基于半实物仿真的数字控制器验证

《基于半实物仿真的数字控制器验证》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第1章引言可编程控制器(PLC)是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程订3。PLC具有以下诸多优点喁1：1)功能强，性能价格比高：2)硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；3)可靠性高，抗干扰能力强：4)系统的设计、安装、调试工作量少：5)维修工作量小，维修方便。鉴于这些特点，可编程控制器自问世以来，发展极为迅速，已经广泛地用在各种机械设备和生产过程的自动化控制系统中。1．2

2、．2可编程控制器在数控机床中的应用采用PLC代替继电器控制来完成逻辑控制，使数控机床结构更紧凑，功能更丰富，响应速度和可靠性大大提高呻1。因此，PLC广泛应用于数控机床的控制系统中。PLC在数控机床中实现的常见功能有n驯：1)操作面板的控制操作面板分为机床操作面板和系统操作面板。其中，机床操作面板上的控制信号直接送入PLC，系统操作面板上的控制信号由系统送到PLC，控制数控系统的运行。2)机床外部开关输入信号将机床的开关信号送入PLC，进行逻辑运算。这些控制开关包括行程开关、接近开关、压力开关等。3)输出信号控制PLC输出的信号经强电柜中的继电器、接触

3、器、电磁阀、信号灯等输出给控制对象。4)T功能实现系统送出T代码指令给PLC，经过译码，在数据表内检索，找到T代码指第1章引言定的刀号，并与现行刀号进行比较，如果不符，发出换刀指令，刀盘换刀，到位停止，系统发出完成信号。5)M功能实现系统送出M代码指令给PLC，经过译码，输出控制信号，控制主轴正／反转和启动／停止、卡盘的夹紧和松开、冷却液的开关等。M功能完成时，系统发出完成信号。数控机床上常用的PLC有：德国的西门子(Siemens)PLC、美国Rockwell自动化公司的A．B(Allen&Bradly)PLC、GE．FanucPLC、法国的施耐德(

4、Schneider)PLC、日本的三菱PLC和殴姆龙PLC等【11】。其中，西门子PLC产品系列齐全，应用也最广泛。西门子公司的PLC产品有SIMATICS7、M7和C7等几大系列。S7系列是传统意义的PLC产品，其中S7．200是针对低性能要求的小型PLC；S7．300是针对低性能要求的模块式中小型PLC，最多可扩展32个模块；S7．400是用于中高级性能要求的大型PLC，可以扩展300多个模块。S7．300／400可以组成多点接口、PROFIBUS网络和工业以太网等n羽。·但是，PLC在标准化方面的工作一直进行得比较缓慢，各个厂家的PLC的软、硬件

5、体系结构是封闭的而不是开放的，而且绝大多数PLC使用专有的总线、专用通讯网络及其协议，各种PLC产品的编程语言在表示方式、寻址方式和语法结构上都不一致，使得各种PLC互不兼容n3I。这些都增加了控制器程序开发和调试的难度。1．3课题来源和本文工作本课题来源于无锡机床厂“设备控制器调试与程序验证试验平台"项目。一台新机床的开发和改进，需要对机械和电气部分进行不断地调试和改进。但传统调试方法已经无法满足机床开发的需要，其弊端逐渐显露出来，例如故障率太高、机床设备损坏较为严重等。这些都导致了机床生产成本太高，产品上市时间太长等问题。本课题正是为了解决这些生产

6、实际中的困难，为数控机床控制器的调试寻找一种高效、经济、安全的途径。文章开头介绍了可编程控制器在工业和数控机床中的应用情况。并引入了一种新的研究方法一半实物仿真，半实物仿真又称为硬件在环仿真，是当今4第l章引言研究的一大热点。本文详细介绍半实物仿真的概念、系统组成、工作原理和国内外的研究应用情况。如何把这种先进的研究方法应用到控制器的调试上呢?本文的主要内容便是从系统分析、硬件和软件的角度介绍如何开发一个半实物仿真试验台。第三章，介绍了本课题的要求和目的，并进行系统分析，初步拟定半实物仿真试验台的设计方案和实现方法。第四章，作为本文的重点，也是试验台开

7、发的重点，介绍了硬件基础和仿真软件平台的开发。在建立机床仿真模型之前，要先对机床部件的功能进行分析，才能确定仿真部件模型应该具备哪些功能。文章着重介绍了一些开发中碰到的重点、难点及其解决方法，例如，控件之间的数据传递、使用GDI+进行控件绘制等。文章最后，以3MK207数控轴承套圈内圆磨床为例，介绍了半实物仿真的具体工作流程。第2章半实物仿真计算机技术的突飞猛进，为仿真技术提供了先进的工具，加速了仿真技术的发展。按照仿真所用的模型分类，常用的仿真分为物理仿真、计算机仿真和半实物仿真。其中，半实物仿真结合了物理仿真和计算机仿真的优点，不但具有较高的可信度

8、和实时性，而且容易修改参数，有利于节约时间和成本，降低风险。2．1半实物仿真及其特点半实物仿真