huycoi204yb
New Member
Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
MỞ ĐẦU
Với sự phát triển không ngừng của các thành tựu khoa học - Công nghệ đặc biệt là lĩnh vực điều khiển số và tin học đã cho phép những nhà chế tạo máy ứng dụng vào máy khoan cắt kim loại với các hệ thống điều khiển ngày càng chính xác hơn với tóc độ nhanh hơn và giá thành thấp hơn.
Sự xuất hiện của các máy CNC(Computer Numerical Control) đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công nghiệp. Các đường cong được thực hiện dễ dàng như đường thẳng, các cấu trúc phức tạp 3 chiều cũng dễ dàng thực hiện, và một lượng lớn các thao tác do con người thực hiện được giảm thiểu. Việc gia tăng tự động hóa trong quá trình sản xuất với máy CNC tạo nên sự phát triển đáng kể về chính xác và chất lượng. Kỹ thuật tự động của CNC giảm thiểu các sai sót và giúp người thao tác có thời gian cho các công việc khác. Ngoài ra còn cho phép linh hoạt trong thao tác các sản phẩm và thời gian cần thiết cho thay đổi máy móc để sản xuất các linh kiện khác.
Qua việc tìm hiểu và nghiên cứu về máy CNC, mô hình máy CNC khoan và phay biên dạng chi tiết sản phâm được tui thiết kế nhỏ gọn, điều khiển bằng PLC S7-200. Với mục đích áp dụng những gì đã học, những phương pháp điều khiển,bộ giám sát … vào thực tế. Đề tài “Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển bàn may CNC” được thực hiện trong thời gian hơn năm tháng, nhưng vì thời gian có hạn nên đề tài vẫn có nhiều khuyết điểm, rất mong ý kiến đóng góp của quí thầy cô giáo để việc nghiên cứu trở nên thực tế hơn.
Mục lục
MỞ ĐẦU 1
LỜI CẢM ƠN 2
DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ 9
PHẦN I: 13
A.MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (CNC): 13
I. MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (MÁY CNC): 13
II. CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC: 16
II.1. Điều khiển trực tuyến DNC (Direct Numerical Control): 16
II.2. Điều khiển thích nghi AC (Adaptive Control): 18
II.3. Hệ thống gia công linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing Systems): 20
III. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC MÁY CNC: 23
IV. LẬP TRÌNH CHO MÁY CNC: 25
B. CÁC ĐIỂM CẦN QUAN TÂM KHI LẬP TRÌNH TRÊN MÁY CNC: 27
I.HỆ TỌA ĐỘ: 27
I.1. Điểm Zero chương trình: 28
I.2. Điểm khởi hành: 28
I.3. Điểm chuẩn: 29
I.4. Lập trình theo tọa độ tuyệt đối (Absolute) và theo toạ độ gia số (Incremental): 30
II.ĐIỀU KHIỂN ĐƯỜNG DỊCH CHUYỂN TRÊN MÁY CNC: 31
II.1. Những khái niệm liên quan đến phép đo vị trí: 31
II.2. Các phương pháp đo: 31
II.3. Các công cụ đo vị trí : 36
II.4. Các dạng dịch chuyển : 45
C. CÁC CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC: 46
I.BẢNG ĐIỀU KHIỂN ĐƯỜNG DỊCH CHUYỂN G: 46
II. Ý NGHĨA MỘT SỐ CHỨC NĂNG: 50
II.1.Chọn mặt phẳng: 50
II.2.Di chuyển nhanh (G00): 51
II.3.Nội suy tuyến tính (nội suy thẳng) G01: 51
II.4.Nội suy phi tuyến (nội suy cung tròn) G02, G03: 52
PHẦN II 55
CHƯƠNG I: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 55
I.MÔ HÌNH: 55
I.1.Cấu trúc mô hình: 55
I.2.Cảm biến vị trí ghép với động cơ DC: 56
II.SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ: 57
III.MẠCH ĐỘNG LỰC: 57
III.1.Sơ đồ khối của tác động khâu động lực: 58
III.2.Chức năng của các khối: 59
IV.MẠCH NHẬN XUNG TỐC ĐỘ CAO TỪ ENCODER: 60
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ: 61
I.SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID S7-200: 61
I.1.Thuật toán PID số: 61
I.2.Làm việc với bộ PID S7-200: 63
II.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ BỘ PID ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ: 64
III.TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ Kp, Ki, Kd THEO LÝ THUYẾT CHO ĐỘNG CƠ: 64
III.1.Thiết lập hàm truyền cho động cơ: 64
III.2.Vẽ đáp ứng điều khiển P: 66
III.3.Đáp ứng PI: 68
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 70
I.KẾT NỐI BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÁY TÍNH: 70
II. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ GIẢI THUẬT CÁC HÀM NỘI SUY. 76
II.1.Phương pháp nội suy. 76
II.2.Phương pháp nội suy đường thẳng : 77
II.3.Nội suy cung tròn : 79
II.4.Nội suy xoắn ốc 80
II.5.Nội suy parabol 81
II.6.Nội suy bậc 3: 81
III.TÍNH TOÁN VÀ GIẢI THUẬT NỘI SUY ĐOẠN THẲNG THEO 2 TRỤC OX,OY: 81
III.1.Tính toán nội suy đoạn thẳng theo lượng chạy cắt F. 81
III.2.Di chuyển quảng đường dài L(LX,LY) trên hai trục với lượng chạy cắt F: 84
III.3.Giải thuật nội suy đoạn thẳng G04: 86
III.4.Giải thuật nội suy G00: Chạy dao nhanh đến một điểm tọa độ cho trước. 89
IV.TÍNH TOÁN VÀ GIẢI THUẬT NỘI SUY G01,G02,G03: 89
IV.1.Nội suy đường tròn tâm O bán kính R (G01): 89
IV.2.Nội suy cung tròn từ điểm A đến điểm B bán kính R (G02: ngược chiều kim đồng hồ; G03: cùng chiều kim đồng hồ): 92
V. XÁC ĐỊNH ĐIỂM TRONG HỆ TỌA ĐỘ CỰC 97
V.1.Tính góc của một điểm trong hệ tọa độ cực: 97
V.2.Tính góc quay của lệnh nội suy cung tròn: 99
V.3.Giải thuật nội suy G02,G03: 100
VI.GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH: 101
VI.1.Phần hiển thị: 102
VI.2.Phần tập lệnh: 103
VI.3.Phần tải lệnh từ tập tin Excel: 106
VI.4.Giản đồ xung kết nối hoạt động giữa máy tính và PLC: 106
VI.5.Giải thuật kết nối hoạt động giữa máy tính và VB: 107
PHẦN 3: 108
I.NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC KHI LÀM LUẬN VĂN: 108
II.NHỮNG KẾT QUẢ CHƯA ĐẠT ĐƯỢC: 108
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO: 109
DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ
Bảng 1: Các chức năng của một hệ DNC
Bảng 2: Bảng chuyển đổi giữa mã binary và gray
Bảng 3: Bảng điều khiển dịch chuyển G máy CNC
Bảng 4: Bảng nội suy phi tuyến
Hình 1: Một số máy CNC hiện nay đang sử dụng
Hình 2: Vận hành trực tiếp hệ DNC
Hình 3: Sơ đồ điều khiển thích nghi AC
Hình 4: Hệ thống điều khiển thích nghi AC về công nghệ
Hình 5: Đặc điểm cấu trúc máy CNC
Hình 6: Cấu trúc vitme bi
Hình 7: cách chuyển động vitme đai ốc
Hình 8: Ví dụ thiết lập một chương trình
Hình 9: Hệ tọa độ CNC
Hình 10: Điểm zero chương trình
Hình 11: Điểm chuẩn trong CNC
Hình 12: Ví dụ lập trình theo tọa độ tuyệt đối
Hình 13 : Các phương pháp đo
Hình 14 :Đo vị trí bằng đại lượng tương tự
Hình 15: Đo vị trí bằng đại lượng số
Hình 16:Đo vị trí trực tiếp
Hình 17: Đo vị trí không trực tiếp thông qua lượng chạy dao
Hình 18: Đo vị trí gián tiếp thông qua bộ bánh răng
Hình 19: Đo vị trí tuyệt đối theo chu kì
Hình 20: Thước đo cảm ứng quay không có vòng quét
Hình 21: Nguyên tắc cảm ứng tuyến tính
Hình 22: Thước đo cảm ứng
Hình 23: Thước đo theo nguyên tắc quang điện soi thấu
Hình 24: Xung đầu ra của hệ thống đo đường dài bằng quang điện
Hình 25: Cấu tạo đĩa quang trong Encoder tuyệt đối
Hình 26: Cấu tạo đĩa quang trong Incremental Encoder
Hình 27: Dạng xung ngõ ra của EnCoder
Hình 28: Dịch chuyển nhanh đến điểm M(15,5)
Hình 29: Ví dụ nội suy cung tròn G02, G03
Hình 30: Mô hình khoan phay CNC
Hình 31: Động cơ gắng Encoder sử dụng trong mô hình
Hình 32: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vị trí
Hình 33: Mạch động lực sử dụng cho mô hình
Hình 34: Sơ đồ khối của các khâu động lực
Hình 35: Điện áp trung bình khi điều xung
Hình 36: Giản đồ xung khối cách li điện áp
Hình 37: Giãn đồ xung qua khối công suất
Hình 38: Mạch nguyên lí mạch nhận xung Encoder
Hình 39: Sơ đồ khối mạch nhận xung Encoder
Hình 40: Mô hình điều khiển PID số
Hình 41: Mô hình động cơ một chiều
Hình 42: Sơ đồ hệ thông điều khiển PID
Hình 43: Đáp ứng P động cơ
Hình 44: Đáp ứng PI động cơ
Hình 45: Nội suy đường thẳng
Hình 46: Ví dụ nội suy đường thẳng
Hình 47: Nội suy vòng
Hình 48: Nội suy xoắn ốc
Hình 49: Nội suy Parapol
Hình 50: Giải thuật nội suy G04
Hình 51: Giải thuật nội suy theo đường thẳng y=yA
Hình 52: Giải thuật nội suy G00
Hình 53: Nội suy đường tròn G01
Hình 54: Giải thuật nội suy đường tròn G01
Hình 55: Giải thuật nội suy cung tròn ngược chiều kim đồng hồ G02
Hình 56: Xác định điểm trong hệ tọa độ cực
Hình 57: Giải thuật nội suy cung tròn ngược chiều kim đồng hồ G03
Hình 58: Bài toán nội suy cung tròn
Hình 59: Lưu đồ giải thuật xác định góc của một điểm trong hệ toạ độ
Hình 60: Lưu đồ giải thuật tính góc quay trong hệ tọa độ cực lệnh G02, G03
Hình 61: Giải thuật nội suy G02, G03
Hình 62: Giao diện điều khiển bằng máy tính
Hình 63: Giao diện phần tải lệnh
Hình 64: Nội suy cung tròn G02
Hình 65: Nội suy cung tròn G03
Hình 66: Giản đồ xung kết nối giữa máy tính và PLC
Hình 67: Giải thuật kết nối giữa máy tính và VB
PHẦN I:
THAM KHẢO LÝ THUYẾT
A.MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (CNC):
I. MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (MÁY CNC):
Là thế hệ máy công cụ được điều khiển theo chương trình viết bằng mã ký tự số, chữ cái và các ký tự chuyên dụng khác, trong đó hệ thống điều khiển có cài đặt các bộ vi xử lý (Microprocessor) làm việc với các chu kỳ thời gian từ 1 đến 20 và có bộ nhớ tối thiểu 4 Kbyte, đảm nhiệm các chức năng cơ bản của chương trình điều khiển số như: tính toán tọa độ trên các trục điều khiển theo thời gian thực, giám sát các trạng thái của máy, tính toán các giá trị bù trừ dao cụ, tính toán nội suy trong điều khiển quỹ đạo biên dạng (tuyến tính và phi tuyến), thực hiện so sánh các giá trị mong muốn _ thực tế…
Ưu điểm cơ bản của máy CNC:
- So với các máy công cụ điều khiển bằng tay, sản phẩm từ máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề của người điều khiển mà phụ thuộc vào nội dung chương trình được đưa vào máy. Người điều khiển chỉ chủ yếu là theo dõi kiểm tra các chức năng hoạt động của máy.
- Độ chính xác làm việc cao. Thông thường các máy CNC có độ chính xác máy là 0.001mm, do đó có thể đạt được độ chính xác cao hơn.
- Chất lượng gia công ổn định, độ chính xác lặp lại cao.
- Tốc độ cắt cao.Nhờ cấu trúc cơ khí bền chắc của máy, những vật liệu cắt hiện đại như kim loại cứng hay gốm oxit có thể được sử dụng tốt hơn.
- Thời gian gia công ngắn hơn.
Các ưu điểm khác:
- Máy CNC có tính linh hoạt cao trong công việc lập trình, tiết kiệm thời gian chỉnh máy, đạt được tính kinh tế cao ngay cả trong việc gia công hàng loạt các sản phẩm nhỏ.
- Ít phải dừng máy vì kỹ thuật, do đó chi phí do dừng máy nhỏ
- Tiêu hao do kiểm tra ít, giá thành đo kiểm giảm.
- Thời gian hiệu chỉnh máy nhỏ.
- Có thể gia công hàng loạt.
Nhược điểm:
- Giá thành chế tạo máy cao hơn.
- Giá thành bảo dưỡng, sửa chữa máy cũng cao hơn.
- Vận hành và thay đổi người đứng máy khó khăn hơn.
Trình độ hiện tại của máy CNC:
Các chức năng tính toán trong hệ thống CNC ngày càng hoàn thiện và đạt tốc độ xử lý cao do tiếp tục ứng dụng những thành tựu phát triển của các bộ vi xử lý . Các hệ thống CNC được chế tạo hàng loạt lớn theo công thức xử lý đa chức năng, dùng cho nhiều mục đích điều khiển khác nhau. Vật mang tin từ băng đục lỗ, băng từ, đĩa từ và tiến tới đĩa CD có dung lượng ngày càng lớn, độ tin cậy và tuổi thọ cao.
Việc cài đặt các cụm vi tính trực tiếp vào hệ NC để trở thành hệ CNC (Computerized Numerical Control) đã tạo điều kiện ứng dụng máy công cụ CNC ngay cả trong xí nghiệp nhỏ, không có phòng lập trình riêng, nghĩa là người điều khiển máy có thể lập trình trực tiếp trên máy. Dữ liệu nhập vào, nội dung lưu trữ, thông báo về tình trạng hoạt động của máy cùng các chỉ dẫn cần thiết khác cho người điều khiển đều được hiển thị trên màn hình.
Màn hình ban đầu chỉ là đen trắng với các ký tự chữ cái và các con số nay đã dùng màn hình màu đồ hoạ, độ phân giải cao (có thêm toán đồ và hình vẽ mô phỏng tĩnh hay động), biên dạng của chi tiết gia công, chuyển động của dao cụ đều được hiển thị trên màn hình.
Các hệ CNC riêng lẻ có thể ghép các mạng cục bộ hay mạng mở rộng để quản lý điều hành một cách tổng thể hệ thống sản xuất của một xí nghiệp hay của một tập đoàn công nghiệp.
Hình 1.1: Một số máy CNC hiện nay đang sử dụng
II. CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC:
II.1. Điều khiển trực tuyến DNC (Direct Numerical Control):
DNC là một hệ thống điều khiển trong đó dùng máy tính điều hành trực tiếp nhiều máy công tác điều khiển theo chương trình số. Đặc tính cơ bản của hệ DNC là sự nối ghép trực tuyến (online) nhiều máy CNC với một máy tính.
Hệ DNC có thể trao đổi thông tin theo theo 2 cách:
Cách 1 : Vận hành BTR (Behind Tape Reader). Thông tin điều khiển từ máy tính sau khi qua bộ phận đọc dữ liệu từ vật mang tin sẽ được truyền vào hệ điều khiển của máy CNC.
Cách 2 : Vận hành trực tiếp. Máy tính trung tâm gộp luôn các bộ nhớ thông tin và bộ nhớ nội suy cũng như các khả năng khác của CNC vào trong máy tính. Các máy công tác chỉ còn có cụm điều khiển thích ứng và các vòng mạch điều chỉnh vị trí, ngoài ra giữa chúng còn có một mạch nối ghép thích hợp.
Hình 2: Vận hành trực tiếp hệ DNC
Phương án 2 có ưu điểm là hệ điều khiển máy công tác rẻ hơn nhiều (do máy tính chủ đã phụ trách một số công việc). Nhưng do lệ thuộc hoàn toàn vào máy tính chủ nên ít dùng.
Hệ thống DNC
Trong hệ DNC, nhiệm vụ cơ bản của máy tính trung tâm là quản lý tập trung các chương trình gia công CNC và phân phối đến các máy công tác.
Bảng 1: Các chức năng của một hệ DNC:
CHỨC NĂNG CỦA MỘT HỆ DNC
Chức năng cơ bản Quản lý chương trình NC
Phân phối dữ liệu NC
Chức năng mở rộng Sửa chữa dữ liệu NC
Điều chỉnh chương trình NC
Thu thập và xử lý các dữ liệu hoạt động
Chức năng điều khiển cho dòng vật chất
Các chức năng thành phần của quá trình gia công
Quá trình lưu trữ và cập nhật dữ liệu điều khiển số cho từng máy CNC trong hệ thống có tính tiện lợi, hệ thống và kinh tế.
Khả năng quản lý chương trình trong hệ DNC gồm:
- Quản lý các danh mục các chương trình CNC.
- Tìm kiếm một chương trình CNC.
- Truy cập và khai thác các chương trình CNC.
- Lưu trữ các chương trình CNC.
- Quản lý các dữ liệu về dao.
- Quản lý các dữ liệu về vật liệu gia công.
- Quản lý các dữ liệu về đồ gá.
II.2. Điều khiển thích nghi AC (Adaptive Control):
Điều khiển AC đựoc hiểu là sự tối ưu hoá của công nghệ trong quá trình gia công, thông qua biện pháp kỹ thuật điều chỉnh tự động.
Thông thường, khi gia công một chi tiết, các thông số công nghệ như tốc độ cắt, lượng chạy dao, chiều sâu cắt được đưa ra trước một cách xác định. Trong điều khiển AC người ta chỉ đưa vào các giá trị giới hạn xác định của thông số công nghệ, ví dụ khi gia công thô, lực cắt cho phép lớn nhất là bao nhiêu, từ đó hệ điều khiển AC sẽ kiểm soát các thông số công nghệ sao cho đảm bảo các giá trị giới hạn đã khai báo.
Thực ra nguyên tắc điều khiển AC không gắn liền với ứng dụng của các máy CNC. Một mặt các thiết bị số sẵn có trong hệ CNC tạo điều kiện dễ dàng hơn sự ghép nối AC vào nguyên tắc điều khiển này, mặt khác do nhu cầu đòi hỏi phải rút ngắn thời gian gia công trên máy CNC mà hệ điều khiển AC có thể làm được.
PHẦN 3:
KẾT LUẬN
I.NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC KHI LÀM LUẬN VĂN:
Qua việc tìm hiều và nghiên cứu đề tài em thu được những kết quả:
- Vấn đề về lý thuyết được học từ trước được áp dụng thực tế rất hiệu quả.
- Việc tìm hiểu những phần mềm cũng như những cấu trúc giao tiếp giữa các thiết bị với phần mềm.
- Các phương pháp nội suy trong toán học áp dụng cho phương pháp điều khiển số.
- Hiểu được những chức năng cũng như cấu trúc và hoạt động của máy CNC
- Ứng dụng bộ điều khiển PID S7-200 điều khiển các quá trình.
- Dùng ngôn ngữ VB có ứng dụng rộng và ngôn ngữ lập trình đơn giản để điều khiển các quá trình dụa vào OPC VB.
II.NHỮNG KẾT QUẢ CHƯA ĐẠT ĐƯỢC:
- Điều khiển bàn máy chuyển động với tốc độ nhanh hơn. Ở vấn đề này ta cần dùng các thiết bị điều khiển với tốc độ xử lí nhanh hơn, độ chính xác cao hơn.
- Dùng bộ kết nối và truyền dữ liệu giữa bộ điều khiển và máy tính với tốc độ chưa cao, vì vậy việc xử lí chuyển đổi giữa các lệnh chậm.
- Ứng dụng bộ điều khiển PID cho vị trí động cơ với các thông số của động cơ chưa hoàn toàn chính xác.
MỞ ĐẦU 1
LỜI CẢM ƠN 2
DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ 9
PHẦN I: 13
A.MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (CNC): 13
I. MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (MÁY CNC): 13
II. CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC: 16
II.1. Điều khiển trực tuyến DNC (Direct Numerical Control): 16
II.2. Điều khiển thích nghi AC (Adaptive Control): 18
II.3. Hệ thống gia công linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing Systems): 20
III. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC MÁY CNC: 23
IV. LẬP TRÌNH CHO MÁY CNC: 25
B. CÁC ĐIỂM CẦN QUAN TÂM KHI LẬP TRÌNH TRÊN MÁY CNC: 27
I.HỆ TỌA ĐỘ: 27
I.1. Điểm Zero chương trình: 28
I.2. Điểm khởi hành: 28
I.3. Điểm chuẩn: 29
I.4. Lập trình theo tọa độ tuyệt đối (Absolute) và theo toạ độ gia số (Incremental): 30
II.ĐIỀU KHIỂN ĐƯỜNG DỊCH CHUYỂN TRÊN MÁY CNC: 31
II.1. Những khái niệm liên quan đến phép đo vị trí: 31
II.2. Các phương pháp đo: 31
II.3. Các công cụ đo vị trí : 36
II.4. Các dạng dịch chuyển : 45
C. CÁC CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC: 46
I.BẢNG ĐIỀU KHIỂN ĐƯỜNG DỊCH CHUYỂN G: 46
II. Ý NGHĨA MỘT SỐ CHỨC NĂNG: 50
II.1.Chọn mặt phẳng: 50
II.2.Di chuyển nhanh (G00): 51
II.3.Nội suy tuyến tính (nội suy thẳng) G01: 51
II.4.Nội suy phi tuyến (nội suy cung tròn) G02, G03: 52
PHẦN II 55
CHƯƠNG I: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 55
I.MÔ HÌNH: 55
I.1.Cấu trúc mô hình: 55
I.2.Cảm biến vị trí ghép với động cơ DC: 56
II.SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ: 57
III.MẠCH ĐỘNG LỰC: 57
III.1.Sơ đồ khối của tác động khâu động lực: 58
III.2.Chức năng của các khối: 59
IV.MẠCH NHẬN XUNG TỐC ĐỘ CAO TỪ ENCODER: 60
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ: 61
I.SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID S7-200: 61
I.1.Thuật toán PID số: 61
I.2.Làm việc với bộ PID S7-200: 63
II.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ BỘ PID ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ: 64
III.TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ Kp, Ki, Kd THEO LÝ THUYẾT CHO ĐỘNG CƠ: 64
III.1.Thiết lập hàm truyền cho động cơ: 64
III.2.Vẽ đáp ứng điều khiển P: 66
III.3.Đáp ứng PI: 68
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 70
I.KẾT NỐI BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÁY TÍNH: 70
II. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ GIẢI THUẬT CÁC HÀM NỘI SUY. 76
II.1.Phương pháp nội suy. 76
II.2.Phương pháp nội suy đường thẳng : 77
II.3.Nội suy cung tròn : 79
II.4.Nội suy xoắn ốc 80
II.5.Nội suy parabol 81
II.6.Nội suy bậc 3: 81
III.TÍNH TOÁN VÀ GIẢI THUẬT NỘI SUY ĐOẠN THẲNG THEO 2 TRỤC OX,OY: 81
III.1.Tính toán nội suy đoạn thẳng theo lượng chạy cắt F. 81
III.2.Di chuyển quảng đường dài L(LX,LY) trên hai trục với lượng chạy cắt F: 84
III.3.Giải thuật nội suy đoạn thẳng G04: 86
III.4.Giải thuật nội suy G00: Chạy dao nhanh đến một điểm tọa độ cho trước. 89
IV.TÍNH TOÁN VÀ GIẢI THUẬT NỘI SUY G01,G02,G03: 89
IV.1.Nội suy đường tròn tâm O bán kính R (G01): 89
IV.2.Nội suy cung tròn từ điểm A đến điểm B bán kính R (G02: ngược chiều kim đồng hồ; G03: cùng chiều kim đồng hồ): 92
V. XÁC ĐỊNH ĐIỂM TRONG HỆ TỌA ĐỘ CỰC 97
V.1.Tính góc của một điểm trong hệ tọa độ cực: 97
V.2.Tính góc quay của lệnh nội suy cung tròn: 99
V.3.Giải thuật nội suy G02,G03: 100
VI.GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH: 101
VI.1.Phần hiển thị: 102
VI.2.Phần tập lệnh: 103
VI.3.Phần tải lệnh từ tập tin Excel: 106
VI.4.Giản đồ xung kết nối hoạt động giữa máy tính và PLC: 106
VI.5.Giải thuật kết nối hoạt động giữa máy tính và VB: 107
PHẦN 3: 108
I.NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC KHI LÀM LUẬN VĂN: 108
II.NHỮNG KẾT QUẢ CHƯA ĐẠT ĐƯỢC: 108
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO: 109
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Đề tài Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển bàn máy công nhệ cao
MỞ ĐẦU
Với sự phát triển không ngừng của các thành tựu khoa học - Công nghệ đặc biệt là lĩnh vực điều khiển số và tin học đã cho phép những nhà chế tạo máy ứng dụng vào máy khoan cắt kim loại với các hệ thống điều khiển ngày càng chính xác hơn với tóc độ nhanh hơn và giá thành thấp hơn.
Sự xuất hiện của các máy CNC(Computer Numerical Control) đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công nghiệp. Các đường cong được thực hiện dễ dàng như đường thẳng, các cấu trúc phức tạp 3 chiều cũng dễ dàng thực hiện, và một lượng lớn các thao tác do con người thực hiện được giảm thiểu. Việc gia tăng tự động hóa trong quá trình sản xuất với máy CNC tạo nên sự phát triển đáng kể về chính xác và chất lượng. Kỹ thuật tự động của CNC giảm thiểu các sai sót và giúp người thao tác có thời gian cho các công việc khác. Ngoài ra còn cho phép linh hoạt trong thao tác các sản phẩm và thời gian cần thiết cho thay đổi máy móc để sản xuất các linh kiện khác.
Qua việc tìm hiểu và nghiên cứu về máy CNC, mô hình máy CNC khoan và phay biên dạng chi tiết sản phâm được tui thiết kế nhỏ gọn, điều khiển bằng PLC S7-200. Với mục đích áp dụng những gì đã học, những phương pháp điều khiển,bộ giám sát … vào thực tế. Đề tài “Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển bàn may CNC” được thực hiện trong thời gian hơn năm tháng, nhưng vì thời gian có hạn nên đề tài vẫn có nhiều khuyết điểm, rất mong ý kiến đóng góp của quí thầy cô giáo để việc nghiên cứu trở nên thực tế hơn.
Mục lục
MỞ ĐẦU 1
LỜI CẢM ƠN 2
DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ 9
PHẦN I: 13
A.MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (CNC): 13
I. MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (MÁY CNC): 13
II. CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC: 16
II.1. Điều khiển trực tuyến DNC (Direct Numerical Control): 16
II.2. Điều khiển thích nghi AC (Adaptive Control): 18
II.3. Hệ thống gia công linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing Systems): 20
III. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC MÁY CNC: 23
IV. LẬP TRÌNH CHO MÁY CNC: 25
B. CÁC ĐIỂM CẦN QUAN TÂM KHI LẬP TRÌNH TRÊN MÁY CNC: 27
I.HỆ TỌA ĐỘ: 27
I.1. Điểm Zero chương trình: 28
I.2. Điểm khởi hành: 28
I.3. Điểm chuẩn: 29
I.4. Lập trình theo tọa độ tuyệt đối (Absolute) và theo toạ độ gia số (Incremental): 30
II.ĐIỀU KHIỂN ĐƯỜNG DỊCH CHUYỂN TRÊN MÁY CNC: 31
II.1. Những khái niệm liên quan đến phép đo vị trí: 31
II.2. Các phương pháp đo: 31
II.3. Các công cụ đo vị trí : 36
II.4. Các dạng dịch chuyển : 45
C. CÁC CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC: 46
I.BẢNG ĐIỀU KHIỂN ĐƯỜNG DỊCH CHUYỂN G: 46
II. Ý NGHĨA MỘT SỐ CHỨC NĂNG: 50
II.1.Chọn mặt phẳng: 50
II.2.Di chuyển nhanh (G00): 51
II.3.Nội suy tuyến tính (nội suy thẳng) G01: 51
II.4.Nội suy phi tuyến (nội suy cung tròn) G02, G03: 52
PHẦN II 55
CHƯƠNG I: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 55
I.MÔ HÌNH: 55
I.1.Cấu trúc mô hình: 55
I.2.Cảm biến vị trí ghép với động cơ DC: 56
II.SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ: 57
III.MẠCH ĐỘNG LỰC: 57
III.1.Sơ đồ khối của tác động khâu động lực: 58
III.2.Chức năng của các khối: 59
IV.MẠCH NHẬN XUNG TỐC ĐỘ CAO TỪ ENCODER: 60
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ: 61
I.SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID S7-200: 61
I.1.Thuật toán PID số: 61
I.2.Làm việc với bộ PID S7-200: 63
II.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ BỘ PID ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ: 64
III.TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ Kp, Ki, Kd THEO LÝ THUYẾT CHO ĐỘNG CƠ: 64
III.1.Thiết lập hàm truyền cho động cơ: 64
III.2.Vẽ đáp ứng điều khiển P: 66
III.3.Đáp ứng PI: 68
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 70
I.KẾT NỐI BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÁY TÍNH: 70
II. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ GIẢI THUẬT CÁC HÀM NỘI SUY. 76
II.1.Phương pháp nội suy. 76
II.2.Phương pháp nội suy đường thẳng : 77
II.3.Nội suy cung tròn : 79
II.4.Nội suy xoắn ốc 80
II.5.Nội suy parabol 81
II.6.Nội suy bậc 3: 81
III.TÍNH TOÁN VÀ GIẢI THUẬT NỘI SUY ĐOẠN THẲNG THEO 2 TRỤC OX,OY: 81
III.1.Tính toán nội suy đoạn thẳng theo lượng chạy cắt F. 81
III.2.Di chuyển quảng đường dài L(LX,LY) trên hai trục với lượng chạy cắt F: 84
III.3.Giải thuật nội suy đoạn thẳng G04: 86
III.4.Giải thuật nội suy G00: Chạy dao nhanh đến một điểm tọa độ cho trước. 89
IV.TÍNH TOÁN VÀ GIẢI THUẬT NỘI SUY G01,G02,G03: 89
IV.1.Nội suy đường tròn tâm O bán kính R (G01): 89
IV.2.Nội suy cung tròn từ điểm A đến điểm B bán kính R (G02: ngược chiều kim đồng hồ; G03: cùng chiều kim đồng hồ): 92
V. XÁC ĐỊNH ĐIỂM TRONG HỆ TỌA ĐỘ CỰC 97
V.1.Tính góc của một điểm trong hệ tọa độ cực: 97
V.2.Tính góc quay của lệnh nội suy cung tròn: 99
V.3.Giải thuật nội suy G02,G03: 100
VI.GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH: 101
VI.1.Phần hiển thị: 102
VI.2.Phần tập lệnh: 103
VI.3.Phần tải lệnh từ tập tin Excel: 106
VI.4.Giản đồ xung kết nối hoạt động giữa máy tính và PLC: 106
VI.5.Giải thuật kết nối hoạt động giữa máy tính và VB: 107
PHẦN 3: 108
I.NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC KHI LÀM LUẬN VĂN: 108
II.NHỮNG KẾT QUẢ CHƯA ĐẠT ĐƯỢC: 108
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO: 109
DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ
Bảng 1: Các chức năng của một hệ DNC
Bảng 2: Bảng chuyển đổi giữa mã binary và gray
Bảng 3: Bảng điều khiển dịch chuyển G máy CNC
Bảng 4: Bảng nội suy phi tuyến
Hình 1: Một số máy CNC hiện nay đang sử dụng
Hình 2: Vận hành trực tiếp hệ DNC
Hình 3: Sơ đồ điều khiển thích nghi AC
Hình 4: Hệ thống điều khiển thích nghi AC về công nghệ
Hình 5: Đặc điểm cấu trúc máy CNC
Hình 6: Cấu trúc vitme bi
Hình 7: cách chuyển động vitme đai ốc
Hình 8: Ví dụ thiết lập một chương trình
Hình 9: Hệ tọa độ CNC
Hình 10: Điểm zero chương trình
Hình 11: Điểm chuẩn trong CNC
Hình 12: Ví dụ lập trình theo tọa độ tuyệt đối
Hình 13 : Các phương pháp đo
Hình 14 :Đo vị trí bằng đại lượng tương tự
Hình 15: Đo vị trí bằng đại lượng số
Hình 16:Đo vị trí trực tiếp
Hình 17: Đo vị trí không trực tiếp thông qua lượng chạy dao
Hình 18: Đo vị trí gián tiếp thông qua bộ bánh răng
Hình 19: Đo vị trí tuyệt đối theo chu kì
Hình 20: Thước đo cảm ứng quay không có vòng quét
Hình 21: Nguyên tắc cảm ứng tuyến tính
Hình 22: Thước đo cảm ứng
Hình 23: Thước đo theo nguyên tắc quang điện soi thấu
Hình 24: Xung đầu ra của hệ thống đo đường dài bằng quang điện
Hình 25: Cấu tạo đĩa quang trong Encoder tuyệt đối
Hình 26: Cấu tạo đĩa quang trong Incremental Encoder
Hình 27: Dạng xung ngõ ra của EnCoder
Hình 28: Dịch chuyển nhanh đến điểm M(15,5)
Hình 29: Ví dụ nội suy cung tròn G02, G03
Hình 30: Mô hình khoan phay CNC
Hình 31: Động cơ gắng Encoder sử dụng trong mô hình
Hình 32: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vị trí
Hình 33: Mạch động lực sử dụng cho mô hình
Hình 34: Sơ đồ khối của các khâu động lực
Hình 35: Điện áp trung bình khi điều xung
Hình 36: Giản đồ xung khối cách li điện áp
Hình 37: Giãn đồ xung qua khối công suất
Hình 38: Mạch nguyên lí mạch nhận xung Encoder
Hình 39: Sơ đồ khối mạch nhận xung Encoder
Hình 40: Mô hình điều khiển PID số
Hình 41: Mô hình động cơ một chiều
Hình 42: Sơ đồ hệ thông điều khiển PID
Hình 43: Đáp ứng P động cơ
Hình 44: Đáp ứng PI động cơ
Hình 45: Nội suy đường thẳng
Hình 46: Ví dụ nội suy đường thẳng
Hình 47: Nội suy vòng
Hình 48: Nội suy xoắn ốc
Hình 49: Nội suy Parapol
Hình 50: Giải thuật nội suy G04
Hình 51: Giải thuật nội suy theo đường thẳng y=yA
Hình 52: Giải thuật nội suy G00
Hình 53: Nội suy đường tròn G01
Hình 54: Giải thuật nội suy đường tròn G01
Hình 55: Giải thuật nội suy cung tròn ngược chiều kim đồng hồ G02
Hình 56: Xác định điểm trong hệ tọa độ cực
Hình 57: Giải thuật nội suy cung tròn ngược chiều kim đồng hồ G03
Hình 58: Bài toán nội suy cung tròn
Hình 59: Lưu đồ giải thuật xác định góc của một điểm trong hệ toạ độ
Hình 60: Lưu đồ giải thuật tính góc quay trong hệ tọa độ cực lệnh G02, G03
Hình 61: Giải thuật nội suy G02, G03
Hình 62: Giao diện điều khiển bằng máy tính
Hình 63: Giao diện phần tải lệnh
Hình 64: Nội suy cung tròn G02
Hình 65: Nội suy cung tròn G03
Hình 66: Giản đồ xung kết nối giữa máy tính và PLC
Hình 67: Giải thuật kết nối giữa máy tính và VB
PHẦN I:
THAM KHẢO LÝ THUYẾT
A.MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (CNC):
I. MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (MÁY CNC):
Là thế hệ máy công cụ được điều khiển theo chương trình viết bằng mã ký tự số, chữ cái và các ký tự chuyên dụng khác, trong đó hệ thống điều khiển có cài đặt các bộ vi xử lý (Microprocessor) làm việc với các chu kỳ thời gian từ 1 đến 20 và có bộ nhớ tối thiểu 4 Kbyte, đảm nhiệm các chức năng cơ bản của chương trình điều khiển số như: tính toán tọa độ trên các trục điều khiển theo thời gian thực, giám sát các trạng thái của máy, tính toán các giá trị bù trừ dao cụ, tính toán nội suy trong điều khiển quỹ đạo biên dạng (tuyến tính và phi tuyến), thực hiện so sánh các giá trị mong muốn _ thực tế…
Ưu điểm cơ bản của máy CNC:
- So với các máy công cụ điều khiển bằng tay, sản phẩm từ máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề của người điều khiển mà phụ thuộc vào nội dung chương trình được đưa vào máy. Người điều khiển chỉ chủ yếu là theo dõi kiểm tra các chức năng hoạt động của máy.
- Độ chính xác làm việc cao. Thông thường các máy CNC có độ chính xác máy là 0.001mm, do đó có thể đạt được độ chính xác cao hơn.
- Chất lượng gia công ổn định, độ chính xác lặp lại cao.
- Tốc độ cắt cao.Nhờ cấu trúc cơ khí bền chắc của máy, những vật liệu cắt hiện đại như kim loại cứng hay gốm oxit có thể được sử dụng tốt hơn.
- Thời gian gia công ngắn hơn.
Các ưu điểm khác:
- Máy CNC có tính linh hoạt cao trong công việc lập trình, tiết kiệm thời gian chỉnh máy, đạt được tính kinh tế cao ngay cả trong việc gia công hàng loạt các sản phẩm nhỏ.
- Ít phải dừng máy vì kỹ thuật, do đó chi phí do dừng máy nhỏ
- Tiêu hao do kiểm tra ít, giá thành đo kiểm giảm.
- Thời gian hiệu chỉnh máy nhỏ.
- Có thể gia công hàng loạt.
Nhược điểm:
- Giá thành chế tạo máy cao hơn.
- Giá thành bảo dưỡng, sửa chữa máy cũng cao hơn.
- Vận hành và thay đổi người đứng máy khó khăn hơn.
Trình độ hiện tại của máy CNC:
Các chức năng tính toán trong hệ thống CNC ngày càng hoàn thiện và đạt tốc độ xử lý cao do tiếp tục ứng dụng những thành tựu phát triển của các bộ vi xử lý . Các hệ thống CNC được chế tạo hàng loạt lớn theo công thức xử lý đa chức năng, dùng cho nhiều mục đích điều khiển khác nhau. Vật mang tin từ băng đục lỗ, băng từ, đĩa từ và tiến tới đĩa CD có dung lượng ngày càng lớn, độ tin cậy và tuổi thọ cao.
Việc cài đặt các cụm vi tính trực tiếp vào hệ NC để trở thành hệ CNC (Computerized Numerical Control) đã tạo điều kiện ứng dụng máy công cụ CNC ngay cả trong xí nghiệp nhỏ, không có phòng lập trình riêng, nghĩa là người điều khiển máy có thể lập trình trực tiếp trên máy. Dữ liệu nhập vào, nội dung lưu trữ, thông báo về tình trạng hoạt động của máy cùng các chỉ dẫn cần thiết khác cho người điều khiển đều được hiển thị trên màn hình.
Màn hình ban đầu chỉ là đen trắng với các ký tự chữ cái và các con số nay đã dùng màn hình màu đồ hoạ, độ phân giải cao (có thêm toán đồ và hình vẽ mô phỏng tĩnh hay động), biên dạng của chi tiết gia công, chuyển động của dao cụ đều được hiển thị trên màn hình.
Các hệ CNC riêng lẻ có thể ghép các mạng cục bộ hay mạng mở rộng để quản lý điều hành một cách tổng thể hệ thống sản xuất của một xí nghiệp hay của một tập đoàn công nghiệp.
Hình 1.1: Một số máy CNC hiện nay đang sử dụng
II. CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC:
II.1. Điều khiển trực tuyến DNC (Direct Numerical Control):
DNC là một hệ thống điều khiển trong đó dùng máy tính điều hành trực tiếp nhiều máy công tác điều khiển theo chương trình số. Đặc tính cơ bản của hệ DNC là sự nối ghép trực tuyến (online) nhiều máy CNC với một máy tính.
Hệ DNC có thể trao đổi thông tin theo theo 2 cách:
Cách 1 : Vận hành BTR (Behind Tape Reader). Thông tin điều khiển từ máy tính sau khi qua bộ phận đọc dữ liệu từ vật mang tin sẽ được truyền vào hệ điều khiển của máy CNC.
Cách 2 : Vận hành trực tiếp. Máy tính trung tâm gộp luôn các bộ nhớ thông tin và bộ nhớ nội suy cũng như các khả năng khác của CNC vào trong máy tính. Các máy công tác chỉ còn có cụm điều khiển thích ứng và các vòng mạch điều chỉnh vị trí, ngoài ra giữa chúng còn có một mạch nối ghép thích hợp.
Hình 2: Vận hành trực tiếp hệ DNC
Phương án 2 có ưu điểm là hệ điều khiển máy công tác rẻ hơn nhiều (do máy tính chủ đã phụ trách một số công việc). Nhưng do lệ thuộc hoàn toàn vào máy tính chủ nên ít dùng.
Hệ thống DNC
Trong hệ DNC, nhiệm vụ cơ bản của máy tính trung tâm là quản lý tập trung các chương trình gia công CNC và phân phối đến các máy công tác.
Bảng 1: Các chức năng của một hệ DNC:
CHỨC NĂNG CỦA MỘT HỆ DNC
Chức năng cơ bản Quản lý chương trình NC
Phân phối dữ liệu NC
Chức năng mở rộng Sửa chữa dữ liệu NC
Điều chỉnh chương trình NC
Thu thập và xử lý các dữ liệu hoạt động
Chức năng điều khiển cho dòng vật chất
Các chức năng thành phần của quá trình gia công
Quá trình lưu trữ và cập nhật dữ liệu điều khiển số cho từng máy CNC trong hệ thống có tính tiện lợi, hệ thống và kinh tế.
Khả năng quản lý chương trình trong hệ DNC gồm:
- Quản lý các danh mục các chương trình CNC.
- Tìm kiếm một chương trình CNC.
- Truy cập và khai thác các chương trình CNC.
- Lưu trữ các chương trình CNC.
- Quản lý các dữ liệu về dao.
- Quản lý các dữ liệu về vật liệu gia công.
- Quản lý các dữ liệu về đồ gá.
II.2. Điều khiển thích nghi AC (Adaptive Control):
Điều khiển AC đựoc hiểu là sự tối ưu hoá của công nghệ trong quá trình gia công, thông qua biện pháp kỹ thuật điều chỉnh tự động.
Thông thường, khi gia công một chi tiết, các thông số công nghệ như tốc độ cắt, lượng chạy dao, chiều sâu cắt được đưa ra trước một cách xác định. Trong điều khiển AC người ta chỉ đưa vào các giá trị giới hạn xác định của thông số công nghệ, ví dụ khi gia công thô, lực cắt cho phép lớn nhất là bao nhiêu, từ đó hệ điều khiển AC sẽ kiểm soát các thông số công nghệ sao cho đảm bảo các giá trị giới hạn đã khai báo.
Thực ra nguyên tắc điều khiển AC không gắn liền với ứng dụng của các máy CNC. Một mặt các thiết bị số sẵn có trong hệ CNC tạo điều kiện dễ dàng hơn sự ghép nối AC vào nguyên tắc điều khiển này, mặt khác do nhu cầu đòi hỏi phải rút ngắn thời gian gia công trên máy CNC mà hệ điều khiển AC có thể làm được.
PHẦN 3:
KẾT LUẬN
I.NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC KHI LÀM LUẬN VĂN:
Qua việc tìm hiều và nghiên cứu đề tài em thu được những kết quả:
- Vấn đề về lý thuyết được học từ trước được áp dụng thực tế rất hiệu quả.
- Việc tìm hiểu những phần mềm cũng như những cấu trúc giao tiếp giữa các thiết bị với phần mềm.
- Các phương pháp nội suy trong toán học áp dụng cho phương pháp điều khiển số.
- Hiểu được những chức năng cũng như cấu trúc và hoạt động của máy CNC
- Ứng dụng bộ điều khiển PID S7-200 điều khiển các quá trình.
- Dùng ngôn ngữ VB có ứng dụng rộng và ngôn ngữ lập trình đơn giản để điều khiển các quá trình dụa vào OPC VB.
II.NHỮNG KẾT QUẢ CHƯA ĐẠT ĐƯỢC:
- Điều khiển bàn máy chuyển động với tốc độ nhanh hơn. Ở vấn đề này ta cần dùng các thiết bị điều khiển với tốc độ xử lí nhanh hơn, độ chính xác cao hơn.
- Dùng bộ kết nối và truyền dữ liệu giữa bộ điều khiển và máy tính với tốc độ chưa cao, vì vậy việc xử lí chuyển đổi giữa các lệnh chậm.
- Ứng dụng bộ điều khiển PID cho vị trí động cơ với các thông số của động cơ chưa hoàn toàn chính xác.
MỞ ĐẦU 1
LỜI CẢM ƠN 2
DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ 9
PHẦN I: 13
A.MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (CNC): 13
I. MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (MÁY CNC): 13
II. CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC: 16
II.1. Điều khiển trực tuyến DNC (Direct Numerical Control): 16
II.2. Điều khiển thích nghi AC (Adaptive Control): 18
II.3. Hệ thống gia công linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing Systems): 20
III. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC MÁY CNC: 23
IV. LẬP TRÌNH CHO MÁY CNC: 25
B. CÁC ĐIỂM CẦN QUAN TÂM KHI LẬP TRÌNH TRÊN MÁY CNC: 27
I.HỆ TỌA ĐỘ: 27
I.1. Điểm Zero chương trình: 28
I.2. Điểm khởi hành: 28
I.3. Điểm chuẩn: 29
I.4. Lập trình theo tọa độ tuyệt đối (Absolute) và theo toạ độ gia số (Incremental): 30
II.ĐIỀU KHIỂN ĐƯỜNG DỊCH CHUYỂN TRÊN MÁY CNC: 31
II.1. Những khái niệm liên quan đến phép đo vị trí: 31
II.2. Các phương pháp đo: 31
II.3. Các công cụ đo vị trí : 36
II.4. Các dạng dịch chuyển : 45
C. CÁC CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC: 46
I.BẢNG ĐIỀU KHIỂN ĐƯỜNG DỊCH CHUYỂN G: 46
II. Ý NGHĨA MỘT SỐ CHỨC NĂNG: 50
II.1.Chọn mặt phẳng: 50
II.2.Di chuyển nhanh (G00): 51
II.3.Nội suy tuyến tính (nội suy thẳng) G01: 51
II.4.Nội suy phi tuyến (nội suy cung tròn) G02, G03: 52
PHẦN II 55
CHƯƠNG I: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 55
I.MÔ HÌNH: 55
I.1.Cấu trúc mô hình: 55
I.2.Cảm biến vị trí ghép với động cơ DC: 56
II.SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ: 57
III.MẠCH ĐỘNG LỰC: 57
III.1.Sơ đồ khối của tác động khâu động lực: 58
III.2.Chức năng của các khối: 59
IV.MẠCH NHẬN XUNG TỐC ĐỘ CAO TỪ ENCODER: 60
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ: 61
I.SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID S7-200: 61
I.1.Thuật toán PID số: 61
I.2.Làm việc với bộ PID S7-200: 63
II.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ BỘ PID ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ: 64
III.TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ Kp, Ki, Kd THEO LÝ THUYẾT CHO ĐỘNG CƠ: 64
III.1.Thiết lập hàm truyền cho động cơ: 64
III.2.Vẽ đáp ứng điều khiển P: 66
III.3.Đáp ứng PI: 68
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 70
I.KẾT NỐI BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÁY TÍNH: 70
II. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ GIẢI THUẬT CÁC HÀM NỘI SUY. 76
II.1.Phương pháp nội suy. 76
II.2.Phương pháp nội suy đường thẳng : 77
II.3.Nội suy cung tròn : 79
II.4.Nội suy xoắn ốc 80
II.5.Nội suy parabol 81
II.6.Nội suy bậc 3: 81
III.TÍNH TOÁN VÀ GIẢI THUẬT NỘI SUY ĐOẠN THẲNG THEO 2 TRỤC OX,OY: 81
III.1.Tính toán nội suy đoạn thẳng theo lượng chạy cắt F. 81
III.2.Di chuyển quảng đường dài L(LX,LY) trên hai trục với lượng chạy cắt F: 84
III.3.Giải thuật nội suy đoạn thẳng G04: 86
III.4.Giải thuật nội suy G00: Chạy dao nhanh đến một điểm tọa độ cho trước. 89
IV.TÍNH TOÁN VÀ GIẢI THUẬT NỘI SUY G01,G02,G03: 89
IV.1.Nội suy đường tròn tâm O bán kính R (G01): 89
IV.2.Nội suy cung tròn từ điểm A đến điểm B bán kính R (G02: ngược chiều kim đồng hồ; G03: cùng chiều kim đồng hồ): 92
V. XÁC ĐỊNH ĐIỂM TRONG HỆ TỌA ĐỘ CỰC 97
V.1.Tính góc của một điểm trong hệ tọa độ cực: 97
V.2.Tính góc quay của lệnh nội suy cung tròn: 99
V.3.Giải thuật nội suy G02,G03: 100
VI.GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH: 101
VI.1.Phần hiển thị: 102
VI.2.Phần tập lệnh: 103
VI.3.Phần tải lệnh từ tập tin Excel: 106
VI.4.Giản đồ xung kết nối hoạt động giữa máy tính và PLC: 106
VI.5.Giải thuật kết nối hoạt động giữa máy tính và VB: 107
PHẦN 3: 108
I.NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC KHI LÀM LUẬN VĂN: 108
II.NHỮNG KẾT QUẢ CHƯA ĐẠT ĐƯỢC: 108
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO: 109
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Đề tài Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển bàn máy công nhệ cao
Last edited by a moderator: