三轴数值插补控制系统的设计.doc

摘要：数控技术是现代制造业研究的重点，插补是数控系统的核心功能，插补算法的优劣直接影响数控技术的发展。在CNC系统智能化和网络化的今天，创新和完善插补技术，使数控机床更加智能化、高效化，对经济发展有着极大意义。

本课题设计一个完整的三轴数值插补控制系统的硬件、软件和算法，使用三菱FX-3U系列PLC控制步进电机、使用台达DOP-B系列触摸屏对PLC进行控制和监控，两者之间通过RS-422总线通讯。建立坐标系，确定脉冲坐标与实际坐标的对应关系，实现电机点动、坐标设置、原点回归、直线插补与圆弧插补等功能。

本课题基于逐点比较法设计插补算法，绘图笔或刀具每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，比较这一点在给定轨迹的上方还是下方，里面还是外面，从而确定下一步的进给方向。

本课题分为硬件部分和软件部分，硬件部分包括各硬件的选型，硬件的接线等。其中PLC的输入主要是每轴的限位开关，输出主要是每轴的高速脉冲输出和电机旋转方向控制输出，软件部分包括PLC程序设计和触摸屏人机界面设计。PLC程序除了插补算法以外还有控制电机实现各种操作的程序，人机界面用来输入数据以及监控系统运行。

关键词：数控系统，数值插补，PLC，触摸屏

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  概  述-1

1.1课题研究的现状及发展趋势-1

1.1.1国内三轴数值插补控制系统发展现状-1

1.1.2国外三轴数值插补控制系统发展现状-2

1.1.3三轴数值插补控制系统的发展趋势-2

1.2本课题研究的价值和意义-2

1.3 本课题主要研究内容-3

第二章 控制系统总体设计-4

2.1三轴数值插补功能简介-4

2.2控制系统方案设计-5

2.2.1动力装置方案设计-5

2.2.2控制器方案设计-6

2.3插补原理方案设计-6

2.3.1直线插补-7

2.3.2圆弧插补-9

第三章 控制系统硬件设计-12

3.1硬件选型-12

3.1.1三菱FX-3U系列PLC-12

3.1.2步进电机及驱动器-14

3.1.3台达触摸屏-15

3.2控制系统接线原理图-15

3.2.1控制器输入侧与输出侧接线-16

3.2.2步进电机接线-17

3.2.3触摸屏接线-18

第四章 控制系统软件设计-19

4.1 PLC程序设计-19

4.1.1坐标转换-20

4.1.2直线插补-21

4.1.3圆弧插补-22

4.1.4立体插补-23

4.1.5操作部分-23

4.1.6地址分配-24

4.2人机界面设计-25

第五章 系统测试与调试-28

5.1硬件测试-28

5.1.1电机测试-28

5.1.2传感器测试-29

5.2软件测试-29

5.2.1 PLC软件测试-30

5.2.2触摸屏软件测试-31

5.3系统调试-33

第六章 总结与展望-35

6.1总结-35

6.2展望-36

参考文献-37

致  谢-38

附  录