TDZ110A镗铣床数字化改造设计与实现

摘要

传统镗铣床控制系统采用继电接触器控制系统，不但接线复杂，而且故障率高、可靠性差，产品质量难以得到有效保证。随着数控技术和机电一体化技术的发展，可编程序控制器(PLC)已经广泛应用于各种机械加工设备的电气控制中，应用PLC对现有传统机械加工设备电气控制系统进行数字化改造，可以把传统机械加工设备的功能、效率、柔性提高到一个新的水平，有效提高产品质量，降低废品率和设备故障率，提高生产效率。
　　本文以TDZ110A卧式镗铣床为背景，基于S7-200对传统控制系统进行数字化改造设计，主要工作如下。
　　在对镗铣床的结构和工作原理进行分析的基础上，根据工艺要求，确定TDZ110A镗铣床控制系统改造方案。以上滑座进给伺服系统为对象，建立上滑座进给伺服系统的数学模型，分析系统特性，给出伺服电机选型，完成上滑座进给控制系统设计。以西门子S7-200PLC为控制核心，对镗铣床控制系统进行了改造设计。根据系统控制需求，进行I/O点设计，实现PLC组态和网络架构设计;为保证镗铣床的工作效率，同时要求不引起冲击、影响设备加工精度，采用在启停过程中以最大加速度进行加减速的策略，计算出本系统合理的启动加速度以及停止时的终点速度;根据设备加工功能要求，设计自动攻丝、自动钻孔、自动循环铣、阵列孔加工等功能;设计HMI相应的功能;采用PPI协议与自由口通讯实现网络之间的通讯，保证网络之间的通讯的可靠性。
　　经过系统实际运行，验证了本文改造方案的有效性，可以使镗铣床控制系统更加先进可靠，有效提高镗铣床的加工效率、加工精度和设备性能，提高产品质量。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 镗铣床数字化控制国内研究现状

1．1．1 国内外发展现状

1．1．2 数控镗铣床发展趋势

1．2 TDZ110A镗铣床改造的必要性

1．3 论文研究的主要内容

第2章 TDZ110A镗铣床结构及数字化改造要求

2．1 TDZ110A镗铣床结构简介

2．2 TDZ110A镗铣床控制系统数字化改造要求

2．3 TDZ110A镗铣床数字化改造方案

2．4 本章小结

第3章 上滑座进给伺服系统设计

3．1 上滑座进给系统数学模型建立

3．1．1 建立数学模型的步骤

3．1．2 TDZ110A镗铣床上滑座进给系统数学模型

3．2 镗铣床的相关参数的计算

3．2．1 转动惯量的计算

3．2．2 刚度系数折算

3．2．3 系统参数确定

3．3 伺服电机选择

3．4 上滑座进给伺服控制系统设计

3．4．1 进给伺服系统结构

3．4．2 位移终点伺服电机转度计算

3．5 本章小结

第4章 PLC控制系统设计

4．1 PLC控制系统设计的一般步骤

4．2系统设备选型

4．2．1 PLC机型的选择

4．2．2 I／O点设计

4．3 控制系统设计

4．4 控制系统网络设计

4．4．1 触摸屏与1#PLC的通讯

4．4．2 1#PLC与2#PLC的通讯

4．4．3 STM32控制板与2#PLC的通讯

4．5 HMI设计

4．5．1 触摸屏选型

4．5．2 HMI设计

4．6 本章小结

第5章 系统实现及效果分析

5．1 系统实现

5．1．1 负载的转动惯量计算

5．1．2 PLC发出脉冲的脉冲加速度计算

5．1．3 位置终点时PLC输出频率的计算

5．2 改造前后系统对比分析

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

致谢