磁流变抛光机控制系统的设计.doc

摘要:磁流变抛光技术是一种新型的光学元件加工技术，尤其适用于加工高精密的光学元件，生产的元件具有超光滑、无亚表面损伤的特点，发展前景十分广阔。本论文就是针对无特别控制需求的磁流变抛光机设计的一种通用的控制系统。

论文首先介绍了磁流变抛光技术的背景和意义，简要说明了它的工作原理以及发展该技术的重要性，还回顾了磁流变抛光技术在国内外的发展历程；此外还说明了本次所设计的控制系统需要使用的PLC的工作原理及发展历程。

其次，本文为磁流变抛光过程建立了数学模型，据此设计了磁流变抛光机的机械结构。另外还对本次设计的磁流变抛光机的控制需求进行分解，确定了控制系统的组成模块及各模块功能，并根据控制要求完成了软硬件的选型。

之后，论文详细介绍了本次控制系统所使用的ModBus-RTU通信协议，详尽阐述了如何实现各个控制模块的功能且附有程序流程框图。本文还依据人机交互功能的要求设计了触摸屏各个页面，确立了各个页面之间的切换关系。

最后，论文对控制系统进行了调试。确认了本次所设计的磁流变抛光机的控制系统满足实际工业生产要求，具备较强的稳定性和实用性，符合生产工艺需求，为磁流变抛光机此后的研究添砖加瓦。

关键词：磁流变抛光；FX-3U；触摸屏；ModBus-RTU；变频器

目录

摘要

Abstract

第一章 绪  论-1

1.1 课题背景及意义-1

1.2 磁流变抛光技术-2

1.2.1 磁流变抛光技术原理简介-2

1.2.2 磁流变抛光技术发展现状-4

1.3 可编程控制器（PLC）技术-6

1.3.1 可编程控制器原理-6

1.3.2 可编程控制器的发展-7

1.3.3 可编程控制器的应用-8

1.4 本设计的重点设计内容-9

第二章 控制系统总体设计方案-10

2.1 磁流变抛光机的加工原理-10

2.2 磁流变抛光机控制系统的控制需求-12

2.3 磁流变抛光机控制系统设计方案及软硬件选型-12

2.3.1 控制系统硬件部分设计及选型-12

2.3.2 控制系统软件部分设计及分解-13

第三章 控制系统的硬件设计-15

3.1 三菱FX-3U型号PLC的特性-15

3.2 三菱FR-A700型号变频器特性-16

3.3 台达DOP-B10S615触摸屏-19

3.4 PLC的输入、输出接口分配及其连接方式-20

3.4.1 PLC的输入输出接口分配-20

3.4.2 PLC接线方式-21

第四章 控制系统的软件设计-23

4.1 ModBus-RTU通信协议介绍-23

4.1.1 从站地址设置-23

4.1.2 ModBus-RTU地址设置-23

4.1.3 功能码设置-24

4.1.4 出现通信错误-27

4.1.5 CRC码计算方式-27

4.2 PLC部分程序设计-28

4.2.1 PLC程序总体框图-28

4.2.2 初始化部分程序-29

4.2.3 按键判断部分程序-30

4.2.4 发送接收部分程序-32

4.3 系统人机界面设计-33

4.3.1 电机控制相关模块-35

4.3.2 读取磁极相关模块-35

4.3.3 修改磁极设置相关模块-36

4.4 PLC和触摸屏的存储单元定义-37

第五章 系统的调试与测试-39

5.1 PLC的调试与测试-39

5.1.1 调试目标-39

5.1.2 调试过程中所遇到的困难及解决措施-39

5.2 电机单元测试效果-39

5.3 人机交互界面调试效果-41

5.4 系统联合调试-44

第六章 总结与展望-45

参考文献-46

致    谢-47

附    录-48