基于PLC的雕刻机控制系统设计
摘要：随着近年来我国制造业的迅速发展，国家方针有“中国制造”转由“中国创造”。我国的雕刻机产业也
获得了良好的发展机遇，数控木工雕刻机、模具雕刻机、激光雕刻机等电脑雕刻加工有效地促进了我国雕刻机的生
产和推广应用。
本文论述了雕刻机的控制要求及驱动方式，设计了基于 PLC 控制的激光雕刻机的电气控制线路，并编制了实现
轨迹运行的控制程序。激光雕刻机为滚珠丝杠设计，X，Y 轴采用步进电机。使用下位机 Arduino Nano,驱动 X,Y
轴步进电机和继电器电路。使激光运动开始雕刻。调试结果表明，系统可以实现一定精度的雕刻轨迹控制，达到了
设计指标的要求。
关键词：雕刻机；PLC；激光；Arduino
Title Design of engraving machine control system based on
PLC
Abstract: With the rapid development of manufacturing industry in China in recent years, the national policy is to
change "Made in China" to "Created in China". China's engraving machine industry has also obtained good opportunities for
development, CNC woodworking engraving machine, die engraving machine, laser engraving machine and other computer
engraving processing has effectively promoted the production and application of China's engraving machine.
This paper describes the control requirements and driving mode of the engraving machine, designs the electric control
circuit of the laser engraving machine based on PLC control, and compiles the control program to realize the trajectory
operation. The laser engraving machine is designed for ball screw. The X and Y axes are stepper motors. Using the lower
computer Arduino Nano, drive X, Y axis stepper motor and relay circuit. Make laser motion begin to sculpt. The debugging
results show that the system can achieve a certain precision of carving trajectory control, and meet the design requirements.
Keywords：Engraving machine,PLC,Laser,Arduino
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一、选题简介、意义
在二十一世纪的今天，工业的大力发展来源于机器的发展。雕刻机对于现代工业具有很大的意义，所以说研究雕刻机具有一定意义。雕刻加工涉及到各行各业，有礼品业，广告业，印章业，木器加工业，建筑业，艺术模拟业，机械加工，工装模具等行业，由于雕刻机用途广泛，随着社会的发展，雕刻机行业的发展也是必然的，因此，对雕刻技术的创新是十分必要的。
电气控制方式的选择直接关系到数控机床控制系统的实际功能与系统稳定性。按照预定标准以及被控对象的具体特征、精度以及系统运行速度等因素综合考虑,同时考虑到系统的性价比,确定X、Y轴选择PC机+运动控制器+电机+光栅尺来实现闭环控制。这样的组合，可以让PC机发挥出最大的处理能力,实现更加高速的数据处理和人机交互,运动控制器可以充分表现出高速性以及高精度的优势,光栅尺能够给系统带来精度1μm的位置信息。另外,运动控制器能够接人到数控机床的各类传感器中并第一时间进行处理,大大增强系统的稳定性。运动控制卡只能够接人几根轴，而运动控制器能够不断的拓展轴的数量,有助于系统进行升级。
二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）
一.课题：基于PLC的雕刻机控制系统设计
二.内容:对该检测与控制系统进行整体功能分析，主要实现硬件和主要软件程序方面的设计，对其所选择的主要芯片作简单介绍，分模块来实现其各个部分的功能，做出相应的整体原理图。
三.目标:
1．毕业设计成果
系统整体框图、整体原理图、模块原理图、主要程序模块
2．毕业论文
四.准备解决的问题:如何设计一种基于PLC的雕刻机控制系统，分别对X、Y两轴的伺服电机进行控制，使其实现点位和轮廓控制。主轴通过变频器控制电主轴，使雕刻机在不同转速下运行，使雕刻机可以加工不同类型的产品。
五．研究步骤 本课题的工作步骤分为四个阶段：
第一阶段： 查阅文献，市场调研、收集资料、确定课题方案，完成开题报告；
第二阶段： 观察雕刻机构造，了解雕刻机原理及其回路；
第三阶段： 了解单片机的雕刻机控制系统出现的问题；
第四阶段： 整理技术资料，完成毕业设计论文及答辩。
三、设计（论文）体系、结构（大纲）
第一章 绪论
1.1课题的研究意义
1.2 雕刻机的应用及发展
1.2.1 雕刻机的应用
1.2.2 国内外发展与现状
1.3 课题研究的主要内容
1.3.1 实验平台简介
第二章 方案选择
2.1激光驱动方案选择
2.1.1直流驱动
2.1.2 交流伺服驱动
2.1.3 步进驱动
2.2 控制器的选择
2.3限位开关
第三章 硬件电路设计
3.1主电路设计
3.1.2 主轴及变频驱动
3.2控制电路设计
3.2.1电路分析
3.2.2 I/O分配表与PLC外部接线图
3.2.3 PLC 与 ASD-A 伺服驱动器通讯 (位置控制，MODRD/MODRW)
第四章 软件设计
4.1 Arduino的相关操作
4.1.1尝试编译Grbl.hex文件
4.1.2 XLoader的相关操作
4.1.3调试雕刻机运动的相关数据
4.2 Inkscape的相关操作
4.2.1路径图的参数
4.3 Grbl Controller的相关操作
第五章 总结
参考文献
致谢
以雕刻机为主要依据，了解其总体结构和安全回路，
1．充分调研，了解雕刻机发展现状，收集资料，确定方案；
3．完成总体结构设计；
4．完成雕刻机控制系统的硬件及安全回路；
5．了解检验过程当中出现的问题；
6．如何解决当中出现的问题；
8．整理论文，准时参加答辩。
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