基于PLC的木工机械多轴运动控制系统设计与研究

摘要

二十一世纪以来，随着世界工业自动化水平越来越高，我国制造业有了快速发展，木工机械行业也有了长足的进步，如今，木工机械GDP已经跃居世界第二位，特别是数控木工机械方向。
　　我国对运动控制产品的需求越来越大，这使得专用运动控制器在我国有着良好的发展前景。设计制造专用且高效的加工设备已经越来越重要，这种控制系统主要应用于专用的数控产品和其他机械自动化设备，系统的相关功能是按照具体的工艺流程要求设计，技术人员编写出相应的应用程序文件，利用RS232串口或者DNC(Distributed Numerical Control，分布式数控)方式传送到控制器，控制器可以根据传送来的程序指令完成相应动作。
　　本文主要介绍专为日本木屋建造专利而设计开发的一套智能木工机械设备，本设备是一套根据用户的生产需要设计的创新型专用木工加工设备，创新点在于突破了一般木工加工设备功能单一的局限，实现了钻孔、铣、切割、上下料和测量的有序结合，并引入了自动控制算法进行各加工单元的协调统一，大大提高了生产效率。至论文完成时，该设备已在日本安装调试完成并投入了使用，产生了巨大的社会生产力和经济效益。为了提高该多轴运动系统的加工精度和动作准确度，并且降低整个项目的开发成本，本文查阅了大量的国内外资料，通过分析用户需求、PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）的功能与特点等，对多轴运动系统的实时逻辑动作与通讯问题进行了研究，主要研究内容和取得的成果如下:
　　1、本系统在生产过程中将PLC、上位机等作为主控器件，采用分布式控制结构，实现了采用数字信号控制的多轴运动控制系统。
　　2、本系统采用数字触摸屏显示，可以对加工运动过程进行实时监控，也可以依据当下的加工状况或者遇到设备报警时进行灵活的手动操作。
　　3、本系统采用基于TCP/IP协议的工业以太网进行通讯，提高了数据传输的效率和可靠性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 研究现状和发展趋势

1．3 多轴运动控制系统概述

1．4 论文组织结构

第2章 木工机械多轴运动控制系统总体设计

2．1 概况

2．2 工艺流程

2．2．1 上料进料单元

2．2．3 下料单元

2．2．2 机械手单元

2．2．4 夹具单元

第3章 木工机械多轴运动控制系统的硬件设计

3．1 系统结构

3．2 PLC选型

3．2．1 系统设计要求

3．2．2 PLC容量选择

3．3 系统驱动方式

3．4 传感器选型

第4章 木工机械多轴运动控制系统的软件设计

4．1 软件设计需求分析

4．1．1 控制功能

4．1．2 操作功能

4．1．3 自诊断功能

4．2 输入输出地址分配

4．3 软件设计

4．3．1 编程软件

4．3．2 总体程序控制

4．3．3 上料送料单元控制

4．3．4 测高测长

4．3．5 以太网通讯

4．3．6 回原点与轴定位

4．3．7 判断加工区和机械手定位

4．3．8 报警与处理

第5章 界面设计

5．1 人机界面的概念

5．2 触摸屏选择

5．3 触摸屏设计

5．3．1 主界面的设计

5．3．2 自动界面的设计

5．3．3 报警界面的设计

5．4 触摸屏通讯

第6章 程序运行与调试

6．1 系统硬件电路的调试

6．2 系统程序的调试

第7章 结论

7．1 总结

7．2 展望

附录

参考文献

致谢