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1、基于PLC的数字程序控制的模拟毕业设计（论文）任务书教 学 部 专业 班级 学号 姓名 毕业设计（论文）题目 基于PLC的数字程序控制的模拟 毕业设计（论文）时间 日至 日毕业设计（论文）进行地点 自动化学院实验中心 毕业设计（论文）内容及要求：(一)主要内容数字程序控制就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制。数字程序控制主要应用于机床控制,采用数字程序控制系统的机床叫做数控机床。本毕业设计主要实现利用PLC完成双轴直线切削的直线运动的数字程序控制的模拟。利用PLC实现直线插补算法，并完成二维数
2、控平台模拟控制；利用组态软件实现两个坐标轴步进电机状态的监控以及绘制直线插补的运动轨迹。（二）毕业设计的内容及要求：（1）阅读主要参考文献，收集有关资料。（2）深入学习并掌握PLC和组态软件语言编程。（3）掌握直线插补的基本原理。（4）设计PLC直线插补的程序。（5）基于组态软件的监控系统的设计。（6）毕业论文要文理通顺，叙述清楚，有重点地说明研究过程和分析方法；（7）论文要求20000字左右，且上交Word文档；（8）相关科技英文翻译字数不少于5000字。指导教师签字 年 月 日负责教师签字 年 月 日摘 要可编程控制器（简称PLC）以其通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程易于掌握、体积小
3、、维修工作少、现场接口安装方便等一系列优点，被广泛应用于工业自动控制中。本文主要研究基于PLC的数字程序控制的模拟，主要研究内容包括：1）逐点比较法直线插补和圆弧插补PLC程序设计。在介绍逐点比较法基本原理的基础上，重点论述了基于西门子S7-200的第一象限直线插补和逆圆弧插补的程序设计。2）逐点比较法PLC控制上位机监视系统的设计。采用紫金桥组态软件完成对PLC直线插补和圆弧插补两个程序的实时监视和界面模拟。该组态监控系统拥有良好的人机界面，通用性好，操作简单、方便、易于实现PLC的集中监控和管理等特点，具有较广泛的应用前景。关键词：逐点比较法；直线插补；圆弧插补；组态监控AbstractP
4、rogrammable Logic Controller (PLC) for its versatility, high reliability and simple instruction set, programming easy to master, small size, low maintenance, easy installation and a series of site interfaces, is widely used in industrial automatic control.This paper studies simulation based on digit
5、al program control of PLC. Its main contents include：1. PLC program Design of the line interpolation operations and the circular interpolation operations of point by point comparison method. In introducing the basic principles of point by point comparison method basis，it proposes the line interpolat
6、ion operations in first Quadrant and the circular interpolation operations based on Siemens S7-200 system. 2. The design of PC monitoring system controlled by PLC under point by point comparison method. Using Real bridge software it needs to complete the design of Real-time monitoring and interface
7、simulation of two programs including the line interpolation operations and the circular interpolation operations. Configuration monitoring system has many good features such as, good human-machine interface, good commonality, Simple and convenient operating, and easy to implement centralized monitor
8、ing and management of PLC. It has a wider application prospects.Keywords: the point by point comparison method, line interpolation, circular interpolation, Configuration Monitoring目 录1绪论11.1 课题背景11.2 研究意义11.2.1 数控21.2.2机床数控与数控机床31.3 课题研究任务及要求31.3.1 课题研究内容41.3.2 技术指标41.4课题的内容安排42PLC可编程控制器52.1 PLC可编程控
9、制器的描述52.1.1 PLC发展历程52.1.2 PLC构成62.1.3 CPU构成62.1.4 I/O模块62.1.5 电源模块72.1.6 底板或机架72.1.7 PLC系统其它设备72.1.8 PLC通信联网82.1.9 PLC的优点82.1.10 PLC特点92.1.11 PLC应用102.2 西门子S7-200112.2.1 简介112.2.2 出色表现112.2.3 适用范围112.2.4 详细介绍123逐点比较法插补原理143.1 逐点比较法143.2 第一象限直线插补原理153.2.1 偏差计算公式153.2.2 终点判别法163.2.3 插补计算过程163.2.4 不同象限
10、的直线插补173.3第一象限逆时针圆弧插补173.3.1 偏差计算公式173.3.2 终点判别法183.3.3 插补计算过程183.3.4 四个象限的圆弧插补公式184逐点比较法插补系统的程序设计204.1 基于PLC的直线插补软件设计204.1.1 直线插补程序I/O分配表204.1.2 第一象限内的直线插补流程图214.1.3 直线插补主要程序的设计及分析224.2 圆弧插补PLC软件设计264.2.1 圆弧插补程序I/O分配表264.2.2 第一象限内逆时针圆弧插补流程图274.2.3 圆弧插补主要程序的设计及分析284.3程序调试334.3.1 PC与PLC的通讯334.3.2 程序下
11、载运行345基于紫金桥组态软件数字程序监控系统的设计355.1工业控制组态软件概述355.2 紫金桥监控组态软件355.3 紫金桥监控组态软件的应用365.3.1与西门子PLC S7-200的关联365.3.2 第一象限直线插补组态监控的设计385.3.3 第一象限逆时针圆弧插补组态监控43结 论48社会经济效益分析49致 谢50参考文献51附录I 第一象限直线插补程序52附录II 第一象限逆时针圆弧插补程序611 绪论数字程序控制是一种基本的控制方式，在日常生活、工业自动化、家用电器、环境保护、安全生产和汽车工业等中都广泛应用了这种控制方式。所以对数字程序控制的模拟监控在现代化生产中显得尤为
12、重要。1.1 课题背景在工业自动化方面，如工厂车间使用的各种加工车床，以前很多都是人力或是半人力操作控制。大多数的自动化控制只是单纯的从大的方面节省人力，而没有针对各个细节操作进行分别控制，从而不能有效做到生产产品精确加工和完全自动加工，也造成了人力资源的浪费。PLC的数字程序控制则针对各个环节，分别进行控制，上传给计算机，计算机通过该数字程序控制对各个用户进行分别有效地调节控制，实现了工业生产的自动化控制，同时也避免了不必要的资源浪费。数字程序控制是许多行业的重要工作目标之一，不论是日常生活、工业自动化、家用电器、环境保护、安全生产和汽车工业等等，都需要在符合规定并且合适的条件下尽可能达到自
13、动化，从而节省人力资源。然而自动控制需要大量的实践和对实际工业基础的了解，所以研究数字程序控制的模拟就显得非常重要。 总而言之，在现在的生活、生产中，基于PLC的数字程序控制有着很广阔的应用前景。1.2 研究意义随着科学技术和社会生产的迅速发展，机械产品日趋复杂，对机械产品质量和生产率的要求越来越高。在航空航天、军工和计算机等工业中，零件精度高、形状复杂、批量少、经常改动，加工困难，生产效率低，劳动强度大，质量难以保证。机械加工工艺过程自动是和智能化适应上述发展特点的最重要手段。在零件加工中，理想加工轨迹是刀具中心轨迹应与零件轮廓形状一致，但实际应用时往往用一小段直线或圆弧去逼近，从而使得控制
14、算法简单，计算量减小。插补算法是确定刀具中心运动轨迹的计算方法；插补计算就是对数控系统输入基本数据（如直线的起点、终点的坐标，圆弧的起点、终点、圆心的坐标等）运用一定的插补算法计算，计算结果可用来图形仿真或作为刀的进给数据。目前插补算法有很多种，与其它插补方法相比，逐点比较法是一种控制算法简单、进给速度控制方便的插补算法。逐点比较法插补既可以作直线插补，又可作圆弧插补。它比较适用于一些以步进电机为驱动装置的开环或闭环的中等精度或中等速度要求的计算机数控系统。本文将介绍逐点比较法圆弧插补的基本原理及改进后的逐点比较法圆弧插补，最后给出改进前后的模拟仿真。在机床的实际加工中，为了满足几何尺寸精度的要求，刀具中心轨迹应该准确地依照工件的轮廓形状来生成。然而，对于简单的曲线，数控装置易于实现，但对于较复杂的形状，若直接生成，势必会使算法变得很复杂，计算机的工作量也相应地大大增加。因此，在实际应用中，常常采用一小段直线或圆弧去进行逼近，有些场合也可以用抛物线、椭圆、双曲线和其他高次曲线去逼近(或称为拟合)。所谓插补是指数据密化的过程。在对数控系统输入有限坐标点(例如起点、终点)的情况下，计算机根据线段的特征(直线、圆弧、椭圆等)，运用一定的算法，自动地在有限坐标点之间生成一系列的坐标数据，即所谓数据密化，从而自动地对各坐标轴进行脉冲分配
