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等离子数控切割机模块化专业PLC的设计

作　者: 薄晓坤
导　师: 费继友; 孙宝林
学　校: 大连交通大学
专　业: 机械工程
关键词: PLC 等离子 数控切割机 ARM
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


可编程控制器(Programmable Logic Controller,简称PLC),是以微处理器为核心,综合通信技术、计算机技术、自动控制技术为一体的新型工业控制装置。PLC现已被广泛用在数控机床的辅助控制中,但是通用型PLC价格昂贵,特别是系统开放性低,不便于集成,本文就是基于ARM处理器,设计的等离子数控切割机专用的PLC设备。本文首先介绍了等离子切割技术的加工特点以及PLC在数控切割机中承担的角色和能完成的任务,提出龙门式等离子数控切割机用PLC系统设计的总体方案,选择了核心处理器。围绕核心处理器展开外围硬件电路的详细设计,对一些主要电路进行芯片选型,给出了电路图,并进行了驱动电磁阀、直流电机等相关实验。在系统程序的基础上,应用三菱PLC开发软件GX Developer给出了部分系统用户程序控制流程图。经工厂调试,达到了实际应用目的。基于ARM处理器的芯片级PLC设备的设计,符合工控领域嵌入式的发展方向,功能上完全满足生产需要,同时大大降低了成本,具有实际应用价值。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 数控等离子切割机的行业状况及发展方向  9-11
    1.1.1 等离子切割简介  9
    1.1.2 国内外数控等离子切割技术的发展状况  9-10
    1.1.3 国内外在数控等离子切割技术方面的差距  10-11
  1.2 可编程控制器(PLC)在数控机床上的应用  11-13
    1.2.1 PLC的概念及产生  11
    1.2.2 数控机床上PLC的作用  11-12
    1.2.3 数控机床所用PLC的类型  12
    1.2.4 数控机床与PLC的连接方式  12-13
  1.3 课题来源及课题研究的意义  13
  1.4 课题主要研究内容  13-14
  本章小结  14-15
第二章 芯片级PLC设备设计总体方案  15-23
  2.1 龙门式数控等离子切割机的控制要求  15-18
  2.2 芯片级PLC设备总体设计方案  18-20
  2.3 芯片级PLC设备核心单片机的选择  20-22
  本章小结  22-23
第三章 芯片级PLC硬件电路的设计  23-47
  3.1 直流电机控制电路  23-26
    3.1.1 电机调速原理原理  23-24
    3.1.2 电机驱动芯片的选择  24-26
    3.1.3 驱动电机控制电路图  26
  3.2 电磁阀控制电路  26-31
    3.2.1 电磁阀驱动芯片的选择  27-29
    3.2.2 驱动电磁阀控制电路图  29-30
    3.2.3 保护芯片74HC21D  30-31
  3.3 光电耦合电路  31-34
    3.3.1 光电耦合器简介  31-32
    3.3.2 光耦芯片的选择  32-34
  3.4 芯片级PLC设备与调高器的连接  34-36
  3.5 电源调整电路  36-39
    3.5.1 稳压器LM2576  36-37
    3.5.2 稳压器1117C  37-39
  3.6 操作面板硬件电路设计  39-42
    3.6.1 核心单片机的选择  39-40
    3.6.2 驱动芯片的选择  40-42
  3.7 主从站Modbus串行通信  42-45
    3.7.1 Modbus协议简介  43-44
    3.7.2 通讯物理接口  44-45
  3.8 芯片级PLC设备的抗干扰问题  45-46
    3.8.1 来自电源的干扰  45-46
    3.8.2 输入/输出信号的干扰  46
    3.8.3 等离子电源的干扰  46
  本章小结  46-47
第四章 芯片级PLC软件系统的设计  47-57
  4.1 PLC软件系统及编程语言  47
  4.2 三菱PLC的开发软件GX Developer  47-49
  4.3 输入输出端子的确定  49-50
  4.4 芯片级PLC设备用户程序开发  50-56
    4.4.1 通信主站PLC程序设计  50-51
    4.4.2 高压氧电磁阀程序设计  51-52
    4.4.3 升降电机程序设计  52-53
    4.4.4 通信从站操作面板程序设计  53-56
  本章小结  56-57
第五章 硬件电路板设计  57-62
  本章小结  61-62
结论与展望  62-63
参考文献  63-65
附录 系统主要用户程序  65-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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