基于三菱数控系统立式加工中心PLC控制程序设计.doc

1、题 目 ： 基于三菱数控系统立式加工 中心 PLC 控制程序设计 I摘 要在当今机械制造业的发展过程中，数控技术是其核心技术之一。数控加工中心已经成为现代化控制中不可缺少的加工设备，为了满足加工精度的需要无论是对机械结构还是控制系统都提出了相当高的要求，CNC 数控系统以其高可靠性和精确受到广大用户的青睐。本文针对三菱 M64S 数控系统用于加工中心做相应的介绍，包括加工中心的结构、数控系统的规格、接线方式等，本文最重要的是对 M64S 数控系统的软件 PLC 控制程序的编写。本文根据设计的要求,主要包括如下几个方面：硬件系统的连接、加工中心电气控制电路设计、PLC 控制程序的编写与调试等。第

2、一章介绍了数控技术的概念、构成、分类和发展趋势，并简要介绍了三菱数控系统。第二章具体介绍了数控系统硬件的安装，包括各个设备之间的连接、基本 I/O单元之间的连接。第三章介绍了数控加工中心电气控制电路的设计，包括主电路的设计、控制电路的设计和伺服电路的设计。第四章介绍 PLC 控制程序的编写步骤及关键部分的解释，第五章介绍编程软件和计算机与数控系统进行通信，将程序传入 M64S 数控系统，进行简单的调试。第六章总结了本次毕业设计的过程和心得。关键词：M64S 数控系统；加工中心； PLC 控制程序IIAbstractIn todays machinery manufacturing develo

3、ping process, the CNC technology is one of the core technologies. CNC Machining Center has become a modern control indispensable processing equipment, To meet the needs of machining accuracy regardless of the structure or mechanical control system is a very high demand CNC systems with high reliabil

4、ity and precision by a wide range of users of all ages. Based on Mitsubishi M64S NC system for the processing center, I introduced processing center structure, NC system specifications, and wiring etc. The most important content is about the PLC control programming for Mitsubishi M64S NC system.Acco

5、rding to the design requirements, this paper includes the following parts: hardware systems, the Machining Center electrical control circuit design, PLC control procedures for the preparation and debugging. The first chapter is about the NC concept, structure, classification and the development tren

6、d and Mitsubishi briefed the NC system. Chapter two is about the NC system hardware installation, including all the equipment connected basic I / O modules betIen connections. The third chapter describes the CNC Machining Center electrical control circuit design, including the design of the main cir

7、cuit, Control circuit design and servo circuit design. Chapter four presents the PLC control procedures for the preparation steps and key part of the explanation. Chapter five is about the software and computer programming and NC systems, and procedures into M64S NC system simple debugging. In chapt

8、er six I summarized the design process and experience of the graduated project. Keywords: M64S NC; Machining center; PLC control procedures III目 录第一章 绪论 11.1 概述 .11.1.1 CNC 数控基本概念 .11.1.2 数控加工中心的组成11.1.3 数控系统的分类31.1.4 数控加工中心的优缺点61.1.5 数控技术发展回顾及未来发展趋势61.2 数控系统介绍71.2.1 三菱数控产品简介71.2.2 三菱 M64S 数控系统简介 7第

9、二章 三菱 M64S 数控系统硬件组成 112.1 三菱 M64S 数控系统 NC 单元 .112.1.1 控制及显示单元112.1.2 开关电源及急停按钮配线.132.2 三 菱 M64S 数 控 系 统 基 本 I/O 单 元 14第三章 数控加工中心电气原理图设计 213.1 数控加工中心设计概述.213.2 数控加工中心主回路/电气控制回路 .233.2.1 主回路/电器控制回路简述 233.2.2 主回路/电器控制回路图 233.3 数控加工中心伺服电路设计.283.4 数控加工中心电气接口图.29第四章 数控加工中心 PLC 控制程序设计 304.1 三菱数控系统软将配置.304.

10、1.1 信号流程简述304.1.2 信号流程图304.2 数控加工中心输入输出信号地址.314.3 数控加工中心 PLC 控制程序设计步骤 .374.4 数控加工中心 PLC 控制程序说明 .374.4.1 加工中心方式选择37IV4.4.2 加工中心定时器程序404.4.3 进给轴工作状态选择414.4.4 加工中心进给轴运动方向指示灯程序424.4.5 加工中心手轮选择及其倍率的设定434.4.6 加工中心主轴倍率选定程序454.4.7 M 功能指令的实现 .474.5 数控加工中心 PLC 控制程序 .48第五章 M64S 数控系统联机调试 .495.1 GX Developer 软件使

11、用说明 .495.1.1 GX Developer 软件的安装 .495.1.2 GX Developer 软件的开启步骤及设定 .495.1.3 GX Developer 软件的编程操作说明 .505.2 PC 机与 CNC 之间的连接 .525.3 联机通讯525.3.1 NC 相关参数设定 .525.3.2 PLC 控制程序的传输 .53第六章 结论 546.1 论文总结 .546.2 感想.55致谢56参考文献 .57附录 A：英文资料 58附录 B：英文资料翻译 63附录 C：电气接口图 68附录 D：PLC 梯形图 .72附件： 毕业论文光盘资料1第一章 绪 论数 控 系 统 是

12、现 代 机 械 制 造 系 统 的 重 要 支 柱 之 一 ， 数 控 机 床 是 现 代 制 造技 术 不 可 缺 少 的 设 备 ， 它 的 核 心 是 数 控 系 统 。 本 章 针 对 数 控 技 术 、 数 控 机床 、 数 控 系 统 的 概 念 及 发 展 情 况 做 简 要 的 介 绍 。1.1 概 述1.1.1 CNC数控基本概念1、数控技术数 控 技 术 是 利 用 数 字 化 的 信 息 对 机 床 运 动 及 加 工 过 程 进 行 控 制 的 一 种 方法 。2、数控系统数 控 是 数 字 控 制 （ Numerical Control NC） 的 简 称 。 从 广

13、 义 上 讲 ， 是指 利 用 数 字 化 信 息 实 行 控 制 ， 也 是 利 用 数 字 控 制 技 术 实 现 的 自 动 控 制 系 统 ，其 被 控 对 象 可 以 是 各 种 生 产 过 程 。 从 狭 义 上 理 解 ， 就 是 利 用 数 字 化 信 息 对 机床 轨 迹 和 状 态 实 行 控 制 ， 例 如 数 控 车 床 、 数 控 铣 床 、 数 控 线 切 割 机 床 、 数 控加 工 中 心 等 。随 着 自 动 控 制 理 论 、 电 子 技 术 、 计 算 机 技 术 、 精 密 测 量 技 术 和 机 械 制 造技 术 的 发 展 ， 数 控 技 术 正 向

14、 着 高 速 度 、 高 精 度 、 智 能 化 、 开 放 型 以 及 高 可 靠性 等 方 向 迅 速 发 展 。3、数控机床数控系统与被控机床本体的结合体称为数控机床。国际信息处理联盟（International Federation Of Information Processing）第五技术委员会对数控机床作出如下定义：数控机床是一个装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑的处理具有使用代码，或其他符号编码指令规定的程序。也就是说，数控机床是一种采用计算机，利用数字信息进行控制的高效、能够进行自动化加工的机床，它能够按照机床规定的数字化代码，把各种机械位移量、工艺参数、辅助功能表示出来

15、，经过数控系统的逻辑处理和运算，发出各种控制指令，实现要求的机械动作，自动完成零件加工任务。所以，数控机床是一种灵活性很强、技术密集型及自动化程度很高的机电一体化加工设备。1.1.2 数控系统的组成数 控 系 统 一 般 由 输 入 /输 出 装 置 、 数 控 装 置 、 伺 服 系 统 （ 驱 动 控 制 装 置 ）2、 机 床 电 器 逻 辑 控 制 装 置 所 组 成 ， 机 床 本 体 为 被 控 对 象 ， 它 的 结 构 框 图如 图 1.1 所 示 ：1、输入装置图 1.1 数控系统结构框图输 入 装 置 将 数 控 加 工 程 序 等 各 种 信 息 输 入 数 控 装 置

16、， 输 入 的 内 容 及 数 控系 统 的 工 作 状 况 可 以 通 过 输 出 装 置 装 置 进 行 观 察 。 现 在 数 控 系 统 主 流 的 输 入/输 出 装 置 有 磁 盘 驱 动 器 、 通 讯 网 络 接 口 、 LCD 及 各 种 显 示 器 件 等 。2、 数 控 装 置数 控 装 置 是 数 控 系 统 的 核 心 。 它 的 主 要 功 能 是 ： 正 确 识 别 和 解 释 数 控 加工 程 序 ， 对 解 释 结 果 进 行 各 种 数 据 计 算 和 逻 辑 判 断 处 理 ， 完 成 各 种 输 入 、 输出 任 务 。 其 形 式 可 以 是 由 数

17、字 逻 辑 电 路 构 成 的 专 用 硬 件 数 控 装 置 或 计 算 机 数控 装 置 。 前 者 称 为 硬 件 数 控 装 置 ， 或 NC 装 置 ， 其 数 控 功 能 有 硬 件 逻 辑 电路 实 现 ； 后 者 称 为 CNC 装 置 ， 其 数 控 功 能 有 硬 件 和 软 件 共 同 实 现 。 数 控 装置 将 数 控 加 工 程 序 安 两 类 控 制 信 息 分 别 输 出 ： 一 类 是 连 续 控 制 量 ， 送 往 驱 动控 制 装 置 ； 另 一 类 是 离 散 的 开 关 控 制 量 ， 送 往 机 床 电 器 逻 辑 控 制 装 置 。3、 伺 服 系

18、 统伺 服 系 统 (驱 动 控 制 单 元 )位 于 数 控 装 置 和 机 床 本 体 之 间 ， 包 括 进 给 轴 伺服 驱 动 装 置 和 主 轴 伺 服 驱 动 装 置 。 进 给 轴 伺 服 驱 动 装 置 由 位 置 控 制 单 元 、 速度 控 制 单 元 、 电 动 机 和 测 量 反 馈 单 元 等 部 分 组 成 ， 它 按 照 数 控 装 置 发 出 的 位置 命 令 和 速 度 控 制 命 令 正 确 驱 动 机 床 受 控 部 件 的 移 动 。 主 轴 驱 动 装 置 主 要 由速 度 控 制 单 元 组 成 。4、 机 床 电 器 控 制 装 置机 床 电 器

19、 控 制 装 置 位 于 数 控 装 置 和 机 床 之 间 ， 接 受 数 控 装 置 发 出 的 开 关命 令 ， 主 要 完 成 机 床 主 轴 选 速 、 起 停 和 方 向 控 制 信 号 ， 换 刀 功 能 ， 工 件 装 夹功 能 冷 却 、 液 压 、 气 动 、 润 滑 系 统 控 制 功 能 以 及 机 床 其 他 辅 助 功 能 。 其 形 式可 以 是 继 电 器 控 制 线 路 或 可 编 程 逻 辑 控 制 器 (PLC)。根 据 不 同 的 加 工 方 式 ， 机 床 本 体 可 以 是 车 床 、 铣 床 、 钻 床 、 磨 床 、 镗 床 、加 工 中 心 及

20、 电 加 工 机 床 等 。 与 传 统 的 普 通 机 床 相 比 ， 数 控 机 床 本 体 的 外 部 造输入输出装 置数 控 装 置（ CNC）机床电器控制装置伺服系统 机床本体3型 、 整 体 布 局 、 传 动 系 统 、 刀 具 系 统 及 操 作 机 构 等 方 面 都 应 该 符 合 数 控 的要 求 。数 控 机 床 还 配 有 各 种 辅 助 装 置 ， 其 作 用 是 配 合 机 床 完 成 对 工 件 的 加 工 。如 切 削 液 或 油 液 系 统 中 的 冷 却 或 过 滤 装 置 ， 油 液 分 离 装 置 ， 吸 尘 吸 雾 装 置 、润 滑 装 置 及 辅

21、助 主 机 实 现 传 动 和 控 制 的 气 动 、 液 动 装 置 等 。 除 上 述 通 用 辅 助设 备 外 ， 从 目 前 数 控 机 床 技 术 现 状 看 ， 至 少 还 有 五 类 辅 助 装 置 是 数 控 机 床 应该 配 备 的 ： 对 刀 仪 、 自 动 编 程 机 、 自 动 排 屑 机 、 物 料 储 运 及 上 下 料 装 置 和 交流 稳 压 电 源 。现 代 数 控 系 统 采 用 可 编 程 逻 辑 控 制 器 （ PLC） 取 代 了 传 统 的 机 床 电 器逻 辑 控 制 装 置 ， 即 继 电 器 控 制 线 路 。 用 PLC 控 制 程 序 实

22、现 数 控 机 床 的 各 种继 电 器 控 制 逻 辑 。 PLC 可 位 于 数 控 装 置 之 外 ， 称 为 独 立 型 PLC； 也 可 以 与数 控 装 置 合 为 一 体 ， 称 为 内 装 型 PLC。1.1.3 数控系统的分类1、 按数控机床运动轨迹分类（ 1） 点 位 数 控 系 统这 类 数 控 系 统 控 制 机 床 运 动 部 件 从 一 点 准 确 移 动 到 另 一 点 ， 在 移 动 过 程中 不 进 行 加 工 ， 因 此 对 两 点 间 的 移 动 速 度 和 运 动 轨 迹 没 有 严 格 要 求 ， 可 以 先沿 着 一 个 坐 标 轴 移 动 完 毕

23、， 在 沿 着 另 一 个 坐 标 轴 移 动 ， 也 可 以 多 个 坐 标 轴 同时 移 动 。 但 是 为 了 提 高 加 工 效 率 ， 一 般 要 求 运 动 时 间 最 短 ； 为 了 保 证 定 位 精度 ， 常 常 要 求 运 动 部 件 的 移 动 速 度 是 “先 快 后 慢 ”， 即 先 以 快 速 移 动 接 近目 标 点 ， 再 以 低 速 趋 近 并 准 确 定 位 。（ 2） 直 线 数 控 系 统这 类 数 控 系 统 不 仅 要 控 制 机 床 运 动 部 件 从 一 点 准 确 地 移 动 到 另 一 点 ， 还要 控 制 两 相 关 点 之 间 的 移 动

24、 速 度 和 轨 迹 。 其 轨 迹 一 般 为 与 某 坐 标 轴 平 行 的 直线 ， 也 可 以 为 与 坐 标 轴 成 45夹 角 的 斜 线 。 但 不 能 为 任 意 斜 率 的 直 线 。 由 于这 类 数 控 系 统 可 以 一 边 移 动 一 边 切 削 加 工 ， 因 此 其 辅 助 功 能 也 比 点 位 数 控 系统 多 一 些 。（ 3） 轮 廓 数 控 系 统这 类 数 控 系 统 能 够 同 时 对 两 个 或 两 个 以 上 运 动 坐 标 的 位 移 及 速 度 进 行 连续 相 关 的 控 制 ， 使 其 合 成 的 平 面 或 空 间 的 运 动 轨 迹

25、符 合 被 加 工 工 件 图 样 的 要求 。 这 类 数 控 系 统 的 辅 助 功 能 比 前 两 类 都 多 。2、 按数控机床伺服系统分类（ 1） 开 环 数 控 系 统这 类 数 控 系 统 不 带 检 测 装 置 ， 也 没 有 反 馈 电 路 ， 一 般 以 步 进 电 机 或 电 液4脉 冲 马 达 作 为 执 行 元 件 。 数 控 装 置 输 出 的 指 令 脉 冲 经 驱 动 电 路 功 率 放 大 后 ，转 换 为 控 制 步 进 电 动 机 各 定 子 绕 组 依 次 通 电 /断 电 的 电 流 脉 冲 信 号 ， 驱 动 步进 电 动 机 旋 转 ， 再 经 过

26、 机 床 传 动 机 构 带 动 工 作 台 移 动 。 这 种 方 式 只 有 前 向通 道 ， 没 有 反 馈 通 道 ， 控 制 简 单 ， 调 试 维 修 方 便 ， 价 格 低 廉 ， 但 精 度 和 速 度受 到 限 制 ， 如 图 1.2 所 示 ：图 1.2 开环数控系统原理图（ 2） 全 闭 环 数 控 系 统这 类 数 控 系 统 带 有 位 置 检 测 反 馈 装 置 ， 把 直 流 或 者 交 流 电 动 机 作 为 执 行元 件 。 位 置 检 测 装 置 安 装 在 机 床 工 作 台 上 ， 用 以 检 测 机 床 工 作 台 的 实 际 运 行位 置 （ 直 线

27、 运 动 ） ， 并 将 其 与 数 控 装 置 计 算 出 的 指 令 位 置 （ 或 位 移 ） 相 比 较 ，用 差 值 进 行 控 制 ， 驱 动 工 作 台 朝 着 减 小 误 差 的 方 向 运 动 。 根 据 自 动 控 制 原 理可 知 ， 凡 是 被 反 馈 通 道 所 包 围 的 前 向 通 道 中 所 有 误 差 都 能 被 反 馈 所 补 偿 ， 因此 ， 这 类 数 控 系 统 可 以 获 得 很 高 的 精 度 和 速 度 。 但 是 由 于 它 将 丝 杠 、 螺 母 副 、导 轨 以 及 机 床 工 作 台 这 些 大 惯 量 环 节 或 齿 隙 非 线 性 环

28、 节 都 包 含 在 闭 环 内 ， 给设 计 和 调 试 造 成 困 难 ， 系 统 稳 定 性 得 不 到 保 证 。 全 闭 环 数 控 系 统 一 般 应 用 于高 精 度 和 超 高 精 度 数 控 机 床 中 ， 如 图 1.3 所 示 ：图 1.3 全闭环数控系统原理图（ 3） 半 闭 环 数 控 系 统这 类 数 控 系 统 也 带 有 检 测 反 馈 装 置 ， 但 检 测 元 件 被 安 装 在 电 动 机 轴 或 丝杠 轴 端 处 ， 通 过 角 位 移 的 测 量 间 接 计 算 出 机 床 工 作 台 的 实 际 运 动 位 置 （ 直 线位 移 ） ， 并 将 其

29、与 数 控 装 置 计 算 出 的 指 令 位 置 （ 或 位 移 ） 相 比 较 ， 用 差 值 进行 控 制 。 由 于 闭 环 的 环 路 内 不 包 含 丝 杠 、 螺 母 副 、 导 轨 及 机 床 工 作 台 这 些 大5惯 量 环 节 ， 这 些 环 节 造 成 的 误 差 不 能 被 反 馈 信 号 所 补 偿 ， 因 而 其 综 合 精 度 不如 全 闭 环 数 控 系 统 。 但 半 闭 环 数 控 系 统 环 路 短 ， 刚 性 好 ， 调 试 方 便 ， 容 易获 得 比 较 稳 定 的 控 制 特 性 ， 因 此 这 种 半 闭 环 数 控 系 统 被 实 际 生 产

30、 所 广 泛 使用 ， 如 图 1.4 所 示 ：图 1.4 半闭环数控系统原理图3、 按数控机床功能水平分类（ 1） 经 济 型 数 控 系 统经 济 型 数 控 系 统 又 称 简 易 数 控 系 统 。 这 类 数 控 系 统 通 常 仅 能 满 足 一 般 精度 的 加 工 ， 能 加 工 形 状 比 较 简 单 的 直 线 、 斜 线 、 圆 弧 及 带 螺 纹 类 的 零 件 ， 采用 的 计 算 机 系 统 为 单 板 机 或 单 片 机 系 统 ， 具 有 数 码 显 示 、 CRT 或 LCD 字符 显 示 功 能 ， 机 床 进 给 由 步 进 电 机 实 行 开 环 驱

31、动 ， 控 制 的 轴 数 和 联 动 轴 数 在3 轴 或 3 轴 以 下 ， 进 给 分 辨 率 一 般 为 10um， 快 速 进 给 不 超 过 10m/min。这 类 机 床 一 般 结 构 比 较 简 单 ， 精 度 中 等 ， 价 格 也 比 较 低 廉 。（ 2） 普 及 型 数 控 系 统普 及 型 数 控 系 统 又 称 全 功 能 数 控 系 统 。 这 类 数 控 系 统 功 能 比 较 多 ， 但 不追 求 过 多 ， 以 实 用 为 准 ， 除 了 具 有 一 般 数 控 系 统 的 功 能 以 外 ， 还 具 有 一 定 的图 形 显 示 功 能 及 面 向 用

32、户 的 宏 程 序 功 能 等 ， 采 用 的 计 算 机 系 统 为 16 位 或32 位 微 处 理 器 ， 具 有 RS-232 通 信 接 口 ， 机 床 的 进 给 多 用 交 流 或 直 流 伺 服驱 动 ， 一 般 系 统 能 实 现 4 轴 或 4 轴 以 下 联 动 控 制 ， 进 给 分 辨 率 一 般 为1um， 快 速 进 给 速 度 最 大 为 10 20m/min， 其 开 关 量 输 入 输 出 控 制 一 般 由可 编 程 控 制 器 来 完 成 ， 从 而 大 大 增 强 了 系 统 的 可 靠 性 和 控 制 的 灵 活 性 。（ 3） 高 档 型 数 控

33、系 统高 档 型 数 控 系 统 一 般 是 指 加 工 复 杂 形 状 的 多 轴 联 动 数 控 机 床 ， 并 且 其 工序 集 中 、 自 动 化 程 度 高 、 功 能 强 ， 具 有 高 度 柔 性 。 采 用 的 计 算 机 系 统 为32 位 以 上 控 制 器 ， 机 床 的 进 给 大 多 采 用 交 流 伺 服 驱 动 ， 除 了 一 般 数 控 系 统的 功 能 外 ， 应 该 至 少 能 实 现 5 轴 或 5 轴 以 上 的 联 动 控 制 ， 最 小 进 给 分 辨 率为 0.1um， 最 大 快 速 移 动 速 度 可 以 达 到 100m/min 或 更 高

34、， 具 有 三 维 动 画 图形 功 能 和 宜 人 的 图 形 用 户 界 面 ， 同 时 具 有 丰 富 的 刀 具 管 理 功 能 、 宽 调 速 主 轴系 统 、 多 功 能 智 能 化 监 控 系 统 和 面 向 用 户 的 宏 程 序 功 能 ， 还 有 很 强 的 职 能 诊6断 和 智 能 工 艺 数 据 库 ， 能 实 现 加 工 条 件 的 自 动 设 定 ， 并 能 实 现 计 算 机 的 联网 和 通 信 。1.1.4 数控加工中心的优缺点数 控 技 术 的 发 展 已 经 有 50 多 年 的 历 史 了 ， 经 过 多 次 修 正 ， 如 今 它 已 经很 成 熟

35、了 。 在 这 50 年 里 ， 它 没 有 被 社 会 发 展 所 陶 汰 ， 证 明 着 它 有 许 多 优 点 ，而 且 它 的 优 点 是 无 可 取 代 的 。 它 的 优 点 有 高 精 度 、 定 位 准 确 性 、 对 操 作 者 的技 术 要 求 低 、 能 增 加 生 产 力 、 减 少 人 为 错 误 、 能 适 应 中 、 小 批 量 结 构 复 杂 、精 度 高 的 加 工 、 对 工 时 估 算 容 易 、 生 产 精 度 掌 握 容 易 。1.1.5 数 控 技 术 发 展 回 顾 及 未 来 发 展 趋 势1、 数 控 （ NC） 阶 段 （ 1952-1970

36、 年 ）早 期 的 计 算 机 运 算 速 度 低 ， 这 对 当 时 的 科 学 计 算 和 数 据 处 理 影 响 不 大 ，但 不 能 适 应 机 床 实 时 控 制 的 要 求 。 于 是 ， 人 们 不 得 不 采 用 数 字 逻 辑 控 制 电 路 ，组 成 机 床 专 用 计 算 机 。 这 种 数 控 装 置 称 为 硬 件 连 接 数 控 装 置 (HARD-WIRED NC)， 简 称 为 数 控 (NC)。 随 着 电 子 元 器 件 的 发 展 ， 这 个 阶 段 又 经 历了 三 代 ： 1952 年 的 第 一 代 电 子 管 计 算 机 组 成 的 数 控 装 置

37、 ； 1959 年的 第 二 代 晶 体 管 计 算 机 组 成 的 数 控 装 置 ； 1965 年 的 第 三 代 小 规模 的 集 成 电 路 计 算 机 组 成 的 数 控 装 置 。2、 计 算 机 数 控 （ CNC） 阶 段 （ 1970 年 -至 今 ）1970 年 研 制 成 功 了 大 规 模 集 成 电 路 ， 并 将 其 用 于 通 用 小 型 计 算 机 。 此时 的 小 型 计 算 机 ， 其 运 算 速 度 比 以 往 的 计 算 机 有 了 大 幅 度 的 提 高 ， 比 专 用 计算 机 成 本 低 、 可 靠 性 提 高 。 于 是 ， 小 型 计 算 机

38、作 为 数 控 系 统 的 核 心 部 件 ， 数控 机 床 进 入 了 计 算 机 数 控 （ CNC） 阶 段 。 1971 年 ， 美 国 INTEL 公 司 在 世界 上 的 第 一 次 将 计 算 机 的 两 个 最 核 心 的 部 件 -运 算 器 和 控 制 器 ， 采 用 大 规 模的 集 成 电 路 控 制 技 术 ， 将 其 集 成 在 一 块 芯 片 上 ， 称 为 微 处 理 器（ Microprocessor） ， 又 称 中 央 处 理 单 元 CPU。 1974 年 ， 微 处 理 器 应 用 于 数控 系 统 。虽 然 早 期 的 微 处 理 器 速 度 和 功

39、 能 对 数 控 装 置 来 说 有 局 限 性 ， 但 可 以 通 过多 处 理 器 结 构 来 解 决 相 应 的 问 题 。 由 于 微 处 理 器 是 通 过 计 算 机 的 核 心 部 件 ，故 此 时 的 数 控 系 统 仍 然 成 为 计 算 机 数 控 。 到 了 1990 年 ， PC 机 的 性 能 已 发展 到 很 高 的 水 平 ， 可 满 足 数 控 系 统 核 心 部 件 的 要 求 ， 而 且 PC 机 的 生 产 批量 很 大 ， 软 件 资 源 丰 富 ， 价 格 便 宜 ， 可 靠 性 高 ， 数 控 系 统 从 此 进 入 基 于PC 的 阶 段 。3、

40、未 来 的 发 展当 今 的 计 算 机 业 的 高 速 发 展 ， 并 且 计 算 机 业 已 经 基 本 成 熟 ， 所 以 数 控 系7统 还 是 以 PC 为 基 础 ， 开 发 以 PC 为 基 础 的 控 制 器 ， 这 种 控 制 器 可 以 将 数 控系 统 与 PC 直 接 连 接 ， 这 样 可 以 直 接 实 现 数 据 的 传 输 ， 大 大 提 高 了 控 制 器的 能 力 ， 还 将 降 低 控 制 器 的 成 本 。控 制 器 还 将 采 用 开 放 式 的 系 统 构 架 ， 这 样 数 控 机 床 也 可 以 像 今 日 的 计 算机 业 一 样 ， 用 户

41、可 以 根 据 需 要 自 行 对 数 控 机 床 的 软 、 硬 件 进 行 配 置 ， 这 样 数控 机 床 的 功 能 提 升 了 ， 价 格 降 低 了 。 同 时 数 控 机 床 还 向 小 型 化 发 展 。总 之 ， 计 算 机 数 控 阶 段 也 经 历 了 三 代 。 即 1970 年 的 第 四 代 小 型 计算 机 数 控 系 统 ； 1974 年 的 第 五 代 微 处 理 器 组 成 的 数 控 系 统 ； 1990 年 的第 六 代 基 于 PC 的 数 控 系 统 。数 控 系 统 半 个 世 纪 经 历 了 两 个 阶 段 六 代 大 发 展 ， 只 是 发 展

42、 到 了 第 五 代 以后 ， 才 从 根 本 上 解 决 了 数 控 系 统 可 靠 性 低 、 价 格 昂 贵 、 应 用 很 不 方 便 等 极 为关 键 的 问 题 。 因 此 ， 即 使 在 工 业 发 达 国 家 ， 数 控 机 床 大 规 模 地 得 到 应 用 和 普及 也 是 在 20 世 纪 的 70 年 代 末 、 80 年 代 初 的 事 情 ， 也 就 是 说 ， 数 控 技 术 的发 展 和 普 及 经 过 了 近 30 年 。1.2 数 控 系 统 介 绍1.2.1 三菱数控产品简介 三 菱 公 司 是 国 际 上 有 影 响 力 的 著 名 企 业 ， 其 生

43、产 的 产 品 以 性 能 好 、 质 量稳 定 可 靠 获 得 广 大 用 户 的 一 致 好 评 ， 近 几 年 来 ， 三 菱 电 机 公 司 加 大 了 在 中 国大 陆 推 广 CNC 数 控 系 统 的 力 度 。数 控 机 床 的 核 心 是 控 制 器 ， 三 菱 公 司 推 出 了 高 质 量 、 高 性 价 比 的CNC 系 统 ， 它 提 供 了 丰 富 而 先 进 的 功 能 。 目 前 在 中 国 市 场 推 广 使 用 的 有 普及 型 的 E60 系 列 ， 高 性 能 的 M60S 系 列 数 控 系 统 ， 以 及 用 于 汽 车 生 产 线 的高 档 C64

44、 CNC 数 控 系 统 ， 今 年 又 推 出 了 E68、 M700 等 系 列 CNC 数 控 系统 。1.2.2 三菱 M64S 数控系统简介1、 数 控 加 工 中 心 结 构数 控 加 工 中 心 的 结 构 框 图 如 图 1.5 所 示 ：8图 1.5 数控加工中心电气组成结构框图由 图 1.5 结 构 框 图 可 知 ， 加 工 中 心 电 气 组 成 分 别 由 CNC 数 控 系 统 ， 进给 伺 服 轴 ， 主 轴 及 其 他 轴 电 力 电 器 、 电 机 等 组 成 。2、 三 菱 M64S 数 控 系 统 规 格三 菱 M64S 数 控 系 统 主 要 规 格 参

45、 数 见 下 表 1.1：表 1.1 三菱 M64S 数控系统主要规格车削系统 钻削系统、铣削系统型号 M64SL M64SM最大控制轴数 14 7最大 NC 轴数 12 6最大主轴数 4最大 PLC 轴数 2同时联动轴数 4辅助轴数 4PLC 开发工具 GX Developer程序存储容量（标准/最大） 40/5120显示单元 单色 CRT （9 寸）单色 LCD（7.2 寸 10.4 寸）彩色 LCD（10.4 寸）MELSEC 网络 CC-LINK3.三 菱 M64S 数 控 系 统 结 构三 菱 M64S 数 控 系 统 具 有 一 般 通 用 数 控 系 统 的 结 构 ,分 别 由

46、 控 制 单 元 /数控装置（CNC）机 床 控 制 电 器主轴伺服器X轴进给驱动 Z轴进给驱动刀臂电机控制 主轴冷却电机 Y轴进给驱动 刀架电机控制排屑电机切削液电机控制9显 示 单 元 、 基 本 I/O 单 元 、 伺 服 驱 动 单 元 、 伺 服 电 机 、 远 程 I/O 单 元 、RS-232 等 设 备 组 成 ， 如 图 所 示 ：图 1.6(a) 三 菱 M64S 数 控 系 统 结 构三 菱 M64S 数 控 数 控 系 统 的 功 能 强 大 故 当 其 用 于 加 工 中 心 时 的 各 功 能 组件 也 很 多 ， 有 些 组 件 在 本 次 设 计 中 并 未 遇

47、 到 ， 所 以 在 此 次 设 计 中 可 将 系 统 结构 稍 作 简 化 ， 如 图 1.6（ b） 所 示 ， 每 一 个 单 元 的 安 装 与 连 接 在 下 面 章 节 均有 介 绍 。101.6（b） 三菱 M64S 数控系统结构4、 三 菱 M64S 数 控 系 统 的 特 点（ 1） 所 有 M64S 系 列 控 制 器 都 标 准 配 备 了 RISC 64 位 CPU， 具 备 目前 世 界 上 最 高 水 准 的 硬 件 性 能 。（ 2） 高 速 高 精 度 即 能 对 应 ， 尤 为 适 合 模 具 加 工 。（ 3） SSS（ Super Smooth Surf

48、ace） 超 高 平 滑 表 面 控 制 ， 大 幅 改 善 模 具加 工 精 度 及 时 间 要 求 。（ 4） 标 准 内 藏 对 应 全 世 界 主 要 通 用 的 12 种 多 国 语 言 操 作 界 面 。（ 5） 可 对 应 内 含 以 太 网 络 和 IC 卡 界 面 ， 即 使 在 程 序 运 转 中 ， 所 有 内藏 资 料 都 可 以 传 输 对 立 。（ 6） 坐 标 显 示 转 换 可 自 由 切 换 （ 程 序 值 显 示 或 手 动 插 入 量 显 示 切 换 ）（ 7） 标 准 内 藏 波 形 显 示 功 能 ， 工 件 位 置 坐 标 及 中 心 点 测 量 功

49、 能 。（ 8） 缓 冲 区 修 正 机 能 扩 展 ， 可 对 应 HPS/计 算 机 链 接 B/DNC/记 忆/MDI 等 模 式 。（ 9） 图 形 显 示 机 能 改 进 ； 可 含 有 刀 具 路 径 资 料 ， 以 充 分 显 示 工 件 坐 标及 刀 具 补 偿 的 实 际 位 置 。（ 10） 简 易 式 对 话 程 序 软 件 。（ 11） 可 对 应 Windows 操 作 环 境 的 PLC 开 发 软 件 GX Developer。（ 12） 特 殊 G 代 码 和 固 定 循 环 程 序 ， 如 G12/13， G34/35/36， G37.1等 。（ 13） 新 机 能 扩 展 追 加 ， 根 据 市 场 ， 满 足 客 户 请 求 ， 详 细 给 营 业 单 位 。11第 二 章 三 菱 M64S 数 控 系 统 硬 件 组 成在 本 次 毕 业 设 计 中 所 用 的 三 菱 M64S 数 控 系 统 的 配 置 是 标 准 配 置 ， 包括 插 口 与 配 线 ， 这 为 我 毕 业 设 计 的 研 究 提 供 了 方 便 。 在 本 章 中 重 点 介 绍了 控 制 单 元 、 基 本 I/O 单 元 、 伺 服 单 元 的 安 装 与 连 接 。2.1 三 菱 M64S 数 控 系 统 NC 单 元2