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1、毕业设计（论文） 摘要I摘摘 要要可编程控制器（PLC）是专为工业环境下应用而设计一种工业控制计算机， 具有抗干扰能力强、可靠性极高、体积小、是实现机电一体化理想控制装置等 显著优点，实践与深入研究，本文提出了利用 PLC 控制步进电机实现数控系统 点位控制功能有关见解与方法，介绍了控制系统研制中需要认识与解决若干问 题，给出了控制系统方案及软硬件结构设计思路，工矿企业实现相关机床改造 具有较高应用与参考价值数控技术是综合应用了电子技术、计算技术、自动控制与自动检测等现代 科学技术成就而发展起来的，目前在许多领域尤其是在机械加工行业中的应用 日益广泛。数控系统按其控制方式划分有点位控制系统、直
2、线控制系统、连续控制系 统。在机械加工时，数控系统的点位控制一般用在孔加工机床上（例如钻孔、 铰孔、镗孔的数控机床），其特点是，机床移动部件能实现由一个位置到另一 个位置的精确移动，即准确控制移动部件的终点位置，但并不考虑其运动轨迹， 在移动过程中刀具不切削工件。关键词：关键词：PLC 点位控制 步进电机 光电编码器毕业设计（论文） 毕业设计总体概括2ABSTRACTBecause PLC is one industrial control computer which is specially applied under the industry environment , it has l
3、ots of remarkable merits,such as strong antijamming ability , high reliability , slight volume , and it is an ideal control device to realize the integration of machinery and so on.Therefore, through the practice and deep research, this article proposes related opinions and methods on realizing the
4、position control function of the numerical control system by using the PLC ,introducing certain questions which needs to be known and solved in the control system development , and giving the design mentality about the control system plan and the software and hardware structure as well.it has high a
5、pplication and reference value to realize the transformation of related engine bed ,regarding the Industrial and mining establishment .The numerical control technology develops with applying achievements on modern science technology synthesisly ,such as electronic technology, computation technology,
6、 automatic control and automatic detection , and so on .At present , it has been widely spreaded in many domains day by day,particularly in the machine- finishing profession.There are two ways to realize the numerical control system: Firstly, using the entirely-functional numerical control installme
7、nt, its function is perfect, but its price is actually expensive.Moreover, to position control ,many function is unnecessary; Secondly, using the single trigger or the monolithic integrated circuit control, besides carrying on the software development, it needs to design the hardware circuit, the in
8、terface circuit, the driving circuit, especially considering the antijamming question in the industry scene .Key words ： plc stepping motor photoelectric encoder毕业设计（论文） 毕业设计总体概括3绪绪 论论1、数控系统发展简史及趋势、数控系统发展简史及趋势 1946 年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信
9、息社会奠定了基础。 6 年后，即在 1952 年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。 1.1 控(NC)阶段(19521970 年) 早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路“搭“成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控(HARD-WIRED NC)，简称为数控(NC)。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即 1952 年的第一代-电子管；1959 年的第二代-晶体管；1965 年的第三代-小规模集成电
10、路。 1.2 计算机数控(CNC)阶段(1970 年现在) 到 1970 年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控(CNC)阶段(把计算机前面应有的“通用“两个字省略了)。到 1971 年，美国 INTEL 公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件-运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器(MICROPROCESSOR)，又可称为中央处理单元(简称 CPU)。到 1974 年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕(故当时曾用于控制多台机床，称之为群控)，不如采用微处
11、理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。 到了 1990 年，PC 机(个人计算机，国内习惯称微机)的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于 PC的阶段。 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；1974 年的第五代-微处理器和 1990 年的第六代-基于 PC(国外称为 PC-BASED)。还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控(即 CNC)了，而我国仍习惯称数控(NC)。所以我们日常讲
12、的“数控“，实质上已是指“计算机数控“了。毕业设计（论文） 毕业设计总体概括42、实现机床数控化的必要性、实现机床数控化的必要性从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。 2.12.1 可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。 2.22.2 可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高 37 倍。由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现
13、自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了“柔性自动化“。 2.32.3 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配“。 2.42.4 可实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运。 2.52.5 拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。 2.62.6 由以上五条派生的好处。如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力(一个人可以看管多台机床)，减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外
14、，机床数控化还是推行 FMC(柔性制造单元)、FMS(柔性制造系统)以及 CIMS(计算机集成制造系统)等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。 从宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在 70 年代末、80 年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业(包括军、民机械工业)进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、FMC、FMS 外，还包括在产品开发中推行 CAD、CAE、CAM、虚拟制造以及在生产管理中推行 MIS(管理信息系统)、CIMS 等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械
15、工业进行深入改造(称之为信息化)，最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后 20 年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重(数控化率)到 1995 年只有 1.9%，而日本在 1994 年已达20.8%，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。毕业设计（论文） 毕业设计总体概括53、数控未来发展的趋势、数控未来发展的趋势 3.13.1 继续向开放式、基于 PC 的第六代方向发展基于 PC 所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用 PC 机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC 机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。 3.23.2 向高速化和高精度化发展这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。 3.33.3 向智能化方向发展随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。 3.3.1 应用自适应控制技术 数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。 3.3.2 引入专家系统指导加工 将熟练工人和专家的经
