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1、加工中心模拟控制系统第 1 页 共 26 页江江阴阴职职业业技技术术学学院院毕毕业业论论文文课题课题：加工中心模拟系统控制专专 业：业： 06 计算机控制 姓姓 名：名： 季飞 学学 号：号： 2006030212620060302126 指导老师：指导老师： 沈灿钢 完成日期：完成日期： 2008-12-12 加工中心模拟控制系统第 2 页 共 26 页摘摘 要要本文介绍了以加工中心为例的模拟系统控制，在介绍其工作原理并进而介绍了一部分 PLC、MCGS 原理及应用。本文将个人所做的设计加以整理成案，通过设计方案的提出，原理，操作设计，软件应用等多个方面加以阐述，很好的介绍了PLC 可编程控
2、制器和 MCGS 组态的应用。相信通过本文的介绍，您将对此系统有一个清晰的认识，也将为所有对此技术感兴趣的读者给以帮助。AbstractThe main body of a book has been introduced taking processing centre as regular simulation system under the control of, in principle and application having introduced whose operating principle and having introduced a part of PLC , M
3、CGS then. The main body of a book is given with design made by individual arranging able case, put forward , principle , operation by the design plan design that, PLC programming controller and application of MCGS group state the software is applied having waited for many additionally expound , very
4、 good aspect introduction. Believe in introduction by the main body of a book, you will have a limpid cognition to this system , also the reader who is that possessions is interested in to this technology is given helping.加工中心模拟控制系统第 3 页 共 26 页目目 录录摘摘 要要2第一章第一章 绪论绪论51 PLC 的发展 52 MCGS 组态软件的发展 53 本文设计
5、的意义 6第二章第二章 总体方案总体方案71 任务控制的要求 72 PLC 简介 72.1 什么是 PLC 72.2 PLC 的构成82.3 PLC 的工作原理82.4 系统的控制结构图83 MCGS 的简介 93.1 什么是 MCGS 93.2 MCGS 的构成 93.3 MCGS 的运行 10第三章第三章 方案设计方案设计 111 PLC 设计 111.1 确定设计任务书111.2 确定外围 I/O 设备111.3 选定 PLC 的型号11加工中心模拟控制系统第 4 页 共 26 页1.4 编制 PLC 的输入/输出分配表111.5 加工中心控制工艺图 121.6 加工中心接线图 131.
6、7 加工中心自动控制流程图 141.8 编程 15（1）自动控制编程 15（2）手动控制编程 172 MCGS 设计191.1 元件绘制191.2 动画图201.3 实时数据库201.4 运行策略211.5 脚本程序21第四章第四章 结论结论 23致致 谢谢 24参考资料参考资料 25加工中心模拟控制系统第 5 页 共 26 页第一章绪论1 PLC 的发展可编程序控制器（PLC）以其可靠性高、灵活性强、使用方便的优越性，迅 速占领了工业控制领域，成为先进的、应用势头最强的工业控制器，并风靡全 球。 PLC 控制技术是电气控制技术中的一朵奇葩。经过 30 多年的发展，PLC 已 形成了完整的工业
7、控制器产品系列，其功能从初期的主要用于替代继电-接触器 控制的简单功能，发展到目前的具有接近于计算机的强有力的软硬件功能。PLC 源于替代继电-接触器控制，它于传统的电气控制技术有着密不可分的联系。因 而，要学习 PLC 控制技术，必须先了解传统的电气控制技术。 随着科学技术的发展，电气控制技术在各领域中得到越来越广泛的应用。 可编程序控制器（PLC）的应用是电气控制技术发生了根本的变化。PLC 是以微 处理器为基础，综合了计算机技术、半导体技术、自动控制技术、数字技术和 网络通信技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。PLC 以其可靠性高、灵 活性强、使用方便的优越性，迅速占领了工业控制领域
8、。从运动控制到过程控 制，从单机自动化到生产线自动化乃至工厂自动化，从工业机器人、数控设备 到柔性制造系统（FMS） ，从集中控制系统到大型集散控制系统，PLC 均充当着 重要的角色，并展现出了强劲的态势。PLC 作为先进的、应用势头最强的工业 控制器风靡全球。PLC 技术、CAD/CAM 技术和工业机器人成为现代工业控制的三 大支柱。 PLC 用于包括逻辑运算、数值运算、数据传送、过程控制、位置控制、高 数计数、中断控制、人机对话、网络通信等功能的控制领域。12 MCGS 组态软件的发展社会信息化的加速是组态软件市场增长的强大推动力。随着经济发展水平 的提升，信息化社会将为组态软件带来更多的
9、市场机会。 组态软件应该向更多的应用领域拓展和渗透。目前的组态软件均产生于过 程工业自动化，很多功能没有考虑其他应用领域的需求。例如：化验分析（色 谱仪、红外仪等，包括在线分析） 、虚拟仪器（例如 LabView 的口号是 The Software is the Instrument） 、测试（如测井、机械性能试验等） 、信号处理 （如记录和显示轮船的航行数据） 。这些领域大量地使用实时数据处理软件，而 且需要人机界面，但是由于现有组态软件为这些应用领域考虑得太少，不能充 分满足系统的要求，因而目前这些领域仍然是专用软件占统治地位。随着计算 机技术的飞速发展，组态软件应该更多地总结这些领域的需
10、求，设计出符合应 用要求的开发工具，更好地满足这些行业对软件的需求，进一步减少这些行业 在自动测试、数据分析方面的软件成本，提高系统的开放程度。 过去工业控制计算机系统的软件功能都靠软件人员编程实现。工作量大， 软件通用性差，且易产生错误。随着工业控制要求的不断提高，专门用于工业 控制的组态软件应运而生，它是一套功能齐全的组态生成工具软件，通用性强， 而且系统的执行程序代码部分一般固定不变，为适应不同的应用对象只需改变 数据实体即可。目前国内外有很多公司开发出不少优秀产品，如 Intellution 公司的 Fix，Ci 公司的 Citect，清华紫光的组态王等。MCGS 是众多监控软件加工中
11、心模拟控制系统第 6 页 共 26 页中的一种，它具有许多优点，可用于任何监控系统，并可运行于 Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000 等操作系统。用户无须具备计算机编程的知识，就 可以在短时间内轻而易举地完成一个运行稳定，功能成熟，维护量小并且具备 专业水准的计算机监控系统的开发工作。 MCGS 组态软件提供了一套完善的网络机制，可把多台计算机通过 TCP/IP 网、Modem 网、485/422/232 网连接在一起，构成分布式网络测控系统，实现网 络间的数据同步、数据库同步和网络事件处理。同时，通过标准的网络功能， 可在工作站上直接对服务器中的数据库（如 S
12、QL Server）进行读写操作。 用 MCGS 构成分布式网络测控系统时，要求在每台计算机上都安装一套 MCGS 系 统，MCGS 把网络数据同步、网络数据库同步和网络事件处理三大部分以设备构 件的形式来实现，通过对这些构件的组态，实现 MCGS 的网络功能。43 本文设计的意义本文设计主要通过 PLC 来实现加工中心模拟系统的控制, 设计一个可自动 循环演示及手动操作演示的加工中心模拟系统,可实现钻孔、铣刀功能。其中自 动循环过程如流程图所示，手动操作可随意设置。此外，在 PLC 完成的基础上 再加以 MCGS 动画的基本设计，通过对脚本程序的设计简单的将自动循环过程展 现。加工中心模拟控
13、制系统第 7 页 共 26 页第二章 总体方案1 任务控制要求设计一个加工中心模拟系统,要求可自动循环演示及手动操作演示,其中 T1、T2、T3 为钻头，用其实现钻功能;T4、T5、T6 为铣刀，用其实现铣刀功 能。X 轴、Y 轴、Z 轴实现加工中心三坐标的 6 个方向上的运动。围绕 T1T6 刀具，分别运用 X 的左右运动、Y 轴的前后运动、Z 轴的上下运动实现整个 加工过程。2 PLC 简介2.1 什么是 PLC PLC 即可编程控制器（ Programmable logic Controller，是指以 计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987 年国际电工委员会 （Internat
14、ional Electrical Committee）颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义： PLC 英文全称 Programmable Logic Controller ,中文全称为可 编程逻辑控制器，定义是 :一种数字运算操作的电子系统，专为在工业 环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序， 执行逻辑运算 ,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令， 并通过数字或模拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产过程 .PLC 是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面 有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLCPLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子 装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、 顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模 拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC
