Đồ Án Thiết Kế Hệ Thống Giám Sát Và Điều Khiển Bàn Máy CNC

MỞ ĐẦU


Với sự phát triển không ngừng của các thành tựu khoa học - Công nghệ đặc biệt là lĩnh vực điều khiển số và tin học đã cho phép những nhà chế tạo máy ứng dụng vào máy khoan cắt kim loại với các hệ thống điều khiển ngày càng chính xác hơn với tóc độ nhanh hơn và giá thành thấp hơn.
Sự xuất hiện của các máy CNC(Computer Numerical Control) đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công nghiệp. Các đường cong được thực hiện dễ dàng như đường thẳng, các cấu trúc phức tạp 3 chiều cũng dễ dàng thực hiện, và một lượng lớn các thao tác do con người thực hiện được giảm thiểu. Việc gia tăng tự động hóa trong quá trình sản xuất với máy CNC tạo nên sự phát triển đáng kể về chính xác và chất lượng. Kỹ thuật tự động của CNC giảm thiểu các sai sót và giúp người thao tác có thời gian cho các công việc khác. Ngoài ra còn cho phép linh hoạt trong thao tác các sản phẩm và thời gian cần thiết cho thay đổi máy móc để sản xuất các linh kiện khác.
Qua việc tìm hiểu và nghiên cứu về máy CNC, mô hình máy CNC khoan và phay biên dạng chi tiết sản phâm được tôi thiết kế nhỏ gọn, điều khiển bằng PLC S7-200. Với mục đích áp dụng những gì đã học, những phương pháp điều khiển,bộ giám sát vào thực tế. Đề tài “Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển bàn may CNC” được thực hiện trong thời gian hơn năm tháng, nhưng vì thời gian có hạn nên đề tài vẫn có nhiều khuyết điểm, rất mong ý kiến đóng góp của quí thầy cô giáo để việc nghiên cứu trở nên thực tế hơn.
Mục lục
MỞ ĐẦU 1
LỜI CẢM ƠN 2
DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ 9
PHẦN I: 13
A.MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (CNC): 13
I. MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (MÁY CNC):. 13
II. CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC:. 16
II.1. Điều khiển trực tuyến DNC (Direct Numerical Control): 16
II.2. Điều khiển thích nghi AC (Adaptive Control): 18
II.3. Hệ thống gia công linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing Systems): 20
III. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC MÁY CNC:. 23
IV. LẬP TRÌNH CHO MÁY CNC:. 25
B. CÁC ĐIỂM CẦN QUAN TÂM KHI LẬP TRÌNH TRÊN MÁY CNC: 27
I.HỆ TỌA ĐỘ:. 27
I.1. Điểm Zero chương trình: 28
I.2. Điểm khởi hành: 28
I.3. Điểm chuẩn: 29
I.4. Lập trình theo tọa độ tuyệt đối (Absolute) và theo toạ độ gia số (Incremental): 30
II.ĐIỀU KHIỂN ĐƯỜNG DỊCH CHUYỂN TRÊN MÁY CNC:. 31
II.1. Những khái niệm liên quan đến phép đo vị trí: 31
II.2. Các phương pháp đo: 31
II.3. Các dụng cụ đo vị trí : 36
II.4. Các dạng dịch chuyển :. 45
C. CÁC CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC: 46
I.BẢNG ĐIỀU KHIỂN ĐƯỜNG DỊCH CHUYỂN G:. 46
II. Ý NGHĨA MỘT SỐ CHỨC NĂNG:. 50
II.1.Chọn mặt phẳng: 50
II.2.Di chuyển nhanh (G00): 51
II.3.Nội suy tuyến tính (nội suy thẳng) G01: 51
II.4.Nội suy phi tuyến (nội suy cung tròn) G02, G03: 52
PHẦN II. 55
CHƯƠNG I: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 55
I.MÔ HÌNH:. 55
I.1.Cấu trúc mô hình: 55
I.2.Cảm biến vị trí ghép với động cơ DC: 56
II.SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ:. 57
III.MẠCH ĐỘNG LỰC:. 57
III.1.Sơ đồ khối của tác động khâu động lực: 58
III.2.Chức năng của các khối: 59
IV.MẠCH NHẬN XUNG TỐC ĐỘ CAO TỪ ENCODER:. 60
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ: 61
I.SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID S7-200: 61
I.1.Thuật toán PID số: 61
I.2.Làm việc với bộ PID S7-200: 63
II.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ BỘ PID ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ: 64
III.TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ Kp, Ki, Kd THEO LÝ THUYẾT CHO ĐỘNG CƠ: 64
III.1.Thiết lập hàm truyền cho động cơ: 64
III.2.Vẽ đáp ứng điều khiển P: 66
III.3.Đáp ứng PI: 68
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ PHẦN MỀM . 70
I.KẾT NỐI BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÁY TÍNH:. 70
II. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ GIẢI THUẬT CÁC HÀM NỘI SUY. 76
II.1.Phương pháp nội suy. 76
II.2.Phương pháp nội suy đường thẳng : 77
II.3.Nội suy cung tròn : 79
II.4.Nội suy xoắn ốc. 80
II.5.Nội suy parabol 81
II.6.Nội suy bậc 3: 81
III.TÍNH TOÁN VÀ GIẢI THUẬT NỘI SUY ĐOẠN THẲNG THEO 2 TRỤC OX,OY:. 81
III.1.Tính toán nội suy đoạn thẳng theo lượng chạy cắt F. 81
III.2.Di chuyển quảng đường dài L(L[SUB]X[/SUB],L[SUB]Y[/SUB]) trên hai trục với lượng chạy cắt F: 84
III.3.Giải thuật nội suy đoạn thẳng G04: 86
III.4.Giải thuật nội suy G00: Chạy dao nhanh đến một điểm tọa độ cho trước. 89
IV.TÍNH TOÁN VÀ GIẢI THUẬT NỘI SUY G01,G02,G03:. 89
IV.1.Nội suy đường tròn tâm O bán kính R (G01): 89
IV.2.Nội suy cung tròn từ điểm A đến điểm B bán kính R (G02: ngược chiều kim đồng hồ; G03: cùng chiều kim đồng hồ): 92
V. XÁC ĐỊNH ĐIỂM TRONG HỆ TỌA ĐỘ CỰC 97
V.1.Tính góc của một điểm trong hệ tọa độ cực: 97
V.2.Tính góc quay của lệnh nội suy cung tròn: 99
V.3.Giải thuật nội suy G02,G03: 100
VI.GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH:. 101
VI.1.Phần hiển thị: 102
VI.2.Phần tập lệnh: 103
VI.3.Phần tải lệnh từ tập tin Excel: 106
VI.4.Giản đồ xung kết nối hoạt động giữa máy tính và PLC: 106
VI.5.Giải thuật kết nối hoạt động giữa máy tính và VB: 107
PHẦN 3: 108
I.NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC KHI LÀM LUẬN VĂN: 108
II.NHỮNG KẾT QUẢ CHƯA ĐẠT ĐƯỢC: 108
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO: 109