLC、HMI和通訊任務集于一體的部件。PC元件集成了PROFIBUS接口，作用于驅動模塊和I/O模塊，使得具有速裝的超薄面板的結構。因為是獨立的驅動接口，各軸的驅動功率可以獨立配置，SIMATICS7-200的指令可以適用于機床。此系統(tǒng)能夠執(zhí)行SINUMERIK零件的加工程序，還可以在系統(tǒng)上使用非西門子G代碼。 SINUMERIK 808D通過PROFIBUS接口和伺服驅動器進行聯(lián)接，各部信號通過I/O模塊進出PPU。 系統(tǒng)采用的主要元部件 a) SINUMERIK 808D 型CNC控制系統(tǒng)和三軸驅動電機 b) 主軸電機為1 PH7交流電機和相應的驅動裝置 c) 鍵盤為全數(shù)控 d) 通過PROFIBUS 聯(lián)接的I/O模塊 PP72/48 e) 通過PROFIBUS聯(lián)接的SIMODRIVE611通用驅動系統(tǒng) f) 電子手輪 系統(tǒng)的整體接線框圖如下圖3.1所示： 圖3.1系統(tǒng)的整體接線框圖 3.2電源開關及保護電路 數(shù)控車床的電路包含各種正要的部件，并且含有高低壓，對操作及維修都有一定安全影響，安全的線路可以保證人身安全的情況下，維持機床的正常穩(wěn)定的運行。 如下圖3.2所示， 圖3.2 電源開關及保護電路 3.3 控制系統(tǒng)電路 數(shù)控車床控制系統(tǒng)電路圖主要完成數(shù)控系統(tǒng)上下電的控制、主電路接觸網(wǎng)控制和電磁閥控制。如下圖3.3、3.4所示,控制系統(tǒng)包括對集成電路板、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、X軸、Z軸和手輪的系統(tǒng)控制。 圖3.3 控制系統(tǒng)電路：M40/1 圖3.4 控制系統(tǒng)電路：M40/2 3.4 X軸電路 X軸電路是對X軸進行控制，從而達到X軸的準確運動，在工作臺運動的過程中，準確的反饋關系到加工工件的精度，嚴格準確的電路系統(tǒng)是保證運動準確性的關鍵。 如圖3.5所示，X軸電路在交流電源處獲得電源，傳遞給Z軸和PPU Z軸接口，還有集成電路板。 圖3.5 X軸電路：K20/1 3.5 Z軸電路 Z軸電路主要對Z軸電機、編碼器等進行供電，如下圖3.6所示： 圖3.6 Z軸電路：K40/1 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 數(shù)控車床內置PLC控制系統(tǒng)設計 第四章 數(shù)控車床內置PLC控制系統(tǒng)設計 4.1Programming Tool PLC 介紹 在SINUMERIK 808D 數(shù)控系統(tǒng)中，內部嵌入了西門子S7-200的PLC編碼器，并根據(jù)實際的控制需求給出了一個默認的標準PLC程序控制樣例，用于控制數(shù)控系統(tǒng)的接收，傳輸相應的指令值，進而實現(xiàn)相關的指令和動作控制。 對于數(shù)控系統(tǒng)來講，掌握PLC的全面而又深入的知識是其前提條件，也是幫助我們在不斷創(chuàng)新數(shù)控系統(tǒng)應用功能的重要工具，本文以SINUMERIK 808D數(shù)控系統(tǒng)的標準程序樣例為基礎，對PLC相關的知識及根本的PLC編程，SINUMERIK 808D數(shù)控系統(tǒng)相關應用進行簡要的介紹。 4.2 數(shù)控車床系統(tǒng)PLC I/O分配和子程序庫的調用 4.2.1 I/O點分配 數(shù)字量輸入/輸出信號即開關信號，常見的為DC24V信號，即1-高電平和0-低電平。 在數(shù)控機床的應用中，數(shù)字量輸入/輸出信號主要通過其控制器或者接觸器的觸點吸合來控制機床的外圍設備，因此，對于不同的數(shù)控機床，其 I/O點數(shù)也不同，甚至對于同一種型號的數(shù)控機床當滿足于不同的加工應用時，其I/O點數(shù)也會不同，一般來說，功能要求的多，應用的復雜的數(shù)控機床，所要求的I/O點數(shù)就會越多，對于經(jīng)濟型的數(shù)控機床其I/O點數(shù)就會少點。 因此其I/O點數(shù)是一個重要的因素，其點數(shù)是否滿足設計需求，直接就決定了其系統(tǒng)是否適合該類型的數(shù)控機床。 在西門子SINUMERIK 808D數(shù)控系統(tǒng)中，共有72個輸入點和48個輸出點數(shù)。在這些點數(shù)中接線端子方式的有，24點輸入和16點輸出，兩個50芯扁平電纜接線方式中有48點輸入和32點輸出，基本上可以滿足應用需求，還可以根據(jù)自己需要靈活的進行接線設計。 4.2.2 MCP面板功能分配 MCP是專門為數(shù)控機床而配置的，它也是OPI上的一個節(jié)點，根據(jù)應用場合不同，其布局也不同，目前，有車床版MCP和銑床版MCP兩種。對810D和840D，MCP的MPI地址分別為14和6，用MCP后面的S3開關設定。 對于SINUMERIK840D應用了MPI（Multiple Point Interface）總線技術，傳輸速率為187.5k/秒，OP單元為這個總線構成的網(wǎng)絡中的一個節(jié)點。為提高人機交互的效率，又有OPI（Operator PanelInterface）總線，它的傳輸速率為1.5M/秒 4.2.3 異步子程序庫調用 在SINUMERIK 808D 數(shù)控系統(tǒng)中，最多可同時支持兩個異步子程序，這兩個異步子程序，文件必須事先存放在“程序管理”界面下的“用戶循環(huán)”中，且文件名必須為PLCA-SUP1.SPF或者為PLCASUP2.SPF。 每個異步子程序在運行前都需要初始化，在相應的PI索引激活下，將啟動PI服務的PLC地址進行置位，異步子程序將一直處于初始化狀態(tài)，直到數(shù)控系統(tǒng)斷電再上電。同時，第二步子程序的初始化必須在第一步異步子程序初始化完成后的下一個PLC掃描周期進行。 當執(zhí)行兩個異步子程序時，PLCASUP1相對于PLCASUO2具有優(yōu)先級。 1） 當進行PLCASUP1和PLCASUO2同時激活時，緊執(zhí)行PLCASUP1. 2） 當PLCASUP2正在運行時，再激活PLCASU01時，PLCASUP2將停止，PLCASUP1運行。 3） 當PLCASUP1正在運行時，激活PLCASUP2，PLCASUP1將繼續(xù)運行。其時序圖如圖4.1所示。 圖4.1PI 服務功能中的異步子程序執(zhí)行時序示范圖 在實際自行編輯時，要注意PLC接口信號在異步子程序功能調用中的相關作用，根據(jù)實際的情況再編輯，可以參考使用表4.1和表4.2。 表4.1 PI服務中的異步子程序初始化PLC接口信號表 序號 接口地址 功能描述 1 DB1200.DBB400.1 設為1時，PI索引，初始化異步程序1 設為2時，PI索引，初始化異步程序2 2 DB1200.DBX4000.0 初始化啟動 3 DB1200.DBX5000.0 初始化執(zhí)行完成 4 DB1200.DBX5000.1 初始化執(zhí)行出錯 表4.2 PI服務中的異步子程序執(zhí)行PLC接口信號表 序號 信號功能 異步程序1接口地址 異步程序2接口地址 1 啟動 DB3400.DBX0.0 DB3400.DBX1.0 2 程序執(zhí)行結束 DB3100.DBX1000.0 DB3100.DBX1001.0 3 程序執(zhí)行中 DB3400.DBX1000.1 DB3400.DBX1001.1 4 異步子程序未初始化 DB3400.DBX1000.2 DB3400.DBX1001.2 5 程序執(zhí)行錯誤 DB3400.DBX1000.3 DB3400.DBX1001.3 4.3數(shù)控車床輔助裝置PLC程序的設計 數(shù)控機床尤其是加工中心的PLC控制程序設計是比較復雜的。因為加工中心自動換刀的控制程序是一個比較復雜的控制過程。按自動換刀方式通?？梢苑譃殡S機換刀和固定換刀兩種方式。如圖1，圓盤式刀庫是ATC隨機換刀典型的形式之一。其換刀機構（ATC）通過凸輪機構來完成整個換刀過程。換刀的動作過程準確可靠，是一種被經(jīng)常采用的刀庫。 在鏈式、盤式或箱式刀庫程序設計時，通常可以將刀具交換分為兩個步驟，T命令主要完成搜索刀庫中的刀具，M命令完成刀具的交換，使主軸上更換新的刀具。因此，刀具交換實際上就是指搜索和交換目標刀具。隨機換刀是一個非常復雜的邏輯控制過程。它只對刀具進行編碼而不對刀套進行編碼，刀具在刀庫中的位置是隨機的。理想的隨機換刀控制通常包括圓盤式刀庫PLC控制程序和宏程序（固定循環(huán)換刀程序）兩部分組成。PLC控制程序根據(jù)T碼完成搜索刀庫中的刀具，NC宏程序完成刀具交換的整個過程。 1隨機換刀PLC程序設計 以XH716加工中心（FANUC 數(shù)控系統(tǒng)）圓盤式刀庫為例，刀庫刀具交換的PMC控制程序設計主要考慮搜索目標刀具在刀庫上的刀套位置、大小刀具管理和判別、刀庫旋轉方向（目標刀套最短路徑）的判別、刀具數(shù)據(jù)的刷新和管理以及可預選刀具（主要為了可以縮短換刀時間），從而完成目標刀具的搜索，為刀具交換作準備。無論是西門子（SIEMENS）數(shù)控系統(tǒng)還是發(fā)那科（FANUC）數(shù)控系統(tǒng)，它們接受的T碼都是二進制數(shù)據(jù) 格式。因此在著手編制刀庫PLC控制程序時首先考慮好選用功能指令的數(shù)據(jù)格式。這樣就能保證正確選用功能指令，避免功能指令數(shù)據(jù)格式的不一致性。 ? ? PMC有很多類型，如SA1 、SB7等，要正確理解PMC已有的回轉控制如圖2、數(shù)據(jù)檢索如圖3、邏輯乘如圖4和變址修改如圖5等功能指令的用途，充分掌握合理應用數(shù)據(jù)檢索指令完成對目標刀具所在刀套號的搜索；用回轉控制指令解決刀庫旋轉最短路徑的判別；用邏輯乘和變址修改指令完成刀具交換后的數(shù)據(jù)刷新；用比較指令解決大小刀具的判別，這樣就可以比較容易簡化一些復雜的判別和邏輯控制的程序。同時PMC控制程序還必須考慮一些必要的報警提示信息和必要的互鎖條件：比如機械手不在原位Z軸必須鎖??；刀套翻下時刀庫不得旋轉；主軸刀具未松開機械手不得交換等。隨機換刀要防止杜絕發(fā)生刀具交換不正確的亂刀現(xiàn)象，否則會發(fā)生由于刀具選錯而使加工工件報廢的可能。 2 NC 宏程序 ? ?NC宏程序可以進行賦值、判斷、比較、跳轉、各種運算和軸運動指令。FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)系列的NC宏程序可以通過讀取、運用系統(tǒng)變量( G54.0-G55.7對應的變量號： #1000-#1015；)將PMC程序中大小刀具交換的條件狀態(tài)位作為換刀宏程序判斷跳步執(zhí)行的條件，通過用戶宏程序和PMC之間的信號應答，非常容易地實現(xiàn)了大小刀具的隨機換刀；通過對機床數(shù)據(jù)的設定可以非常容易地使得軸移動到固定換刀點；可以定義不同的M 輔助功能代碼與PMC控制程序有機結合激活每一步換刀動作，整個換刀執(zhí)行過程之間的復雜關系就十分簡單明了。使用系統(tǒng)變量和機床參數(shù)不僅是一個非常有效簡捷的方法，而且可以簡化PMC控制過程。? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 確數(shù)控機床的故障診斷 第五章 數(shù)控機床的故障診斷 5.1故障診斷簡述 數(shù)控系統(tǒng)在規(guī)定的條件及規(guī)定的時間內，完成規(guī)定功能的能力，稱為系統(tǒng)可靠性，當系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內，失去了規(guī)定的功能時，稱為故障。 對于數(shù)控機床，它是一個復雜的大系統(tǒng)，涉及光、機、電、液等很多種類的技術，發(fā)生故障是很難免的。機械銹蝕、機械磨損、機械失效，電子元器件老化、插件接觸不良、電流電壓波動、溫度變化、干擾、噪聲，軟件丟失或本身有隱患、灰塵，操作失誤等都可導致數(shù)控機床出故障。 5.2故障診斷內容和分類 一、故障診斷的主要內容 1）動作的診斷：監(jiān)視機床各動作的部分，判定動作不良部位。診斷部位是ATC、APC和機床主軸等。 2）狀態(tài)的診斷：機床電機帶動負載工作時時，觀察其運行的狀態(tài)。 3）點檢的診斷：定期點檢液壓和氣動等元件和強電柜。 4）操作的診斷：監(jiān)視數(shù)控機床的操作錯誤、程序錯誤。 5）數(shù)控機床系統(tǒng)故障的自診斷。 目前使用的各種CNC系統(tǒng)診斷方法大致歸納起來主要分為三大類。 （1）啟動診斷（Star up Diagnostics） 　　我們把CNC系統(tǒng)，從通電開始到進入正常的運行準備狀態(tài)為止，系統(tǒng)內部執(zhí)行的診斷程序的診斷。診斷主要內容為，系統(tǒng)中最關鍵的硬件及系統(tǒng)控制軟件，如CPU、存儲器、I/O單元等模塊，以及CRT/MDI單元、紙帶閱讀機、軟盤單元等裝置或外部設備。 （2）在線診斷（On— Line Diagnostics） 　　指通過CNC系統(tǒng)的內裝程序，在系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)時，對CNC系統(tǒng)本身以及與CNC裝置相連的各個伺服單元，伺服電機，主軸伺服單元和主軸電機以及外部設備等進行自動診斷、檢查。一般來說，包括自診斷功能的狀態(tài)顯示和故障信息顯示兩部分。 　 接口顯示：為了區(qū)分出故障發(fā)生在數(shù)控內部，還是發(fā)生在PLC或機床側，有必要了解CNC和PLC或CNC和機床之間的接狀態(tài)以及CNC內部狀態(tài)。 　 內部狀態(tài)顯示： （a）由于外因造成不執(zhí)行指令的狀態(tài)顯示。 （b）復位狀態(tài)顯示。 （c）TH報警狀態(tài)顯示，即紙帶水平和垂直校驗，顯示出報警時的紙帶錯誤孔的位置。 （d）磁泡存儲器異常狀態(tài)顯示。 （e）位置偏差量的顯示。 （f）旋轉變壓器或感應同步器的頻率檢測結果顯示。 （g）伺服控制信息顯示。 （h）存儲器內容顯示等。 　　故障信息顯示的內容一般有上百條，最多可達600條。這許多信息大都以報警號和適當注釋的形式出現(xiàn)。一般可分成下述幾大類： （a）過熱報警類； （b）系統(tǒng)報警類； （c）存儲器報警類； （d）編程/設定類，這類故障均為操作、編程錯誤引起的軟故障； （e）伺服類：即與伺服單元和伺服電機有關的故障報警； （f）行程開關報警類； （g）印刷線路板間的連接故障類。 （3）離線診斷（Off—Line Diagnostics） 離線診斷的主要目的是故障導通知故障定位，力求把故障定位在盡可能小的范圍內?，F(xiàn)代CNC系統(tǒng)的離線診斷用軟件，一般多已與CNC系統(tǒng)控制軟件一起存在CNC系統(tǒng)中，這樣維修診斷時更為方便。 （a）通訊診斷：用戶只需反CNC系統(tǒng)中專用"通信接口"連接到普通電話線上，而在西門子公司維修中心的專用通信診斷計算機的"數(shù)據(jù)電話"也連接到電話線路上，然后由計算機向CNC系統(tǒng)發(fā)送診斷程序，并將測試數(shù)據(jù)輸回到計算機進行分析關得出結論。 （b）自修復系統(tǒng)：備用模塊則系統(tǒng)能自動使故障模塊脫機而接通備用模塊，從而使系統(tǒng)較快地進入正常工作狀態(tài)。 （c）具有AI（人工智能）功能的專家故障診斷系統(tǒng)： 　?、僭谔幚韺嶋H問題時，通過具有某個領域的專門知識的專家分析和解釋數(shù)據(jù)并作出決定。 　?、趯＜蚁到y(tǒng)利用專家推理方法的計算機模型來解決問題，并且得到的結論和專家相同。 第六章 　CAD繪圖簡單說明 AutoCAD（Autodesk Computer Aided Design）是Autodesk（歐特克）公司首次于1982年開發(fā)的自動計算機輔助設計軟件，用于二維繪圖、詳細繪制、設計文檔和基本三維設計，現(xiàn)已經(jīng)成為國際上廣為流行的繪圖工具。AutoCAD具有良好的用戶界面，通過交互菜單或命令行方式便可以進行各種操作。它的多文檔設計環(huán)境，讓非計算機專業(yè)人員也能很快地學會使用。在不斷實踐的過程中更好地掌握它的各種應用和開發(fā)技巧，從而不斷提高工作效率。AutoCAD具有廣泛的適應性，它可以在各種操作系統(tǒng)支持的微型計算機和工作站上運行。 基本特點 ⑴具有完善的圖形繪制功能。 ⑵有強大的圖形編輯功能。 ⑶可以采用多種方式進行二次開發(fā)或用戶定制。 ⑷可以進行多種圖形格式的轉換，具有較強的數(shù)據(jù)交換能力。 ⑸支持多種硬件設備。 ⑹支持多種操作平臺 ⑺具有通用性、易用性，適用于各類用戶，此外，從AutoCAD2000開始，該系統(tǒng)又增添了許多強大的功能，如AutoCAD設計中心（ADC）、多文檔設計環(huán)境（MDE）、Internet驅動、新的對象捕捉功能、增強的標注功能以及局部打開和局部加載的功能。 通過對軟件的系統(tǒng)化學習，掌握了許多制圖規(guī)范和要求，對制圖能力得到了很大提高，同時也學習了許多快捷操作方式，增強了畫圖速度，如下表6.1所示 表6.1 CAD快捷鍵 快捷鍵 功能 快捷鍵 功能 【CTRL】+2 *ADCENTER 設計中心 【CTRL】+Z *UNDO 放棄 【CTRL】+O *OPEN 打開文件 【CTRL】+X *CUTCLIP 剪切 【CTRL】+N+M *NEW 新建文件 【CTRL】+C *COPYCLIP 復制 【CTRL】+P *PRINT 打印文件 【CTRL】+V *PASTECLIP 粘貼 【CTRL】+S *QSAVE 保存文件 【CTRL】+B *SNAP 柵格捕捉 【CTRL】+F *OSNAP 對象捕捉 【CTRL】+G *GRID 柵格 【CTRL】+L *ORTHO 正交 【CTRL】+W * 對象追蹤 【CTRL】+U * 極軸 　 　 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻 結論 畢業(yè)設計是大學生學習是一個重要環(huán)節(jié),最后它既是一種知識的綜合考試,同時為我們提供模擬真實環(huán)境的設計過程,為將來上班奠定了一定的基礎。 在本次畢業(yè)設計中，充分了解了西門子808D數(shù)控系統(tǒng)，對數(shù)控機床的準確控制，精準操作等各方面做了一次系統(tǒng)性學習，強大的數(shù)控系統(tǒng)能夠確保在短時間內實現(xiàn)極佳的工件加工精度和表面質量，借助SINUMERIK 808D在線向導等功能，從機床樣調試到批量生產(chǎn)、機床銷售直至操作編程的所有環(huán)節(jié)的培訓成本都得到降低。 數(shù)控系統(tǒng)的安裝與調試關系到零件加工的精度，穩(wěn)定的操作系統(tǒng)十分重要,西門子808 D操作系統(tǒng)不管在操作方面，還是在穩(wěn)定性、經(jīng)濟性方面都具有很大的優(yōu)勢，對于普通的數(shù)控加工來說，擁有簡單、準確、穩(wěn)定的操作系統(tǒng)是完成合格零件的有力保障。在學習了西門子808D數(shù)控系統(tǒng)后，不僅熟悉了數(shù)控機床的系統(tǒng)，對于日后操作機床或者檢修數(shù)控機床，都有了一定的理論基礎。數(shù)控系統(tǒng)就像大腦一樣，完美的控制著數(shù)控機床的運動，準確無誤的完成工件加工，掌握了數(shù)控系統(tǒng)不僅學會了數(shù)控機床的操作原理，對于以后數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展也會有一定的幫助。 參考文獻 [1]易紅 主編.數(shù)控技術[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005. 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