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研究生: 吳依峰
Yi-Feng Wu
論文名稱: 基於開放平台通訊統一架構開發之西門子SINUMERIK 840D sl控制器工具機人機介面
Human Machine Interface of SIEMENS SINUMERIK 840D sl Controller Base on Open Platform Communication Unified Architecture
指導教授: 石伊蓓
Yi-Pei Shih
口試委員: 李維楨
Wei-Chen Lee
陳冠辰
Guan-Chen Chen
徐瑞宏
Ruei-Hung Hsu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2021
畢業學年度: 109
語文別: 中文
論文頁數: 92
中文關鍵詞: 傘齒輪加工機開放平台通訊統一架構人機介面即時監控切削進給速度最佳化方法
外文關鍵詞: Bevel gear cutting machine, Open platform communication unified architecture, Human machine interface, Monitoring, Optimization method of cutting feed rate
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  • 市場上對於高精度齒輪的需求日益增加,為了滿足市場對於穩定快速的生產出高精度齒輪的需求,因此齒輪生產是採用數值控制(CNC)傘齒輪切齒機最多可使用六軸進行製造。由於加工上需採非線性刀具路徑,在NC加工碼編程較複雜。因此需要人機界面(HMI)來自動生成NC加工碼,同時監控加工過程和機器狀態(軸位置、扭矩和溫度)。本研究開發了配備西門子SINUMERIK 840D sl控制器的傘齒輪切齒機的人機介面,通過開放平台通信統一架構(OPC UA)與數控單元(NCU)進行通信。以Visual C# 開發人機介面並通過OPC基金會(OPC Fundation)的動態函式庫(DLL)與數控單元進行連線。開發的功能包括讀取機台設定參數、讀寫PLC參數、讀寫用戶自定義R參數以及傳輸NC代碼等。最後提出了切削進給速度最佳化方法,並通過切削實驗對所提出的方法進行了驗證。


    Modern computer numerical control (CNC) bevel gear cutting machines have up to six-axis for manufacturing. NC codes are challenging to be programmed due to the nonlinear tool path. Therefore, the human-machine interface (HMI) is necessary to generate the NC codes automatically and monitor the machining process and machine status (axis position, torque, and temperature). This research develops the HMI of a bevel gear cutting machine equipped with a Siemens SINUMERIK 840D sl controller. The HMI communicates with the numerical control unit (NCU) through the open platform communication unified architecture (OPC UA). The Visual C# is used to develop the HMI and connects to NCU through the OPC foundation's dynamic-link library (DLL). The developed functions include reading machine and setting data, reading and writing PLC variables, reading and writing user-defined R parameters, and transferring NC codes. Finally, an optimization method of cutting feed rate is proposed, and a cutting experiment is conducted to verify the proposed method.

    指導教授推薦書 I 學位考試委員會審定書 II 中文摘要 III Abstract IV 致謝 V 目錄 VI 圖目錄 IX 表目錄 XII 程式碼目錄 XIII 符號定義 XIV 第1章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機 1 1.3 研究目的 2 1.4 文獻回顧 3 1.5 論文架構 5 第2章 工具機控制器使用之工業控制通訊系統架構 7 2.1 前言 7 2.2 現有控制器支援的工業控制通訊系統 7 2.3 MT-Connect通訊協定 8 2.4 OPC通訊協定 9 2.5 OPC UA通訊協定 10 2.6 工業控制系統通訊協定比較 10 2.7 小結 12 第3章 OPC UA通訊函式庫 13 3.1 前言 13 3.2 OPC基金會提供之OPC UA動態函式庫 13 3.3 第三方開發之OPC UA連線測試軟體UaExpert介紹 17 3.4 西門子OPC UA範例程式UaClient 23 3.5 小結 24 第4章 西門子840D sl控制器OPC UA連線程式開發 26 4.1 前言 26 4.2 西門子840D sl控制器之OPC UA連線設定 26 4.3 UaExpert連線測試方法 29 4.4 以Visual C# 程式實作OPC UA連線 31 4.5 OPC UA連線範例 33 4.6 小結 35 第5章 工具機人機介面系統 36 5.1 前言 36 5.2 西門子840D sl控制系統 36 5.3 人機介面功能規劃 39 5.4 讀取NCU系統參數、R參數和PLC點位 40 5.5 寫入NCU R參數 44 5.6 呼叫(Call)建立NCU之工作目錄方法 45 5.7 呼叫(Call)上傳NC加工碼至NCU工作目錄方法 46 5.8 呼叫(Call)選擇NC主程式方法 48 5.9 工具機人機介面即時監控範例 49 5.9.1 機台參數監控 49 5.9.2 刀具軸切削扭矩之即時監控 50 5.9.3 控制器之NC加工碼上傳操作 52 5.10 小結 54 第6章 傘齒輪加工NC程式切削效率最佳化規劃 55 6.1 前言 55 6.2 傘齒輪加工NC規劃 55 6.3 切削厚度與切削速度關係 58 6.4 NC程式切削速度最佳化方法 59 6.5 最佳化NC程式切削速度實驗結果 62 6.6 小結 72 第7章 結論與建議 73 7.1 結果與討論 73 7.2 建議與未來展望 74 參考文獻 75

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    無法下載圖示 全文公開日期 2031/10/06 (校內網路)
    全文公開日期 2031/10/06 (校外網路)
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