数控冲床送料机控制系统研究

发布时间：2024-08-29

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硕士论文数控冲床送料机控制系统研究

摘而要ｆＩＩｌｌｆｌＩＩｌｒｌｌｌｌＩＩＩＩｆｌ１１ｆｌＹ２０６１７３攀

冲床自动送料机构主要与冲床成套配合使用，在加工过程中按照加工要求自动控制工作台移动，以提高冲床加工的自动化程度。自动送料系统的自动化程度越高，冲压加工效率就越高。

本文采用ＴＩ公司３２位数字信号处理器（ＤＳＰ）ＴＭＳ３２０Ｆ２８３３５，其在工业控制中得到广泛应用，具有速度快、精度高、控制能力强和片上资源丰富等特点。该系统能完成自动送料的功能，位置精度很高，软硬件设计简单，操作方便并且人机界面良好。论文首先根据生产加工要求以及控制系统设计基本原则制定系统设计的总体方案。本文设计内容主要包含三方面：系统的控制电路设计、系统的软件系统设计和控制算法的设计。硬件方面，在基于ＴＭＳ３２０Ｆ２８３３５的基础上扩展了Ｄ／Ａ转换器、ＳＣＩ接口、Ｅ２ＰＲＯＭ、ＣＡＮ接口、测速电路、位置采集电路等电路。软件方面基于ＤＳＰ／ＢＩＯＳ操作系统，并设计了各个模块的程序，其中包括人机交互程序、Ｄ／Ａ输出程序、ＣＡＮ通讯程序、测速程序、控制程序以及１２Ｃ通讯程序的设计。最后，还对实际系统进行数据采集并基于遗传ＲＢＦ算法辨识系统模型，采用基于ＲＢＦ神经网络的单神经元ＰＩＤ控制算法，在ｍｍｌａｂ软件中对电机控制算法进行仿真，和经典ＰＩＤ控制算法作对比，并进行半实物系统仿真。

文章在最后对整个设计进行了总结和展望，指出了系统存在的问题和一些可以改进的地方。

关键字：ＴＭＳ３２０Ｆ２８３３５，触摸屏，ＣＡＮ通讯，ＲＢＦ神经网络．，，＼

Ａｂｓｔｒａｃｔ硕士论文

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｐｕｎｃｈｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓｍａｉｎｌｙｕｓｅｄｉｎｃｏｎｊｕｎｃｔｉｏｎ、析ｍｔｈｅｐｕｎｃｈ，ｗｈｉｃｈｃｏｎｔｒｏｌｓｔｈｅｔａｂｌｅｔｏｍｏｖｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｐｒｏｃｅｓｓｏｆ

ａｕｔｏｍａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅｏｆｐｕｎｃｈｉｎｇ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｐｕｎｃｈｉｎｇ．Ｉｆｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｆｅｅｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｈｉｇｈｅｒ，ｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｐｕｎｃｈｉｓｈｉｇｈｅｒ．

Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ＴＭＳ３２０Ｆ２８３３５，ＴＩ’Ｓ３２一ｂｉｔｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ｗｈｉｃｈｉｓｗｉｄｅｌｙ，

ｕｓｅｄｉｎｉｎｄｕｓｒｉａｌｃｏｎｔｒｏｌ，ｗｈｉｃｈｈａｓｍａｎｙ

ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｓｔｒｏｎｇｃｏｎｔｒｏｌｃａｐａｂｉｌｉｔｙａｄｖａｎｔａｇｅｓｓｕｃｈ觞ｈｉ曲ｐｒｏｃｅｓｓ－ｓｐｅｅｄａｎｄａｎｄｒｉｃｈｏｎ－ｃｈｉｐｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｅｎａｂｌｅｓｔｈｅ

ａｍａｃｈｉｎｅｔｏｆｅｅｄｐｕｎｃｈｉｎｇａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ，ｗｈｉｃｈｈａＳ

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Ｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｙｓｔｅｍｉｓｆｉｒｓｔｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．ＴｈｅｄｅｓｉｇｎｍａｉｎｌｙｉｎｃｕｌｄｅｓｔｈｒｅｅａＳｐｅｃｔｓｗｈｉｃｈａｒｅｈａｒｄｗａｒｅ

ｏｎｄｅｓｉｇｎ，ｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｄｅｓｉｇｎ．Ｉｎｔｈｅｔｅｒｍｓｏｆｈａｒｄｗａｒｅ，Ｗｅ，ｂａｓｅ

ＴＭＳ３２０Ｆ２８３３５，ｅｘｐａｎｄＤＡｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＳＣＩｉｎｔｅｒｆａｃｅ，Ｅ＇ＰＲＯＭ，ＣＡＮｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ｍｅａｓｕｒｅｓｐｅｅｄｐｏｓｉｔｏｎａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄ

ｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍＳＯＯｎ．Ｉｎｔｈｅｔｅｒｍｓｏｆｓｏｆｔｗａｒｅ，ｗｈｉｃｈｕｓｅｓＤＳＰ／ＢＩＯＳａｎｄｇｉｖｅｓｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓｏｆｅａｃｈｍｏｄｕｌｅｄｅｓｉｇｎ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｈｕｍａｎ－ｃｏｍｐｕｔｅｒ

ａｎｄｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍ，ＤＡｏｕｔｐｕｔｐｒｏｇｒａｍ，ＣＡＮｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍ，ｍｅａｓｕｒｅｓｐｅｅｄｐｒｏｇｒａｍ，ｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｇｒａｍａｎｄＩＺＣ

ｏｎｐｒｏｇｒａｍ．ＦｉｎａｎＵｙ，ｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｉｎａｃｔｕａｌｓｙｓｔｅｍｓｙｓｔｅｍｉｎｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｂａｓｅｄ

ＲＢＦｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｓｉｎｇｌｅ

ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＰＩＤ

ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．ｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍＲＢＦｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ，ｍｏｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｕｓｅＰＩＤｃｏｎｔｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｎｍａｔｌａｂｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｓｌｕｓｔｓｐｒｏｖｅｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｎｅｕｒｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｅ

ａｎＩｎｔｈｅｅｎｄ，ｔｈｅｐａｐｅｒｇｉｖｅｓｅｎｔｉｒｅｓｕｍｍａｒｙａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔ

ｏｕｔｏｆｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｆｅｅｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｓｏｍｅｐｏｉｎｔｓｔｈａｔｎｅｅｄｔｏｂｅｍｏｄｉｆｉｅｄａｒｅｐｏｉｎｔｅｄｔｏｏ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＴＭＳ３２０Ｆ２８３３５，ｔｏｕｃｈ－ｓｃｒｅｅｎ，ＣＡＮｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＲＢＦｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋＩＩ

硕士论文数控冲床送料机控制系统研究

目

摘录要。．。。．．．．．。．．．．．．．．．．．。．．．。。．．。．．．．．．．。．．．．．．．．。．．．．．．．．。．．．．．。．．．．．．。．．．。．．．．．．．．．．。．．。。．．．．。ＩＡｂｓｔｒａｃｔ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．…．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．ＩＩｌ绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１

１．１冲压生产过程中自动送料装置的概况与发展趋势…………………………………ｌ１．２选题的背景和意义…………………………………………………………………。２１．３论文的预期目标与主要内容………………………………………………………。３２系统的总体设计……………………………………………………………………………．４

２．１系统的原理框图……………………………………………………………………．．４２．２系统的硬件结构……………………………………………………………………．．４２．３系统的软件结构……………………………………………………………………。５２．４本章小结……………………………………………………………………………．．５３系统硬件设计…………………………………………………………………………………６

３．１ＤＳＰ芯片简介…………………………………………………………………………６

３．１．１

３．１．２ＴＭＳ３２０Ｆ２８３３５主要有以下的显著特点……………………………………一６Ｃ２８ｘｘ简要描述…………………………………………………………………８

３．２１ＭＳ３２０Ｆ２８３３５外围电路的设计……………………………………………………１０

３．２．１ＴＰＳ７６７Ｄ３０１的性能…………………………………………………………１０

３．２．２时钟电路以及ＡＤ模块的外围引脚处理……………………………………１２

３．３ＤＡＣ以及伺服放大器的设计………………………………………………………１３

３．３．１

３．３．２ＳＰＩ概ｊ苤………………………………………………………………………………………………１３ＴＬＶ５６３８的特点和功能……………………………………………………一１３

３．３．３电路设计……………………………………………………………………一１４

３．４键盘显示（ＳＣＩ）和ＣＡＮ口的设计………………………………………………１６

３．４．１触摸显示屏介绍……………………………………………………………．．１６

３．４．２

３．４．３

３．５

３．６ＣＡＮ通讯简述………………………………………………………………．１６ＳＮ６５ＨＶＤ２３０电路设计……………………………………………………一１８ＲＤＣ数字测角装置和增量式光电编码器接口电路设计…………………………１９Ｅ２ＰＲＯＭ（１２Ｃ）的电路设计…………………………………………………………２０

３．６．１

３．６．２Ｅ２ＰＲＯＭ（１２Ｃ）概ｊ苤………………………………………………………………………………２０ＡＴ２４Ｃ６４功能特点与电路设计……………………………………………一２０

３．７本章小结……………………………………………………………………………．．２０４软件设计……………………………………………………………………………………。２２

４．１ＤＳＰ应用开发环境的简介…………………………………………………………．２２ＩＩＩ

目录硕士论文

４．１．１

４．１．２ＣＣＳ概述……………………………………………………………………………………………．２２ＤＳＰ／ＢＩＯＳ介绍………………………………………………………………２３

４．２人机交互界面………………………………………………………………………．２４

４．２．１触摸屏上传数据格式…………………………………………………………２４

４．２．２按键的识别与处理…………………………………………………………。２４

４．２．３ＨＮＩ自动进行触控界面切换…………………………………………………２４

４．２．４串口接收发送程序……………………………………………………………２５

４．２．５主界面………………………………………………………………………．．２６

４．３ＤＡ程序设计…………………………………………………………………………２８

４．３．１增强型ＳＰＩ特点………………………………………………………………２８

４．３．２ＤＡ控制程序设计………………………………………………………………２８

４．４ＣＡＮ通讯程序设计…………………………………………………………………２９

１４．５测速程序设计………………………………………………………………………３

４．６控制程序……………………………………………………………………………．３４４．７１２Ｃ程序设计………………………………………………………………………．．３４

４．７．１

４．７．２１２Ｃ模块的特点………………………………………………………………．３４１２Ｃ程序设计…………………………………………………………………．３４

４．８本章小节……………………………………………………………………………３６５系统建模及控制系统仿真设计………………………………………………………．３７

５．１建模数据及模型设计………………………………………………………………３７

５．１．１激励信号的选取……………………………………………………………．．３７

５．１．２采样时间………………………………………………………………………３７

５．１．３建模数据即预处理…………………………………………………………。３８

５．１．４模型性能的评价……………………………………………………………．．３９

５．２基于遗传ＲＢＦ的交流伺服系统建模………………………………………………３９

５．２．１人工神经网络基础知识……………………………………………………．．３９

５．２．２ＲＢＦ神经网络………………………………………………………………。４０

５．２．３遗传算法……………………………………………………………………．．４ｌ

５．２．４基于ＧＡ的ＲＢＦ神经网络的优化方法………………………………………４３

５．２．５实验结果……………………………………………………………………一４４

５．３基于ＲＢＦ神经网络辨识的单神经元ＰＩＤ控制…………………………………一４６

５．３．１ＰＩＤ控制的基本原理…………………………………………………………４６

５．３．２基于ＲＢＦ神经网络整定的单神经元ＰＩＤ控制原理………………………４７

５．３．３仿真研究及分析……………………………………………………………．．４８ＩＶ

硕士论文

５．４

结

致

参考文

附Ｖ

图表目录硕士论文

图表目录

图２．１半实物仿真平台的工作原理…………………………………………………………４图２．２硬件结构图……………………………………………………………………………４图２．３上位机软件模块………………………………………………………………………５图２．４下位机软件模块………………………………………………………………………５图３．１ＴＰＳ７６７Ｄ３０１内部工作原理…………………………………………………………ｌｌ图３．２ＴＭＳ３２０Ｆ２８３３５双供电电源启动电路………………………………………………．１２图３．３电源的上电时序………………………………………………………………………１２图３．４ＴＭＳ３２０Ｆ２８３３５模数转换器的引脚接线图…………………………………………ｌ３图３．５ＤＡ电路设计…………………………………………………………………………１４图３．６伺服放大电路………………………………………………………………………．．１５图３．７ＲＳ．２３２的硬件设计电路图……………………………………………………………１６图３．８ＣＡＮ的数据格式……………………………………………………………………一１７图３．９ＣＡＮ模块结构………………………………………………………………………一１７图３．１０ＣＡＮ电路设计………………………………………………………………………１８图３．１１数字测角原理………………………………………………………………………１９图３．１２ＭＴＳｌ６Ｒ的原理框图………………………………………………………………．１９图３．１３ＡＴ２４Ｃ６４的硬件电路图……………………………………………………………。２０图３．１４制作完成后的电路图………………………………………………………………２１图４．１软件结构设计框图…………………………………………………………………．．２２图４．２ＣＣＳ开发流程…………………………………………………………………………２２图４．３串口的发送程序……………………………………………………………………。２６图４．４串口中断接收程序……………………………………………………………………２６图４．５主输入输出界面图…………………………………………………………………一２７图４．６加工过程模拟图………………………………………………………………………２８图４．７ＤＡ程序设计框图……………………………………………………………………．２９图４．８ＣＡＮ初始化程序框图………………………………………………………………．３０图４．９ＣＡＮ发送程序框图…………………………………………………………………．３０图４．１０ＣＡＮ中断接收子程序………………………………………………………………３图４．１ｌ光电编码器理论输出波形图………………………………………………………．３１１图４．１２光电编码器实际输出波形图………………………………………………………。３１图４．１３输入限制时钟周期…………………………………………………………………３２图４．１４Ｍ厂ｒ法测速原理……………………………………………………………………．３３图４．１５测速程序框图…………………………………………………………………………３３ＶＩ

硕士论文数控冲床送料机控制系统研究图４．１６控制程序框图………………………………………………………………………３４图４．１７向ＡＴ２４Ｃ６４写数据的流程图……………………………………………………．．３５图４．１８按字节方式写数据时数据线状态…………………………………………………３５图４．１９从ＡＴ２４Ｃ６４读数据的流程图……………………………………………………．．３６图４．２０按字节方式读取数据时数据线状态………………………………………………３６图５．１系统建模数据………………………………………………………………………。３８图５．２系统校验数据…………………………………………………………………………３９图５．３人工神经网络的基本数学模型……………………………………………………．．４０图５．４ＲＢＦ神经网络结构图…………………………………………………………………４ｌ图５．５ＧＡ的流图……………………………………………………………………………………………………．．４２图５．６ＧＡ．ＲＢＦ模型速度辨识………………………………………………………………４５图５．７ＧＡ．ＲＢＦ模型辨识误差………………………………………………………………４５图５．８ＧＡ．ＲＢＦ模型校验速度………………………………………………………………４５图５．９ＧＡ．ＲＢＦ模型校验误差………………………………………………………………４５图５．１０ＰＩＤ控制系统原理框图……………………………………………………………．４６图５．１１基于ＲＢＦ神经网络辨识的单神经元ＰＩＤ控制系统框图………………………。４７图５．１２阶跃输入时系统输出跟踪曲线……………………………………………………．４９图５．１３斜坡输入时系统输出跟踪曲线……………………………………………………５０图５．１４正弦输入时系统曲线………………………………………………………………５１图５．１５ＰＩＤ控制运行结果图………………………………………………………………．５２图５．１６ＲＢＦ单神经元ＰＩＤ控制运行结果图………………………………………………５２表３．１寄存器选择…………………………………………………………………………．．１４表３．２参考电压选择………………………………………………………………………．．１４表３．３ＳＮ６５ＨＶＤ２３０工作模式的选择……………………………………………………．．１８表４．１迪文智能终端触摸屏相关指令………………………………………………………２５表４．２按键功能表…………………………………………………………………………．．２６表４．３延迟ｄ的取值表……………………………………………………………………。３５ＶＩＩ

硕士论文数控冲床送料机控制系统研究１绪论

１．１冲压生产过程中自动送料装置的概况与发展趋势

冲压加工是一种塑性成形的方法，在压力机上利用模具对板料施加压力使其变形或分离以获得所需零件。由于冲压件有种种优点如厚度薄、质量稳定、重量轻等等，所以工业生产中，广泛使用冲压设备。冲压制件在日常生活中处处可见，在很多行业都有很重要的地位，如机械化工、日用五金、汽车制造、建筑机械、精密机械、医疗器械甚至军事兵器和航空航天等部门。冲床作为点位控制机床的一种，一般采用手工送料的方式送料。很显然，这种方式存在着效率低、安全性以及精度等一系列的问题。随着我国经济的发展，生产加工要求越来越人性化、冲压制品的加工工艺和形状越来越复杂，自动送料机构必然会取代手工送料的冲压机构，从而提高生产效率、冲压生产自动化程度以及加工精度等要求【１１。

随着不断提高的计算机科学技术和测控技术，自动送料机构与数控冲床也日新月异，主要特点如下【２】：

（１）高精度化

现代对冲压件的加工精度要求越来越高，一些精密工件的误差要求在ｐｉｎ以内，为了满足该加工工艺的要求，在实际应用中已研发出很多提高加工精度补偿方法。自动送料装置是数控冲床自动化的辅助机构，它的精度直接决定冲压件的加工精度。

（２）高速度化

加工速度快也是冲压加工的目标之一，效率高。如ＮＣ伺服辊轮送料机（日本ＤＩＭＡＣ公司），不间断高速送料，速度最高可达１０００ｍ／ｍｉｎ，可调节的送料厚度和送料步距并且性价比高。

（３）高自动化

在生产加工过程中，机床能够自己完成加工任务而不需要过多的人工操作，当今，将自动送料设备和数控冲床配套使用，大大提高了其自动化程度。

（４）高柔性化

随着工业的发展，竞争越来越残酷，用尽可能少的加工装置生产出尽可能多种类的产品，就能间接地降低生产成本，如万能冲床等。

（５）高可靠性

系统的高可靠性、抗干扰能力也是冲床研究的一个重要方面，由于工业加工环境的恶劣性和复杂性，干扰无处不在，故一般使用已成熟集成电路，增加数控机床的可靠性。

（６）基于交流伺服系统的自动送料装置

近几十年来，交流伺服电机控制技术发展迅速。同直流伺服电动机相比较，永磁交ｌ

ｌ绪论硕士论文流伺服电动机的主要优点：工作可靠性高，维护和保养成本低（无换向器和电刷）；系统的快速响应性高（惯量小）；定子绕组散热性能好；在相同功率下质量和体积较小。

我国从１９５８年开始研制数控机床，自２０世纪６０年代中期进入实用阶段，从８０年代开始，引进日本、美国、德国等国外著名数控系统和伺服系统制造商的技术，使我国数控系统在性能和可靠性等方面得到了迅速发展。经过“六五”、“七五”、“八五”以及“九五”的科技攻关，我国现今已掌握了现代数控技术的核心内容。目前我国已有数控系统（含主轴与进给驱动单元）生产企业五十多家，数控生产企业百余家。随着电子、计算机、自动控制以及精密机械与测试技术的不断提高和发展，数控冲压设备与自动送料装置也在随着数控机床的发展而在迅速发展和演变。

数控冲床送料系统由冲床、两坐标工作台及数控系统组成。数控冲床系统可以根据控制系统的结构形式不同分类如下：

（１）专用的数控系统

国外的西门子（ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ）数控系统、法那科（ＦＡＮＵＣ）数控系统、三菱（ＭＩＴＳＵＢＩＳＨＩ）数控系统以及国内的华中数控系统和广州数控（ＧＳＫ）系统。专用的数控系统有安全可靠，定位精度高等诸多优点，但根据上文所述，冲床属于点位控制机床，控制策略要求相对简单，如果采用专用的数控系统就增加成本、浪费资源。

（２）单片机控制

王安敏、牛传猛等【３】设计了步进电机闭环控制系统的Ｘ．Ｙ工作平台。李国平等［４１设计了基于单片机控制的３轴经济型数控系统。欧洲等【５】设计了基于１６位单片机控制的数控系统。一般来说，基于单片机设计的控制系统具有设计简单和成本低等优点，但是一般的单片机不善于高精度的数据处理和计算，一般仅用于简单的中央控制或数据采集，故当应用于工作台实时控制时，需要及时地执行合适的控制算法，发送控制指令，对单片机来说，执行较复杂高精度的乘除运算很吃力。另外，单片机的抗干扰能力以及接口资源都有所欠缺，不适合应用于现场工业控制。

（３）ＰＬＣ控制

焦连岷【６】设计了基于ＰＬＣ的冲床的数控改造及全自动送料装置。这种方案设计简易，编程简单，但成本昂贵，在预算较低的情况下很难采用该方案。

１．２选题的背景和意义

在我国的一些民营企业、生产规模较小、资金有限，大多使用结构简单、人工手动送料的冲压装置，并且缺乏必要的保护措施，经常发生加工事故忉。随着工业水平的发展，国内外市场竞争越来越激烈。最大限度地降低操作工人的劳动强度和尽可能的减少操作工人的直接参与是数控冲床自动化的最终目标。冲压加工自动化总的来说主要包括：自动更换模具、原料的自动供给、冲压件和废料的自动排出、实时监控冲压生产过２

硕士论文数控冲床送料机控制系统研究程以及自动处理故障等生产加工的自动化，从而实现冲压加工的自动化就是将这些技术应用到冲压生产过程中的各个相应环节。但由于我国冲压生产装置的发展现状，简易的冲压装置在冲压生产过程中还在大量的使用，还需要很久才可能实现冲压生产完全自动化的目标。

可以通过购买新的冲压装置来实现自动化数控生产加工，但前期需要投入的资金太高，并且直接淘汰旧的机床，没有合理地利用资源，在这种情况下，不如对旧设备进行数控改造。数控冲床自动送料机与普通冲床联机后，普通冲床就改造成了数控冲床，投资较少、收益大，是企业进行技术改造，提高经济效益的优选方案。

１．３论文的预期目标与主要内容

自动送料机构设计的基本思想：保留旧冲床的机械结构部分，改造其工作台的控制电路，使冲床可以自动加工生产。能实现整张板料上料，自动排料、自动进给，自动冲压，提高生产效率，能高精度地加工各种复杂图形，同时还实现了人工离机操作，确保了劳动安全。进给精度可以达到０．１５ｍｍ；显示精度为Ｏ．Ｏｌｍｍ；最大加工进给速度５ｍｍ／ｓ；滚轴丝杠的导程是４０；送料架规格有ｌｍｘｌｍ，０．７１２ｍｘ０．５１２ｍ；加工板厚＜５ｍｍ；人机交互界面应该操作简单、直观方便；可以动态显示加工过程；提供开放式的数据通讯接口，以便实现整个加工车间的集散控制。本设计采用的是天津科尔摩根的电机，功率２．０ｋｗ，最大转速为２５００ｒ／ｍ，控制位置精度为ｌｍｉｌ。

本论文要完成总体设计方案的论证及选择，主控电路的设计，触摸屏界面软件的设计，对交流伺服电机的模型进行辨识和并设计控制算法进行控制，并进行半实物系统仿真。论文的章节主要安排如下：

（１）绪论，介绍了冲床的自动送料机构的发展状况，该课题的背景和意义等。（２）控制系统的总体设计，主要讲述该控制系统的总体构成、设计思想以及方案，确定系统的硬件和软件的总体框架。

（３）自动送料机系统硬件的设计，介绍以３２位ＤＳＰ控制器ＴＭＳ３２０Ｆ２８３３５为控制核心的硬件平台的搭建，包括电源复位模块、Ｄ／Ａ模块、ＣＡＮ通讯模块、ＲＳ２３２通讯模块、Ｅ２ＰＲＯＭ存储模块以及界面显示模块。

（４）自动送料机系统软件设计，软件的设计思想、设计过程以及触摸界面的设计。（５）辨识系统模型以及控制器的设计仿真，为了给系统建立精确的模型，以获得更好的控制效果，本论文采用神经网络辨识系统模型并设计自适应神经网络控制器，并进行半实物系统仿真。

图２．１半实物仿真平台的工作原理

２．２系统的硬件结构

Ｉ触摸彩屏∞

Ｉ上位机∞

ｌ电源龄Ｆ２８３３５－ＮＤ／Ａ模块｝剖伺服放大器控制

板＜｝爿速度测量模块

＜｝爿位置采集模块Ｉ

图２．２硬件结构图