福图拉fm4cnc内外园磨床数控系统改造（本科毕业论文设计）.doc
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福图拉fm4cnc内外园磨床数控系统改造（本科毕业论文设计）,福图拉fm4cnc内外园磨床数控系统改造（本科毕业论文设计）摘要随着科技进步和机床工业的发展，数控机床作为机床工业的主流产品，已经成为实现装备制造业现代化的关键设备，是国防军工装备发展的战略物资。而目前我国数控机床的数量和品种，尚不能完全国内市场需求，尤其是中高档还主要依赖进口，即使是自己生产的，其核心元件也主要依靠进...
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福图拉FM4CNC内外园磨床数控系统改造（本科毕业论文设计）
摘 要
随着科技进步和机床工业的发展，数控机床作为机床工业的主流产品，已经成为实现装备制造业现代化的关键设备，是国防军工装备发展的战略物资。而目前我国数控机床的数量和品种，尚不能完全国内市场需求，尤其是中高档还主要依赖进口，即使是自己生产的，其核心元件也主要依靠进口。因此，我们有必要打破跨国公司的垄断，生产具有自主知识产权的高档数控机床。本课题完成了福图拉CNC内外圆磨床数控系统改造。
首先对三棱形轮廓的插补算法进行研究，并建立了内外圆磨削数学模型，然后根据实际磨削运动情况，对数学模型进行了修正，生成了理论运动轨迹。
本系统采用了当前国际上先进的第三代数控系统“PC+运动控制器”系统结构和开放式数控平台。系统以工业PC机作为硬件平台，采用Trio MC206运动控制器，配以永磁交流伺服电机，构建了高性能的系统硬件结构。采用CAN总线通信技术，扩张了6个I/O模块，搭建了新型的PLC系统——内嵌型PLC系统，并对PLC系统输入输出点的分配、信息交换和软件实现作了详细介绍。基于Windows操作系统的软件开发，采用了Builder C++ 6.0开发平台，运用了面向对象、模块化的程序设计方法。
关键词：开放式数控系统，三棱形，运动控制器，内嵌型PLC
ABSTRACT
With the advance in science and technology and developing of machine tool industry, the CNC machine tool, as the mainstream product of the machine tool industry, has become the pivotal equipment in realizing the modernization of the manufacturing industry, and the strategic resources in the developing of the national defense war industry furnishment. But at present ,the amount and variety of CNC machine tools of our country could still not meet the domestic market need, especially the middle and high precision types, which are also main dependent on importing ,even through the type that produced by ourself, the key components are also main dependent on importing. Therefore, it’s necessary for our country to break the Multinational Corporation’s monopoly, and produce the high precision CNC machine tools which have our own intellectual property rights. This topic accomplished the revamp on the internal and external three prism milling CNC system. First studied on the interpolation arithmetic of the three prism outline curve, and built the internal and external milling mathematical model. According to the actual milling situation, we modified the mathematical model, and then produced the theoretics moving track.. This CNC system adopts the international advanced numerical control system, the third generation numerical control system, which has the structure of “PC + The movement controller”. This system choose the industry PC as its hardware platform, use Trio MC206 movement controller, match the permanent magnet AC servo motor, and construct the high-performance system hardware architecture. And also adopt the CAN bus communication technology, expand six I/O modules, and build the newly-typed PLC system-the embedded type PLC system. This article gave the detail introduction about the I/O assignment、information exchange ,and the software implementation in the above mentioned PLC system. The development of the system software, which based on the windows operating system, under Builder C++ 6.0 developing environment, utilize object-oriented、modular programming design method.
Keywords: open CNC system, three prism curve, motion controller, embedded type PLC
目 录
中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1绪论 1
1.1 国内外数控技术的发展现状 1
1.1.1 数控技术的发展概述 1
1.1.2 国外数控化改造的发展 3
1.2.3 国内数控设备现状 3
1.2.2 数控化改造研究的主要内容 3
1.2 课题来源及意义 4
2 系统方案的提出 5
2.1 系统总体要求 5
2.2 系统总体改造方案的提出 5
2.3 本论文的主要内容 6
3 三棱形内外圆磨削数学模型的研究 8
3.1 三棱形曲线的建立 8
3.2 三棱形圆弧插补研究 9
3.3 三棱形内外圆磨削数学模型的研究 10
3.3.1 砂轮中心实际运动轨迹数学模型 10
3.3.2 计算机语言生成的运动轨迹 15
4 数控系统硬件结构设计 19
4.1 硬件平台和系统总线的选择 19
4.2 系统硬件结构设计 21
4.3伺服系统设计 23
4.3.1 伺服驱动装置的控制性能 23
4.3.2 电器驱动系统及工作特性 24
4.3.3闭环系统运动控制及特性分析 27
4.3.4 伺服系统型号的选择 28
4.4运动控制器与伺服系统的信号连接 29
5 PLC设计 31
5.1 PLC的类型 32
5.1.1 内装型PLC 32
5.1.2 独立型PLC 32
5.1.3 内嵌型PLC 33
5.2 CNC与PLC之间的信息交换 33
5.3 PLC软件设计 34
6 开放式数控系统设计及其实现 36
6.1 数控系统的组成 36
6.2 软件开发平台和工具的选用 36
6.3 数控系统软件结构 37
6.3.1 软件功能模块 37
6.3.2 软件结构特点 38
7 系统调试 41
7.1 伺服系统调试 41
7.1.1 调试步骤 41
7.1.2 调试方法 42
7.2 圆弧插补轮廓误差分析 42
8 系统实验结果分析 46
9 结论 47
致谢 48
参考文献 49
摘 要
随着科技进步和机床工业的发展，数控机床作为机床工业的主流产品，已经成为实现装备制造业现代化的关键设备，是国防军工装备发展的战略物资。而目前我国数控机床的数量和品种，尚不能完全国内市场需求，尤其是中高档还主要依赖进口，即使是自己生产的，其核心元件也主要依靠进口。因此，我们有必要打破跨国公司的垄断，生产具有自主知识产权的高档数控机床。本课题完成了福图拉CNC内外圆磨床数控系统改造。
首先对三棱形轮廓的插补算法进行研究，并建立了内外圆磨削数学模型，然后根据实际磨削运动情况，对数学模型进行了修正，生成了理论运动轨迹。
本系统采用了当前国际上先进的第三代数控系统“PC+运动控制器”系统结构和开放式数控平台。系统以工业PC机作为硬件平台，采用Trio MC206运动控制器，配以永磁交流伺服电机，构建了高性能的系统硬件结构。采用CAN总线通信技术，扩张了6个I/O模块，搭建了新型的PLC系统——内嵌型PLC系统，并对PLC系统输入输出点的分配、信息交换和软件实现作了详细介绍。基于Windows操作系统的软件开发，采用了Builder C++ 6.0开发平台，运用了面向对象、模块化的程序设计方法。
关键词：开放式数控系统，三棱形，运动控制器，内嵌型PLC
ABSTRACT
With the advance in science and technology and developing of machine tool industry, the CNC machine tool, as the mainstream product of the machine tool industry, has become the pivotal equipment in realizing the modernization of the manufacturing industry, and the strategic resources in the developing of the national defense war industry furnishment. But at present ,the amount and variety of CNC machine tools of our country could still not meet the domestic market need, especially the middle and high precision types, which are also main dependent on importing ,even through the type that produced by ourself, the key components are also main dependent on importing. Therefore, it’s necessary for our country to break the Multinational Corporation’s monopoly, and produce the high precision CNC machine tools which have our own intellectual property rights. This topic accomplished the revamp on the internal and external three prism milling CNC system. First studied on the interpolation arithmetic of the three prism outline curve, and built the internal and external milling mathematical model. According to the actual milling situation, we modified the mathematical model, and then produced the theoretics moving track.. This CNC system adopts the international advanced numerical control system, the third generation numerical control system, which has the structure of “PC + The movement controller”. This system choose the industry PC as its hardware platform, use Trio MC206 movement controller, match the permanent magnet AC servo motor, and construct the high-performance system hardware architecture. And also adopt the CAN bus communication technology, expand six I/O modules, and build the newly-typed PLC system-the embedded type PLC system. This article gave the detail introduction about the I/O assignment、information exchange ,and the software implementation in the above mentioned PLC system. The development of the system software, which based on the windows operating system, under Builder C++ 6.0 developing environment, utilize object-oriented、modular programming design method.
Keywords: open CNC system, three prism curve, motion controller, embedded type PLC
目 录
中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1绪论 1
1.1 国内外数控技术的发展现状 1
1.1.1 数控技术的发展概述 1
1.1.2 国外数控化改造的发展 3
1.2.3 国内数控设备现状 3
1.2.2 数控化改造研究的主要内容 3
1.2 课题来源及意义 4
2 系统方案的提出 5
2.1 系统总体要求 5
2.2 系统总体改造方案的提出 5
2.3 本论文的主要内容 6
3 三棱形内外圆磨削数学模型的研究 8
3.1 三棱形曲线的建立 8
3.2 三棱形圆弧插补研究 9
3.3 三棱形内外圆磨削数学模型的研究 10
3.3.1 砂轮中心实际运动轨迹数学模型 10
3.3.2 计算机语言生成的运动轨迹 15
4 数控系统硬件结构设计 19
4.1 硬件平台和系统总线的选择 19
4.2 系统硬件结构设计 21
4.3伺服系统设计 23
4.3.1 伺服驱动装置的控制性能 23
4.3.2 电器驱动系统及工作特性 24
4.3.3闭环系统运动控制及特性分析 27
4.3.4 伺服系统型号的选择 28
4.4运动控制器与伺服系统的信号连接 29
5 PLC设计 31
5.1 PLC的类型 32
5.1.1 内装型PLC 32
5.1.2 独立型PLC 32
5.1.3 内嵌型PLC 33
5.2 CNC与PLC之间的信息交换 33
5.3 PLC软件设计 34
6 开放式数控系统设计及其实现 36
6.1 数控系统的组成 36
6.2 软件开发平台和工具的选用 36
6.3 数控系统软件结构 37
6.3.1 软件功能模块 37
6.3.2 软件结构特点 38
7 系统调试 41
7.1 伺服系统调试 41
7.1.1 调试步骤 41
7.1.2 调试方法 42
7.2 圆弧插补轮廓误差分析 42
8 系统实验结果分析 46
9 结论 47
致谢 48
参考文献 49
