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《西南科技大学》 2016年
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基于FANUC数控综合实验系统的设计与研究

向倩  
【摘要】:随着当代工业的快速发展,数控设备的应用在制造业发挥着重要作用,社会对于掌握数控技术的机电复合型人才的需求增加。因此,如何高质量地培养出符合社会所需的数控人才已成为高等院校相关学科所面临的一大课题。目前国内大多数高等院校用于数控实训教学的设备大致有生产型数控机床和教学型数控实验台两类。本课题旨在设计一套既可用于数控故障诊断,又可用于生产加工的开放式数控综合实验系统。课题分析了当前高等院校数控实践教学设备的现状及存在的不足,提出了一种即可用于生产加工又可用于数控机床故障诊断的数控综合实验系统的设计方案,并对数控机床故障诊断提出了一种可行有效的解决方法--基于案例推理(CBR,Case-Base Reasoning),并对故障提取,提出了一种基于相容粗糙集的特征权值提取方法。课题首先按照开放式的设计原则,基于现有的FANUC-0i Mate数控系统,采用模块化的设计思路,对系统各功能模块如机床控制系统、I/O端口、I/O Link、故障设置与诊断等进行了软、硬件设计。其次完成了开放式数控实验平台上各组成单元的硬件连接及软件的编写与调试。再次对数控机床的故障设置诊断系统进行了详细设计,对PMC程序进行编写。最后对系统进行调试,并结合本高校数控教学的内容,完成了五个教学实验项目的开发。调试运行结果表明,该数控综合实验系统达到了预期设计目标。
【关键词】:数控设备 数控教学 CBR FANUC-0i系统 故障设置与诊断
【学位授予单位】:西南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TG659-4;G642
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-9
  • 1 绪论9-16
  • 1.1 课题研究背景9
  • 1.2 数控技术9-13
  • 1.2.1 数控技术概述9-10
  • 1.2.2 国内外数控教学设备的研制现状10-12
  • 1.2.3 数控机床故障诊断技术12-13
  • 1.3 课题研究目的及内容13-16
  • 1.3.0 课题研究目的13-14
  • 1.3.1 课题研究来源14
  • 1.3.2 课题研究的可行性分析14
  • 1.3.3 课题研究内容及结构14-16
  • 2 数控综合实验系统总体设计16-27
  • 2.1 数控综合实验系统故障诊断方法16-19
  • 2.1.1 基于案例推理的工作原理16-17
  • 2.1.2 基于案例推理机床故障诊断系统的建立17-19
  • 2.2 数控综合实验系统总体设计19-20
  • 2.3 数控机床本体选型及结构组成20-23
  • 2.3.1 数控机床本体选型20-21
  • 2.3.2 数控机床的控制原理及结构组成21-23
  • 2.4 数控综合实验平台设计23-26
  • 2.4.1 实验台设计内容23-26
  • 2.4.2 实验平台的整体布局26
  • 2.5 本章小结26-27
  • 3 数控实验平台设计27-53
  • 3.1 数控实验平台模块化设计27-30
  • 3.2 数控综合实验平台控制系统30-35
  • 3.2.1 控制系统的选型及硬件配置30-32
  • 3.2.2 FANUC-0i Mate MD数控系统简介32-33
  • 3.2.3 数控综合实验平台数控系统硬件设计33-35
  • 3.3 交流伺服系统单元模块化设计35-36
  • 3.3.1 伺服系统选型35
  • 3.3.2 实验平台进给交流伺服系统设计35-36
  • 3.4 机床I/O模块单元设计36-45
  • 3.5 故障设置诊断的模块化设计45-48
  • 3.6 实验台强电电路设计48-52
  • 3.7 本章小结52-53
  • 4 数控机床故障诊断与梯形图编程53-72
  • 4.1 数控机床故障信息采集53-57
  • 4.1.1 机床可观察故障的信息采集53-54
  • 4.1.2 机床可观察故障现象人工采集设计54
  • 4.1.3 机床故障案例的表示54-56
  • 4.1.4 机床故障案例的决策表56-57
  • 4.2 基于粗糙集理论优化57-62
  • 4.2.1 粗糙集理论定义57-59
  • 4.2.2 故障属性约简方法59-61
  • 4.2.3 故障属性特征权值提取61-62
  • 4.3 数控综合实验系统的故障诊断流程62-64
  • 4.4 PMC程序编写64-71
  • 4.4.1 PMC程序编写流程64-66
  • 4.4.2 梯形图编程66-71
  • 4.5 本章小结71-72
  • 5 参数设置及系统调试72-79
  • 5.1 数控系统参数设置72-76
  • 5.1.1 参数设定步骤72-73
  • 5.1.2 基本参数设定73-76
  • 5.2 系统调试76-78
  • 5.3 本章小结78-79
  • 6 数控教学实验项目研发79-90
  • 6.1 实验项目一数控综合实验系统电源控制实验80-81
  • 6.2 实验项目二FANUC-0i MD数控系统各接口连线实验81-83
  • 6.3 实验项目三数控综合实验系统故障设置与诊断实验83-84
  • 6.4 实验项目四数控实验系统PMC程序编写及连接实验84-88
  • 6.5 实验项目五PMC程序设计88-89
  • 6.6 本章小结89-90
  • 总结与展望90-92
  • 总结90-91
  • 展望91-92
  • 致谢92-93
  • 参考文献93-97
  • 附录Ⅰ97-99
  • 攻读硕士学位期间公开发表的论文99
  • 发表论文99
  • 参与的科研项目99

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