《机床电气控制与PLC》教学大纲

《机床电气控制与PLC》教课纲领
课程名称：《机床电气控制与PLC》
课程编码：
合用专业：机电一体化、数控技术、电气技术
学时：80或 64
学分：5或 4
编写者：刘祖其
一、课程性质与任务
课程性质：《机床电气控制与 PLC》课程综合了《电气控制与 PLC》、《数控
机床电气控制》两门课程的知识。

主要研究低压控制电器、机床强电控制电路、可
编程控制器及编程、数控系统、伺服系统。

是机电一体化、数控技术、电气技术、
电子技术等专业的职业技术课。

经过本课程的学习，应使学生初步掌握机床电气控制系统的构造构成及工作原理，可编程控制器的构造及工作原理、指令系统及编程方法，数控系统构造与接
口，伺服驱动技术、光栅与编码器等方面的知识。

培育学生初步拥有认知、测试及
设置机床电气控制系统中控制元件、零件的能力，最后可以掌握一般机床、
数控机床电气控制系统的整体构造和工作原理，为此后在工作中操作、调试、维
修机床打下较坚固基础。

二、教课目标与基本要求
认识数控装置的软件、硬件构成；认识可编程控制器的的构造和工作原理；
认识接口信号互相作用，典型数控装置特征、功能，采纳方法、系统连结、调试
方法。

认识电磁兼容观点，运用电磁兼容采纳抗扰乱举措。

掌握《机床电气控制与 PLC》的基本理论，常用电器的构造、工作原理及用途；
掌握一般机床、数控机床电气控制电路的基本剖析方法；掌握进给及主轴驱动系统，常用地点检测装置的构造、原理及其应用知识，掌握数控系统I/O 接口、信号功能，电气系统的基本测试技术。

重点掌握机床电路的安装调试及检修，可编程控制器的
编程方法。

为此后学生能测试、改造、检修机床电气控制系统打下
较好的基础。

三、教课主要内容、重点和课时安排
课题理论实验课题理论实验绪论2第 6章数控系统4
第 1 章常用低压控制电器6+2第 7 章 PLC 与数控机床4
第 2章机床电气基本控制线路6+2第 8章伺服系统8+4
第 3
4+4第9章 FX 系列 PLC编4章典型机床控制线路
程软件及使用方法
第 4章可编程序控制器4第 10 章实验与实训16+4第 5章 FX 系列 PLC及指令648+12
共计60+20=80 或 48+16=64
目录
绪论
[ 学习目标与要求 ]
认识数控机床的产生及发展，认识FMC、FMS、CIMS、适应控制系统的观点，认识数控机床的构成及特色、数控机床伺服驱动系统的基本要求、伺服系统对伺服电机的要求、伺服系统的构成、伺服系统的分类。

第 1 章常用低压控制电器
1.1 概括
1.2 接触器
1.3 继电器
1.4 熔断器
1.5 低压开关和低压断路器
1.6 主令电器
1.7 低压电器的产品型号
[ 学习目标与要求 ]
掌握接触器、热继电器等常用低压电器的工作原理与采纳；认识电弧的形成
与灭弧机理；认识低压电器的基本作用与功能和继电特征与返回系数。

第 2 章机床电气基本控制线路
2.1 电气控制线路图的绘制
2.2 三相异步电动机的起动控制
2.3 三相笼型电动机降压起动控制线路
2.4 三相异步电动机的制动控制
2.5 电气控制的保护环节
[ 学习目标与要求 ]
掌握机床强电控制系统的基本环节；三相异步电动机降压起动控制线路，三相笼型异步电动体制动控制线路，三相沟通异步电动机调速控制线路。

特别是掌握降压起动控制作用与功能，调速控制线路。

第 3 章典型机床控制线路
3.1 电气控制线路剖析基础
3.2 CA6140 车床的电气控制
3.3 M7120 平面磨床控制线路剖析
3.4 X62W 铣床构造及电气控制线路
[ 学习目标与要求 ]
掌握电器控制线路的设计原则；娴熟掌握电动机的起动、自保、泊车电器控
制线路；娴熟掌握构成电器控制线路的基本规律；理解控制线路的一般设计方法；认识控制线路的逻辑设计方法；
特别是掌握控制线路的设计原则，基本规律以及一般和逻辑设计方法。

及互锁、自锁电路，保护环节，选择控制参量确立原则。

第 4 章可编程序控制器
4.1 概括
4.2 可编程序控制器的基本构造
4.3 PLC 的基本工作原理
4.4 PLC 的主要性能指标和分类
4.5 三菱 FX系列 PLC
[ 学习目标与要求 ]
教课要求：掌握可编程序控制器的工作过程，娴熟掌握可编程序控制器的输
入/ 输出模块。

特别是掌握可编程序控制器的基本工作过程。

第 5 章三菱 FX系列 PLC及指令系统
5.1 PLC的常用编程语言
5.2 FX1S PLC型机的基本指令及编程
5.3 步进指令及编程
5.4 PLC梯形图编程的基本规则
5.5 基本指令应用程序举例
5.6 常用功能指令
5.7 FX系列 PLC常用基本逻辑指令
表 [ 学习目标与要求 ]
掌握 FX 系型机的技术指标，内部资源 ( 储存区 ) 的分派，输入、输出继电器，
内部继电器，专用内部协助继电器内部继电器，准时器、计数器
在以三菱 PLC典型机 Fx 的基础上掌握元素种类及其编号、基本逻辑指令及方
法以及多流程步进次序控制方法。

（1）三菱 PLC简介；（ 2）、Fx 系列 PLC的
元素种类及其编号；（3）、基本逻辑指令及其编程方法；（ 4）、计时／计数指令及编程方法；（ 5）、编程举例；（6）、步进功能指令及程序方法。

第6章数控系统
系统的构造
6.2 数控 CNC系统的硬件
6.3 数控装置的软件构造
6.4 数控装置的信息办理
6.5 数控装置的通讯
[ 学习目标与要求 ]
认识 CNC系统硬件构造的分类，掌握单微办理器构造及各构成部分的原理和
作用，认识多微办理器构造及特色，掌握经济型CNC装置的硬件构造及构成原理。

认识 CNC系统的软硬件配置关系及软件构造种类和特色，认识地点控制软件及故
障诊疗软件的作用。

单微办理器 CNC、经济型 CNC装置的硬件构造及构成原理。

难点：多微办
理器构造。

第 7 章 PLC 与数控机床
7.1 概括
7.2PLC 与数控机床的控制
7.3PLC 与 CNC及机床之间的信号办理
7.4PLC 在数控机床中的应用
[ 学习目标与要求 ] 教课要求：
1.认识 PLC与数控机床的控制原理。

2.认识内装型 PLC与 CNC的关系和独立型 PLC与 CNC的关系， PLC在数控机床中的控制功能， PLC与 CNC及机床之间的信号办理， PLC与 CNC及机床间的信
息互换， PLC 与 CNC及机床之间的信号办理过程，数控系统PLC的工作过程。

3.掌握 PLC在数控机床中的应用实
例第8章伺服系统
8.1 概括
8.2 步进电动机进给驱动系统
8.3 直流伺服电机及其速度控制系统
8.4 沟通伺服电机及其速度控制
8.5 数控机床地点检测
[ 学习目标与要求 ]
掌握步进电机的构造原理，掌握环形分派器的构成原理，掌握步进电机驱动电路的原理。

掌握地点检测装置的要求，认识地点检测装置的分类，掌握光栅地点检测的原理，掌握磁尺地点检测的原理，掌握码盘的检测原理，认识旋转变压器及感觉同步器的检测原理。

掌握数字脉冲比较伺服系统的构成、原理及主要环节的原理，掌握数字相位比较伺服系统的构成、原理及主要环节的原理。

步进电机的构造原理，环形分派器的构成原理，步进电机驱动电路的原理。

光栅地点检测的原理、码盘的检测原理。

难点：步进电机的构造原理检测元件，光栅地点检测、磁尺地点检测闭环伺服系统
第 10 章实验学时：
一、示波器、万用表的使用方法
二、三相异步电动机的点动、长动控制
三、三相异步电动机的正、反转控制四、
三相异步电动机的次序控制
五、电动机的 PLC自动控制实验
六、步进电机的 PLC控制实验
七、加工中心刀具库选择控制实验
八、交通讯号灯PLC自动控制实验
四、作业设计
依据本课程的讲课内容每章都部署有综合训练题作业，
该课程的作业，主要部署一些对讲堂讲解有直接帮助意义的题目，有些作业
要修业生翻阅图书资料来达成。

五、教课方法
本课程的教课环节由讲堂讲解、现场观光、实验教课、课外作业等几部分构成。

讲堂教课贯串一个思路，既数控机床如何将数控加工程序经过数控系统及其驱动装置变成数控机床各工作轴的运动。

为此，教课过程中主假如对数控机床进行解剖，要让学生认识数控机床控制系统的软硬件构成及其工作原理，要多采纳多媒体教课举措，要图文并茂，要现场观光。

本课程讲堂讲解 60 或 48 学时，讲堂实验或议论 20 或 16 学时。

经过对本课程的学习，学生应当对常用电气控制电路有必定程度的理论和感性认识，可以独立维修简单电气控制电路的故障。

本课程的教课方法，采纳多媒体教课方式讲堂讲解、习题及议论课，期末考试等方面
（一）讲堂讲解
（二）实验教课
实验教课是充分理论、提升学习兴趣的有效举措。

本纲领列出的实验，采纳实质操作为主要方式，经过实验让学生认识数控系统的设置过程、认识开环系统的构成、闭环系统的构成，认识部分常用检测器件的工作原理。

六、查核方式
考试方式为闭卷，学生总评成绩可按平常成绩占 40%，期末观察占 60%计算。

考试可采纳闭卷、平常作业、实验操作联合的形式。

闭卷部分的考试题包含基本观点、基本理论、基本剖析方法等，题型可采纳填空题、简答题、选择题、剖析计算题等多种形式。

理论总评成绩：平常作业占（20%）、实验占（ 20%）期末闭卷考试占60%。

七、教材的删减与补充
依据讲课内容的知识点、重点和难点对综合实例教课内容进行了删减，同时适合地补充了上机操作实验。

八、教材与教课参照书
l. 刘祖其刘海编 . 数控机床电气控制 .北京:高等教育第一版社
2.廖兆荣主编 . 数控机床电气控制 . 北京 : 高等教育第一版社
3.张永飞主编 . 数控机床电气控制 . 大连：大连理工大学第一版社
4.夏燕兰主编 . 数控机床电气控制 . 北京 : 机械工业第一版社
5.杜柳青主编 . 数控机床电气控制 . 重庆：重庆大学第一版社。