三轴联动数控机床主电路及PLC基本功能设计.doc

摘要:数控机床是国家创新能力和综合实力的重要标志之一，经济建设和国防建设所需的大、特、精、小等装备必须应用数控机床进行加工，表现在数控机床的研究开发和生产能力等。它的内容包括了计算机软/硬件、切削刀具机工艺、自动控制与测量、电机、电气传动、测量、监控和机械制造及其自动化等等学科的内容，在国家重点的机械制造加工业中应用广泛。

数控系统读入数控加工程序，进行译码、插补等计算与处理，向进给和主轴伺服系统以及其它相关部分发出控制指令，自动控制数控机床的运动轨迹，实现对零件的加工功能。

本课题研究了数控系统的主电路设计，以及进给伺服系统的设计，包括PLC相关功能模块的设计，以及永磁同步电机的矢量控制等相关内容的阐述。

本课题首先介绍了数控加工的现状及发展，然后对本次论文做一个简略，的计划，接着大概地介绍本次毕业设计所应用的理论。

下一步做了数控系统的总体方案的设计，包括数控系统主电路的大致体现，以及控制面板和相关PLC功能的编写，为之后的主电路设计和伺服系统接口设计做了一个铺垫。

做好了主电路设计，接着设计了进给伺服系统的光电编码器接口设计。

最精华的部分是永磁同步电机的矢量控制原理部分，先讲述坐标变换阵的原理，最后用坐标变换阵来阐述矢量控制原理。

最后找出自己的不足，为未来的设计研究做一个铺垫，加深了对数控系统的理解，能在以后的研究中体现自己的智慧。

关键词：数控系统；交流伺服；PLC基本功能；矢量控制原理

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题背景-1

1.2 数控加工的现状及发展-1

1.3 课题的主要研究内容-2

2 数控加工技术及数控系统涉及的理论-3

2.1 数控加工的基本原理-3

2.2 数控系统的组成-3

2.2.1 数控装置的基本组成-3

2.2.2 数控装置的运行原理-4

2.3 进给伺服系统的基本原理-5

2.3.1 进给伺服系统的组成-5

2.3.2 交流伺服电动机-5

2.3.3 交流伺服驱动单元-6

2.3.4 进给伺服系统的控制方式-7

2.3.5 矢量控制原理-8

3 基于三菱520的数控系统总体方案设计-9

3.1 总体方案设计及说明-9

3.2 控制面板及接口设计简介-10

3.2.1 设计机床控制操作面板-10

3.2.2 进给模块接口资源的设计-11

4 数控系统主电路及进给伺服系统设计-15

4.1 数控系统主电路设计-15

4.1.1 开关-15

4.1.2 计算机数控装置（CNC）-16

4.1.3 5v手动脉冲发生器（手轮）-17

4.1.4 交流伺服系统-18

4.2 进给伺服系统接口设计-19

4.2.1.进给伺服系统的构成-19

4.2.2 交流进给伺服驱动系统-19

4.2.3 交流伺服系统的位置检测装置-19

4.2.4 光电编码器及其接口设计-20

4.3 永磁同步电机伺服驱动系统-22

4.3.1 交流永磁同步电机的坐标变换阵-22

4.3.2 交流永磁同步电机的矢量控制原理-25

结    论-28

参 考 文 献-29

致    谢-30