基于西门子840D五轴数控实验系统开发

发布时间：2017-07-07 09:21

  本文关键词：基于西门子840D五轴数控实验系统开发

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【摘要】：数控机床是由信息载体、输入/输出装置、数控系统、强电控制装置、伺服驱动系统、位置反馈装置、机床等部分组成,涵盖信息处理加工传输技术、伺服驱动技术、传感器技术等。随着计算机产业的不断发展,信息技术的不断进步,用户对数控机床的专用需求越来越高。本课题是对实验室的五轴数控实验系统的开发,主要包括两大部分:机械结构设计及搭建和控制系统的设计及开发。机械结构的设计主要是对五轴数控机床本体机械设计,进行三维建模,并搭建实验平台。控制系统的设计主要是基于西门子840D的开放性,对840D PLC进行软件设计及编程;对840D人机交互系统的界面进行开发。本文研究内容包括以下几个方面。首先,进行五轴数控实验系统机械结构方面的设计,应用三维制图软件Solid Works进行机床机械本体设计,包括机架设计、平动轴的设计和转动轴的设计等,并完成了机械本体的搭建。其次,对控制系统的硬件选型,及其各硬件进行配置。设计了五轴数控系统的供电电路和控制电路,对系统进行了参数配置,数控伺服系统配置。再次,基于840D系统的开放性,对控制系统进行设计和开发,包括两个方面:针对PLC模块,完成了对PLC软件的设计编程及硬件组态,I/O接口分配;应用西门子专用界面开发软件Win CC Flexible对五轴数控系统进行界面开发,完成了多个人机界面的设计及组态。最后,详细介绍了系统的数据调整、用户程序的嵌入及控制系统的连接,对系统进行总体调试,完成整个五轴数控实验系统的开发。
【关键词】：西门子840D PLC组态 WinCC Flexible 人机界面 五轴数控
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景10
• 1.2 数控系统的发展10-16
• 1.2.1 数控系统的产生和发展历程10-11
• 1.2.2 国外数控系统的研究现状11-12
• 1.2.3 我国数控系统的发展历史和现状12-13
• 1.2.4 数控系统的发展趋势13-16
• 1.3 课题的选题意义和主要内容16-18
• 第2章 五轴数控系统的设计18-35
• 2.1 引言18
• 2.2 五轴数控平台的机械结构设计18-25
• 2.2.1 五轴机床的常用类型18-20
• 2.2.2 五轴数控平台的机架设计20-21
• 2.2.3 X、Y、Z平动轴设计21-23
• 2.2.4 A、C旋转轴设计23-24
• 2.2.5 五轴平台实物24-25
• 2.3 五轴数控平台的静力学分析25-27
• 2.3.1 机械结构的前处理25-27
• 2.3.2 五轴实验平台的分析结果27
• 2.4 五轴数控平台控制系统的硬件设计27-33
• 2.4.1 西门子 840D数控系统28-29
• 2.4.2 840D数控系统硬件组成29-30
• 2.4.3 五轴数控系统硬件电路设计30-33
• 2.5 系统参数配置33-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第3章 五轴数控系统的PLC设计35-51
• 3.1 引言35
• 3.2 五轴数控系统PLC控制功能35-36
• 3.3 西门子S7-30036-38
• 3.3.1 PLC S7-300 硬件模块37
• 3.3.2 PLC S7-300 I/O地址分配37-38
• 3.4 五轴数控系统PLC软件设计38-46
• 3.4.1 项目的创建38-41
• 3.4.2 硬件组态41-42
• 3.4.3 程序块的编写42-46
• 3.5 PLC程序仿真46-48
• 3.6 PLC程序执行48-50
• 3.7 本章小结50-51
• 第4章 五轴数控系统人机界面的开发51-65
• 4.1 引言51
• 4.2 840D人机界面的工作原理和开发方法51-57
• 4.2.1 人机界面的工作原理51-53
• 4.2.2 840D人机界面的常用开发方法53-54
• 4.2.3 840D专用开发软件Win CC Flexible54-57
• 4.3 基于WINCC FLEXIBLE五轴数控实验系统人机界面的开发57-59
• 4.3.1 总体设计思路57-58
• 4.3.2 配置系统58
• 4.3.3 人机界面功能分类58-59
• 4.4 五轴数控系统人机界面的设计59-64
• 4.4.1 主界面设计59-60
• 4.4.2 机床界面设计60-62
• 4.4.3 程序界面设计62
• 4.4.4 通讯界面设计62-63
• 4.4.5 报警界面设计63-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第5章 五轴数控系统的安装及调试65-72
• 5.1 引言65
• 5.2 人机界面和PLC程序的嵌入65-66
• 5.3 控制系统的连接66-67
• 5.4 伺服系统的调试67-68
• 5.5 系统总体调试68-69
• 5.6 机床参数的调整69-71
• 5.6.1 机床参考点参数设定69-70
• 5.6.2 轴软、硬限位参数设定70-71
• 5.7 本章小结71-72
• 结论72-73
• 参考文献73-76
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果76-77
• 致谢77

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本文编号：529642