第4章-数控逻辑控制与通信
数控技术介绍及应用(ppt 54页)
开环控制系统没有反馈装置，不能消除步进电机失步产生 的误差。因此开环控制系统一般用于运动速度较低和加工精度 不高的机床。
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2)闭环控制系统(Closed Loop Control System)
装置等。数控机床的刚度要求更高，传动装置间隙要小，
摩擦系数要小且要有恰当的阻尼。
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1.3 数字控制系统
1.3.1 数控系统的组成和分类 （1）数控系统：
是一种能控制机器运动的装置。加工程序输入系统 后能够自动解释指令，进行运算，并由系统的输出装置 向机床的执行机构发出指令，完成规定的运动或动作。
改革开放以来，通过技术引进、科学攻关和技术改造， 我国的数控技术有了较大的进步，逐步形成产业。 1980年北 京机床研究所引进日本FANUC5、7、3、6数控系统，上海 机床研究所引进美国GE公司的MTC－1数控系统，辽宁精密 仪器厂引进美国Bendix公司的Dynapth LTD10数控系统。
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第一章 绪论
数控技术是现代制造技术的基础，数控技术水平的高低、 数控设备的拥有量以及数控技术的普及程度，已经成为衡 量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志。
数控技术经过几十年的发展（1952年第一台数控机床问世 ），已广泛应用于现代工业的各领域，成为制造业现代化 的基础。数控技术不仅应用于金属切削机床，还应用于其 他多种设备。如机器人、坐标测量机、数控雕刻机、数控 绘图机、电火花加工机床等。
闭环控制系统在机床运动方向上增加测量工作台实际 位移的传感器，将工作台实际位置的信息反馈给CNC 的比较器，如有误差，由CNC发指令，使工作台运动 直至误差消失。 采用闭环控制系统的机床的位置精度大大提高。
习题册参考答案-《数控加工工艺学(第四版)习题册》-A02-3703
1.A 2.A 3.B 4.C 5.C 6.B 7.C 8.D 9.C 10.C 四、简答题 答案：略。
第四节 数控车削切削用量的确定 一、填空题 1.机床 工件的加工余量 2.v=πdn/1000 3.表面粗糙度值 4.加工精度 5.牙底 6.0.866P 7.螺纹大径 螺纹小径 8.公称尺寸 d1=M-2h 二、判断题 1.√ 2.√ 3.√ 4.× 5.× 6.√ 三、选择题 1.A 2.B 3.A 4.D 5.A 四、简答题 答案：略。
第五节 工序尺寸及其公差的确定 一、填空题 1．入体 双向 2.基本 后道工序余量 3.尺寸链 4.工艺尺寸链 5.关 联性 封闭性 6.封闭环 7.组成环 增环 减环 8.增大(或减小) 9.减小 (或增大) 10.加工方法 测量方法 11.极大极小法 极大极小法 12.增 减 13.最大极限 最小极限 14.最小极限 最大极限 15.组成 16.封闭 二、判断题 1．× 2．√ 3．√ 4．√ 5．× 6．× 7．× 8．× 9．√ 10．√ 11．√12．× 13．× 14．√ 15.√ 三、选择题 1.ABD 2.CE 3.ABD 4.BD 5.AB 6.BC 7.CE 8.A 9.C 10.A 11.A 12.A 13.A 14.C 15.B 16.C 17.B 18.D 四、名词解释 答案：略。 五、简答题 答案：略。 六、计算题 1．解：根据题意画出尺寸链：
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第二章 数控加工工艺基础
第一节 金属切削加工的基本知识 一、填空题 1.刀具 进给 2.进给 3.合成切削 4．已加工表面 待加工表面 过渡 表面 5．待加工表面 6．已加工表面 7.切削 8.收缩 9.Ⅲ 10.带状 节状 粒状 崩碎状 11.切削速度 12.鳞刺 13.表面加工硬化 14.切屑 15.切削 速度 16.润滑 冷却 防锈 17.热传导 18．水溶液 乳化液 19.加工性质 20.冷却 21.润滑 二、判断题 1．√ 2．√ 3．√ 4．√ 5．√ 6．√ 7．√ 8．× 9．√ 10．× 11．√ 12．√ 13．√ 14．× 15.√ 三、选择题 1.A 2.A 3.D 4.D 5.C 6.B 7.C 8.B 9.C 10.B 四、名词解释 答案：略。 五、简答题 答案：略。
数控复习
数控复习第一章绪论数控机床的组成：1、输入输出设备2、数控装置3、伺服系统4、测量反馈装置5、机床本体数控机床按伺服系统的控制原理分为：开环控制的数控机床、闭环控制的数控机床（按传感器安装位置的不同分为全闭环和半闭环）开环、闭环共同点：1、采用直流/ 交流伺服电机驱动。
2 、采用数字增量插补法（时间分割、角度分割）。
3 、通常不用降速。
两个重要参数：步距角（两个相邻脉冲时间内转子转过的角度）、脉冲当量。
插补器：有无插补器是点位控制器与连续控制的根本区别。
数控机床特点：1、加工零件的适应性强，灵活性好。
2 、加工精度高，产品质量稳定。
3 、生产效率高。
4 、减少工人劳动强度。
5 、生产管理水平高。
数控机床的适用范围：产品品种的变换频繁、批量小、加工方法的区别大。
第四章计算机数控装置CNC装置的功能：1、基本功能（输入、插补、位控）2、选择功能3、特殊功能。
单微处理结构的CN（装置：（1）微处理器由控制器和运算器组成，是微处理机的核心，它完成控制和运算两方面的内容。
（2）总线是将微处理器、存储器和输入/ 输出接口等相对独立的装置或功能部件联系起来，并传送信息的公共通道。
它包括数据总线、地址总线和控制总线。
数控装置与机床及机床电器设备之间的接口分为三种类型：第一类、与驱动控制器和测量装置之间的连接电路。
第二类、电源及保护电路。
第三类、开/ 关信号和代码连接电路。
接口电路的主要任务是：1）进行电平切换和功率放大。
2）防止噪声引起误动作。
3）模拟量和数字量之间的转换。
机床控制的I/O部件1）特点：a、可靠性高抗干扰的能力强。
b 、进行信息转换功率放大。
2）光电隔离电路作用：a隔离信号防干扰、b电平转化。
多微处理机CNC装置的基本功能模块：1）CNCt理模块2 ）CNC插补模块3 ）位置控制模块4 ）PLC模块5）操作与控制数据输入输出和显示模块 6 ）存储器模块并行处理方法：资源共享、资源重复和时间重叠。
数控复习资料
数控复习资料第一章数控机床概述一、名词解释：1、NC：数字控制简称数控，在机床领域指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种自动化技术。
2、CNC：计算机数控，使用专用计算机通过控制程序来实现部分或全部基本控制功能，并能通过接口与各种输入/输出设备建立联系的一种自动化技术。
3、可编程控制器（PLC）：是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。
4、CAD：计算机辅助设计5、CAE：计算机辅助工程6、FMS：柔性制造系统7、FMC：柔性制造单元8、插补：指数据密化的过程，对输入数控系统的有限坐标点（例如起点、终点），计算机根据曲线的特征，运用一定的计算方法，自动地在有限坐标点之间生成一系列的坐标数据，以满足加工精度的要求。
9、基准脉冲插补：又称脉冲增量插补或行程标量插补，适用于以步进电动机为驱动装置的开环数控系统。
其特点是每次插补结束后产生一个行程增量，以脉冲的方式输出到步进电动机，驱动坐标轴运动。
10、数据采样插补：又称数字增量插补或时间标量插补，适用于交、直流伺服电动机驱动的闭环（或半闭环）控制系统。
这类插补算法的特点是插补运算分两步进行。
首先为粗插补，第二步为精插补，即在粗插补的基础上再做数据点的密化。
11、逐点比较插补法：又称代数运算法、醉步法，它是一种最早的插补算法，其原理是：CNC系统在控制加工过程中，能逐点计算和判别刀具的运动轨迹与给定轨迹的偏差，并根据偏差控制进给轴向给定轮廓方向靠近，使加工轮廓逼近给定轮廓曲线。
二、选择填空1、数控机床主要由机床本体、数控系统、驱动装置、辅助装置等几个部分组成。
2、数控系统是数控机床的控制核心。
3、机床数控系统是由加工指令程序、计算机控制装置、可编程逻辑控制器、主轴进给驱动装置、速度控制单元及位置检测装置等组成，其核心部分是计算机控制装置。
4、计算机控制装置由硬件和软件两部分组成。
硬件的主体是计算机，包括中央处理器、输入/输出部分和位置控制部分。
数控技术第4章计算机数控系统(1)
位臵控制模块
6、可编程控制器（PLC） 代替传统机床的继电器逻辑控制来实现各种开关 量的控制。 分为两类： 一类是“内装型”PLC，为实现机床的顺序控制 而专门设计制造的。 另一类是“独立型”PLC，它是在技术规范、功 能和参数上均可满足数控机床要求的独立部件。
三、多CPU结构 适合多轴控制、高进给速度、高精度的机床。 紧藕合：相同的操作系统 松藕合：多重操作系统
控制各类轴运动的功能，用能控制的轴数和能同时控制 的轴数来衡量。
准备功能：G指令功能，指定机床的运动方式。 插补功能：包括软件粗插补和硬件精插补。 进给功能：F指令功能。
切削进给速度(mm/min) 同步进给速度(mm/r) 快速进给速度 进给倍率
主轴功能: 指令主轴转速 S指令功能，指定主轴转速(r/min, mm/min)。 转速编码，恒切削速度切削，主轴定向准停 辅助功能： M指令功能，指定主轴的起停转向（M03、M04）、冷却 泵的通和断、刀库的起停等。 刀具功能：T指令，选择刀具。 字符和图形显示功能： 显示程序、参数、补偿量，坐标位臵、故障信息等。 自诊断功能： 故障的诊断，查明故障类型及部位。
4、进给速度处理 编程指令给出的刀具移动速度是在各坐标合成方 向上的速度，进给速度处 理要根据合成速度计算 出各坐标方向的分速度。 此外，还要对机床允许的最低速度和最高速度的 限制进行判别处理，以及用软件对进给速度进行 自动加减速处理。
5、插补计算 插补就是通过插补程序在一条已知曲线的起点和 终点之间进行“数据点的密化”工作。
三. CNC系统的工作过程
基本过程： CNC装臵的工作过程是在硬件的支持下，执行软 件的过程。 通过输入设备输入机床加工零件所需的各种数据 信息，经过译码和运算处理（包括刀补、进给速 度处理、插补），将每个坐标轴的移动分量送到 其相应的驱动电路，经过转换、放大，驱动伺服 电动机，带动坐标轴运动，同时进行实时位臵反 馈控制，使每个坐标轴都能精确移动到指令所要 求的位臵。
数控技术第二版课后答案
数控技术第二版章节练习答案第一章绪论数控机床是由哪几部分组成，它的工作流程是什么答：数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。
数控加工程序的编制-输入-译码-刀具补偿-插补-位置控制和机床加工数控机床的组成及各部分基本功能答：组成：由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成输入输出设备：实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印数控装置：接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。
伺服系统：接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。
测量反馈装置：检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。
机床本体：用于完成各种切削加工的机械部分。
．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床三者如何区别答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。
如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。
（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。
b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。
如：简易数控车床和简易数控铣床等。
（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。
具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。
．数控机床有哪些特点答：a．加工零件的适用性强，灵活性好；b．加工精度高，产品质量稳定；c．柔性好；d．自动化程度高，生产率高；e．减少工人劳动强度；f．生产管理水平提高。
适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床各有何特点答：（1）开环控制的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。
（2）闭环控制系统；其特点：a. 反馈信号取自于机床的最终运动部件（机床工作台）；b. 主要检测机床工作台的位移量；c. 精度高，稳定性难以控制，价格高。
数控机床习题有答案
数控机床习题(第一章)1填空题（1）数控机床一般由控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置和各种辅助装置组成。
（2）数控机床采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
（3）突破传统机床结构的最新一代的数控机床是并联机床。
（4）自适应控制技术的目的是要求在随机变化的加工过程中，通过自动调节加工过程中所测得的工作状态、特性，按照给定的评价指标自动校正自身的工作参数，以达到或接近最佳工作状态。
2选择题（1）一般数控钻、镗床属于（ C ）（A）直线控制数控机床（B）轮廓控制数控机床（C）点位控制数控机床（D）曲面控制数控机床（2）（ D ）是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节（A）控制介质（B）数控装置（C）输出装置（D）伺服系统（3）适合于加工形状特别复杂（曲面叶轮）、精度要求较高的零件的数控机床是（ A ）（A）加工中心（B）数控铣床（C）数控车床（D）数控线切割机床（4）闭环控制系统的位置检测装置装在（ D ）（A）传动丝杠上（B）伺服电动机轴上（C）数控装置上（D）机床移动部件上（5）根据控制运动方式的不同，数控机床可分为（B ）（A）开环控制数控机床、闭环控制数控机床和半闭环控制数控机床（B）点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床（C）经济型数控机床、普及型数控机床和高档型数控机床（D）NC机床和CNC机床3 判断题（1）通常一台数控机床的联动轴数一般会大于或等于可控轴数。
（×）（2）数控机床是通过程序来控制的。
（√）（3）数控机床只用于金属切削类加工。
（×）（4）数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。
（√）（5）机床本体是数控机床的机械结构实体，是用于完成各种切割加工的机械部分。
（√）4 简答题（1）简述数控机床的发展趋势。
P91、高速度与高精度化2、多功能化3、智能化4、高的可靠性（2）简述数控机床各基本组成部分的作用。
14592模具制造工艺学 第四章讲课稿
三、数控加工的特点与应用
(4)提高可靠性 数控系统比较贵重，用户期望发挥投资效 益，要求设备可靠，特别是对要用在长时间无人操作环境 下运行的数控系统，可靠性成为人们最为关注的问题。 (5)具有更高的通信功能 为适应FMC、FMS以及进一步联 网组成CIMS的要求，一般的数控系统都具有RS—232C和R S—422高速串行接口，高档的数控系统应具有DNC接口。 (6)具有开放性 传统的数控系统是一种专用封闭式系统， 各个厂家的产品之间以及与通用计算机之间不兼容，维修、 升级困难，越来越难以满足市场对数控技术的要求。
成形磨床、连续轨迹坐标磨床 三种。加工中心:加工中心机床 即是多工序可自动换刀的数控 镗铣床。
二、数控机床的工作原理与分类
1.数控机床的工作原理
图4-1 数控机床的组成
二、数控机床的工作原理与分类
2.数控机床的组成 (1)控制介质 控制介质是用于记载各种加工信息(如零件加 工的工艺过程、工艺参数和位移数据等)的媒体，经输入装 置将加工信息送给数控装置。 (2)数控装置 数控装置是数控机床的核心，它的功能是接 受输入装置输入的加工信息，经过数控装置的系统软件或 逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理之后，发出相应的脉 冲送给伺服系统，通过伺服系统控制机床的各个运动部件 按规定要求动作。
二、数控机床的工作原理与分类
(2)金属成形类 属于此类的有数控折弯机、数控弯管机、 数控冲床、数控旋压机等。 (3)特种加工类 属于此类的有数控电火花线切割机床、数 控电火花成形机床及数控激光切割焊接机等。 (4)其他类 属于此类的有数控火焰切割机床、数控激光热 处理机床、三坐标测量机等。
三、数控加工的特点与应用
c) 数控机床加工
① 根据工件形状和尺寸、材料、技术要求，进行程序设 计；通过数控装置的变换，发出相应的指令，控制机床的动作。 原理：
数控机床综合知识点总结
数控机床综合知识点总结第一章：数控机床基本概念一、数控机床的定义数控机床是一种集机械、电子、液压、光学、计算机等多种技术于一体的高精度、高效率的自动化加工设备，能够按照预先编制的加工程序，自动地对工件进行加工，可以大大提高生产效率和产品质量。
二、数控机床的特点1. 高精度：由于数控机床采用数字控制，可以实现更精确的加工，提高产品精度和质量。
2. 高效率：数控机床可以实现自动化加工，节约人力和时间成本，大大提高生产效率。
3. 灵活性：数控机床可以根据不同的加工需要，通过修改加工程序实现多种加工方式，提高设备的灵活性。
4. 自动化：数控机床可以实现自动送料、自动换刀、自动测量等功能，减少人为操作，提高生产效率。
5. 信息化：数控机床可以连接网络，实现对设备运行状态、加工数据等信息的实时监控和管理。
三、数控机床的分类1. 按照加工方式分：数控车床、数控铣床、数控磨床、数控电火花机床等。
2. 按照轴数分：数控单轴机床、数控多轴机床。
3. 按照应用领域分：数控金属加工机床、数控木工机床、数控石材加工机床等。
第二章：数控机床基本结构和原理一、数控机床的基本结构1. 主要由床身、工作台、主轴、进给系统、数控系统、润滑系统、冷却系统等组成。
2. 床身：承载整个机床的主体结构，一般是铸造件或焊接件。
3. 工作台：用于夹持工件，提供加工支撑面。
4. 主轴：负责传递动力，进行工件的加工。
5. 进给系统：提供机床在各个坐标轴上的直线或者旋转运动。
6. 数控系统：控制整个加工过程的核心部分，包括硬件和软件系统。
二、数控机床的工作原理1. 数控机床通过输入预先编制的加工程序，通过数控系统控制各个执行机构，实现对工件的加工。
2. 数控机床通过数控系统控制主轴的转速和进给速度，并进行刀具的自动换刀，实现自动化加工。
第三章：数控机床的数控系统一、数控系统的组成1. 数控系统由软件系统和硬件系统组成，软件系统负责运算和逻辑控制，硬件系统负责输入输出和执行。
数控机床故障诊断与维修第4章
交流接触器
直流接触器
桂林电子科技大学
GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY
交流接触器用于接通或断开交流负载的主电路， 例如数控机床的交流主轴电动机、交流伺服电动机。 直流接触器用于接通或断开 直流负载的主电路，例如直流主 轴电动机、直流伺服电动机，其 动作原理与交流接触器相似，但 直流分断时感性负载存储的磁场 能量瞬时释放，断点处产生的高 能电弧，因此要求直流接触器具 有一定的灭弧功能。中/大容量直 流接触器主触点电流大，分断时 电弧距离长，灭弧罩内含灭弧栅。 中/大容量直流接触器 小容量直流接触器主触点电流较 小，灭弧机构相对简单。
桂林电子科技大学
GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY
CNC装置 PLC
电平转换
译T代码 刀号检索 刀号判别 刀库回转 刀库回转系统
桂林电子科技大学
GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY
图所示为采用固定存取换刀控制 方式的T功能处理流程图。零件数控加 工程序经CNC装置译码处理后，得到 机床坐标轴运动的连续控制信息和机 床开关量控制信息。开关量控制信息 由CNC装置控制软件传送给PLC，其 中T代码在PLC中进一步经过译码并在 刀具数据表内检索，找到T代码所对应 的刀具编号(即数据表中的地址)，然后 与目前使用的刀号相比较。如果相同 则说明T代码所指定的刀具就是目前正 在使用的刀具，不需要进行刀具更换。 如果不相同则要进行更换刀具操作， 首先将主轴(或刀架)上的刀具卸下，放 到它的固定刀座号上；然后将刀库回 转控制信号送刀库控制系统，直至T代 码所指定的刀具转到换刀位置，刀库 停止回转；最后取出所需刀具装到主 轴(或刀架)上。至此，一把刀具的换刀 桂林电子科技大学 过程结束。
数控技术第二版 课后答案 朱晓春
数控技术第二版章节练习答案第一章绪论1.1数控机床是由哪几部分组成，它的工作流程是什么？答：数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。
数控加工程序的编制-输入-译码-刀具补偿-插补-位置控制和机床加工1.2 数控机床的组成及各部分基本功能答：组成：由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成输入输出设备：实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印数控装置：接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。
伺服系统：接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。
测量反馈装置：检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。
机床本体：用于完成各种切削加工的机械部分。
1.3．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床？三者如何区别？答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。
如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。
（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。
b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。
如：简易数控车床和简易数控铣床等。
（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。
具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。
1.5．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床？各有何特点？答：（1）开环控制的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。
（2）闭环控制系统；其特点：a. 反馈信号取自于机床的最终运动部件（机床工作台）；b. 主要检测机床工作台的位移量；c. 精度高，稳定性难以控制，价格高。
（3）半闭环控制系统：其特点：a. 反馈信号取自于传动链的旋转部位；b. 检测电动机轴上的角位移；c. 精度及稳定性较高，价格适中。
数控系统的构成、工作原理和功能
数控系统的构成、工作原理和功能一、数控装置数控（NC）装置是数控装备的控制核心，通常由一台专用计算机和输入输出设备构成，如下图所示。
▲数控（NC）装置的组成1、信息信息、程序可以通过键盘人工编程输入，也可以在专门的编程系统中完成程序编制，将信息、程序存储在移动硬盘、光盘、U盘上输入数控系统，在通信控制的数控机床上，程序还可以由计算机接口传送。
2、专用计算机它由信息输入装置、运算器、控制器和输出装置组成。
专用计算机对信息进行处理，如计算各执行元件的移动量，另外通过固定、内置的逻辑单元操作程序控制动作信息（如：电动机开停、电动机正反转、刀具更换、检测等）。
3、伺服系统伺服系统控制驱动装备的执行元件，实现伺服电动机的起动、回转、编码检测、反馈、控制回转位置、减速、停止等。
通过上述组成部分可以看出，数控装置的工作过程是：将信息、程序通过专用计算机的输入装置，由控制器中的译码器对输入的信息进行识别，将识别结果向专用计算机的输出装置发出控制信号，执行规定的操作；最后由输出装置实现对伺服系统的数据输出，以实现对伺服系统的控制。
数控装置根据输入的指令进行译码、处理、计算和控制实现数控功能。
该类装置是20世纪50～70年代随着计算机技术发展而产生的一种控制技术。
从本质上讲，数控装置所具有的功能都是采用专用的硬件电路来实现的，因此也称为硬件数控装置。
从现代计算机技术和装备技术要求的角度来讲，这种专用数控装置结构复杂，功能扩展困难并受到一定限制，适应性及灵活性差，设计、制造周期长，制造成本高，稳定可靠性较差。
现代数控装置已发展成为计算机数控装置，也称为软件数控装置。
二、计算机数控系统以小型通用计算机或微型计算机的系统控制程序来实现部分或全部数控功能，简称为计算机数控（CNC）。
CNC系统是现代的主流数字控制系统。
用CNC系统控制的数控机床，简称CNC机床。
1、CNC装置的组成CNC装置由硬件和软件两大部分组成。
（1）硬件由CPU、存储器、总线、输入/输出接口、MDI/CRT接口、位置控制、通信接口等组成。
数控系统中的PLC控制
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第一节 数控系统中的PLC
由图5 -9可见，独立型PLC的CNC系统中不但要进行机床 侧的I/O连接，而且还要进行CNC装置侧的I/O连接，CNC和 PLC均具有各自的I/O接口电路。独立型PLC一般采用模块化 结构，装在插板式机笼内，I/O点数和规模可通过I/O模块的
增减灵活配置。对于数控车床、数控铣床和加工中心等单台
的各种变量转换成标准的逻辑电平信号，送入CPU处理。
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第一节 数控系统中的PLC
2. PLC的软件结构 在可编程控制器中，PLC的软件分为两大部分: · 系统监控程序:用于控制可编程控制器本身的运行，主要 由管理程序、用户指令解释程序和标准程序模块，系统调用;
.用户程序:它是由可编程控制器的使用者编制的，用于控
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第一节 数控系统中的PLC
(3)编程器编程器是用于用户程序的编制、编辑、调试、监 视以及运行应用程序的特殊工具，一般由键盘、显示屏、智 能处理器、外部设备(如硬盘/软盘驱动器等)组成，它通过通 信接口与PLC相连，完成人一机对话功能。
编程器分为简易型和智能型两种。简易型编程器只能在线
设备，选用微型或小型PLC;对于FMC、FMS、FA、CIMS 等大型数控系统，则需要选用中型或大型PLC。其存储容量随着PLC类别或规模的
不同而改变。
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第一节 数控系统中的PLC
(5)输入/输出(I/O)模块I/O模块是PLC与现场I/O装置或其他 外部设备之间进行信息交换的桥梁。其任务是将CPU处理产 生的控制信号输出传送到被控设备或生产现场，驱动各种执 行机构动作，实现实时控制;同时将被控对象或被控生产过程
数控技术面试重点概念提问37题!
数控技术面试重点概念提问37题！第1章绪论1.数控加工的特点及主要加工对象数控加工的特点：答：1）可以加工具有复杂型面的工件2）加工精度高，质量稳定3）生产率高4）改善劳动条件5）有利于生产管理现代化数控加工的主要对象：答：1)多品种、单件小批量生产的零件或新产品试制中的零件2）几何形状复杂的零件3）精度及表面粗糙度要求高的零件4)加工过程中需要进行多工序加工的零件5)用普通机床加工时，需要昂贵的工装设备（如工具、夹具和模具）的零件2.数控系统由哪几部分组成答：数控系统一般由控制介质、输入装置、数控装置、伺服系统、执行部件和测量反馈装置组成。
3.什么是数控技术?什么是数控机床?数控机床由哪几部分组成？答：数控技术是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。
用数控技术实现加工控制的机床称为数控机床。
数控机床由程序载体，数控装置，伺服驱动装置，机床主体和其他辅助装置组成。
4.数控系统的分类：答：一、按控制功能分类（点位控制数控系统；直线控制数控系统；轮廓控制数控系统）二、按工艺用途分类（金属切削类数控机床；金属形成类数控机床；特种加工数控机床）三、按伺服驱动的方式分类（开环控制；半闭环控制；闭环控制）5.什么是开环控制、闭环控制、半闭环控制？答：开环控制数控机床：该机床无位置反馈检测装置，加工精度不是很高但控制方便。
闭环控制数控机床：该类机床有位置反馈检测装置和位置比较电路，该类机床的加工精度很高，但是该类机床的反馈信息考虑了丝杠等的影响，所以稳定性比较差，系统较复杂，调试不方便。
半闭环控制数控机床：该类机床的位置反馈检测装置一般装在伺服电机上，通过实时检测伺服电机的转速和转数来间接反映机床的位置信息，并反馈到CNC中，因此常称为半闭环。
该类机床把丝杠等的影响考虑在反馈之外，因此稳定性较好，调试比较方便。
第2章数控加工工序6.数控工艺的三个特点答：工艺详细、工序集中、多坐标联动自动控制加工。
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PLC在控制柜中，输入输出 接口在机床一侧，中间用一 个光缆通信。
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4.2 PLC 在数控机床上的应用
二、PLC与外部的信息交换 1、机床到PLC(MT→PLC) 机床侧的开关量信号通过I／O单元接口输入至PLC 中，除极少数信号外，绝大多数信号的含义及所占 用PLC的地址均可由PLC程序设计者自行定义。
4. 3
数控机床通信及接口
Vcc Vcc
输入接口电路
Vcc
漏型输入接口典型电路
26
4. 3
数控机床通信及接口
输入接口电路
Vcc
Vcc
Vcc
源型输入接口典型电路
27
4. 3
数控机床通信及接口
总线输入缓冲电路
74244 Q
I0[0..7]
选通 控制 I1[0..7] I2[0..7]
D CPU A
33
4. 3
数控机床通信及接口
输出锁存电路
74374 CPLD/FPGA
D CPU A
WR RD
D Q clk 总
线 译码 电路
Swr0
Q0[0..7]
Q1[0..7]
Swr1
D Q clk
34
4. 3
数控机床通信及接口
驱动与隔离
尽量避免5V大电流直接驱动，尽量采样光耦隔离。 a) 光耦输出
Vcc 负载 锁存器 +24V
前沿 抖动 闭合 稳定
后沿 抖动
29
4. 3
数控机床通信及接口
光耦的响应延时
适当减小光耦回路中的电流，可减小tOFF 总电流保持不变，保证抗干扰性。
30
4. 3
数控机床通信及接口
高速光耦
可用于数字式位置反馈接口电路
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4. 3
数控机床通信及接口
外部开关的选择
开关形式：常开、常闭
设计思路：当外部线路故障时，系统的安全性
输 入 接 口 电 路
输 入 映 像 寄 存 器
控 制 程
序
输 出 映 像 寄 存 器
输 出 状 态 锁 存 器
输 出 接 口 电 路
9
4.1 数控系统的PLC原理
PLC控制程序的执行流程
开始
初始化(禁止所有输出)
定时中断
高速响应
定时标志1
Y
定时标志=0？ N 读输入到映像寄存器
定时标志0
返回
22
4. 1 4. 2
数控系统的PLC 原理 PLC 在数控机床上的应用
4. 3
4. 4
数控机床通信及接口
高速伺服总线及接口
23
4. 3
数控机床通信及接口
4.3.1 机床I/O接口
功能：用来接收机床操作面板上的开关、按钮 信号及机床的各种限位开关信号；且用 来把机床工作状态指示灯信号送到机床 操作面板，把控制机床动作的信号送到 接触器、电磁阀等执行元件。
限位开关、急停、停止、安全保护开关等应选择常闭开 关。虽然这些开关非常重要，但仍属于低速信号，尽量不要 让它们占用系统的中断资源!!! 启动按钮等通常选及接口
2 输出接口电路设计
类型： 1 继电器输出 控制电流一般<2A；直流30V、交流220V；有触点类 型，响应延时约10ms,触点寿命约100万次（与电流有关） 2 晶体管输出 用于直流控制回路，有源型和漏型之分；相应速度快 ，一般<1ms；有发热现象，允许电流不大，一般<0.5A 3 固态继电器（SSR）输出 有直流、交流之分；无触点；相应速度较快；有漏电 流；
X2
Y1
KM1 KA1
KT1
Y1
X3
T1 K15
Y2 KT1 KM2 T1
7
电器原理图
4.1 数控系统的PLC原理
执行顺序： 从上到下、从左到右 梯形图（Ladder） X1 Y1 X2 Y1 指令语言 LD X1 OR Y1 ANI X2 OUT Y1 LD Y1 AND X3 OUT T1 K15 LD T1 OUT Y2
要求：1）进行必要电隔离，防止干扰信号串入， 防止高压串入对 CNC装置的损坏； 2）进行电平转换和功率放大。
24
4. 3
数控机床通信及接口
1. 输入接口电路设计
单向光耦
双向光耦
高速光耦
输入接口形式： a) 隔离型、非隔离型 b) 直流、交流 直流隔离型：源型、漏型
漏型 无触点开关 源型 25 无触点开关
3
4.1 数控系统的PLC原理
4.1.1 PLC的结构组成和工作原理
一、结构组成
一般由CPU、存储器、输入/输出接口模块、外围接口模块及编程器、 扩展接口和扩展模块等可选部件几大部分组成，如下所示：
电源模块 输 输 用户程序 出 入 系统程序 CPU 存储器 模 模 存储器 块 块 外围接口模块 执 行 机 构 X
4.2 PLC 在数控机床上的应用
3、CNC到PLC(CNC →PLC) CNC送至PLC的信息可由CNC直接送入PLC的寄存 器中，所有CNC送至PLC的信号含义和地址（开关 量地址或寄存器地址）均由CNC厂家确定，PLC编 程者只可使用，不可改变和增删。 举例 数控指令的M、S、T功能，通过CNC译码后直 接送入PLC相应的寄存器中。在SINUMERIK810数 控系统中，M03指令经译码后，送入FY27．3寄存器 中。
传 感 器
扩展模块
编程器
4
4.1 数控系统的PLC原理
整体式PLC 输入端子 人机界面 扩展模块
编程器
输出端子
5
4.1 数控系统的PLC原理
模块式PLC
6
3.3 可编程控制器PLC简介
二、PLC的编程语言
~ 220V 不熟悉计算机的机械工程师 梯形图（Ladder）
PB1
KM1
PB2
KM1
X1 Y1
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4.2 PLC 在数控机床上的应用
2、T功能处理 数控机床通过PLC可管理刀库，特别是对加工中心 的自动换刀带来了很大的方便。 处理的信息包括选 刀方式，刀具累计使用的次数，刀具剩余寿命和刀 具刃磨次数等。 3、M功能处理 M功能是辅助功能，根据不同的M代码，可控制主 轴的正、反转和停止，主轴齿轮箱的换档变速，主 轴准停，切削液的开、关，卡盘的夹紧、松开及换 刀机械手的取刀、归刀等动作。
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4.2 PLC 在数控机床上的应用
三、数控机床的PLC功能 1、S功能处理
主轴转速可以用S 2位代码或S 4位代码直接指定。例如某数控 机床的主轴最高转速为4000r／min，最低转速为50r／min， 若用S 4位代码，CNC送出S4位代码至PLC，将进行二——十 进制数转换，然后进行限位。 当S代码大于4000时限制S为4000，当S代码小于50时，限制S 为50，此数值送到D／A转换器，转换成50～4000r／min相对 应的输出电压，作为转速指令控制主轴的转速； 若用S2位代码指定主轴的转速，应首先制定S2位代码与主轴 转速的对应表，CNC输出S2位代码进入PLC，经过一系列处 理，很容易实现对主轴转速的控制。
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4.2 PLC 在数控机床上的应用
4、PLC到CNC (PLC → CNC) PLC送至CNC的信息也由开关量信号或寄存器完成 ，所有PLC送至CNC的信号地址与含义由CNC厂家 确定，PLC编程者只可使用，不可改变和增删。 举例 SINUMERIK 810数控系统中，Q108.5为PLC 至CNC的进给使能信号。
8
Y1
X3
T1 K15
Y2 T1
4.1 数控系统的PLC原理
三、PLC梯形图的设计原理
关键：用串行执行的程序，来模拟并行电路，只能将连续变量离 散处理，截取某一时刻的状态，作为输入的映像，按用户设计逻 辑，计算该时刻输出的映像，在运算过程中，输入的映像保持不 变，每个程序循环周期结束，在将输出映像输出到状态锁存器， 再次读输入端子的状态到到输入映像寄存器，进行下个周期的运 算。
17
4.2 PLC 在数控机床上的应用
2、PLC到机床 (PLC → MT) PLC控制机床的信号通过PLC的开关量输出接口送到 机床侧，所有开关量输出信号的含义及所占用PLC的 地址均可由PLC程序设计者自行定义。
举例 在SINUMERIK 810数控系统中，机床侧某电磁 阀的动作由PLC的输出信号来控制，设该信号用Q1． 4来定义。该信号通过I／O模块和I／O端子板输出至 中间继电器线圈，继电器的触点又使电磁阀的线圈得 电，从而控制电磁阀的动作。同样，Q1．4信号可在 PLC STATUS状态下，通过观察QBl的第4位“0”或 “1”来获知该输出信号是否有效。 18
逻辑运算及控制
输出到输出锁存器
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4.1 数控系统的PLC原理
四、电器原理图和梯形图的差别
~ 220V PB1 KM1 KM1 KA1 PB2 KM1 1. 电器原理图是并行电路。没 有先后之分，而梯形图的执行 是有先后顺序的，次序不同， 执行结果不同。 2. 梯形图设计中加入了很多计 算机语言类的运算指令和功能 指令，使设计更灵活、方便。 3. 梯形图设计中输入、输出和 软元件（内部辅助继电器）可 无限次作为运算条件使用。 电器原理图 KM2
1968年，美国通用汽车制造公司（GM），为适应汽车型号的 不断翻新，试图寻找一种新型的工业控制器，以尽可能减少重 新设计和更换继电器控制系统的硬件及接线、减少时间，降低 成本。因而设想把计算机的完备功能、灵活及通用等优点和继 电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起 来，制成一种适合于工业环境的通用控制装置，并把计算机的 编程方法和程序输入方式加以简化，使不熟悉计算机的人能方 便地使用。 1969年，美国数字设备公司（GEC）首先研制成功第一台可编 程序控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用成功，从 而开创了工业控制的新局面。