PLC型高速高精度PCB数控钻床的研制

摘要

PCB数控钻床是PCB制造过程中的一个关键设备，高精度的数控钻床从根本上保证了PCB板的质量和性能。 论文首先介绍了目前国内外数控PCB钻床的现状，分析了数控钻床的发展方向，提出采用西门子SIMOTION系统作为运动控制硬件核心平台新型技术实现方案。提出了该PCB原型钻床要达到的设计目标：加工效率高，重复定位精度高，定位精度高；可以采用机械手自动换刀也可以手动换刀。机床整机系统具备高可靠性高稳定性，能够实现断刀检测、刀径检测功能，能够实现多层板加工能力。基于以上目标要求，该PCB原型钻床选用了机械手、断钻检测器、NCPCB、空气主轴、高精度光栅尺等单元部件。 论文然后介绍了SIMOTION D系统的编程原理，对实时操作系统作了较详细的分析，论文中将钻床要实现的功能分为不同的模块，将细分的程序模块分配到不同的系统任务中，钻床每一个加工动作都是通过调用不同任务来完成的。本论文还详细叙述了在实际调试中遇到的问题，对几个比较重要的技术难点做了分析，提出了解决方案，并得到了实际验证。 目前该PCB原型钻床已经研制完成，经过对PCB原型钻床功能测试和参数测试表明，本论文所采用的以SIMOTION系统为主控制器总体技术方案是正确的，达到了预期设计目标要求，钻床整体稳定性好，运行可靠，经定型后可投入实际使用。

目录

文摘

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声明

第1章绪 论

1.1印制电路板概况

1.1.1 PCB的作用和功能

1.1.2印制电路板行业的发展现状

1.1.3印制电路板的制造工艺

1.1.4微小孔加工的方法介绍及特点

1.2 PCB数控钻床的现状及分析

1.2.2国内外数控钻床的发展及现状

1.2.3 PCB数控钻床的主要发展方向

1.3课题研究背景

1.3.1问题的提出

1.3.2本文解决的主要问题

第2章PCB数控钻床控制系统总体设计

2.1设计目标

2.2机械部分总体设计

2.3控制部分方案选择

2.3.1典型的数控钻床控制方式

2.3.2“PC+运动控制器”数控系统

2.3.3控制方式的选择

2.3.4系统功能

2.4电气控制系统组成

2.4.1上位机

2.4.2 SIMOTION运动控制器

2.5电气控制系统工作原理

2.6上位机软件技术方案

2.7下位机技术方案

第3章运动控制系统程序设计

3.1 SIMOTION系统介绍

3.2实时操作系统

3.2.1实时系统

3.2.2实时操作系统简介

3.2.3实时操作系统的特点

3.2.4实时操作系统的内核

3.3 SIMOTION操作系统

3.3.1 SIMOTION系统的调度介绍

3.3.2任务调用的优先级

3.3.3用户任务

3.3.4用户任务的组态

3.3.5系统时钟设定

3.4钻床控制系统软件说明

3.4.1下位机工程的建立

3.4.2下位机软件设计

3.4.2下位机软件执行流程

第4章钻床可靠性设计

4.1钻床工作环境

4.2电气控制系统的抗干扰设计

4.3软件可靠性设计

4.3.1看门狗

4.3.2通信CRC校验

4.3.3软限位

4.3.4故障诊断设计

第5章PCB钻床调试

5.1 SINAMICS伺服系统的调试

5.2钻床硬件部分的调试

5.2.1主轴调试

5.2.2光栅尺调试

5.2.3 NCPCB调试

5.2.4断刀检测器的调试

5.2.5机械手调试

5.2.6其它传感器调试

5.3整机调试

5.3.1换刀任务调试

5.3.2通信任务调试

5.3.3刀径检测任务调试

5.3.4批量加工任务调试

5.3.5其他任务调试

5.3.6联机调试

5.4钻床实际效果

结 论

致 谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文