數(shù)控仿真畢業(yè)論文

數(shù)控仿真畢業(yè)論文近年來，為了適應市場需要，不少職業(yè)技術學校相繼開設了數(shù)控技術方面的專業(yè)。我校也于去年購置了兩臺經(jīng)濟型數(shù)控車床和一臺數(shù)控床身銑床并配置華興數(shù)控仿真軟件（機床數(shù)控系統(tǒng)是南京華興數(shù)控操作系統(tǒng)）以滿足數(shù)控教學的要求。通過幾個學期的教學實踐，深感要做好數(shù)控機床操作，零件加工前的準備工作相當重要。一、零件的加工程序編寫及校驗在數(shù)控機床上加工零件，不管數(shù)控機床使用的是何種操作系統(tǒng)，必須要有與數(shù)控機床相適應的數(shù)控加工程序。首先，學生根據(jù)教師給出的零件圖自行編制加工程序。在編寫加工程序的時候先分析零件圖，根據(jù)零件圖的技術要求來分析加工工藝路線，確定加工步驟，合理選擇加工中每一道工序中要使用的刀具以及加工中的切削用量參數(shù)，并進行與數(shù)控加工程序相關的數(shù)學處理。在數(shù)學處理時會出現(xiàn)一些繁瑣的坐標計算問題，為簡化計算和縮短計算時間，我們讓學生在計算機模擬房內(nèi)利用AutoCAD軟件先繪制零件圖，再利用AutoCAD軟件的查詢命令予以解決并記下數(shù)據(jù)。通過工藝分析與數(shù)學計算，再根據(jù)所確定的工藝路線與零件加工步驟來編寫程序。在編寫完數(shù)控加工程序之后，利用數(shù)控機床制造商提供的配套數(shù)控仿真教學軟件在計算機模擬室進行反復校驗和仿真模擬，以檢查程序的正確性，同時，對坐標數(shù)值、進給量、刀補值等參數(shù)進一步處理，以適應實際加工需要。為什么要這樣做呢？因為一般職業(yè)技術學校受經(jīng)費等原因限制，數(shù)控機床數(shù)量較少，學生要同時上數(shù)控機床校驗不太可能，況且時間拖得長不利于教學。另一方面，通過校驗還可以使學生在數(shù)控機床操作之前熟悉數(shù)控加工軟件的使用方法以及熟悉數(shù)控機床的操作面板，為下一步的數(shù)控機床操作打好基礎。最后，教師對每個學生編制的加工程序做全面細致的審核，確定最終加工程序。教師審核的內(nèi)容主要是程序結構的合理性、走刀線路、主軸轉(zhuǎn)速、進給量、吃刀深度以及刀具的選擇等，在審核的同時為學生提出建設性的修改意見，使學生知道為什么要這樣修改，不改會造成什么后果，程序確定之后，及時將程序記下以備操作。二、加工材料及刀具、夾具的準備程序準備僅僅是第一步，程序校驗通過以后，接下來就是加工材料及刀具和夾具的準備。這一步工作做得如何，將直接影響到數(shù)控操作的最終效果和學生的學習興趣，因此要認真做好。目前，職業(yè)技術學校供數(shù)控機床操作教學用的材料主要是鋁材、尼龍棒、鋼材、石蠟、硬木砧板等，選用的材料要能最大限度地滿足數(shù)控操作教學的要求，同時要考慮經(jīng)濟性。根據(jù)我校的實際情況，我們選擇鋁和石蠟作為車床和銑床的加工材料。刀具的選擇則要根據(jù)被加工材料的表面形狀、材質(zhì)等來選擇，由于我們所選用的這些材料沒有很高的硬度，故對刀具無特別要求，選用普通刀具即可。但在加工時由于零件的形狀和技術要求不同，要選擇不同類型的刀具來加工，例如加工三角形螺紋要選擇三角螺紋車刀，加工圓弧則要選擇圓弧到或者是尖刀來進行加工等，合理的選擇加工刀具是加工好零件的基本保證。夾具的選擇比較簡單，如在數(shù)控車床上加工鋁棒和石蠟棒，鋁棒和石蠟棒直接由三爪自定心卡盤夾緊即可；而在銑床上加工時，只要按普通銑床的要求，用壓板將鋁或石蠟板固定在工作臺上或機用平口鉗夾緊就可以了，夾緊力的控制以在加工過程中工件不發(fā)生移動為宜。但是在實際數(shù)控機床加工應用中，要綜合考慮數(shù)控機床的技術要求、夾具的特點、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相關因素來正確選用刀具和夾具，而在學習過程中要求學生把石蠟材料看成是金屬材料來進行加工，用加工金屬材料的切削參數(shù)來加工石蠟材料，在加工過程中合理分配加工余量，將粗加工和精加工進行區(qū)分。通過以上做法，加工出的工件符合圖紙要求，效果良好，達到了數(shù)控機床操作的目的。數(shù)控技術畢業(yè)論文前言

由于各種機械的用途和性能不同，其零件的材料、結構和技術要求也各不相同。所以，各種零件的加工工藝是不同的，即使是同類型的零件，由于生產(chǎn)條件和批量大小的不同，其工藝也不同，因此，必須制定合理的工藝規(guī)程。在數(shù)控加工中，加工工藝路線表示刀具刀位點相對于工件運動的軌跡，也稱進給路線。它不僅包括加工內(nèi)容也反映加工順序，是編程工作的主要依據(jù)。

摘要

數(shù)控技術及數(shù)控機床在當今機械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國家基礎工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性作用，并已成為傳統(tǒng)機械制造工業(yè)提升改造和實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的重要手段和標志。數(shù)控技術及數(shù)控機床的廣泛應用，給機械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結構、產(chǎn)品種類和檔次以及生產(chǎn)方式帶來了革命性的變化。數(shù)控機床是現(xiàn)代加工車間最重要的裝備。它的發(fā)展是信息技術(1T)與制造技術(MT)結合發(fā)展的結果?，F(xiàn)代的CAD/CAM、制造技術，都是建立在數(shù)控技術之上的。掌握現(xiàn)代數(shù)控技術知識是現(xiàn)代數(shù)控技術專業(yè)學生必不可少的。

本次畢業(yè)設計內(nèi)容介紹了數(shù)控加工的特點、加工工藝分析以及數(shù)控編程的一般步驟。并通過一定的實例詳細的介紹了數(shù)控加工工藝的分析方法。

關鍵詞：數(shù)控技術加工工藝編程

NCandNCmachinetooltechnologyintoday'smachinemanufacturingindustryinanimportantpositionandgreatbenefitsthatitsnationalinfrastructureintheindustrialmodernizationofthestrategicroleandhasbecomeatraditionalmachinerymanufacturingindustriestotransformandenhanceautomation,flexible,Integratedproductionandanimportantmeansofsigns.NCtechnologyandthewidespreadapplicationofNCmachinetools,machinerymanufacturingtotheindustrialstructure,productvarietyandqualityandproductionmethodsbroughtaboutarevolutionarychange.NCmachinetoolprocessingworkshopisthemostimportantmodernequipment.Itisthedevelopmentofinformationtechnology(1T)andmanufacturingtechnology(MT)withtheresultofthedevelopment.ModernCAD/CAM,FMS,CIMS,agilemanufacturingandintelligentmanufacturingtechnology,arebuiltonthetechnologyintheNC.NCmastermoderntechnologyofmodernmachineryandelectronicknowledgeisessentialtoprofessionalstudents.

ThedesignofthecontentonthecharacteristicsoftheNC,processingandanalysisofthegeneralstepsNCprogramming.And,throughadetailedexampleoftheNContheprocessofanalysis.

Keywords:NCprogrammingtechnologyprocessingtechnology

1毛坯的選擇

一、軸類零件的毛坯和材料

(一)軸類零件的毛坯

軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設備條件及結構，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機械加工的工作量，還可改善機械性能。

根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時采用模鍛。

(二)軸類零件的材料

軸類零件應根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等），以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。

45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達45~52HRC。

40Cr等合金結構鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機械性能。

軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火后，表面硬度可達50~58HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。

精密機床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標鏜床主軸）可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特性。

2零件圖工藝分析

在設計零件的加工工藝規(guī)程時，首先要對加工對象進行深入分析。對于數(shù)控車削加工應考慮以下幾方面：

1．構成零件輪廓的幾何條件

在車削加工中手工編程時，要計算每個節(jié)點坐標；在自動編程時，要對構成零件輪廓所有幾何元素進行定義。因此在分析零件圖時應注意：

（1）零件圖上是否漏掉某尺寸，使其幾何條件不充分，影響到零件輪廓的構成；

（2）零件圖上的圖線位置是否模糊或尺寸標注不清，使編程無法下手；

（3）零件圖上給定的幾何條件是否不合理，造成數(shù)學處理困難。

（4）零件圖上尺寸標注方法應適應數(shù)控車床加工的特點，應以同一基準標注尺寸或直接給出坐標尺寸。

2．尺寸精度要求

分析零件圖樣尺寸精度的要求，以判斷能否利用車削工藝達到，并確定控制尺寸精度的工藝方法。

在該項分析過程中，還可以同時進行一些尺寸的換算，如增量尺寸與絕對尺寸及尺寸鏈計算等。在利用數(shù)控車床車削零件時，常常對零件要求的尺寸取最大和最小極限尺寸的平均值作為編程的尺寸依據(jù)。

3．形狀和位置精度的要求

零件圖樣上給定的形狀和位置公差是保證零件精度的重要依據(jù)。加工時，要按照其要求確定零件的定位基準和測量基準，還可以根據(jù)數(shù)控車床的特殊需要進行一些技術性處理，以便有效的控制零件的形狀和位置精度。

4．表面粗糙度要求

表面粗糙度是保證零件表面微觀精度的重要要求，也是合理選擇數(shù)控車床、刀具及確定切削用量的依據(jù)。

5．材料與熱處理要求

零件圖樣上給定的材料與熱處理要求，是選擇刀具、數(shù)控車床型號、確定切削用量的依據(jù)。

2．1零件加工工藝分析

1加工工藝路線的確定原則

加工工藝路線合理與否，關系到零件的加工質(zhì)量

與生產(chǎn)效率。在確定加工工藝路線時，應綜合考慮在保

證加工精度的前提下，應最大限度地縮短加工工藝路

線。所以數(shù)控加工工藝路線應遵循以下原則:

(1)保證產(chǎn)品質(zhì)量，應將保證零件的加工精度和表

面粗糙度要求放在首位。

(2)提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。在保證零件

加工質(zhì)量的前提下，應力求加工路線最短，并盡量減少

空行程時間，提高加工效率。

(3)在滿足零件加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率等條件下，盡

量簡化數(shù)學處理的數(shù)值計算工作量，以簡化編程工作。

此外，確定加工工藝路線中，還要綜合考慮零件的形狀

與剛度、加工余量、機床與刀具的剛度等，確定一次進

給還是多次進給，以及設計刀具的切人點與切出點、切

入方向與切出方向。在銑削加工中，是采用順銑還是逆

銑等。

2加工工藝的選擇要點

在數(shù)控加工編程中，應強化工藝規(guī)程，選擇合理的

加工路線，優(yōu)化程序編制。在制定加工工藝路線中應關

注以下事項:

(1)在確定加工路線時，為縮短行程，應考慮盡量

縮短刀具的空行程。通常通過合理選擇起刀點，合理安

排回空路線都能使空行程縮短，提高生產(chǎn)效率。

(2)在安排加工工藝路線時，同時也要兼顧工序集

中的原則。零件在一次裝夾中，盡可能使用同一把刀

具完成較多的加工表面，以減少換刀次數(shù)，簡化加工

路線，縮短輔助時間。有條件者可采用復合刀具，當一

把刀具完成加工的所有部位后，盡可能為下道工序作

些預加工，如使用小鉆頭預鉆定位孔或劃位置痕.或

者進行粗加工，然后再換刀進行精加工。

(3)要選擇工件在加工后變形小的加工路線。如

對于橫截面積小的細長零件或薄板零件應采用分數(shù)

次走刀至最終尺寸或應用對稱去除余量法安排加工急求一篇關于數(shù)控車床的畢業(yè)論文數(shù)控機床旋轉(zhuǎn)進給系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型及性能分析

摘要：高性能多坐標數(shù)控機床的擺頭、轉(zhuǎn)臺等旋轉(zhuǎn)進給系統(tǒng)多采用永磁同步伺服電機進行直接驅(qū)動，其控制問題較常規(guī)進給系統(tǒng)更為復雜。因此建立更為科學的適用于直接驅(qū)動的永磁同步電機的數(shù)學模型對提高旋轉(zhuǎn)進給系統(tǒng)的控制水平具有重要意義。本文提出在矢量控制的基礎上建立直接驅(qū)動用永磁同步電機的狀態(tài)空間模型的方法，并運用現(xiàn)代控制理論對系統(tǒng)的能控性、可觀測性及穩(wěn)定性等進行分析和計算以及對系統(tǒng)進行極點配置，并用Simulink進行了系統(tǒng)仿真，為數(shù)控機床旋轉(zhuǎn)進給伺服系統(tǒng)的設計和分析提供了理論基礎和分析方法。

關鍵詞：旋轉(zhuǎn)進給；直接驅(qū)動；永磁同步電機；

中圖分類號：TP391文獻標識碼：A文章編號：1009-0134(2007)08-0040-05StatespacemodelandperformanceanalysisofnumericalcontrolmachinerotaryfeedsystemZHANGAo,ZHOUKai(DepartmentofPrecisionInstrumentandMechanics,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Rotaryfeedsystemsuchaspendulumheadandrevolvingtableofhigh-poweredmulticoordinatesnumericalcontrolmachineadoptsPMSMtodrivedirectly.It'smorecomplextocontrolthantheconventionalfeedsystem.Soit'ssignificativetosetupmathematicmodelofPMSMwhichisapplicableforthedirectdrivemorescientificallyinordertoimprovethecontrollevelofrotaryfeedsystem.ThusamodelingofPMSMmethodforstatespaceequationmodelingofPMSMbasedonvectorcontrolisproposed.Thecontrollability,observability,stabilityandPoleassignmentareanalysedbymoderncontroltheory.AndthesystememulationisfinishedbySimulink.Thismethodofferstheoreticalbasicandanalyticalmethodforrotaryfeedservosystemdesigningofnumericalcontrolwords:rotaryfeed;directdrive;PMSM;statespaceequation0

前言

高性能數(shù)控機床的旋轉(zhuǎn)進給伺服系統(tǒng)，特別是直接驅(qū)動伺服系統(tǒng)（即取消了從電動機到執(zhí)行機構或負載之間的一切機械中間傳動環(huán)節(jié)，把傳動鏈的長度縮短為零。）廣泛使用永磁同步電機(permanentmagnetsynchronousmotor,PMSM)作為控制對象。其優(yōu)點是結構簡單，運行可靠，通過在結構上采取措施，如采用高剩磁感應、高矯頑力和稀土類磁鐵等，可比直流電動機的外形尺寸約減少1/2，重量輕60%，轉(zhuǎn)子慣量可減小到直流電動機的1/5。[2]還應該看到，傳統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)由于傳動環(huán)節(jié)的存在，控制環(huán)節(jié)的受力較小，系統(tǒng)對擾動的敏感度相對較低，而直接驅(qū)動伺服系統(tǒng)，負載與控制環(huán)節(jié)之間幾乎是直接相聯(lián)，沒有傳動鏈的緩沖，因此控制環(huán)節(jié)受力較大，對擾動比較敏感，這可能會對系統(tǒng)的動態(tài)性能造成影響；同時，擺頭與轉(zhuǎn)臺的特點是要承受低速大負載，因此其大負載條件下的低速平穩(wěn)性也是系統(tǒng)設計中的一個重要問題。因此，對于此類數(shù)控機床轉(zhuǎn)臺、擺頭等旋轉(zhuǎn)進給直接驅(qū)動系統(tǒng)而言，其控制問題較常規(guī)進給系統(tǒng)更為復雜。在工程實際中多采用基于矢量變換控制的經(jīng)典3環(huán)控制方法進行系統(tǒng)控制，其建立控制模型的基礎是經(jīng)典控制理論，即對系統(tǒng)使用傳遞函數(shù)加以描述，將某個單變量（如轉(zhuǎn)速等）作為輸出，直接和輸入（如電壓等）聯(lián)系起來。但實際上系統(tǒng)除了輸出量外還包含其它相互獨立的變量，而微分方程或傳遞函數(shù)對這些內(nèi)部的中間變量是不便描述的，因而不能包含系統(tǒng)的所有信息，不能完全揭示系統(tǒng)的全部運動狀態(tài)。而若應用現(xiàn)代控制理論的狀態(tài)空間法分析系統(tǒng)，其動態(tài)特性是由狀態(tài)變量構成的一階微分方程組來描述的，它能反映系統(tǒng)全部獨立變量的變化，確定系統(tǒng)全部內(nèi)部運動狀態(tài)，方便地處理初始條件。因此可以更為全面的表征系統(tǒng)以及系統(tǒng)內(nèi)部變量的關系，尤其適合應用于非線性、多輸入－多輸出系統(tǒng)。[5]綜上所述，旋轉(zhuǎn)進給直接驅(qū)動伺服系統(tǒng)是一個強耦合、非線性的復雜系統(tǒng)，因此用狀態(tài)空間法來進行建模是更為科學和有效的。本文在矢量控制的基礎上通過狀態(tài)空間法建立永磁同步電機狀態(tài)空間模型，并應用現(xiàn)代控制理論的各種方法對模型進行全面的分析，為進一步應用先進的控制方法對系統(tǒng)進行控制打下堅實的基礎。1PMSM的數(shù)學模型我們考慮的是正弦型永磁同步電動機系統(tǒng)。該電動機具有正弦形的反電動勢波形，其定子電壓、電流也為正弦波形。假設電動機是線性的，參數(shù)不隨溫度等變化，忽略磁滯、渦流損耗，轉(zhuǎn)子無阻尼繞組?；陔妱訖C統(tǒng)一理論的結論可以得到，轉(zhuǎn)子坐標系（d－q軸系）中永磁同步電動機定子磁鏈方程為：

（1）其中：——轉(zhuǎn)子磁鋼在定子上的耦合磁鏈；Ld、Lq——永磁同步電動機的直、交軸主電感；、——定子電流矢量的直、交軸分量。PMSM定子電壓方程為：（2）其中，、——定子電壓矢量us的d、q軸分量；w——轉(zhuǎn)子電角頻率。PMSM的轉(zhuǎn)矩方程為：（3）電動機轉(zhuǎn)矩系數(shù)Kt為：Kt＝pmyr此外，電動機系統(tǒng)還要滿足基本運動方程：（4）其中，n——電動機轉(zhuǎn)速；wr——轉(zhuǎn)子機械角速度，w=pmwr；Td、TL——電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩。采用現(xiàn)代控制理論的狀態(tài)方程對永磁同步電機進行數(shù)學建模。若采取矢量控制，一般要求id=0，但是狀態(tài)方程中不出現(xiàn)md和id是不合理的。因為在id=0的控制模式中，只是要求id的取值等于0，但id的實際值并不一定總是等于0（特別是在動態(tài)過程中）。同時，ud的實際數(shù)值也不會等于0。因此，必須將ia也作為狀態(tài)變量，將md也作為控制變量，由控制器根據(jù)所有狀態(tài)變量（包括id）的取值進行控制。因此取狀態(tài)變量，q為轉(zhuǎn)子位置角。將（1）式帶入（2）式的第2式，由（3）式和（4）式可得，則永磁同步電機的狀態(tài)方程為()：(5)由此可見，該系統(tǒng)是一個非線性時變系統(tǒng)，且在系數(shù)矩陣中含有wr，id，iq狀態(tài)變量的交叉相乘項，因此需要進行系統(tǒng)解耦，令因此采取id=0的矢量控制方法，uq'=uq，TL'=TL，系統(tǒng)可化為線性系統(tǒng)。取ud，uq為控制量，負載轉(zhuǎn)矩TL作為擾動處理，因此單獨提出，則系統(tǒng)化為=AX+BU+B0TL的形式，則原系統(tǒng)化為：(6)2PMSM系統(tǒng)的分析PMSM的參數(shù)如下：則系統(tǒng)狀態(tài)空間方程為：2.1多項式模型將狀態(tài)空間模型轉(zhuǎn)換為多項式模型，系統(tǒng)的傳遞矩陣為：2.2能控性與可觀測性分析狀態(tài)完全能控的充分必要條件是系統(tǒng)的能控矩陣的秩為n。狀態(tài)完全能觀測的充分必要條件是能觀測矩陣的秩為n。計算可得，系統(tǒng)的能控矩陣秩為4，滿秩，則系統(tǒng)狀態(tài)是完全能控的。系統(tǒng)的能觀測矩陣的秩為4，滿秩，則系統(tǒng)狀態(tài)是完全可觀測的。2.3控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析對于由狀態(tài)空間模型表示的系統(tǒng)，其系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：系統(tǒng)矩陣A的特征值全部具有負實部。eig(a)'=1.0e+002*[0-1.2069-0.8066i-1.2069+0.8066i-2.1212]由于系統(tǒng)矩陣a的特征值中有一個是零，因此該系統(tǒng)是臨界穩(wěn)定的。由于能控矩陣的秩為4，滿秩，因此可以通過狀態(tài)反饋配置極點使得系統(tǒng)穩(wěn)定。2.4多輸入控制系統(tǒng)的極點配置對于多輸入系統(tǒng)的極點配置的基本思路是：首先求一狀態(tài)反饋，使得其閉環(huán)系統(tǒng)對某一輸入（例如第一個輸入）是能控的，再按單輸入系統(tǒng)配置極點的方法進行極點配置[5]。圖1極點配置的閉環(huán)系統(tǒng)框圖期望極點為：1.0e+002*[-0.1-1.2069-0.8066i-1.2069+0.8066i-2.1212]（1）構造Q、S矩陣。，由系統(tǒng)可得，n=4,m=2，u1+u2=4，a為Q-1的最后一行向量。（2）先按能控標準型進行極點配置。對單輸入系統(tǒng)進行極點配置。的特征多項式為，所期望的特征多項式為，則增益陣為:（3）求化為能控標準型的變換矩陣T，即則增益陣返回原坐標系為（4）使原系統(tǒng)（A，B）實現(xiàn)極點配置的狀態(tài)反饋為:2.5系統(tǒng)仿真系統(tǒng)位置狀態(tài)向量對階躍信號的響應：圖2極點配置前位置狀態(tài)向量的階躍響應圖3極點配置后位置狀態(tài)向量的階躍響應系統(tǒng)位置狀態(tài)向量對速度信號的響應（虛線為輸入位置信號，實線為輸出位置信號）：圖4極點配置前的速度信號跟蹤曲線系統(tǒng)位置狀態(tài)向量對正弦信號的響應（虛線為輸入位置信號，實線為輸出位置信號）圖5極點配置后的速度信號跟蹤曲線圖6極點配置前的正弦信號跟蹤曲線圖7極點配置后的正弦信號跟蹤曲線由此可見，通過極點配置使系統(tǒng)穩(wěn)定，且對各種輸入信號的響應有很大改善，具有很好的跟蹤性能，這對于隨動系統(tǒng)來說是十分重要的。3總結使用狀態(tài)空間方程表征系統(tǒng)，可以把系統(tǒng)的狀態(tài)與系統(tǒng)的輸入和輸出聯(lián)系起來，并在系統(tǒng)的內(nèi)部變量與外部輸入和測量輸出之間建立聯(lián)系，保存系統(tǒng)內(nèi)部特性的信息，因此模型更為精確和科學。本文即在矢量控制的基礎上提出了一種建立完整的永磁同步電機狀態(tài)空間模型的方法。根據(jù)此模型，運用現(xiàn)代控制理論的各種方法對系統(tǒng)性能進行了分析和計算，分析表明該系統(tǒng)具有完全能控性、完全可觀測性以及臨界穩(wěn)定性，通過狀態(tài)反饋配置極點的方法使得系統(tǒng)穩(wěn)定，使狀態(tài)變量對輸入信號有很好的跟蹤性能。為進一步分析和設計控制系統(tǒng)提供了有效的方法和思路。

參考文獻：[1]歐陽黎明.MATLAB控制系統(tǒng)設計[M].北京:國防工業(yè)出版社,2001.[2]張崇巍,李漢強.運動控制系統(tǒng)[M].武漢:武漢理工大學出版社,2002.[3]李三東,薛花.基于Matlab永磁同步電機控制系統(tǒng)的仿真建模[J].江南大學學報,2004,(2):115-120.[4]楊平,馬瑞卿,張云安.基于Matlab永磁同步電機控制系統(tǒng)的建模仿真方法[J].沈陽工業(yè)大學學報,2005,(4):195-199.[5]侯媛彬,嵇啟春,張建軍,杜京義.現(xiàn)代控制理論基礎[M].北京大學出版社,2006.[6]孫亮.MATLAB語言與控制系統(tǒng)仿真[M].北京:北京工業(yè)大學出版社,2006國物流管理逐漸走向社會化和供應鏈化的形勢下，必須接合具體企業(yè)的物流運作管理實際，根據(jù)精益物流的基本原則和企業(yè)信息化狀況，通過理論與應用的研究，在精益供應鏈物流管理原型系統(tǒng)的基礎上不斷修改和完善，不斷地進行研究和實踐，以此來推動我國制造企業(yè)精益供應鏈物流管理信息系統(tǒng)的發(fā)展。參考文獻：[1]烏躍.論精益物流系統(tǒng)[J].中國流通經(jīng)濟,2001(5):11-13.[2](美)詹姆斯·P.沃麥克,(英)丹尼爾·T.瓊斯,沈希瑾,張文杰,李京生.精益思想:消滅浪費,創(chuàng)造財富[M].北京:商務印書館,1999．[3]RICHARDWilding.Lean,Leaner,Leanest[J].InternationalJournalofPhysicalDistribution&LogisticsManagement1996,25(3/4)20.[4]王之泰.物流工程研究[M].北京:首都經(jīng)濟貿(mào)易大學出版社,2004．[5]田宇,朱道立.精益物流[J].物流技術,1999(6):19-21.[6]LIUXQ,MASH.Supplychainlogisticscirculationquantityandresponsetimecalculationmodel[J].WSEASTransactionsonSystems,2006,5(4):643-650.__

PLC在機床數(shù)控改造中的典型應用

邵曉嵬,任有志,王燕麗(河北科技大學機械電子工程學院,石家莊050054)

摘要:討論了利用可編程控制器對機床進行數(shù)控改造的具體方案和一般步驟,并以鋸片切割機的改造為例介紹了利用西門子公司S7-200系列可編程控制器進行改造的具體過程,闡述了機床數(shù)控改造后的應用效果及其未來的社會和經(jīng)濟效益。關鍵詞:可編程控制器;機床;數(shù)控改造

中圖分類號:TG51文獻標志碼:A文章編號:100320794(2007)1120147202

TypicalApplicationofPLCinNCTransformationforMachineToolSHAOXiao-wei,RENYou-zhi,WANGYan-li(CollegeofMechanicalandElectronicEngineering,HebeiUniversityofScience&Technology,Shijiazhuang050054,China)Abstract:Discussedhowtousetheprogrammablelogicalcontroller(PLC)todealwiththetransformationinmachinetool,particularlyintroducedthewholeprocessoftransformationonincisemachinebasedonSIEMENSS7-200PLC.FinallyexpatiatetheeffectofNCtransformationanditscomingbenefit.Keywords:programmablelogicalcontroller(PLC);machinetool;NCtransformation0

前言在我國現(xiàn)有的機床中有一部分仍采用傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制方式,這些機床觸點多、線路復雜,使用多年后,故障多、維修量大、維護不便、可靠性差,嚴重影響了正常的生產(chǎn)。還有一些舊機床雖然還能正常工作,但其精度、效率、自動化程度已不能滿足當前生產(chǎn)工藝要求。對這些機床進行改造勢在必行,改造既是企業(yè)資源的再利用,走持續(xù)化發(fā)展的需要,也是滿足企業(yè)新生產(chǎn)工藝,提高經(jīng)濟效益的需要。

1解決方案利用PLC對舊機床控制系統(tǒng)進行改造是一種行之有效的手段。采用PLC進行控制后,機床控制電路的接線量大大減少,故障率大大降低,提高了設備運行的穩(wěn)定性和使用率,增強了可靠性,減小了維修,維護工作強度。當機床加工程序發(fā)生變化時,只需要修改PLC的程序就可以進行新的加工,更改較方便,有助于提升機床的應用。由于具有通信功能,采用可編程控制器進行機床改造后,可以與其他智能設備聯(lián)網(wǎng)通信,在今后的進一步技術改造升級中,可根據(jù)需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡中。

2改造過程、步驟及應用實例(1)深入了解原有機床的工作過程,分析整理其控制的基本方式、完成的動作時序和條件關系,以及相關的保護和聯(lián)鎖控制,盡可能地與實際操作人員充分交流,了解是否需要對現(xiàn)有機床的控制操作加以改進,提高精度、可操作性和安全性等;如有需要,在后續(xù)的設計中予以實現(xiàn)。(2)根據(jù)分析整理的結果,確定所需要的用戶輸入P輸出設備。由于是對舊機床的改造,在保證完成工藝要求的前提下,最大限度地使用原有機床的輸入P輸出設備,如:按鈕、行程開關、接觸器、電磁閥等,以降低改造成本。(3)PLC機型選擇。根據(jù)輸入P輸出設備的數(shù)量與類型,確定所需的IPO點數(shù)。確定IPO點數(shù)時,應留有20%左右的裕量,以適應今后的生產(chǎn)工藝變化,為系統(tǒng)改造留有余地。由IPO點數(shù),利用一條經(jīng)驗公式:總內(nèi)存字數(shù)=(開關量輸入點數(shù)+開關量輸出點數(shù))×10+模擬量點數(shù)×150來估算內(nèi)存容量。在估算出內(nèi)存字數(shù)后,再留25%的裕量。據(jù)此,選擇合適的機型。(4)設計并編制IPO分配表,繪制IPO接線圖。應注意到:同類型的輸入點或輸出點應盡量集中在一起,連續(xù)分配。(5)進行程序設計?？山梃b機床原有繼電器控制電路圖,加以修改和完善。完成程序設計后,應進行模擬調(diào)試。(6)模擬調(diào)試后,進行現(xiàn)場系統(tǒng)調(diào)試。