数控机床单片机控制系统设计

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数控机床控制系统设计

数控机床控制系统设计数控机床控制系统是现代机械加工中的重要设备，不仅减轻了人工操作的负担，还能够实现高效精确加工。

本文将从数控机床控制系统的设计原理、控制器的分类以及系统设计中需要考虑的因素等各方面进行详细阐述。

一、数控机床控制系统设计原理数控机床是一种以计算机控制的工具设备。

数控机床的工作原理是通过加工程序与自动化机床相连接，由计算机系统对机床运动进行控制。

数控机床的加工程序是一种由G代码和M 代码组成的程序，G代码主要用于控制机床的直线运动和圆弧运动、刀具半径、零点位置等，M代码则是用于控制机床的主轴转速、冷却液开关等控制信号。

基本上数控机床可以实现加工各种形状的物件，而且加工精度高，生产效率高。

二、控制器的分类数控机床控制器根据其构成和结构可以大致分为以下几个类型：1、点位控制器（P控制器）：点位控制器可以控制每一个轴单独移动到预定的位置后，马上停止这一轴的运动，使其它轴继续运动。

2、直线插补控制器（L控制器）：直线插补控制器是比点位控制器更为先进的控制器，它不仅在每个轴位置上进行控制，还可以控制各轴在不同的位置上同时启动或同时停止。

3、圆弧插补控制器（C控制器）：圆弧插补控制器是对圆弧运动进行控制的控制器。

它可以自动地计算和控制机床在坐标平面或变位平面上的转折点、曲线半径以及运动方向等，圆心和半径的计算完全由控制器来完成。

4、模态控制器（M控制器）：模态控制器是负责管理机床程序重复执行的控制器。

它只需输入一次程序，就可以重复地使用该程序。

换言之，它可以使用多个程序段，从而实现切换各种不同加工方式，同时还可以根据不同的工件要求随时更改程序的具体内容。

三、系统设计中需要考虑的因素在设计数控机床控制系统时，需要考虑如下因素：1、系统稳定性：稳定性是数控机床控制系统设计的重要指标，必须保证系统在加工过程中不会出现任何一个运动轴的失控。

系统设计时需要合理选用现代控制技术，同时要对硬件和软件进行完整测试，保证系统的稳定性。

数控机床控制系统的设计与实现

数控机床控制系统的设计与实现摘要：数控机床是通过内置的程序控制系统来依照一系列指令进行逻辑动作的机床。

相对于传统机床，数控机床具有高精度、高效率和高质量的特点并且逐渐成为机械行业加工的主要设备。

随着科技的进步，对零部件加工的效率、质量提出了越来越高的要求。

本文通过对数控系统进行研究达到提高加工精度和加工效率的目的。

关键词：数控机床；CNC PLC1.前言数控机床主要由程序介质、数控装置、伺服系统和机床主体四部分组成。

随着电力电子技术的发展使得微处理器等硬件性能有了较大的飞跃，使得数控机床在通用性、柔性、适应性和扩展性上有了较大的提升，随着计算机软件的发展，推动了数控机床向智能化和网络化的发展。

2.Fanuc 机床控制系统的设计2.1机床整体设计双工位立式加工中心系统主要由机床主体、数控系统、电器防护装置、气动装置、液压装置和辅助装置等几部分组成。

通过控系统控制机床主体。

采用伺服电机通过高精度的滚珠丝杠来实现对X、Y、Z轴的驱动；通过减速机构来驱动A、B轴；通过减速机构来驱动ATC 刀库的旋转；采用主轴电机通过V形带来驱动主轴旋转；采用液压装置和电磁阀来控制APC设备。

采用液压装置和气动装置来实现对夹具装置的控制。

2.2 机床电气控制系统的要求机床电气控制系统作为机床的重要组成部直接影响机床的加工精度和效率。

通常对电气控制系统要求如下：（1）可以通过按钮对机床各各部件进行单独的控制，以便于调整和对故障的恢复（2）通过单独控制进给轴来实现手轮模式、快速移动模式和回零模式。

（3）通过在输入介质上输入程序来实现程序编辑模式和远程控制模式，进而控制机床的运动。

（4）根据实际工件设置循环启动模式来实现机床周期性循环动作完成自动上料加工，直到系统收到停止信号。

2.3机床控制系统设计控制系统应采用控制方式简单、开放程度高、成本低的控制技术以实现项目成本低、易用性和可靠性高的要求。

为保证工作台的定位精度，在驱动电机上应用高精度的编码器作为反馈器件，实现了半闭环控制。

数控机床控制系统设计

TDNC150数控机床控制系统输入／输出装置的主要作用是输入程序和数据、打印和显示。

数控机床是严格按照外部输入的加工程序完成自动加工的。

加工程序是用字母、数字和其他编码指令表示的程序，是按零件加工顺序记载机床加工所需的各种信息，它包括零件加工的轨迹(如几何尺寸、几何形状等)、工艺信息(如进给速度、主轴转速等)及开关命令(如换刀、冷却液开或关等)。

加工程序常常记录在各种信息载体上，这些载体可以是穿7L带、磁带、磁盘等。

输入装置是将程序载体上的数控代码转换成相应的电脉冲信息，传送并存人数控装置内。

输出装置显示输入的内容及数控工作状态等信息，监控数控系统的运行。

1主传动系统：为了获得高精度就必须要有高稳定性，高精确度，采用无极变速，减少传动机构；用交流伺服主轴电机，通过具有高精度，减震性能的同步齿形带带动主轴运动。

2进给传动系统：为了满足进给运动时，被加工工件的最终位置的精确度和轮廓精度，此进给传动系统必须具备高传动精度，高灵敏度和搞稳定性，所以横向、纵向进给采用性能优良的交流伺服电动机直接驱动。

主运动变速采用变频器来调速，实现无级变速。

3传动元件选用滚珠丝杠螺母副。

此元件具有传动效率高，传动灵敏，摩擦力小且不易产生滑行，寿命较长，又有可逆性，轴向精度较高，施加预紧力后，可消除轴向间隙，反向时无空行程。

4导轨副选用滚动直线导轨副。

它具有一定承载能力，刚性好且有良良好导向精度。

5刀架选用制动回转刀架。

6电机与丝杠的联接方式采用联轴器联接，此联接方式既有较大的扭转刚度，而且能补偿因同轴度及垂直误差引起的干涉现象，能过简化结果，减少噪音，消除传动间隙，减少中间环节带来的传动误差，提高传动刚度控制电路如图所示BK系列机床控制变压器(以下简称变压器)在BK系列控制变压器基础上，我公司技术研发部门经过多年来进一步吸收国内外同类产品的优点，采用先进工艺和严谨设计进行制造，并优选国外先进方法的接线端子，具有性能优良、工作可靠、耗能低、体积小、接线安全，适用性广等特点，是一种理想的变压电源。

基于PLC的数控机床控制系统设计

基于PLC的数控机床控制系统设计数控机床是现代制造业中的核心设备之一，其在工业生产中的自动化程度非常高，能够实现高效、高精度的加工。

而PLC（可编程逻辑控制器）作为一种广泛应用于工控领域的专用计算机，其稳定性和可靠性非常高，适用于数控机床控制系统的设计。

硬件设计方面，首先需要选定适用于数控机床控制的PLC，一般推荐选择功能强大、性能稳定的工业级PLC。

其次，需要根据实际应用需求选择适配的输入输出模块，用于与机床的各个传感器和执行器进行连接。

然后，根据数控机床的运动结构，选择合适的电机驱动器和编码器等设备。

最后，需要设计数控机床的操作面板，用于人机交互，包括显示屏、按钮、旋钮等。

软件设计方面，PLC的控制程序需要通过编程语言进行编写，常用的编程语言包括梯形图、指令表、结构化文本等。

在编程中，首先需要实现数控机床的各种基本功能，例如：自动进给、自动下刀、自动换刀等。

然后，针对具体的加工要求，编写相应的加工程序，包括工件的坐标系设定、刀具半径补偿、切削速度设定等。

此外，还需要编写相应的报警和故障处理程序，以保证数控机床的安全运行。

设计完整的基于PLC的数控机床控制系统后，还需要进行相应的调试和测试。

通过连接各个部件，验证控制逻辑是否按预期工作，检查机床运动是否平稳、精确。

在测试过程中，还需要模拟各种异常情况，如断电、通信异常等，确保系统能够正确处理这些异常情况，保证机床的安全性和可靠性。

总之，基于PLC的数控机床控制系统设计需要考虑到硬件和软件两个方面，确保系统功能完善、稳定可靠。

通过合理的硬件设计和编写高效的控制程序，可以实现数控机床的自动化加工，提高生产效率和产品质量。

数控车床控制系统的设计样本

CK6163数控车床控制系统设计1.本课题项目背景及研究意义金融危机爆发以来, 国际机床市场不断下滑, 国内经济型数控机床市场也受到了相称大影响, 产销量大幅下降。

虽然数据显示上半年已经止住下滑趋势, 略微回升, 但研究应对方略仍旧是当务之急。

经济型数控机床是国内数控机床行业发展起步产品, 发展时间比较长, 生产公司对此类机床技术掌握状况和生产能力也都比较成熟。

正由于如此, 加之其在国内拥有大量市场空间, 金融危机爆发之前产量较大。

但从去年金融危机后来总体状况来看, 国内经济型数控机床生产公司生产能力明显过剩。

近来中华人民共和国机床工具工业协会调研成果中得到公司生产状况显示, 重要生产经济型数控机床公司受到冲击比较大, 特别是某些产品档次比较低、产量比较大公司受到冲击更大, 甚至浮现某些公司限产现象。

导致这种状况浮现重要因素还是由于市场需求在减少, 加上经济型数控机床生产能力比较强, 生产公司比较多, 竞争比较激烈,同步经济型车床、钻床和铣床出口量下降比较严重, 某些产品出口转内销, 进一步加剧了国内市场竞争。

而对于产品档次比较高公司来说, 受到冲击就不是很明显, 特别是高精尖高档机床仍旧是供不应求。

数控机床代表着机械制造业当代科学技术发展方向和水平。

当前, 国内数控机床发展不但从技术水平上已研制出五坐标数控铣床加工中心, CNC系统和自动编程系统等。

同步, 也拥有了一定数量数控机床开发、生产、使用以及拥有量等都与世界上先进国家有较大差距。

要达到世界先进水平, 迅速发展国内数控机床行业势在必行。

经济型数控机床设计必然性: 数控机床能较好地解决形状复杂、精密、小批多变零件加工问题。

可以稳定加工质量和提高生产率, 也具备适应性强、较高加工精度。

但是应用数控机床还受到其他条件限制。

价格昂贵, 一次性投资巨大, 对于中小公司心有余而力局限性。

当前各公司均有大量通用机床, 完全用数控机床代替主线不也许, 并且代替下来机床闲置起来, 又会导致挥霍。

基于单片机的数控车床XY工作台与控制系统设计报告

基于单片机的数控车床XY工作台与控制系统设计报告设计报告：基于单片机的数控车床XY工作台与控制系统设计1.引言数控（数值控制）车床是一种以机电一体化技术为基础，通过计算机控制工件加工的设备。

传统的车床需要操作工人手动控制加工过程，而数控车床则通过计算机编程实现自动化加工。

本设计报告旨在设计基于单片机的数控车床XY工作台与控制系统，实现工件在XY平面上的精准加工。

2.系统设计（1）硬件设计本系统的硬件设计包括数控车床的机械结构和控制系统的电路设计。

数控车床的机械结构需要设计XY工作台的运动结构。

可以采用步进电机或直流伺服电机作为驱动器，通过丝杆传动实现运动。

同时，需要设计定位传感器用于测量工件位置，反馈给控制系统。

控制系统的电路设计主要包括单片机的选择和配套电路。

可以选择性能稳定、功能强大的单片机作为控制器，并设计外部电路实现与驱动器和传感器的连接。

此外，还需要设计电源电路、通信接口等。

（2）软件设计软件设计是数控车床控制系统非常重要的一部分，需要实现驱动器控制和运动轨迹规划等功能。

可以使用C语言开发嵌入式软件程序。

驱动器控制：通过控制输出脉冲和方向信号，控制步进电机或直流伺服电机的运动。

可以根据用户输入的指令，控制工件在XY平面上移动。

运动轨迹规划：根据用户输入的参数，计算出工件在XY平面上移动的运动轨迹。

可以采用插补算法，实现平滑移动和加工轨迹自由控制。

3.系统实现（1）实现步骤首先，进行硬件设计。

根据车床的尺寸和加工需求设计XY工作台的运动结构，选择合适的驱动器和传感器。

然后，根据单片机选型，设计电路连接驱动器和传感器。

最后，设计电源电路和通信接口。

其次，进行软件设计。

根据硬件设计的结果，编写嵌入式软件程序，实现驱动器控制和运动轨迹规划等功能。

最后，进行系统调试。

根据设计的功能要求，对系统进行全面测试和调试，验证系统的稳定性和性能。

（2）实验结果通过实验验证，本设计的数控车床XY工作台与控制系统实现了工件在XY平面上的精确加工。

基于单片机的数控机床控制系统设计

摘要本课题研究的数控机床控制系统主要分为上、下位机。

上位机为一块PC104，主要作用是运行整个数控软件，通过控制面板输入控制命令，通过输出端口来控制各个电机的运行，并将机床的加工信息在LCD屏上显示出来。

下位机就是本课题所要设计的控制面板，它是一个单片机系统，将控制面板的输入信息传到上位机，并从上位机接收信息用LED来显示机床的运行状态。

该系统的总体功能够通过通讯协议完成单片机和上位机之间的通讯，该协议说明用户按了哪些键。

开机后，上位机（PC104)给单片机发送信息，单片机接收到信息后在控制面板上用LED显示机床的状态，用户操作时按控制面板上的按键或转动波动开关，单片机向上位机发送信息告诉上位机用户对机床的操作和对加工过程的一些配置。

上位机根据下位机传送的信息来控制机床的运行，同时也向单片机传送必要的信息。

本控制面板（下位机）分为上下两部分。

上面一块称为MDI面板，下面称为机床操作面板。

MDI面板上都是按键，其功能为：数控软件的软按键（虚拟button,由两个左右方向键和F1,F2,F3,F4,F5等按键组成）；文字代码编辑、插入、删除、查看翻页以及几个功能键（诊断，图形，系统设定等）。

下面机床操作面板除了按键外，还有几个波段开关，起停开关以及一些LED灯。

按键的功能是实现机床的操作命令，如打开照明灯，主轴的正转、反转，刀具回零点等。

波段开关的功能分别为设置主轴倍率、进给倍率、快速倍率、方式选择。

快停开关为数控机床启动、停止、急停，LED 灯显示数控机床状态。

本系统设计包括：1、单片机与上位机通信协议的设计。

2、多按键的设计。

3、单片机的抗干扰措施及MAX1232的使用的设计。

4、用MAX1232芯片和上位机进行串口通信的设计。

5、单片机I/O口的扩展的设计。

6、变量的定义设计。

7、灯亮程序的设计。

8、接收程序的设计。

关键词：单片机控制系统按键AbstractCNC machine tool control system of this research project is mainly divided into upper and lower machine. The host computer to the PC104 a main role is to run the CNC software, control commands via the control panel input and output ports to control the operation of each motor, and the machining information to be displayed on the LCD screen. Lower machine is subject to design control panel, which is a single-chip system, the control panel to input information to the host computer, and receive information from the host computer with LED display machine running status.The overall function of the system enough to complete the communication between the microcontroller and the host computer through the communication protocol of the agreement shows the user which key was pressed. Boot the host machine (PC104) to send information to the microcontroller, MCU receives the information on the control panel with LED display machine status, user actions on the control panel button or turn the fluctuations switch, the microcontroller up the machine to send information to tell the host computer users on the machine tool operations and processing configuration. The host computer modem to send the information to control the operation of the machine, but also the necessary information to send to the microcontroller.The control panel (machine) divided into two parts. Above one known as the MDI panel, hereafter referred to as a machine operator panel. Are keys on the MDI panel and its functions are: CNC software soft buttons (the button virtual, composed by the two left and right arrow keys and F1, F2, and F3, the F4, F5, and other key); text code editor, insert, delete, view page as well as several function keys (diagnostic, graphics, system settings, etc.). The following machine operator panel button outside, there are several band switch with the switch and some LED lights. The button's function is a machine tool operation command, such as turn on the lights, the spindle forward and reverse, the tool back to 0:00 and so on. Band switch function to set the spindle override and feed override, rapid override options. Quick stop switch to start, stop, emergency stop and LED lights display the CNC machine tools for CNC machine tools. The system design includes: 1, MCU and host computer communication protocol design.2, a multi-button design.3, anti-jamming measures microcontroller and MAX1232 use design.4, the MAX1232 chip and the host computer serial communication design.5,MCU I / O port expansion design.6, the variable definition of design.7, the program design of the lights.8, the design of the receiving program.Key word：lower machine, The control panel (machine), multi-button目录摘要 (I)Abstract (III)引言 (1)1. 简介 (2)1.1 单片机 (3)1.2 单片机与上位机通信协议设计 (4)2. 多按键处理 (6)3.原理图的分析与实现 (8)3.1单片机的抗干扰措施及MAX1232的使用 (8)3.2 用MAX1232芯片和上位机进行串口通信 (12)3.3 单片机I/O口的扩展 (14)3.4 程序分析 (20)4．总电路图 (27)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)引言由于单片机构成的系统具有可靠性高、使用简单方便、修改灵活等优点，在工业应用上越来越普遍，逐渐取代了以往采用的以大量模拟电路、数字电路和分离原件来制作控制系统的方法。

基于单片机的机床控制系统

• 199•本系统是根据射频识别技术中的IC 卡应答器工作原理、蓝牙模块工作原理、异常报警、IIC OLED 显示屏等设计的机床控制系统。

该控制系统具备刷卡获取机床的控制权限、手机蓝牙控制机床工作状态、显示屏实时显示机床工作状态等功能。

当代社会由于人们对计算机的使用率越来越高，数控系统渐渐具有了以软件为主的特色，又用PLC 代替了传统的机床逻辑控制系统，使得数控系统更加小巧，使得其灵活性、通用性、可靠性得到进一步的提升，更加容易实现复杂的数控功能，而且使用、维护也变的非常方便，还具有了与网络进行连接以及远程通信等功能。

本设计的机床控制系统根据射频识别技术中的IC 卡应答器工作原理、蓝牙模块工作原理、异常报警、I 2C OLED 显示屏等设计的机床控制系统。

该控制系统具备刷卡获取机床的控制权限、手机蓝牙控制机床工作状态、显示屏实时显示机床工作状态等功能。

本设计可应用于对各种系统的权限管理以及功能控制中。

1 系统组成及总体框图本文设计的机床控制系统由STM32单片机系统、蓝牙串行通信模块、射频识别模块、蜂鸣器模块组成，本设计的原理图如图1所示。

当用户需要使用机床时，需要把IC 卡放在读卡器感应区域的范围内对IC 卡内存储的信息进行读取，当读取出来的信息与数据库中存储的信息匹配时，则蜂鸣器会发出一声鸣叫，表示刷卡用户已经得到机床的控制权，用户可以通过物理按键或者手机蓝牙对机床工作模式进行选择；若信息验证失败，则蜂鸣器会发出四声鸣叫。

利用IIC OLED 显示屏来实时显示机床运行状态。

下面就主要模块做简要说明。

1.1 显示模块本设计采用I 2C 协议的OLED12864显示屏模块。

OLED 显示技术具有自发光的特性，显示效果好而且功耗比LED 低，使用的温度范围广，更加适合小系统的设计。

该OLED12864液晶显示模块即可工基于单片机的机床控制系统大连理工大学城市学院方嘉铭于海霞图1 系统原理图• 200•作在3.3V 电压下也可工作在5V 电压下，它不仅有自带的汉字库可以显示汉字，而且I2C 通信协议也非常简单，仅仅通过SCL 、SDA 两根线来传输数据，大大降低了编程的困难程度。

数控机床控制系统的设计

数控机床控制系统的设计摘要数控机床是集机床、计算机、电机、自动控制、传感检测等技术于一体的自动化设备。

本文简要介绍了数控机床控制系统的构成及工作流程，并分析了控制系统设计中应关注的几个重点。

关键词数控机床；控制系统；设计数控机床是一种以数字量作为指令信息形式，通过数字逻辑电路或计算机控制的机床。

涉及机械、微电子、自动控制、传感测试、电力电子技术、计算机、通信等多种现代技术，是一种典型的机电一体化产品。

数控系统是数控机床的核心。

1 数控机床控制系统的组成数控机床的控制系统由输入/输出装置、数控装置、伺服驱动装置、位置检测装置等部分构成。

数控机床开始工作时必须编制相应的加工程序，加工程序被通过控制介质存储，常用的控制介质有穿孔带、磁带和磁盘等。

数控装置运用逻辑电路或系统软件，对从内部存储器中读取出或从输入装置接收到的一段或几段数控加工程序进行一系列的编译、运算和逻辑处理，并输出所形成的各种控制信息和指令，以指导控制机床各部分按照程序所规定的指令进行有序运动和动作。

伺服驱动装置作为数控机床的执行机构，将从数控装置部分接收指令信息，再经功率放大后，驱动数控机床的运动机构，以加工出符合指令要求的零件。

伺服驱动装置包括控制器（含功率放大器）和执行机构。

其中，执行机构大都为直流或交流伺服电动机。

检测装置用来检测数控机床各坐标轴的实际位移量，经反馈系统输入到机床的数控中心。

数控中心接收到数据后，将其与原设定值进行比较，并根据比较结果进行相应的修正，以确保机床的运动系统能够按指令完成数控加工任务。

辅助控制装置则是在接收到数控中心的指令信号后，驱动相应的电器去带动包括主轴运动机构、刀具、冷却润滑装置、机床夹持机构和分度工作台等在内的辅助装置，以完成指令所规定的动作。

从机床本体来看，数控机床与传统机床极为相似，但其内在的控制原理、结构布局、传动系统等方面都有很大的不同。

2 控制系统的设计2.1 系统总体方案选择基于PC的开放式数控系统使用十分便利，使用者可以充分利用计算机的软、硬件资源，运用通用的高级计算机语言编制程序，还可以将数控系统与外部网络连接起来。

数控机床控制系统设计

数控机床控制系统设计数控机床是一种高级自动化设备，主要应用于加工领域，具有高精度、高效率、高质量的特点，因此受到越来越多行业的追捧。

而数控机床控制系统也是数控机床能够完成高水平自动化加工的关键之一。

因此，数控机床控制系统的设计十分重要。

数控机床控制系统主要由数控系统、驱动系统和运动控制系统三部分组成。

其中，数控系统是数控机床控制系统的核心，包括数控芯片、显示屏等，用于控制机床的动作和加工工件的轮廓。

驱动系统用于驱动机床各轴运动部件，辅助数控系统的运动控制。

运动控制系统用于对加工工件的轮廓进行跟踪和调整，实现轨迹控制。

在进行数控机床控制系统设计时，需要考虑以下几个方面：1. 控制算法数控机床的控制算法决定了加工的精度和效率。

在设计数控机床控制系统时，需要根据机床的加工特点和要求，选择合适的控制算法，如PID控制算法、自适应控制算法等。

2. 控制器选择控制器是实现数控机床控制的主要设备之一，它包括数控系统、驱动系统和运动控制系统。

在选择控制器时，需要考虑可靠性、性能、可扩展性等。

3. 动力装置数控机床控制系统的动力装置是保障机床稳定运行的重要组成部分，包括伺服电机、伺服减速器等。

在进行动力装置的设计时，需要考虑能够稳定运行，快速响应和高精度的要求。

4. 通讯协议数控机床控制系统需要与上位计算机或其他设备进行通讯，因此需要使用通讯协议进行数据交互。

常用的通信协议有RS232C、RS422、RS485等，需要考虑通讯速率、数据可靠性和兼容性等。

综上所述，数控机床控制系统设计是一项复杂的工程，需要综合考虑机床加工特点、控制算法、控制器选择、动力装置和通讯协议等多方面因素。

只有设计出优秀的数控机床控制系统，才能够为机床的高精度加工提供良好的支持和保障。

基于PLC和组态王的数控机床控制系统设计

基于PLC和组态王的数控机床控制系统设计引言数控机床是工业生产中的重要设备之一，它以数字化的方式控制机械设备，实现高精度、高效率的加工操作。

数控机床的控制系统是实现其自动化加工的核心部分，其中包括了PLC 和组态王两个关键组件。

本文将介绍在数控机床控制系统设计中，基于PLC和组态王的实现方案及其优势。

PLC（可编程逻辑控制器）PLC是一种集成化的数字计算机控制设备，它能够以逻辑方式控制输入输出设备，实现各种工业自动化过程的控制。

在数控机床中，PLC可以接收来自传感器的输入信号，并根据预设的程序逻辑进行计算和判断，最终输出控制信号，控制各个执行机构的动作。

PLC具有以下特点：•稳定可靠：PLC设备采用工业级的电子元件和组装工艺，具有较高的可靠性和抗干扰能力，能够在恶劣的工业环境中长时间稳定运行；•灵活可编程：PLC设备支持用户自定义的程序逻辑，用户可以通过编程软件对PLC进行编程，从而实现不同的控制功能；•扩展性强：PLC设备支持各种不同类型的输入输出模块，用户可以根据实际控制需求对输入输出接口进行扩展；•易于维护：PLC设备具有较好的自诊断和报警功能，能够及时发现故障并提供相关信息，便于维护人员快速排查问题。

组态王（HMI）组态王又称人机界面（HMI，Human Machine Interface），是一种人与机器之间进行信息交互的设备。

在数控机床中，组态王主要负责实时监测和操作控制界面的展示，使用户能够直观地了解机床的状态，并通过相应的操作控制界面对机床进行控制。

组态王具有以下特点：•图形化界面：组态王设备支持丰富的图形化显示功能，可以将机床的状态信息以图表、曲线等形式直观地展示给用户；•触摸屏操作：组态王通常配备触摸屏，用户可以通过直接触摸屏幕来操作机床，并进行相关参数的设置；•多任务处理：组态王设备能够同时处理多个任务，用户可以在同一界面上进行多种操作，提高操作效率；•远程监控：组态王支持远程监控功能，用户可以通过网络连接对机床进行远程监控和操作。

基于单片机的数控车床XY工作台与控制系统设计

1.2 工作台外形尺寸及重量初步估算
根据给定的有效行程，画出工作台简图，估算 X 向和 Y 向工作台承载重量 WX 和 WY。取 X 向导轨支撑钢球的中心距为 410mm,Y 向导轨支撑钢球的中心距为 400mm,设计工作台简图如下：
图 3-1
X 向拖板(上拖板)尺寸为: 重量: 重量: Y 向拖板(下拖板)尺寸为: 上导轨(含电机)重量:
1.4 对我国数控技术及其产业发展的基本估计
我国数控技术起步于 1958 年 ,近 50 年的发展历程大致可分为三个阶段：第一阶段从 1958 年到 1979 年 ,即封闭式发展阶段。在此阶段 ,由于国外的技术封锁和我国的基础条件的制 ,数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的 “六五” 、 “七五”期间以及“八五”的前期 ,即引进技术 ,消化吸收 ,初步建立起国产化体系阶段。在此阶段 ,由于改革开放和国家的重视 ,以及研究开发环境和国际环境的改善 ,我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间 ,即实施产业化的研究 ,进入市场竞争阶段。纵观我国数控技术近 50 年的发展历程 ,特别是经过 4 个 5 年计划的攻关 ,总体来看取得的成绩还是不小。
1高速高效高精度2柔性化3工艺复合化和多轴化4实时智能化5结构新型化6编程技术自动化7集成化8开放式闭环控制模式313数控机床在先进制造技术中的作用自从20世纪中期人们将计算机技术引用到控制机床加工飞机机翼样東的复杂曲线中以来数控技术在机床控制方面取得了广泛深入的发展各种数控机床成为了现付制造业的关键设备是它们保证了现付制造业向高精度高速度高效率高柔性化的方向发展
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的拟定、比较、分析和计算，培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生具有机电一体化系统设计的初步能力；通过机械部分设计，掌握机电一体化系统典型机械零部件和执行元件的计算、选型和结构设计方法和步骤；通过测试及控制系统方案设计，掌握机电一体化系统控制系统的硬件组成、工作原理，和软件编程思想；通过毕业设计提高学生应用手册、标准及编写技术说明书的能力，促进学生在科学态度、创新精神、专业技能等方面综合素质的提高。

基于单片机的数控机床控制系统设计

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尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

基于C8051F020单片机的车床数控系统设计

一
ＪＡＴＧ边界扫描和调试电路，通过４脚ＪＡＴＧ接口，使并用安装在最终应用系统中的产品器件就可以进行非侵入式、全速在线系统调试（需仿真器）不。比使用仿真
芯片、目标仿真头和仿真插座的仿真系统有更好的
性能；
控化改造的需要。
Ｃ丰富的片上资源。ＣＰ一５．Ｉ１拥有２２个中断源、
６４个ＩＯ引脚、４Ｋ／６Ｂ的ＦＡＨ程序存储器（以在ＬＳ可
线系统编程，不需特别的外部编程电压）２６Ｂ的且、５
内部ＲＭ、于外部数据存储器地址空间的４ＫＡ位ＢＲＭ块、Ａ一个Ｓｕ／２ＭＢｓＩＣ接口、个全双工ＵＲ两ＡＴ接口、增强型ＳＩ口、个通用的可编程定时器／一个Ｐ接５计数器、一个片内可编程计数器／时器阵列ＰＡ（定Ｃ包括
软件设计。为企业进行数控化技术改造提供了一种有效途径。
关键词：８５Ｆ２单片机；Ｃ０１００车床数控系统；设计
中图分类号：Ｇ１．；Ｐ６．Ｔ５９１Ｔ３８１文献标识码：Ｂ文章编号：０４— ４０２１）１０３０１００２（０００－０７— ３
ＶＳＳ
图２车床数控系统硬件电路简图
步进电机单元选用了ＭＳ一３５２ａＨ２Ａ型步进电机
驱动器及其配套步进电机１０Ｙ３０不但简化了１ＢＧ５Ｂ，
一
控制电路设计，而且使软件的编写更加简单。自动换

数控机床电气控制系统的PLC设计浅述

数控机床电气控制系统的PLC设计浅述数控机床电气控制系统的PLC设计是一项非常重要的工程，它能够对整个机床的运行情况进行控制和监测，使得机床的运行更加稳定和精确。

在现代制造业中，数控机床已经逐渐成为主流，其生产效率和品质均有了很大提升。

而PLC的设计则是数控机床电气控制系统能够实现自动化的一个重要保证。

PLC（Programmable Logic Controller）即可编程逻辑控制器，它是一种具有自主思维的控制系统，一般是由可编程序的微处理器和一系列输入输出电路构成的，能够自动根据编程指令控制各类生产过程、工艺过程以及机械、设备的自动化操作，极大地提高了生产效率，降低了生产成本。

在数控机床电气控制系统中，PLC的控制任务主要有以下几点：1. 控制机床的坐标轴运动数控机床通常具有多个坐标轴，且这些坐标轴需要实现不同的运动轨迹和速度，PLC 可以通过对这些坐标轴的运动进行控制，实现整个机床的协调运动。

2. 控制机床的自动化加工流程PLC还可以通过编程来控制机床的加工流程，具体包括控制机床的进给速度、加工深度、切削速度等参数，以及加工工具的更换和夹紧等操作。

3. 监测机床的运行状态PLC还可以通过与传感器、编码器等外部设备进行实时通讯，监测机床运行的各种参数，如温度、速度、位置等，确保机床运行过程中各项参数的稳定性。

在PLC的设计过程中，需要对机床的整个电气控制系统进行详细分析和规划。

一般需要明确以下几点：1. 设计PLC编程结构和流程图在设计PLC编程时，需要明确各种控制信号之间的交互关系和互锁关系，以避免因控制信号的冲突而造成机床损坏的情况发生。

2. 确定PLC的输入输出需求PLC的输入输出电路需要与机床的传感器、执行器等进行连锁，检测和控制，因此需要明确整个机床的信号输入输出需求，以确保PLC能够正确地对机床进行控制。

3. 选择合适的PLC硬件设备在选择PLC硬件设备时，需要考虑机床的大小、控制信号数量等因素，以便能够满足机床的运行需求。

基于单片机控制的数控X-Y工作台系统设计--插补部分

本设计研究的课题主要是基于单片机控制的数控X-Y工作台系统设计—插补部分设计。

在系统程序设计上运用逐点比较法使步进电机实现单坐标定位、两坐标直线插补和圆弧插补的基本功能；在此功能基础上通过建立象限判别程序，使X-Y工作台达到四象限的工作要求；并编写了代码处理指令，使CPU能够根据读入的指令信息（G代码与X轴和Y 轴坐标），分别向X轴和Y轴步进电机输出执行指令所需的控制信号，从而完成指定的工序。

该设计选用KeilμVision2软件进行程序的编译和调试，在Proteus环境下实现进一步的调试并仿真得出程序的运行结果。

此次设计的程序均能在Proteus中的控制系统仿真电路图中仿真通过，仿真时，只需从键盘输入G代码后，步进电机就能通过直线插补和圆弧插补，完成平面轮廓加工。

关键字：插补数控X-Y工作台步进电机单片机Design of X-Y NC Worktable Based on Microcontroller——Interpolation partABSTRACTThe subject of this design study is mainly based on MCU control system design for CNC XY table - interpolation part of the design.Procedures used in the system design by point by point comparison then single-coordinate positioning, linear interpolation of the two coordinates, circular Interpolation of the two coordinates by use the stepper motor; on the basis of this, establish quadrant identification procedures so that XY table can work in four quadrants; and write the code handler，so CPU according to the information which have been read(G code and the X-axis and Y-axis coordinates), output signals to two stepper motor separately for control the table how to move on X-axis and Y-axis to finish the specified process.The design of the software programs used KeilμVision2 compile an d debug, debugging at the Proteus and get the results of simulation. the results of the design of the program in the simulation by Proteus is wonderful, when simulation the program, just need input G code by the keyboard, stepper motor can control the table through linear interpolation and circular interpolation to finish plane contour machining.Key words: Interpolation X-Y NC Worktable Stepping Motor Microcontroller摘要 (I)ABSTRACT (I)前言 (1)1X-Y数控工作台设计简介 (2)1.1X-Y数控工作台总体方案分析 (2)1.2仿真开发环境Proteus简介 (2)1.3程序开发环境KeilμVision2简介 (2)2X-Y数控工作台机械部件功能分析 (4)2.1步进电动机的工作原理 (4)2.2步进电动机的工作方式 (4)3X-Y数控工作台硬件电路分析 (6)3.1控制系统微控制器AT89C52 (6)3.1.1AT89C52单片机的主要工作特性 (6)3.1.2AT89C52单片机的内部结构 (6)3.1.3AT89C52单片机的各引脚功能 (15)3.2可编程并行接口芯片8255A (16)3.2.18255A的内部结构 (16)3.2.28255A的引脚功能 (17)3.2.38255A的工作方式 (18)3.2.48255A控制字 (19)4基于PROTEUS仿真电路分析 (21)4.1X-Y数控工作台控制系统仿真电路图 (21)4.2X-Y数控工作台控制系统硬件资源及其分配 (21)4.3电路模块图分析 (22)4.3.1X-Y向步进电机控制电路分析 (22)4.3.2四行四列矩阵式键盘控制电路分析 (23)4.3.3X-Y数控工作台显示电路分析 (24)4.4程序在仿真电路图中实现的功能 (25)5X-Y数控工作台总程序软件设计 (26)5.1程序总流程分析 (26)5.2Main 函数功能解释 (26)5.3逐点比较法的插补原理 (27)5.4逐点比较法插补的优点 (27)5.5插补总流程分析 (27)6X-Y数控工作台快速进给软件设计 (28)6.1快速进给程序分析 (28)7X-Y数控工作台直线插补软件设计 (30)7.1逐点比较法的直线插补的数学原理 (30)7.1.1逐点比较法的直线查补的偏差判别机制 (30)7.1.2直线插补中的终点判别机制 (31)7.1.3直线插补计算过程 (31)7.1.4直线插补中的进给判别机制 (31)7.2直线插补程序分析 (32)8X-Y数控工作台圆弧插补软件设计 (34)8.1逐点比较法的圆弧插补的数学原理 (34)8.1.1逐点比较法的圆弧查补的偏差判别机制 (34)8.1.2圆弧插补中的终点判别机制 (35)8.1.3圆弧插补计算过程 (35)8.1.44个象限的圆弧插补 (35)8.2顺圆插补程序分析 (37)8.3逆圆插补程序分析 (39)9X-Y数控工作台代码处理软件设计 (41)9.1代码处理程序分析 (41)10X-Y数控工作台象限判别软件设计 (43)10.1象限判断总程序分析 (43)10.2G0与G1情况象限判断程序分析 (43)10.3G2情况象限判断程序分析 (45)10.4G3情况象限判断程序分析 (45)11中断程序设计方法 (47)11.1定时器中断程序解释 (47)11.2外部中断程序解释 (47)结论与展望 (48)参考文献 (49)附录A 总程序: (50)附录B 文献翻译原文 (75)附录C 文献翻译译文 (83)谢辞 (90)前言本次毕业设计的选题为基于单片机控制的数控X-Y工作台系统设计——插补部分。