机床电气控制技术资料
数控机床电气控制(1)
数控机床电气控制(1)数控机床电气控制是数控技术的重要组成部分，它主要负责控制和驱动数控机床的各个部件，在保证机床精度和生产效率的同时，也是实现数控加工自动化的基础。
下面就数控机床电气控制的相关内容进行详细阐述：一、数控机床电气控制的基本原理数控机床电气控制的基本原理是将外部的指令信号通过数控装置解码处理后，转换成高速脉冲信号输出给各种指令信号对应的电机驱动器，以控制机床各个部件的运动。
其中，电机驱动器可以根据不同的控制方式进行选择，如步进电机驱动器、伺服电机驱动器等。
二、数控机床电气控制的主要功能1、数据处理功能：包括位置控制、运动规划和插补计算等。
2、控制信号输出功能：输出高速数据脉冲信号，控制电机驱动器的运动。
3、报警保护功能：根据机床状态监测，判断是否存在故障，并及时报警提示、保护机床不受损坏。
4、通讯功能：与上位机进行通讯，实现各种数据的互换。
三、数控机床电气控制的发展趋势1、智能化：未来的数控机床电气控制要拥有更高的自主判断能力和智能化，能够自主调整运动参数，及时处理异常情况，提高机床的生产能力。
2、模块化：模块化设计是未来的发展方向，将复杂的电气控制板块分解成多个小模块，各模块之间通过通讯接口进行数据交换，提高系统扩展性和可靠性。
3、高速化：随着机床运动速度的提高，未来数控机床电气控制需满足更高的速度要求，使运动控制信号更加精确，减小误差，保证产品精度。
总之，数控机床电气控制是数控技术中不可或缺的组成部分，其发展趋势将对数控技术的应用和发展带来更为深远的影响。
随着技术的不断进步和应用的不断拓展，数控机床电气控制将在未来的大规模工业生产中扮演越来越重要的角色。
机床电气控制技术
机床电气控制技术引言机床电气控制技术是现代制造业中的关键领域之一。
随着科技的不断进步和工业自动化的发展，机床电气控制技术在提高生产效率、降低成本和提升产品质量方面起着至关重要的作用。
本文将介绍机床电气控制技术的基本概念、主要应用和未来发展趋势。
机床电气控制技术概述机床电气控制技术是指将电气控制系统应用于机床设备中，实现对机床运动、加工过程和工件位置等的控制。
它通过电气信号的传输、处理和控制，完成机床的运行、变速、定位和加工等功能。
机床电气控制技术的核心是控制器，它接收来自传感器和操作面板的输入信号，根据预设的程序和算法进行处理，最后输出控制信号，驱动机床设备完成加工任务。
机床电气控制技术的主要应用数控机床数控机床是机床电气控制技术的重要应用方向之一。
通过将数控系统与机床结合，可以实现对机床运动轴的精确控制和工件加工过程的自动化。
数控机床的优点是能够实现高精度、高效率和重复加工能力，大大提高了生产效率和产品质量。
伺服控制技术伺服控制技术是机床电气控制技术的另一个重要应用领域。
通过采用伺服电机和伺服驱动器，可以实现对机床轴的高精度位置和速度控制。
伺服控制技术能够提供更精确的加工结果，并且具有快速响应、稳定性好的特点。
PLC控制技术PLC（可编程逻辑控制器）是机床电气控制技术中常用的控制设备。
通过编程，PLC可以实现对机床运动、开关和传感器的控制。
PLC控制技术具有编程灵活、易于维护和可靠性高的优点，被广泛应用于机床行业。
机床电气控制技术的发展趋势随着工业4.0的到来和人工智能技术的发展，机床电气控制技术正在朝着智能化、自动化和数字化的方向发展。
智能化智能化是机床电气控制技术的主要发展趋势之一。
通过引入人工智能算法和大数据分析，机床电气控制系统可以自动调整和优化加工参数，提高机床运行效率和产品质量。
自动化自动化是机床电气控制技术的重要目标之一。
随着机器人技术和自动化设备的发展，机床电气控制系统将更加智能地与其他设备进行联动，实现自动化生产线的建设。
机床电气控制技术第一章-(2)
动分： 延时断开的动分触点
记忆方法：
f
f
假想：作用力从弧顶指向弧心，其最终效果是使触头闭合还是 使触头断开，再在其前面加上“延时”二字。而动分还是动合， 由触头的画法（张开还是闭合）决定。
小结
▲电气传动自动化；▲仪表自动化 速度调节（调速）
1.电气传动（拖动） ★的基本要求
1、 掌握电气自动控制的基本原理； 2、 能读懂一般机床电气控制电路图； 3、 掌握晶闸管直流电气传动的基本原理； 4、 懂得PLC的工作原理，具有一定的实际使用能力。
常用低压电器
一．开关电器和熔断器
1． 三级开关（三级断路器）：通-断两态
＊三级（高压）隔离开关 ＊三级（高压）负荷开关
▲继电器、接触器控制：有触点控制。 ▲顺序控制器：继电器和半导体元件综合应用的控制装置 ▲可编程序控制器（PLC:Programmable Logic Controller:可编程序
逻辑控制器）： ▲ 数控机床：高效率、高精度、高柔性。是当前机床自动化
的理想形式 ▲ CAD,CAM CAQ（计算机辅助质量检测）CIMS （计算机集成
动作： 线圈通电，吸合： （常开）触头闭合（动合），断开的电路被接通； （常闭）触头断开（动断），接通的电路被分断。 线圈电压：50Hz, 220V; 50Hz, 380V.
三．按钮、行程开关
主令电器：发出指令去控制接触器或其它电器电磁机构的线圈 使电路通、断
1．按钮 特点：自动复位
动合 动分 先断后合
优点： 缺点： ★ 交流传动（调速）
优点： 缺点： 主要技术：交流变频调速技术（变频器）； 矢量控制技术。
SCR 晶闸管（可控硅）； GTR 功率晶体管； SPWM正弦脉冲宽度调制； DSP 数字信号处理器 IGBT 绝缘门极晶体管（绝缘栅双极性晶体管） IPM 智能化功率模块
机床电气控制
机床电气控制机床电气控制，是指通过电气信号对机床的各个部件进行控制和调节的过程。
它是现代机床制造的重要组成部分，是机床自动化和智能化的实现必要手段。
机床电气控制的主要内容包括：电气传动系统、数控系统、机床保护系统等。
一、电气传动系统机床电气控制的重要组成部分是电气传动系统。
电气传动系统是指通过电气信号，对机床的电动机等执行元件进行调节，控制机床的动力输出，实现有效的加工作业。
电气传动系统分为两个部分：主轴驱动系统和进给系统。
主轴驱动系统是指控制主轴电动机的运转状态，以便实现高速、稳定的主轴转动。
当主轴电机正常工作时，它承担了机床的高精度加工和高负荷加工的任务，切削热能利用率较高，能够实现高水平的产品质量。
进给系统是指控制进给电机的转速、转矩、切削速度等参数，以实现对工件加工的控制。
进给控制系统的设计需要考虑到极限速度、车削速度、加工功率等多个参数，设置合理的控制范围和响应机制，确保加工的稳定性和安全性。
二、数控系统随着工业化和信息技术的不断发展，数控技术已经成为现代机床中不可或缺的一部分。
数控是指通过数字信号，对机床的运动、位置、加工参数进行精密控制，实现加工工艺的可编程、可执行和可监测。
数控系统主要包括CPU、执行器、编程器和显示器等。
CPU是数控系统的核心部分，是用于控制加工数据流、计算加工轨迹、调节加工参数的计算机芯片。
执行器是指数控系统中的动作控制器，用于控制机床的运动和加工过程。
编程器是用于将加工程序转换为数控程序的设备，包括数控语言、宏指令和参数化编程等。
显示器用于显示加工过程和加工结果的数控界面，包括图形界面和文字界面等。
三、机床保护系统机床保护系统是机床电气控制的重要组成部分，主要用于检测机床的运行情况和设备的状态，及时发现故障，保护设备的安全可靠运行。
机床保护系统主要包括以下几个方面：1、过流保护系统：用于检测主轴电机和进给电机的电流是否过大，超负荷时自动切断电源，保护电机和随之工件的损伤。
典型机床的电气控制资料
(6)为减少工件在磨削加工中的热变形并冲走磨屑，以保证 加工精度，需用冷却液。
三、平面磨床的电气控制电路分析
1.主电路分析 2. 控制电路分析 主电路中共有4台电动机, 其中 (1)砂轮升降电机 (2) (3) 液压泵电动机控制 砂轮和冷却泵电动机控 M4的控制 M1为液压泵电动机，用于工作台的 制 由于砂轮升降是短时间 SB2、SB1为液压泵电动 往返运动； M2为砂轮电动机，用于 砂轮的旋转运动； M3为冷却泵电动 机 运转，所以采用点动控制， 在控制电路中， M1的起动和停止按钮， SB4、 机，拖动冷却泵供给磨削加工时需 在欠电压继电器 SB3 通过按下 为砂轮电动机 SB5、SB6 KV M2 的常开 分别接 和冷 触点闭合情况下，按下 却泵电动机 通接触器 KM3 M3 、 的起动和停 KM4线圈， SB2 要的冷却液，当砂轮电动机M2起动 后，才可起动冷却泵电动机M3 ；M4 按钮，M4 止按钮 使电机 ,在欠压继电器 KM1 正转或反转，由 线圈得电，辅 KV 为砂轮升降电机，用于磨削过程中 助触点闭合自锁，电动机 的常开触点闭合情况下 于电路无自锁，当松开按 , M1SB5 按下 钮 旋转，按按钮 SB4 或SB6 按钮， 时电机 SB1 KM2 M4 即可停 线圈 停止。 调整砂轮与工件的位置。M1、M2、 止。,辅助触点闭合自锁， M3只进行单方向运行,且磨削加工无 得电 电动机M2和M3旋转，按下 调速要求。用接触器KM2控制砂轮电 动机M2，用热继电器FR2进行过载保 SB2按钮，砂轮和冷却泵 护；冷却泵电动机用热继电器FR3作 电动机停止。 过载保护。用接触器KM1控制液压泵 电动机M1，用热继电器FR1作过载保 护。接触器M3、M4分别控制M4正反 转。
（4）刀架的快速移动和冷却泵控制
数控机床电气控制技术
动 调节 ， 以及 软件 编程 等技 术 。尽管 数
（一 ） 数 控 装 置 、
（二 ）、 伺 服 系 统
数控 装置 是数 控机 床 电气控 制 的中
心 ， 在 数 控 机 床 中 它 相 当于 人 的 “ 大
什么是伺 服呢 ？这是英文 Ｓ ｒ ｅ的 ｅｖ
谐 音 。 “伺 服 ” 就 是 “伺 候 ” 就 是 ，
脑 。数控装 置实质 上就 是一种 专用计 算 机 系统 ，它 除了具有 一般 计算机 的硬 件
结 构 外 ，如 Ｃ ＰＵ、存 储 器 、 总线 等 ， 还 有和数 控机 床功 能有关 的专 用功 能模
非 常 听话 ， 叫 走 到 哪 ， 就 走 到 哪 。 在 数控 机床 中， 由数控 装置 发 出指令 ，让 哪 一 个 电动 机 动 ，这 一 台 电动 机 就动 ， 而 且这 台 电动 机 的角位移 、速 度 ，完全
数 控 机 床 电气 控 制 技 术
丈树 亨
前 言：随着公司生产的发展和加工工艺的改善，这些年来公司相继投入 了一些数控机床 。这些机床对提高公司 生产效 率和产 品质量 、 改善工 人 劳动强度 、增 强企 业竞争力等方面起着 了极大 的作用 。 了解数控机床 电
气控制技 术 ，为我 们使用和维护 这些设备 会有很大 帮助 。
工作过 程是 通过 输入 装置输 入机床 加 工
零件 所 需 的各种 数 据信 息 ，经 过 译码 、 计算机 运算 处 理 ，将 每个 坐标 轴 的移 动
分量送 到 其相 应 的驱动 电路 ，带动 坐标 轴 运动 ， 同时进行 必要 的实 时位 置反馈
控 制 ，使每个 坐 标轴都 能精 确移动 到指
第一章-王振臣主编-机床电气控制技术第5版完整课件
表1-4 电磁式控制继电器的整定参数
电流种类
可调参数
调整范围
直流 交流
动作电压 动作电压
吸合电压 30～50%Ue 释放电压 7～20%Ue 105~120%Ue
直流
交流 直流
动作电流 动作电流
吸合电流 30～65%Ie 释放电流 10～20%Ie 110～350%Ie 70～300%Ie
电磁机构：将电磁能转换 成机械能，产生电磁吸力 带动触点动作.
电磁接触器结构示意图
灭弧罩 主触点
常闭辅 助触点
常开辅 助触点 弹簧
动铁心 线圈 静铁心
接触器根据电磁原理工作：
当电磁线圈通电后，线圈电 流产生磁场，使静铁心产生电磁 吸力吸引衔铁，并带动触点动作， 使常闭触点断开，常开触点闭合， 两者是联动的。当线圈断电时， 电磁力消失，衔铁在释放弹簧的 作用下释放，使触点复原，即常 开触点断开，常闭触点闭合。
掌握继电接触器控制技术也是学习和掌握PLC应用技术必需的基础
电器元件的分类：
按工作电压等级分类：
▪ 高压电器： AC1200V、DC1500V及以上电路中的电 ▪ 低压电器： 器AC。1200V、DC1500V以下电路中的电器。 ➢按动作原理分类： ▪ 手动电器：通过人的操作发出动作指令的电器。 ▪ 自动电器：产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器。 ➢按用途分类 ：（表1-1、表1-2） ▪ 控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。 ▪ 配电电器：用于电能的输送和分配的电器。 ▪ 主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令的电器。 ▪ 保护电器：用于保护电路及用电设备的电器。 ▪ 执行电器：用于完成某种动作或传送功能的电器。
根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器 线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。
机床电气控制技术
机床电气控制技术机床电气控制技术是机械制造业和工业制造业中不可或缺的一项重要技术领域。
它涉及到多个方面，包括机床的构造、电气控制系统、自动化控制、网络通讯控制、传感器、执行器和控制算法等等。
机床电气控制技术的主要目的是通过电气控制系统来控制机床的运动，使其能够按照工件图样进行精确加工。
机床电气控制技术的发展历程可以追溯到20世纪60年代，当时出现了数字控制系统，它是机床电气控制技术历史上的重要里程碑。
数字控制系统采用了计算机技术，使得机床能够实现高精度、高速度的加工。
从此，机床加工的精度、效率和稳定性都得到了大幅度提高。
在数字控制系统之后，机床电气控制技术又出现了许多新的技术和方法，如伺服电机技术、编码器技术、电容传感器和光电传感器技术、PLC控制技术、通讯总线技术等等。
伺服电机技术是机床电气控制技术的重要组成部分。
伺服电机是一种能够自动调节角度、速度和位置的电动机。
它可以根据要求精确地控制机床的转动速度和位置，使机床的精度和效率得到大幅度的提高。
编码器技术是指采用脉冲编码器来检测伺服电机转子位置的一种技术。
脉冲编码器可以把转子的转动位置转换成电信号，让伺服电机的控制器根据这些信号来准确控制机床的转动。
电容传感器和光电传感器技术是机床电气控制技术中的一个重要组成部分。
它们可以用来检测工件和工具的位置、形状和尺寸，从而实现机床的自适应控制和智能化控制。
PLC控制技术是指工业控制领域中普遍采用的一种自动化控制技术。
PLC控制器是一种可编程的电子设备，能够自动控制机器或生产线的运作。
它可以根据不同的程序，控制机床的转动、进给、冷却等动作，并能够实时监测和反馈机床的工作情况。
通讯总线技术是机床电气控制技术的新兴领域，它是指通过现代通讯技术将多个设备和系统互相连接起来，形成一个高效、稳定和智能化的生产流程。
通讯总线技术可以提高机床的生产效率、降低能源消耗和减少机械故障的发生。
总之，机床电气控制技术是机械制造业和工业制造业中不可或缺的一项重要技术领域。
常用机床电气控制
第三节 Z3040型摇臂钻床的电气控制
二、控制要求
❖运动部件较多，采用多电动机拖动。 ❖要求主轴及进给有较大的调速范围。 ❖主运动与进给运动由一台电动机拖动，经主轴与进给
传动机构实现主轴旋转和进给。 ❖主轴要求正反转。由机械方法获得，主轴电动机只需
单方向旋转。 ❖对立柱、主轴箱及摇臂的夹紧放松采用液压技术。 ❖具有必要的联锁与保护。
第四节 X25K型铣床电气控制 一、结构与运动形式
第四节 X25K型铣床电气控制
二、电气控制原理 ❖主轴电动机的控制过程 ❖工作台横向进给及升降控制过程 ❖工作台纵向进给控制过程 ❖工作台快速移动控制过程
第四节 X25K型铣床电气控制
三、连锁与保护
❖进给运动与主运动的顺序连锁 ❖工作台各方向的连锁 ❖长工作台与圆工作台的连锁 ❖保护环节
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任务二 CA6136型车床电气控制电路 车床的辅助运动为车床上除切削运动以外的其他一切必需的运动，如尾架的纵向移动、工件的 夹紧与放松等。 知识链接2 电力拖动特点及控制要求 (1)主拖动电动机一般选用三相笼型异步电动机，不进行电气调速。 (2)采用齿轮箱进行机械有级调速。为减小振动，主拖动电动机通过几条V带将动力传递到主轴 箱。 (3)在车削螺纹时，要求主轴有正、反转，由主拖动电动机正反转或采用机械方法来实现。 (4)主拖动电动机的起动、停止采用按钮操作。
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图4-2 CA6136型卧式车床电路图
电源 保护
电源 主轴 开关 电动机
短路 冷却泵 刀架快速 控 制 电 源 保护 电动机 移动电动机 电 压 及 保 护
断电 主轴电动 刀架快 冷却泵 保护 机控制 速移动 控制
信号灯
照明灯
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。
机床电气控制技术第2版(教材)
﹤70%额定 电压可靠释 放（煤矿用
产品为 65%），又 不低于10%
的裕量
120 600 120
30 300 30 30 120 30
3TB40~58系列交流接触器主要技术数据见表1-4。
表1-4 3TB40~58系列交流接触器主要技术数据
吸引
型 号
普通中等专业教育机电类规划教材 机械工业出版社精品教材
机床电气控制技术
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 实验
常用低压电器 继电器-接触器基本控制电路 机床电气控制 可编程序控制器（PLC）原理与应用 电气控制电路设计
退出 EXIT
第一章 常用低压电器
电器就是接通、断开电路或调节、控制 和保护电路与设备的电工器具和装置 1.按工作电压等级分类 2.按动作原理分类 3.按用途分类 4.按工作原理分类
/V
660
额定 工作 电流
/A
220 380 660
220 380 660
220 380 660
220 380 660
额定 发热 电流
/A 55
80
125
220
断续周期 工作制下 的额定工 作电流/A
55 40 25
63 63 40
100 100 63
160 160 100
AC3类 工作制下 的控制功
率/kW
80 132 190
115 200 200
175 300 350
85 400
在额定负载下额定 操作频率/（次/h）
AC2 AC3 AC4
（续） 吸引线圈动作性
吸合电压
释放电压
300 600 300
机床电气控制技术
机床动作循环图
（4）液压系统工作原理图及元件动作表
液压系统工作原理图
三面铣液压系统各元件的动作表见表5-2。
表5-2 元件动作表
元 工 步 － ＋ （＋） （＋） （＋） （＋） － （＋） － － － － － ＋ － － ＋ ＋ ＋ － － － － － － － ＋ － － － － ＋ ＋ － － － － － － －/＋ － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － 件 YV1 原位 夹紧 快进 工进 死挡铁停留 快退 松开 YV2 YV3 YV4 YV5 KP1 KP2
3.调速性能与负载特性
4.机械设备传动系统的起动、反向、制动的控制 方案
5.控制方案的选择
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二、电动机选择
1.电动机的容量的选择
（1）分析计算法 1）长期运行方式电动机容量的选择
生产机械所需功率 p 效率
2）短期运行方式电动机容量的选择
3）重复短时运动方式电动机容量的选择 （2）调查统计类比法 1）统计分析法 2）类比法
I M 7 I MN max I M Ni
3）采用减压方法起动的电动机 （2）熔断器的规格选择 （3）熔断器类型的选择
3.接触器选择 （1）种类、类别选择 （2）额定电压与额定电流 额定电压： ≥ 额定电流： ≥
U KMN
U CN
（3）吸引线圈的电流种类及额定电压
3 P 10 MN I I KMN （5）根据使用环境选择有关系列接触器 N KU MN
量
3）设计电气控制系统原理图 4）设计、绘制非标准电器元件和安装零件 5）绘制电器位置图，电气系统互连图 6）设计和选择电气设备元器件。
7）编写电气控制系统工作原理和使用说明
书
第二节
机床电气控制技术
电弧与灭弧
• 电弧产生：在触点由闭合状态过渡到断开 状态的过程中产生的电弧。气体自持放电 形式之一，是一种带电质点的急流。 • 电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高 的温度和密度很大的电流。
电弧与灭弧
• 电弧产生：在触点由闭合状态过渡到断开 状态的过程中产生的电弧。气体自持放电 形式之一，是一种带电质点的急流。 • 电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高 的温度和密度很大的电流。
电磁机构是各种自动化电磁式电器的主要 组成部分之一，它将电磁能转换成机械能， 带动触点使之闭合或断开。
• • • • • • •
1)按衔铁的运动方式分类（见图1.1） ①衔铁绕棱角转动 ②衔铁绕轴转动 ③衔铁直线运动 2)按磁系统形状分类 3)按线圈的连接方式分类 4)按吸引线圈电流的种类分类 电磁机构的特性用吸力特性与反力特性表征。 吸力F 可近似地按下式求得
第一讲 常用低压电器的作用、分类 接触器的工作原理与用途
本次课主要讨论低压电器的作用与分
类、低压电器的电磁机构及执行机构、接
触器的基本工作原理与用途。
第1章 常用低压电器
• 电器定义：一种能控制电路的设备。 • 低压电器（Low-voltage Apparatus）通常用于交流1200V、 直流1500V级以下的电路中起通断、保护、控制或调节作 用的电器产品。 • 高压电器：交流1200V以上、直流1500V以上。
图1.3 交流电磁机构 的吸力特性
综上所述，对于一般U形交流电磁机构，在线圈通
电而衔铁尚未吸合瞬间，电流将达到吸合后额定电流 若衔铁卡住不能吸合或者频繁动作，就可能烧毁线圈。 这就是对于可靠性要求高或者频繁动作的控制系统采
的5～6倍，E 形机构将达到吸合后额定电流的10～15倍。
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（3）梯形图中的触点有常开触点和常闭触点两种。这些触点可以 是外部触点，也可以是内部继电器的状态，每一个触点都有一个 标号，同一标号的触点可以反复使用。
读映 出
像锁
01001
寄存
存器
写器
输输 出出 电端 路子
用 户 输 出 设 备
I/O刷新
执行用户程序
I/O刷新
各部分说明：
1、输入部分：这部分作用是收集现场被控制设备的输入信息或操 作命令。
2、内部控制部分：对输入信号进行信息处理、运算，判断哪些信 号需要输出等
3、输出部分：将控制部分的运算结果输出到PLC的输出端
第四章 可编程控制器在机床电气 控制中的应用
可编程控制器的概述
可编程控制器（Programmable Controller）是计算机编程系 列中的一种，是为工业控制应用而设计制造的。早期的 可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称为PLC，它主要用来代替继电器 －接触器实现逻辑控制。随着技术的改进，这种装置的 功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，被称作可 编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机 （Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器 简称PLC。
PLC的工作方式：采用循环扫描的方式。
PLC执行程序的过程分为三个段，
1、即输入采样阶段，对各个PLC输入端进行扫描，将此状态 存入输入状态寄存器中。
2、程序执行阶段，逐条进行指令执行，结果送输出状态寄 存器
3、输出刷新阶段，所有指令执行完后，将输出状态寄存器 的内容送输出端驱动线圈进行控制
输入采样阶段
内
部
J
LED
电
路
R
机械 触点
输出点
负载
～
COM
公共端
例 Q如
FU
继电器控制接线
KH KM SB1 SB2
KM 主电路 相同
KH
M
输入
3~
设备
欲改变控制功能：
KM
PLC控制外部接线
SB2
KM
SB1
PLC
KH
~
输出 设备
用继电器控制——要改变控制电路的实际接线。 用PLC控制——外部接线不变，改变用户程序。
用助记符表示指令的功能
指令语句是PLC用户程序的基础元素 多条指令语句的组合构成了语句表 程序
X0
X1 M1
M1
LD
X0
OR
M1
AND NOT X1
OUT
M1
梯形图程序
语句表程序
PLC的工作过程
X0 M1 Y0
用 户 输 入 设 备
输 入 端 子
输 入 电 路
输读
入 映
读
像
寄 01000
存
器
写元 件输
存储器
用 户 输
输
中央处理单元
输
入
(CPU)
出
接
运算器
接
用 户 输
入
口
口
出
设 备
单
控制器
单
元
元
设 备
输入/输出接口 编程器 电源 外部设备
编程器 打印机 EPROM写入器 图形监控系统 上位计算机
……
外设 I/O 接口
系统 程序
存储器
用户 程序
工作 数据
扩展 I/O 接口
二、PLC的基本工作原理
中央处理单元（CPU，Central Processing Unit） 存储器（Memory） 输入/输出单元（Input/Output Unit） 编程装置 电源
梯形图沿用了继电接触控制图中的继电器触点、线圈 等符号，并增加了许多功能强而又使用灵活的指令 符号。
梯形图使用的是内部继电器，其接线是通过程序实现 的“软连接”，只需改变用户程序，就可以改变控 制功能。
梯形图的绘制规则：
（1）梯形图采用自上而下、自左而右的顺序编写，PLC也是按这 个顺序执行程序的。
8.2 可编程控制器的组成及工作原理
PLC组成框图
8.1.3 PLC的特点和应用
高可靠性 丰富的I/O接口模块 采用模块化结构 编程简单易学 安装简单，维修方便 体积小，重量轻，耗能低
二、PLC的基本工作原理
可编程控制器的基本组成和工作原理
1、PLC的组成及各部分的作用 组成：
主机
电源
中央处理单元 （CPU）
直流输入电路
外部开关
S
输入点
R1
C
R2
COM
公共端
LED
输入点的 状态显示
+5V
T
内
→ →
部
A 滤波 电
R3
路
光电耦合
PLC各部分的作用
编程器：是PLC的重要设备，用于实现用户与PLC的人 机对话。用户通过编程器不但可以实现用户程序的 输入、检查、修改和测试，还可以监视PLC的工作 运行。
电源：把外部电源（220V的交流电源）转换成内部工 作电压。
（4）PLC的输入继电器是接收外部的输入信号，由外部信号驱动， 在梯形图中只能使用触点，不能出现其线圈。PLC输出继电器的 线圈代表逻辑输出的结果，在使用中同一继电器的线圈一般只能 出现一次，否则仅最后一次操作有效。
PLC的特点及优点
1、编程简单易学 2、功能齐全 3、使用、安装简单 4、高可靠性、抗干扰能力强 5、体积小，重量轻，维修方便
PLC的发展
2. PLC的发展
早期的PLC（20世纪60年代末~70年代中期） 中期的PLC（20世纪70年代中期~80年代中，后期） 近期的PLC（20世纪80年代中、后期至今）
PLC各部分的作用
中央处理单元(CPU)：是PLC的核心，由运算器和控制 器组成。在PLC中CPU按系统程序赋予的功能，完 成逻辑运算、数学运算、协调系统内部各部分工作 等任务。
存储器：有系统存储器和用户存储器两种，系统存储器
存放系统管理程序。用户存储器存放用户编制的控制程 序。
输入／输出接口（I/O） ：用于PLC与工业生产现场之 间的连接。 I/O扩展接口：用于扩展输入、输出点数。
程序执行阶段
输出刷新阶段
输
入
输入
端
子
扫
描
输 入 映 像 寄 存
写 程
序
执
行
读
元 件 映 像 寄 存
器
器
输 出 锁 存
器
输
出
端
输出
子
刷
新
三、可编程控制器的指令系统
1、梯形图编程语言
梯形图是一种以图形符号及图形符号在图中相互关系 表示控制关系的编程语言，它是在继电接触控制系 统原理图的基础上演变而来的，简单直观。
外部设备：PLC还配有多种外部设备，如EPROM写入 器，打印机，盒式磁带录音机，计算机等，其作用 是帮助编程，实现监控以及网络通讯。
晶体管输出电路
输出点的 状态显示
光电耦合
输出点
内
+5V T1
部
→ →
电 LED
路
R2 T2
R1
R3
负载
D FU
COM
公共端
继电器输出电路
输出点的 继电器 状态显示