数控机床电气系统
《数控原理与系统》第7章__数控机床电气控制系统
第7章 数控机床电气控制系统
有些輔助功能只在本程式段內起作用， 當後續程式段到來時便失效，稱為當前輔 助功能，記為C類，例如M06等。還有一些 輔助功能一旦被執行便一直有效，直至被 注消或被取代為止，稱為保持類輔助功能， 記為H類，例如M10、M11等。對於不同動 作類型的輔助功能，在用邏輯電路或編寫 PLC程式實現時，其處理方法也將不同。
第7章 数控机床电气控制系统
第7章 數控機床電氣控制系統
7.1 概述
7.2 JBK-30型數控系統及其在 CJK0630A車床上的應用
7.3 FAGOR 8025/8030數控系統及 其在CK6150數控車床上的應用
7.4 數控系統中PLC的資訊交換及M、 S、T功能的實現
7.5 數控機床電氣圖的繪製方法 小結
第7章 数控机床电气控制系统
3．T功能 T功能即刀具功能，T代碼後跟隨2～ 5位數字表示要求的刀具號和刀具補償號。 數控機床根據T代碼，通過PLC可以管理刀 庫，自動更換刀具，也就是說根據刀具和 刀具座的編號，可以簡便、可靠地進行選 刀和換刀控制。
第7章 数控机床电气控制系统
7.1.3數控系統中的可編程控制器（PLC） 數控系統輔助控制功能以開關量順序控 制為主，可採用繼電器控制邏輯或可編程序 邏輯控制器（PLC）實現。在一些經濟型的數 控車床和輔助動作比較簡單的數控機床上， 為了簡單起見，其輔助動作的控制常用繼電 器邏輯實現。而在功能比較完善的數控機床 上，其輔助動作的控制邏輯一般都比較複雜， 如果仍使用繼電器實現，則電路的設計和調 試將比較困難，可靠性也差。因此，多數數 控機床都採用可編程控制器（PLC）來完成輔 助運動的控制。
808D数控车床电气控制系统设计说明书
摘要数控技术发展飞速的今天，数控技术在现代制造业发挥越来越重要的作用，数控机床是数控制造业的核心，本文主要介绍了对数控车床的电气系统设计的过程。
本设计以CK6140车床为载体，对其数控电气系统经行详细设计。
其内容包括强电设计、弱电设计、PLC输入输出及接口设计，本设计选用西门子808D数控系统。
最后绘制出整个机床的电气系统原理图等。
本设计给出了整个机床的原理图绘制过程，重点部分模块化，较详细地介绍了各个部分的功能及用途。
分为 380V强电回路，控制回路，PLC输入输出控制，主轴驱动模块和进给伺服驱动模块，并介绍了相关的电气知识。
通过本设计说明书可以基本上掌握数控车床的电气原理，以及基本的电气常识，使读者无论是从整体上还是各个模块中都能够了解到数控车床相关的一系列电气知识。
关键词：数控系统；数控车床；PLC控制1ABSTRACTThe numerical controls that the technique development fast today, the numerical controls technique at the modern manufacturing industry exertive more and more importance function, numerical control tool machine is number control a manufacturing industry of core, this text mainly introduced logarithms to control the processed that the electricity system of lather design.The design CK6140 lathe as the carrier, the detailed design of the its NC electrical system through the line. its contents includes a strong electrically design, weakness design, PLC importation output and Interface design. The design uses a Siemens 808D CNC system. Finally, to map out the whole machine electrical system schematic. This principle diagram which designs to the whole tool machine draws process and the point parts of mold piece turn and compared to in detail introduce each function and use of part. Is divided into the 380 Vs strong electricity back track, control back track, the PLC importation outputs a control, the principal axis drives a mold piece and enters to servo drive a mold piece, and introduced related electronic knowledge.Through this design system can basically control numerical control the electricity principle of lather, and basic electronic common sense, make the reader regardless can understand numerical control the lather related series of electricity knowledge from wholly the top still each mold piece.Key Words：NC system; NC lathe; PLC control2目录摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 ABSTRACT ------------------------------------------------------------------------------------------- 2目录------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3第一章绪论----------------------------------------------------------------------------------------- 61.1前言 ------------------------------------------------------------------------------------------ 61.2国外数控系统的发展趋势 ------------------------------------------------------------- 61.2.1新一代数控系统采用开放式体系结构 ------------------------------------ 61.2.2新一代数控系统控制性能大大提高---------------------------------------- 71.2.3数控系统向软数控方向发展 ------------------------------------------------- 71.3我国数控技术的发展-------------------------------------------------------------------- 81.4CK6140数控车床主简介 ---------------------------------------------------------------- 9第二章西门子808D数控车床系统 --------------------------------------------------------- 112.1 西门子808D系统简介 --------------------------------------------------------------- 112.2人机界面 ---------------------------------------------------------------------------------- 132.3进给系统 ---------------------------------------------------------------------------------- 132.4 主轴驱动系统--------------------------------------------------------------------------- 132.5刀架控制系统 --------------------------------------------------------------------------- 142.6电柜设计及电源选用------------------------------------------------------------------ 142.6.1在设计电柜时应注意以下事项：----------------------------------------- 142.6.2 24VDC电源选用---------------------------------------------------------------- 152.7数控系统各部分的连接及接口 ----------------------------------------------------- 152.7.1系统的接线---------------------------------------------------------------------- 152.7.2 接口布置 ------------------------------------------------------------------------ 15第三章CK6140数控车床的基本组成和工作原理 --------------------------------------- 173.1数控车床组成 --------------------------------------------------------------------------- 173.2数控车床工作原理 --------------------------------------------------------------------- 193.3 CK6140数控车床运动分析 ---------------------------------------------------------- 2033.4 CK6140数控车床电气系统简述 ---------------------------------------------------- 21第四章CK6140数控车床硬件系统设计及元件选型------------------------------------ 254.1主轴驱动系统 --------------------------------------------------------------------------- 254.1.1主轴电动机---------------------------------------------------------------------- 254.1.2主轴电动机选型 --------------------------------------------------------------- 254.2机床进给伺服系统 --------------------------------------------------------------------- 264.2.1 CK6140数控车床对伺服驱动进给系统的要求------------------------ 274.2.2 伺服电机的选型--------------------------------------------------------------- 284.3控制电路原理图设计------------------------------------------------------------------ 314.3.1 380V系统强电控制回路----------------------------------------------------- 314.3.2电源回路 ------------------------------------------------------------------------- 334.4常用电器元件的选型------------------------------------------------------------------ 344.4.1低压电器选型的一般原则 -------------------------------------------------- 344.4.2断路器的选型------------------------------------------------------------------- 344.4.3电动机保护用自动开关的选型 -------------------------------------------- 354.4.4 熔断器选型 --------------------------------------------------------------------- 354.4.5接触器的选型------------------------------------------------------------------- 354.4.6热继电器的选型 --------------------------------------------------------------- 364.4.7中间继电器---------------------------------------------------------------------- 364.5 CK6140数控车床控制面板 ---------------------------------------------------------- 37第五章PLC设计及参数设置------------------------------------------------------------------- 395.1 PLC的基本结构及工作原理 --------------------------------------------------------- 395.2 PLC与CNC机床的联接方式 -------------------------------------------------------- 405.3 CNC加工代码在PLC上的实现方法----------------------------------------------- 415.3.1 T功能代码的实现方法------------------------------------------------------- 425.3.2 M功能代码实现方法--------------------------------------------------------- 425.4 PLC程序的模块化设计---------------------------------------------------------------- 425.5 PLC输入输出地址分配---------------------------------------------------------------- 425.6参数设置 ---------------------------------------------------------------------------------- 4445.6.1 PLC参数设置-------------------------------------------------------------------- 445.6.2机床参数设置------------------------------------------------------------------- 45第六章结论--------------------------------------------------------------------------------------- 47致谢 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 48参考文献 --------------------------------------------------------------------------------------------- 495第一章绪论1.1前言装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，机床制造业是一个国家的基本装备工业，是工业生产的技术基础，数控技术在给机床制造业带来显著经济效益及广阔发展前景的同时，也是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备，因此它已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一。
数控机床电气控制系统
数控机床 电气控制系统
上海 交通 大学机动 学院 高达夫
【 摘要 】数控技术是机械加工 自动化的基础 ，是 数控机床的核心技术 ，其水平高低关系到国家战略地位和体现 国家综合 国力的水平 ，近年来，Ｐ Ｌ Ｃ 在工业 自动控制领 域应
用愈来愈广 ，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现 出的综合优势是其 它工控产品难 以比拟的整机控制系统具有程序设计 思路清 晰、硬件 电路简单实用、可靠 性高、抗干扰能力强，具有 良好 的性 能价格比等显著优 点，其软硬件 的设计思路可供工矿企 业的相关数控机床设计改造借鉴 ～５ （ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ ） 快速移动速度８ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ ；数控 机床的结构形式有很 多，通过对其主要的结构形 式的分析，大体上最常见的可分为如下两类 ： １ ） 工件沿ｘ 坐标方向移动的类 型，这类机床 主要采用的是龙 门式结构，其工作的原理为 ：工 作台沿ｘ 方向移动。而Ｙ 坐标则为打 印头在 由双立 柱及横梁构成 的龙门上的运动，既可用于二 、三 坐标作平面铣削，又可 以 扩展为四坐标机床用于 切割管件和型材，还能构成五坐标机床加 工空间 曲面。这类机床 的规格尺寸较大。另外工件沿ｘ 坐标方向移动式结构还有两种悬臂式的结构 ，一 者是为工作台沿ｘ 坐标方向移动，另一者为工件 及夹具同时沿ｘ 坐标方 向移动，其规格尺寸都比 龙门式的要小。 ２ ） 工件沿ｘ ，Ｙ 二坐标方向移动的类型这类机 床多为单纯用于切割的二、三坐标机床，其切割 头悬臂伸出，在水平面 内并无移动；而工件则可 以沿ｘ 、Ｙ 两个方向运动，这类机床 的结构比较简 单，规格尺寸也较小，最大２ ０ ０ ０ ｘ １ ５ ０ ０ （ ｍ×Ｉ Ｉ Ｉ ｎ ） 工件沿二坐标方 向移动的类型又可分为十字工作 台式和工件与夹具移动式两种 ；前者工件与工作 台连动，规格更小些；后者规格尺寸稍大，工作 台固定不动，而工件则由夹具夹持着移动，大多 是与 自动冲裁技术结合在一起成为可完成切割铣 削，冲裁等多种加工功能的多功能机床 ２ ． ２电气控制系统方案 要实现对机 电一体化的数控机床的有效控 制 ，这样的 电 气控制系统有多种方案可 以选择 。 其中最主要的是采用 ： １ ） 采用单片机的控制系统： ２ ） 采用 了集成Ｄ Ｓ Ｐ ； Ｇ ￣ ， 片的控制板与Ｐ ｃ 机相联 系的控制系统； ３ ） 采用Ｐ Ｌ ｃ 与 【 相联系的控制系统。 各控制系统方案的特 点与比较： （ １ ） 采用单片机 的控制系统所谓的单片机 即 是一块集成 了 Ｃ Ｐ Ｕ 、Ｒ Ａ Ｍ ＼ Ｒ Ｏ Ｍ （ 日Ｒ ０ 幢览 Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ ０ ￣ Ｄ 、定 时／ 计数器、时钟 、多种功能的串行和并行Ｉ ／ ０ 口 的芯片 。如Ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ 公司的８ ０ ３ １ 系列等。除了以上 基本功能外，有的单片机还集成有Ａ ／ Ｄ 、Ｄ ／ Ａ ，如 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｉ 公司的８ ０ ９ ８ 系列 。概括起来说，单片机具 有如下特点： １ ） 可靠性好。芯片本身是按工业测控环境要 求设计的，其抗工业噪声干扰优于一般通用Ｃ Ｐ Ｕ ； 程序指令，常数，表格固化在Ｉ 中不易破坏 ； 许 多信号通道都在一个芯片内部，故可靠性高。 ２ ） 易于扩展。片 内具有计算机正常运行所 必须的部件 ，芯片外部有许多供扩展用的三总线
数控机床电气控制系统的组成
数控机床电气控制系统的组成在今天这个科技飞速发展的时代，数控机床可谓是工业界的“明星”。
想象一下，机器自动精准地完成各种复杂的加工任务，简直让人惊叹不已！不过，要让这些机床跑起来，可少不了它们的电气控制系统。
今天咱们就来聊聊这个神秘又有趣的系统，看看它到底是由哪些“拼图”组成的。
1. 数控系统1.1 控制器数控机床的核心，非控制器莫属。
就像是机器的大脑，负责处理所有的数据和指令。
控制器能接收来自计算机的程序，分析出机器应该怎么动，真的是个小天才！想象一下，你给它发个指令，它立马就能做出反应，分分钟就能把一块金属变成你想要的形状。
控制器的“聪明才智”让机器变得活灵活现，不再是个死板的工具。
1.2 操作面板再说说操作面板，这可是人机互动的“桥梁”。
操作面板就像是机器的脸，让操作员能轻松地与它沟通。
通过触摸屏、按钮等，操作员可以设置参数，查看状态，甚至手动控制机器。
试想一下，当你在操作面板前，轻轻一按，机床就开始转动，那感觉就像是在指挥一场音乐会，简直爽歪歪！2. 驱动系统2.1 电动机驱动系统是数控机床的动力源泉，而电动机就是这其中的“大力士”。
这家伙负责将控制器的指令转化为实际的运动，没它可不行。
电动机有各种类型，比如步进电动机和伺服电动机，每种都有自己的拿手绝活。
就像在打游戏，不同角色有不同的技能，而电动机就是为机床“加油”的那一位，让它能快准狠地完成各种任务。
2.2 驱动器接下来是驱动器，它就像电动机的“教练”，负责控制电动机的运行状态。
驱动器会根据控制器发来的信号，调整电动机的转速和方向，确保机床始终在正确的轨道上前行。
想象一下，如果电动机是个跑步运动员，那驱动器就是在旁边不停喊着“加油”的教练，让运动员能发挥出最佳水平，争取到达终点。
3. 反馈系统3.1 传感器反馈系统可是数控机床的“眼睛”，它的好坏直接影响到加工的精度。
传感器负责实时监测机床的运行状态，捕捉位置、速度等信息，然后把这些数据反馈给控制器。
数控机床电气系统的故障诊断与维修
数控机床电气系统的故障诊断与维修1. 引言1.1 数控机床电气系统的故障诊断与维修数：208引言：数控机床电气系统作为数控机床的重要组成部分之一，承担着控制和驱动机床运动的关键任务。
在数控机床的运行过程中，电气系统往往会出现各种故障，影响机床的正常操作和生产效率。
对数控机床电气系统的故障诊断与维修具有重要的意义。
为了提高数控机床电气系统的故障诊断与维修效率，必须深入了解常见的电气故障类型，掌握有效的故障诊断流程，熟练运用各种故障检测工具，掌握有效的故障维修技巧，并采取有效的故障预防措施。
2. 正文2.1 常见的数控机床电气故障1. 电路短路：电路短路是指电流在不经过负载的情况下通过电路中的两点之间直接传导，导致电路异常工作或直接损坏元器件的现象。
电路短路可能由于电线老化、接线不当或元器件故障等原因引起。
2. 电压不稳：电压不稳是指电源输入的电压波动较大，无法满足数控机床电气系统的正常工作需要。
电压不稳可能导致设备运行不稳定、电器元件损坏甚至影响整个生产过程。
3. 过载：过载是指电路中负载电流超过元器件或导线额定电流的情况。
过载可能导致设备过热、电子元件烧毁，严重时还会引起火灾等问题。
4. 接地故障：接地故障是指设备或线路中出现接地短路或接地断路的问题。
接地故障可能会引起电流异常、设备损坏，甚至影响操作人员的安全。
5. 元件老化：随着数控机床使用时间的增长，部分电气元件会出现老化，如电容、电阻等元件的值发生变化或损坏，导致电路异常工作或故障。
以上是常见的数控机床电气故障，针对这些问题需要及时进行诊断和维修，以保障设备的正常运行。
2.2 故障诊断流程故障诊断流程是数控机床电气系统维修中非常重要的一环，正确的诊断流程可以有效地缩短故障处理时间，提高维修效率。
下面是数控机床电气系统故障诊断的一般流程：1. 收集信息：首先要了解故障发生的具体情况，包括故障现象、发生时间、工作环境等信息。
还要查看相关的设备手册、电路图等资料。
《数控机床电气控制系统安装与调试》课程标准
《数控机床电气控制系统安装与调试》课程标准1前言1.1课程基本信息本课程总课时数为60学时。
为学练一体教学课程。
适用于3年制中职后高职学生。
1.2课程性质本课程是数控设备应用与维护专业的专业实践课程。
通过本课程的学习，通过本课程学习巩固和加强在机电一体化教学计划中所学理论知识和实验技能，基本掌握常用机床的电气控制线路，机床电气控制线路的故障排除和一般机床的传动过程。
本课程开设前，学生通过《电工电子应用技术》课程的学习获得对电路理论和电子技术基础知识，然后进入本课程的学习。
本课程学习中获得的知识与技能又为后续的《数控系统连接与调试》、《数控机床PLC控制与调试》等课程学习过程中关于机床调试运行所涉及的电气控制系统准备了知识与技能基础。
1.3设计思路本课程是根据数控设备应用与维护专业岗位群定位，依据“数控设备应用与维护专业工作任务与职业能力分析表”中的工作项目设置的。
其总体设计思路是：根据《数控机床电气控制系统安装与调试》课程的职业能力培养目标和机床电气控制电路的认知规律，以数控机床电气装调为主线，按照“元器件认知一基本回路电气图识读一典型机床电气控制线线路识读与安装一整机装调一技术文档整理”的思路，进行学习单元架构。
课程教学在知识体系安排上，按照从简单到复杂，由单一到整体，以技术应用为主、理论知识为辅，组织各教学单元内容。
2课程目标1.1总体目标本课程的教学目标是巩固和加强在数控设备应用与维护教学计划中所学理论知识和实验技能，基本掌握模块一中的常用机床的电气控制线路，机床电气控制线路的故障排除,和一般机床的传动过程，或基本掌握模块二中的电力整流电路、电动机调速电路的原理、调试及维护工作，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。
1.2具体目标课程目标描述一览表实施建议4.1教材参考书选用教材选用本校教师俞秀金、丁明军主编的自编教材《机电设备控制技术》，参考机械工业出版社出版的由赵明和许缪老师主编的《工厂电气控制设备》。
数控机床电气控制系统
浅析数控机床电气控制系统摘要：数控机床电气控制系统非常复杂，对于初学者而言很有必要理清这一系统的每个部分的组成和每一部分的关键点；电源部分要搞清楚每一支路设备、电压要求和信号流；主轴驱动控制系统要搞清楚控制设备和对主轴做要求的项目的处理方式；进给驱动控制系统要搞清楚控制设备（方式）、指令的处理和检测方式；交流控制线路的各个分支的控制内容；pmc控制电路和控制过程。
关键词：电源系统模拟主轴主轴方向信号抑制电磁干扰 pmc 数控机床电气控制系统是比较复杂的控制过程，理清和深入剖析这一系统的每一个组成单元对我们认识、应用和维修数控机床都有深远意义。
一、数控机床电源系统（主电路）1.数控系统的工作电源电压要求：dc 24v或ac 24v。
方法：系统变压器+开关电源。
电压信号变化为ac380v—ac220v—dc24v—cnc装置。
作用：将数控系统和电网之间的直接的电联系切断（电气隔离），以避免电网电压波动及线路故障对数控系统产生干扰和影响。
开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（emi）、整流滤波电路、功率变换电路、pwm控制器电路、输出整流滤波电路组成。
信号变化为ac220v—整流dc300v—高频信号—开关管导通与关断—cnc装置。
2.主轴驱动装置的电源供给（1）模拟主轴方案：空气开关+变频器+交流电机。
（2）数字主轴方案：伺服变压器（或开关电源）+交流伺服驱动器+交流伺服电机。
3.进给驱动装置的电源供给开环控制：380/85v的变压器+空气开关+步进驱动器+步进电机。
半闭环控制：伺服变压器（或开关电源）+交流伺服驱动器+交流伺服电机。
4.数控系统pmc的i/o电源：采用开关电源（dc24v）数控机床pmc的输入、输出回路需要24v的直流电源，可以采用一个开关电源提供，但是这个开关电源一定要和为数控系统供电的开关电源共地；如果为数控系统供电的开关电源容量足够，那么也可以同时作为pmc的i/o电源。
第1章 数控机床电气控制概述
第1章数控机床电气控制概述
图1-5开环控制系统结构
第1章数控机床电气控制概述 （2）闭环控制系统 闭环控制系统的机床上安装有检测装置，直接对工作台的位移量 进行检测，当数控装置发出进给指令信号后，经伺服驱动系统使工 作台移动时，安装在工作台上的位置检测装置把机械位移量变为电 量，反馈到输入端与输入设定指令信号进行比较，得到的差值经过 转换和放大，最后驱动工作台向减少误差的方向移动，直到误差值 消除停止移动。闭环系统具有很高的控制精度。图1-6为闭环数控 系统的结构图
第1章 数控机床电气控制概述
第1章 数控机床电气控制概述
• • • • • 1.1数控机床电气控制系统的组成及特点 1.2数控机床的分类及性能指标 1.3数控机床电气控制系统发展 1.4数控机床自动控制基础 思考题与习题
第1章数控机床电气控制概述
第1章 数控机床电气控制概述
1.1数控机床电气控制系统的组成及特点 • 1.1.1 数控机床电气控制系统的组成 • 数字控制（NC,Numerical Control，简称数控）技术 是用数字化信息进行控制的自动制技术，采用数控 技术的控制系统称为数控系统，装备了数控系统的机 床即为数控机床。 • 数控机床电气控制系统由数控装置（CNC, Computer Numerical Control）、主轴驱动系统、进给伺服系统、 检测反馈系统、机床强电控制系统、编程装置等几部 分组成。数控机床电气控制系统的组成如图1-1所示。
第1章数控机床电气控制概述
图1-3 数控铣床直线控制轨迹示意图
图1-2 数控钻床点位控制示意图
图1-4数控铣床轮廓加工示意图
第1章数控机床电气控制概述
（3）轮廓控制系统 轮廓控制系统又称连续控制系统，其特点是数控系统能够对两个 或两个以上的坐标轴同时进行连续控制。加工时不仅要控制起点和 终点，还要控制整个加工过程中每点的速度和位置。图1-4为数控 铣床轮廓加工示意图。 2.按工艺用途分类 （1）金属切削类数控机床 金属切削类数控机床和传统的通用机床产品种类类似，有数控车 床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控镗床以及加工中心机床 等。数控加工中心是带有自动换刀装置，在一次装夹后，可以进行 多种工序加工的数控机床。
数控机床电器控制系统的组成
数控机床电器控制系统的组成数控机床是一种高精度、高效率的机床，它能够实现复杂零件的加工。
数控机床的核心是数控系统，而电器控制系统则是数控系统中的一个重要组成部分。
本文将介绍数控机床电器控制系统的组成。
一、数控机床电器控制系统的基本组成数控机床电器控制系统包括电器控制柜、电源、电机、传感器、执行器等组成部分。
其中，电器控制柜是数控机床电器控制系统的核心部分，它包括主控制板、驱动板、电源板、交流接触器、断路器等。
主控制板是数控机床电器控制系统的中央处理器，它负责接收数控系统发出的指令，并将其转化为电信号发送给驱动板。
驱动板则负责控制电机的转动，它通过接收主控制板的信号，控制电机的转速和方向。
电源板则负责为整个电器控制系统提供电源，它将输入的交流电转化为直流电，并为各个部件提供稳定的电压和电流。
交流接触器和断路器则负责保护电器控制系统的安全。
交流接触器在电器控制系统中扮演着开关的角色，它可以控制电器的通断，从而实现电器的启动和停止。
断路器则可以在电器控制系统出现故障时自动断开电路，从而保护整个系统的安全。
二、数控机床电器控制系统的主要功能数控机床电器控制系统的主要功能包括：1、控制电机的转速和方向。
数控机床电器控制系统通过驱动板控制电机的转速和方向，从而实现机床的运动。
2、控制机床的进给速度。
数控机床电器控制系统可以通过控制电机的转速和方向，从而控制机床的进给速度。
3、保护机床的安全。
数控机床电器控制系统可以通过交流接触器和断路器保护机床的安全，避免机床因电器故障而受到损坏。
4、监测机床的状态。
数控机床电器控制系统可以通过传感器监测机床的状态，从而实现机床的自动化控制。
三、数控机床电器控制系统的优点数控机床电器控制系统具有以下优点：1、高精度。
数控机床电器控制系统可以精确控制机床的运动，从而实现高精度的加工。
2、高效率。
数控机床电器控制系统可以实现机床的自动化控制，从而提高加工效率。
3、可靠性高。
数控机床电器控制系统采用模块化设计，各个模块之间相互独立，从而提高了系统的可靠性。
数控机床电气系统可靠性概述
数控机床电气系统可靠性概述摘要：作为支撑工业发展的最主要因素——制造技术，已被各国放在本国发展规划的首位。
数控机床作为先进制造技术的载体，其存在和发展趋势备受关注。
数控机床的发展不仅影响到航天、航空行业，也与交通、汽车等领域的发展息息相关。
随着各行各业对产品精度要求的不断提高，目前数控机床向着高速度、高精度、高可靠性、多功能性和柔性化发展。
目前，国内企业所需高档数控机床绝大部分依赖进口。
究其原因主要是国产机床在质量，尤其是数控机床电气系统可靠性方面与国外著名品牌相比差距明显。
因此加强数控机床电气系统可靠性的研究具有重要的意义。
关键字：数控机床电气系统可靠性1.简介数控机床一般是由润滑系统，电气系统，刀库，cnc系统，防护装置，液压系统，主传动系统，冷却系统，主轴组件，进给系统等组成。
数控机床的电气系统是指控制着机床各部件进行工作并协调完成机床加工任务的核心系统。
它是由大量的继电器来组成非常复杂的逻辑控制电路，通过接受来自操作面板及机床其他各部分位置开关所传来的信号并经过逻辑运算的信号，从而控制机床的运行状态。
电气系统通常指的是数控机床除了cnc系统和电源外的所有电气元件和线路连接的部分传感器件，例如电磁阀，变频器，继电器，开关等。
数控系统是整个数控机床的控制中枢，在实际的使用和运行过程中表现优劣，直接关系到数控机床整体设备是否能够正常运行，完成加工任务。
因此，数控系统的可靠性是广大数控机床用户在选购产品时最为关注的质量属性之一，在越来越激烈的市场竞争中，国外发达国家的数控巨头凭借他们所拥有的先进技术和生产工艺尤其是在电气系统方面对我国的数控行业形成合围之势。
数控机床可靠性的好坏已经成为我国民族数控产业能否继续发展的关键所在。
产品或者系统在规定的时间内和条件下完成规定功能的能力称为可靠性。
产品包含许多的种类繁多，可以指系统中的零部件，组件及子系统模块部分乃至整个系统。
规定的条件，时间和功能统称为可靠性二要素。
第二章-机床电气控制原理图
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机床电气
图3-32 全压启动控制线路结构图 总目录 章目录 返回 上一页 下一页
机床电气
图3-33
全压启动控制线路电气原理图
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2.2.2 电气控制原理图绘制规则 机床电气
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机床电气
9、电路图中触点文字符号下面的数字表示该电器线 圈所处的图区号。 10、需要测试和拆、接外部引线的端子，应用图形符 号“空心圆”表示。电路的连接点用“实心圆”表示。 11、中性线（N）和保护接地线（PE）放在相线之下。
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机床电气
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机床电气
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机床电气
⑵ 绘制电气元件布置图时，电动机要和被拖动的机械 装置画在一起；行程开关应画在获取信息的地方， 操作手柄应画在便于操作的地方。
⑶ 各电气元件之间，上、下、左、右应保持一定间距， 以利布线和维护。
L1 L2 L3
QS
FU2 FU1
点动按钮
SB
KM
KM
M
3～
工作过程：先接通电源开关QS
按下SB KM线圈得电 KM主触头闭合 电动机M通电起动.
松开SB KM线圈断电 KM主触头复位 电动机断电停转
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2 连续运转控制电路
机床电气
L1 L2 L3 QS
短路 保护
KM
数控机床电气系统的故障诊断与维修
244学术论丛数控机床电气系统的故障诊断与维修黄健辽宁石化职业技术学校摘要：近年来，我国城市化节奏加快，伴随着城市化的进程，相关的数控企业也在突飞猛进之中发生着蜕变。
在专业角度上来讲，数控机床是将电气和机床本身紧密融合，完成了数控机床结构严密、加工产品精巧以及生产高效的特点。
在数控机床内部核心部分就是其控制系统。
该部分结构复杂，零件繁多，如果一旦出现故障，那么整个机床便会失去科学的运行状态，甚至致使整个机器瘫痪。
在进行数控机床维修的过程中，要综合全局进行分析判断，做出准确的故障测评，以便可以及时的排除故障，恢复生产，降低损失。
关键词：数控机床电气系统；故障维修一、数控机床的电气系统特点概述数控机床采用了数控技术，能够更精密且方便的控制机床进行加工工作。
其内部是将计算机、自动化控制、精密测量以及机床设计进行有效结合的机电一体化产品。
我国当代的数控企业发展迅速，电气系统的优点较为突出：安全性、稳定性较高；机器维护方便；控制性较高等。
这些优点结合其电气系统自身所具有的超前性，使得数控机床能够数控机床能够长时间的运转，并且可以灵巧且科学的使用新型组合功能的电气元件，为新型组合功能的电气元件的高效利用提供了有力的保障。
因此数控机床电气系统内部的结构极为复杂，相关的部件易发生磨损，需要及时的做好绝缘防护和科学的保养。
二、数控机床电气系统故障原因剖析2.1电源故障数控机床电气系统在维持科学合理的运行过程中，内部电源发挥着至关重要的作用，电源出现了故障，显而易见的整个机床的运行将会终止。
如果在运行过程中电源出现了故障，机床不仅会停止工作，其内部电气系统会因瞬间的断电而造成不可逆转的损坏。
我国的数控技术虽然较为发达，但往往忽略了电源故障对机器的危害，在电源的设计上欠考虑。
我国的电网具有波动幅度较大以及高次谐波的特点，因而极易造成机床内部电源产生故障。
2.2数控系统位置环故障数控机床的电气系统在无指令的情况下，坐标轴会发生偏移。
数控机床的电气控制系统设计
数控机床的电气控制系统设计在设计数控机床电气控制系统时，首先要明确设计目标。
通常情况下，设计目标包括以下几个方面：高精度：提高数控机床的加工精度是首要任务。
电气控制系统作为机床的核心部分，对于提高机床精度起着至关重要的作用。
高效率：通过优化电气控制系统，提高机床的加工效率，从而缩短加工周期，提高产能。
易维护：考虑到后期维护和保养的问题，设计方案应使得电气控制系统易于更换和维修。
数控机床电气控制系统的组成部分主要包括以下几部分：主电路：包括电源、电动机、导轨等硬件设施，为整个系统提供动力。
控制电路：包括各种传感器、控制器、执行器等，用于监测和控制主电路的工作状态。
传感器：用于实时监测机床的工作状态，将信号反馈给控制电路。
操作显示屏：用于显示机床的工作状态和加工信息，同时也支持人工输入操作。
数控机床电气控制系统的设计步骤和方法如下：根据设计目标确定系统的基本架构，包括主电路和控制电路的布局。
根据设计要求选择合适的传感器和执行器，并布置在系统中。
依据系统的工作原理和性能要求，设计控制算法和程序，实现高精度和高效率的加工。
考虑到安全性，进行线路的优化和安全防护措施的设计。
数控机床电气控制系统的优化措施可以从以下几个方面进行：采用先进的控制算法：采用现代控制理论和方法，如模糊控制、神经网络控制等，以提高系统的动态性能和稳态精度。
提升智能化程度：通过引入人工智能和机器学习等技术，实现系统的自主决策和优化调整，提高生产效率。
增强抗干扰能力：针对恶劣工作环境和电磁干扰等问题，采取有效的电磁兼容设计和滤波抗干扰措施，以保证系统的稳定运行。
模块化和标准化设计：实现模块化设计和标准化元器件，便于系统的维护和升级，降低成本。
某汽车制造企业采用数控机床进行零部件的加工。
为了提高生产效率和降低成本，该企业决定对数控机床电气控制系统进行升级改造。
经过调研和分析，设计师团队采用了先进的模块化设计方案，使得系统更易于维护和扩展。
数控机床电气控制系统调试的方法
数控机床电气控制系统调试的方法数控机床电气控制系统调试方法包含了机床正常运行和各项功能测试。
在进行这些测试之前，需要首先了解数控机床电气控制系统的基本功能及结构，然后再参考具体的调试手册。
数控机床电气控制系统主要由数控装置、电气控制柜以及外围设备组成，其中数控装置是数控机床的核心部件，负责控制机床的各项运动。
因此，在进行数控机床调试的时候，需要将其与电气控制柜进行配合。
以下是数控机床电气控制系统调试方法的具体步骤：第一步：检查设备在进行调试之前，需要仔细检查各项设备，保证其符合要求、工作正常。
这些设备包括数控装置、电气控制柜以及机床本体等。
在检查设备的时候，要特别注意电气管路、电缆以及电气连接是否正确。
另外，还需要检查液压、气动及机械部分是否正常。
第二步：检查程序在进行数控机床调试之前，需要首先将程序进行检查，保证程序无误并可以正常运行。
程序检查需要针对具体的机床类型进行，但通常都需要检查主轴、进给、径向及轴向运动的参数是否正确。
此外，还需要对程序的每个部分进行精细的检查，尽量减少因程序错误引起的损失。
第三步：校准系统在进行数控机床调试之前，需要对数控系统进行校准。
校准主要是针对数控系统中的各类参数进行调整，以保证机床的精度和稳定性。
其中，数控系统的参数包括回零点、误差补偿、运动控制模式、加工模式等。
通过校准可以使调试后的机床具有更高的准确性。
第四步：进行试运行在完成前面的步骤之后，可以进行数控机床的初步试运行。
这一步需要根据不同的机床类型进行不同的操作。
一般来说，试运行主要包括工件的夹持、机床的自检、加工过程的模拟等步骤。
第五步：功能测试在完成初步试运行之后，需要对机床的各项功能进行测试。
这些测试包括进给速度、主轴转速、工件尺寸精度、表面质量、工艺加工能力等。
通过这些测试可以判定机床是否符合要求，并进行必要的调整和优化。
在进行数控机床电气控制系统调试的过程中，需要注意的是必须根据具体的机床类型进行操作，并且需要在专业人员的指导下进行。
机床电气控制系统设计
03
机床电气控制系统的设计原则
保证产品质量和产量
精度控制
机床电气控制系统应具备 高精度的控制能力，以保 证加工零件的尺寸精度和 形状精度。
恒定切削力
符合环保要求
低噪声设计
采用低噪声电机和减速机等元件 ，降低机床运行时的噪声。
节能设计
优化电气控制系统设计，降低机 床的能耗，达到节能减排的目的
。
减少废弃物排放
合理设计机床的冷却系统，减少 冷却液的使用量，降低环境污染 。同时，应合理利用废弃物，如 废切削液等，减少对环境的污染
。
04
机床电气控制系统的设计步骤
降低劳动强度
通过机床电气控制系统， 可以实现自动化和智能化 控制，从而降低工人的劳 动强度，提高生产效益。
保障生产安全
机床电气控制系统具有较 高的安全性和稳定性，能 够有效地避免事故的发生 ，保障生产安全。
机床电气控制系统的历史与发展
历史
机床电气控制系统的发展可以追溯到20世纪初，当时人们开 始使用继电器来实现对机床的控制，随着技术的发展，逐渐 演变为使用PLC、单片机等现代控制器。
在设计控制部分时，需要考虑控制元件的选择、组合和优化，以及控制程序的编写和调试。此外，还 需要考虑控制部分的防干扰措施，以避免因电磁干扰而引起的电气故障。
保护部分
保护部分是机床电气控制系统的重要组成部分，它由各种 保护装置（如热继电器、熔断器等）组成。保护部分的主 要功能是保护电机和整个控制系统免受电气故障的影响。
对编写的程序进行调试和测试，确保控制功能正常实现。
数控机床加工中电气系统故障排除方法
数控机床加工中电气系统故障排除方法数控机床是一种高精度、高效率的加工设备，广泛应用于制造业中。
在数控机床的加工过程中，电气系统故障是常见的问题之一，它影响了机床的正常运行和加工质量。
本文将介绍一些常见的数控机床电气系统故障，并提供相应的排除方法，以帮助操作者快速、准确地解决问题。
首先，电气系统故障的原因可分为内部和外部因素。
内部因素包括电气元件老化、接线错误、电磁干扰等；外部因素包括电源电压不稳定、气候环境影响等。
了解故障的原因是解决问题的第一步，下面我将分别介绍几种常见的电气系统故障及其排除方法。
首先是电气元件老化导致的故障。
电气元件在长时间的使用中会出现老化现象，例如开关、继电器等。
当出现电气元件老化故障时，我们应及时更换损坏的元件。
排除方法包括定期检查电气元件的工作状态，及时更换老化或损坏的元件，并保持机床的良好维护。
其次是接线错误导致的故障。
在机床安装和维护过程中，接线错误是常见的人为失误。
为避免接线错误，应仔细查看电气系统的接线图，确保所有电气连接准确无误。
如果发现接线错误导致的故障，需要重新检查接线，并进行正确的接线操作。
此外，还应加强培训操作人员的电气知识和技能，提高其对电气系统的理解和操作能力。
另一常见故障是电磁干扰引起的。
电磁干扰是指外部电磁场对机床电气系统的影响，可能导致信号干扰或电气元件损坏。
为减少电磁干扰，我们应采取一些防护措施，如使用屏蔽电缆、加装滤波器、提高接地质量等。
同时，还应定期检查机床的接地电阻，确保接地系统的良好连接，防止电磁干扰进入机床。
此外，电源电压不稳定也可能导致机床电气系统故障。
在电源电压不稳定的情况下，机床的各电气设备可能无法正常工作，甚至引发电气元件损坏。
为解决这一问题，我们可增加稳压器来稳定电源电压，保证机床的正常运行。
最后，气候环境也会对电气系统造成一定的影响。
例如在潮湿的环境中，机床的电气设备容易受潮而导致故障。
为避免这种情况，需要保持机床周围的干燥环境，并定期检查及清洁机床的电气设备。
数控机床电气系统
六、接触器的图形和文字符号
KM
KM
KM
KM
线圈 常开（动合）触头 常闭（动断）触头
七、接触器的主要技术参数
1、额定电压 2、主触头额定电流 3、辅助触头额定电流 4、主触点和辅助触点数目 5、吸引线圈额定电压 6、接通和分断能力
八、接触器的选用
选用接触器的原则：
1）控制交流负载应选用交流接触器，控制直流负载则选 用直流接触器。 2）接触器的使用类别应与负载性质相一致。 3）主触点额定电压应大于或等于负载回路的额定电压。 4）主触点的额定电流应大于或等于负载的额定电流。 5）吸引线圈电流种类和额定电压应与控制回路电压相一 致，接触器在线圈额定电压85%及以上时应能可靠吸合。 6）接触器的主触点和辅助触点的数量应满足控制系统的 要求。
配电电器：用于电能的输送和分配的电器。 如低压断路器、隔离器、
执行电器：用于完成某种动作或传动功能 的电器，如电磁铁、电磁离合器等。
一、低压电器的分类
2.按工作原理分类：
（1）电磁式电器：依据电磁感应原理来工作的电器， 如交直流接触器、各种电磁式继电器等。
（2）非电量控制器：电器的工作是靠外力或某种非 电物理量的变化而动作的电器，如刀开关、行程 开关、按钮、速度继电器压力继电器、温度继电 器等。
极数
3.1.4、低压断路器(自动开关)
低压断路器又称自动空气开关或自动空气断 路器，简称自动开关。
一、低压断路器的作用及分类
作用：用于电动机和其他用电设备的电路中，在
正常情况下，它可以分断和接通工作电流；当电路 发生过载、短路、失压等故障时，它能自动切断故 障电路，有效地保护串接于它后面的电器设备；还 可用于不频繁地接通、分断负荷的电路，控制电动 机的运行和停止。
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第一节 PLC在数控机床中的应用
一、数控机床用PLC介绍
1. PLC（Programmable Logic Controller),通常用于 设备的自动控制。
2. PLC用于机床的控制，主要是用于机床的外围、辅助电 气的控制；
3.PLC用于数控机床通常称之为可编程序机床控制器；称 之为PMC（programmable machine tool controller）
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第一节 PLC在数控机床中的应用
二、PLC和NC的关系
1、实现刀具相对于工件各坐标轴几何运动规
律的数字控制（即是实现机床运动轨迹的控制、 实现零件的轮廓控制）。这一部分工作有数控 系统中NC部分来完成。
2、实现机床辅助设备的控制(包括冷却系统、 照明系统、操作面板、换刀系统等等）是由 PLC来完成的。
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第一节 PLC在数控机床中的应用
第一节 PLC在数控机床中的应用
二、PLC和机床外围电路的关系 1.外围电路（强电回路）是不能够直接和PLC相
互连接的，所以外围电路和PLC相互连接必须 要通过中间的继电器回路的转换。
2.进入PLC的必须要转换成弱电信号，用于控制 外围电路的必须要把PLC输出的弱电信号转换 成强电信号。
输入的地址由PLC程序编制人员自行定义。当 然要根据相关规范确定。 2、PLC至机床侧：
根据机床 的配置，以及所需要完成的控制功 能。PLC将控制信号输送至机床侧。输出信号 的地址也是由程序编制人员自行定义。
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第一节 PLC在数控机床中的应用
四、PLC和外部的信息交换
3、PLC至CNC： PLC至CNC的信号地址和含义由系统厂 商定义完成，程序编制人员之能够根据 厂商的定义而不能够增减、删除改变。
4、CNC至PLC： CNC送至PLC的信号可由CNC直接送至 PLC的寄存器中，所有CNC送至PLC的信 号含义和地址均由系统厂商定义。
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第一节 PLC在数控机床中的应用
五、PLC在数控机床中的工作流
程1、输入采样；PLC扫描读入所有输入端口 的信号状态，并将此状态读入到输入映 像寄存器中。
2、程序执行；系统读入输入映像缓存区、 输出映像缓存区的数据，进行运算并将 运算结果输出到输出映像缓存区。
2、地址分配：将PLC许可使用范围内的地址，按照一定的规则使其和外部电路 中的信号相对应。也就是一个地址对应着一路信号，也就是地址实际上将内 部信号和外部信号连接起来。
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第二节 PLC和外围电路的关系
一、PLC内部信号和外部信号的对应。 • PLC程序编制工程师在编制软件时，通过设置
参数、和程序编制时的定义，已经将地址从软 件上作了分配。但是，我们在处理外部回路和 PLC相连接时，不能够只是靠软件来保证信号 的对应关系。
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第二节 PLC和外围电路的关系
二、外部元件和PLC输入信号
PLC
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第二节 PLC和外围电路的关系
三、PLC的地址构成
PLC地址通常由三部分组成：
1、地址类型；2、地址号；3、位号；
如：
X 1000.0
位号 位号从0~7
地址号
地址类型
地址类型由 厂家定义
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第二节 PLC和外围电路的关系
三、电路图上几种标号的关系
元器件（号） 机床上实际使用的电气元件的编号
线号
和机床电气元件相连的电缆的线号
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第一节 PLC在数控机床中的应用
三、PLC在数控机床中的应用形式
1.内装式（集成式）： 整体设计、信息交换速度快、系统可靠。
2.独立式（外装式）： 独立于NC装置，是能够独立完成功能的 PLC。方便扩展、选择余地大。
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第一节 PLC在数控机床中的应用
四、PLC和外部的信息交换
1、机床侧至PLC： 机床侧的信号通过I/O单元接口输入到PLC，
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第一节 PLC在数控机床中的应用
六、PLC在数控机床中的功能。 • 5、M功能的实现
所谓M功能就是数控机床的辅助功能，包括主 轴 旋转的控制、冷却系统的控制、程序执行方 式的控制等等。
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第二节 PLC和外围电路的关系
一、PLC对外围电路的控制。
NC
PLC
外围辅助设备
NC指令
外 部 反 馈 PLC
第一节 PLC在数控机床中的应用
六、PLC在数控机床中的功能。
2、机床外部开关输入信号 将机床侧的开关信号输入PLC，进行逻辑运算。
运算的结果用于对机床的控制。 3、输出信号控制，PLC将用于控制的信号经过接
口以及外围电路中的继电器、接触器、电磁阀 等输出给控制对象。 4、T功能实现，所谓T功能实际上就是数控机床 对刀具的控制功能。就是通过PLC实现刀具调 用、换刀等一系列功能。
数控机床电气系统 故障的排除
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本学习情景目标
• 目标1：通过该情景的学习能够掌握数控 机床中PLC的工作原理、过程。
• 目标2:能够熟练使用电气手册排除机床 电气故障
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教学目标
1.掌握数控机床电气控制系统的基本组成； 2.了解PLC与NC的关系； 3.掌握数控机床电气控制系统的工作流程； 4.掌握查阅电路图的方法； 5.掌握根据电路图排除故障的方法；
PLC内部信号的定义和地址的分配，是和PLC的硬件 接口 相对应的。我们在使用PLC时 ，实际上也只能够 通过对硬件的使用和辨识来保证接口使用的确实。
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第二节 PLC和外围电路的关系
二、外部元件和PLC输入信号
线 号
插座上的 针脚号
实际开关 按钮的编
号
分配的输 入地址
实际信号含 义标注
手动绝对值 选择停止 主轴正转 主轴反转 主轴停止
直 接 控 制 外 部 设 备
小功率设备
由继电器、接触器 等组成的外围电路
辅助设备
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第二节 PLC和外围电路的关系
一、PLC内部信号和外部信号的对应。
1、PLC内部信号和外部信号的对应关系，对于外围电路的控制非常重要。 处理他们的对应关系，主要是依据机床厂上的对于外围电路的设计、功能 的定义以及PLC程序编制工程是对于PLC输入输出接口的分配。
3、刷新阶段；刷新阶段主要是将新的处理 结果输出到外部。
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第一节 PLC在数控机床中的应用
六、PLC在数控机床中的功能。
1、操作面板的控制
操作面板的控制分为两个部分，一个是系统操 作面板的控制一个是机床操作面板的控制。
系统面板的信号
系统面板信号
NC
PLC
机床
机床面板信号
机床面板信号
PLC
机床
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