基于PLC的雕刻机控制系统设计

目录

1 绪论 (1)

1.1 课题的研究意义 (1)

1.2 雕刻机的应用及发展 (1)

1.2.1 雕刻机的应用 (1)

1.2.2 国内外发展与现状 (2)

1.3 课题研究的主要内容 (3)

1.3.1 实验平台简介 (3)

2方案选择 (4)

2.1三轴驱动方案选择 (4)

2.1.1直流驱动 (4)

2.1.2 交流伺服驱动 (4)

2.1.3 步进驱动 (5)

2.2 控制器的选择 (6)

2.3限位开关 (7)

3硬件电路设计 (9)

3.1主电路设计 (9)

3.1.1步进电机及步进驱动器 (9)

3.1.2 主轴及变频驱动 (9)

3.2控制电路设计 (11)

3.2.1控制要求 (11)

3.2.2 步进电机驱动器 (12)

3.2.3 PLC选型 (14)

3.2.4 I/O配置及PLC外部接线图 (16)

4软件设计 (18)

4.1 PTO/POS配置 (19)

4.1.1 PTO配置 (19)

4.1.2 PTO/PWM组件 (29)

4.2主程序 (29)

5总结 (33)

致谢 (33)

基于PLC的雕刻机控制系统设计

摘要自从有了人类的社会活动以后，就有了雕刻这一行业，伴随着人类社会的发展，如今人们对雕刻有了全新的认识，随着人们对雕刻机的认识和掌握逐步加深，应用范围会得到不断扩大，应用水平也会逐步提高，雕刻加工必定会有更广阔的前景。

本文论述了雕刻机的控制要求及驱动方式，设计了基于PLC控制的三维雕刻机的电气控制线路，并编制了实现轨迹运行的控制程序。三维雕刻机为滚珠丝杠设计，X、Y、Z三轴采用步进系统，分别通过CPU的高速脉冲输出PTO及定位模块EM253实现三根轴的位置控制，主轴采用交流变频驱动，系统中设置了限位开关和位置感应器以防止运动超程。调试结果表明，系统可以实现一定精度的雕刻轨迹控制，达到了设计指标的要求。

关键词：雕刻机；PLC；位置控制；滚珠丝杠

ABSTRACT Ever since human social activity later, there is a sculpture of the industry, along with the development of human society, and now people have a new understanding of sculpture ,engraving machines as people gradually deepening understanding and grasp the scope of application will been expanding the application level will gradually increase ,engraving process must be more broad prospects.

This paper discusses the requirements and drive mode control engraving machine, the design of PLC-based electrical control circuit controls the three-dimensional engraving machine and prepared to achieve trajectory control program running. Three-dimensional engraving machine for the ball screw design, X, Y, Z-axis stepper system ,respectively, to achieve three-axis position control with high-speed pulse output PTO and the positioning module EM253 CPU, the spindle AC variable frequency drive, the system set up limit switches and position sensors to prevent over travel movement Debugging results show that the system can achieve a certain precision engraving trajectory control, met the requirements of the design specifications.

Keywords：Engraving machine; Position Control; ball screw shaft

1 绪论

1.1 课题的研究意义

自从有了人类的社会活动以后，就有了雕刻这一行业，伴随着人类社会的发展，现如今人们对雕刻有了全新的认识，电脑雕刻加工的兴起与发展是时代发展的需要，电脑雕刻代替机械雕刻已是大势所趋。电脑雕刻加工可以就是目前理想的选择，虽然有些地区电脑雕刻加工业务量不是很多，但它是雕刻行业发展的必然趋势。雕刻加工涉及各行各业、分布很广，有礼品业、广告业、印章业、木器加工业、建筑业、艺术模型业、机械加工、工装模具等等，随着人们对雕刻机的认识和掌握逐步加深，应用范围会得到不断扩大，应用水平也会逐步提高，雕刻加工必定会有更广阔的前景。

随着近年来我国制造业的迅速发展，我国的雕刻机产业也获得了良好的发展机遇，数控木工雕刻机、模具雕刻机、激光雕刻机等电脑雕刻加工有效地促进了我国雕刻机的生产和推广应用。我国的雕刻机起步于经济型机床，随着科学技术的进步，经过十多年的发展，已形成了多个国产品牌的雕刻机，但是中国雕刻核心技术还是与国外有很大的差距，需要我们去努力去接近国外，拥有自己的核心技术。要立足国内，结合国情，面向经济建设的需要，开发出有自己特色，符合中国人习惯的雕刻机结构及其软件。

1.2 雕刻机的应用及发展

1.2.1 雕刻机的应用

在现在这个科技时代，计算机应用技术和机电一体化技术的飞速发展，机械领域、电子领域和控制、检测领域都空前发展，小型雕刻机也将随着这些技术的发展，涉及众多工业品的生产和加工过程,获得一个更为广阔的应用范围。

如今，雕刻机在各行各业中的应用已日益广泛，因此，此行业的竞争是十分激烈的。目前国内外市场上出现的雕刻机，虽然性能较好，但价格也非常昂贵。普通的雕刻机都是万元以上，令一些小单位及个人用户望而却步。如美国的“雕霸”、法国的“嘉宝”和日本的“御牧”都是此行业的佼佼者，但其价格非常昂贵，不管大小都在10万元人民币以上。近些年，国内的雕刻机，如北京的“精雕”、上海的“啄木鸟”在国内也有一定的市场，但其价格也不菲。因此，着力提高雕刻机的性价比是十分必要的。

随着电子技术的发展，雕刻机也逐步地向数控雕刻方向发展。传统的雕刻加工工业是一门技术性要求很高的手工技艺，雕刻品的质量完全取决于雕刻师的技艺水平，所以生产的效率很低、成本也很高，制品的随意行强、一致性差，严重制约了雕刻行业的发展。数控雕刻机是数控技术和雕刻工艺相结合的产物，是一种专用的数控机床，实现了雕刻加工的自动化，较传统的手工雕刻、仿形雕刻，具有更高的生产效率和加