数控机床的电气控制系统设计
基于PLC的数控车床电气控制系统设计毕业论文
摘要数控机床是一种机电一体化的数字控制自动化机床。
早期的数控机床是依靠继电器逻辑来实现相应的功能。
由于继电器逻辑是一种硬接线系统，布线复杂，体积庞大，更改困难，一旦出现问题，很难维修。
这样的系统，其可靠性往往也不高，影响正常的生产。
本文正是针对这一问题展开工作的。
本文介绍了用三菱FX2N微型可编程控制器对CK9930机床的电气控制部分的改造设计，重点阐述了数控机床PLC的功能、机床的电气控制原理及相应的PLC程序编制与调试三方面的问题。
并且详尽地展示了PLC控制程序的开发过程。
根据数控车床所承担加工任务的特点，可知其操作过程比较复杂。
要用PLC 控制车床动作，必须将PLC及其控制模块和相应的执行元件加以组合。
所以在该控制程序的开发过程中，采用了模块化的结构设计方法。
本文主要完成了主轴控制、坐标轴控制、自动换刀控制、定时润滑控制以及报警处理等功能的PLC控制程序的开发。
并且利用FXGP_WIN-C软件编写了该机床的PLC控制程序，并借助其运行、监控功能，通过相关设备，观察了程序的运行情况。
关键词：PLC控制，数控车床，梯形图目录第一章概述 (1)1.1 数控系统的工作原理 (1)1.1.1 数控系统的组成 (1)1.1.2 数控系统的工作原理 (2)1.2 PLC的硬件与工作原理 (3)1.2.1 PLC的简介 (3)1.2.2 PLC的基本结构 (3)1.2.3 PLC的工作原理 (4)第二章数控车床的PLC (5)2.1 数控车床PLC的信息传递 (5)2.2 数控车床中PLC的功能 (6)2.2.1 PLC对辅助功能的处理 (6)2.2.2 PLC的控制对象 (6)2.3 用PLC实现车床电气控制系统的功能 (7)2.4 利用PLC代替继电器—接触器控制方式的优越性 (8)第三章 CK9930数控车床电气控制分析 (9)3.1 车床主要结构和运动方式 (9)3.2 车床对电气控制的要求 (9)3.3 车床的电气控制电路分析 (10)3.3.1 主电路分析 (11)3.3.2 控制电路分析 (11)第四章 PLC控制程序的设计 (12)4.1 PLC程序设计方法 (12)4.1.1 PLC的程序设计步骤 (12)4.2 PLC程序的模块化设计 (12)4.3 输入输出分配 (12)4.4 梯形图程序设计 (15)4.4.1 梯形图总体框图 (15)4.4.2 公用程序 (16)4.4.3 回原点程序 (16)4.4.4 主轴控制程序 (17)4.4.5 坐标轴控制程序 (17)4.4.6 报警处理程序 (18)4.4.7 定时润滑控制程序 (18)4.4.8 冷却程序 (19)4.4.9 自动换刀控制程序 (19)4.4.10 需要说明的问题 (21)4.5 梯形图程序的调试 (21)4.6 本章小结 (21)结论 (22)参考文献 (23)第1章概述CK9930型数控车床配备的是华中I型数控系统，是一种比较老式的小型简易经济型数控系统。
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。
浅析数控机床电气控制技术和设计方法
． １ － ３ 交流进给传动 电路 本 文 中作 为 实例 的加工 中心 电气控 制部 １ 于提高数控机床的稳定性和可靠性 ，同时将故 在控 制 系统 的硬件 电路 中 ，进 给系 统有 障概率减到最低 ，使数控机床完全满足加工 中 列数 字交 流伺服 模块及 Ｂ ｉ 交流主 轴伺服 电机 着对加工 中心各个直线坐标轴的定位和切削进 心 的 生 产 需 要 。
数控 机床的 电气控 制技术 也随着计 算机 技术的 遍都 很高，需要在很宽 的范 围内实现可连续 的
发展 ，得 到了一定 的发展 ，为了满足加工 制造 调度 ，且在不 同的速度下都可 以实现切削所需 在 上文 中提到 的硬件 电路和 Ｐ Ｌ Ｃ软件 程序 的
的需求 ，工作者们一定要进行电气控制原理的 功率 的供 应 ，同时可以进 行刀具的 自动装卸工 设计之外 ， 我们还要注意分析加工 中心对结构 、 研究 ，并进行规范的设计 ，来提高数控 机床的 作。主轴电机里拥有一个 内置的编码器 ，可以 功能的需要来进行参数的设定 ，这样才能够最 可靠性和安全性。笔者从事相关工作 ，对此有 对主轴的速度进行检测，同时也可以检 测和确 大化 发挥机床性能 ， 保证机床能够正常的运行。
给 电磁阀和 Ｚ轴制动器 ；而控制变压器所输出
的～ ２ ２ ０ Ｖ总共供给两套设备 ，一套设备是床
Ｌ Ｃ控 制程 序 ， Ｆ ９ ４ ． ０ 身的润滑 电机和 电气箱冷 气机 ， 而另一 套设 ｘ 轴 ＋向运 行 的部分 Ｐ ８ ． ０为 ｘ 轴选择 信号 ， 作 为新 时期 下新 的加 工设备 ，数控 机床 备 则是 Ｃ Ｎ Ｃ 、伺服模 块和 直流继 电器 ，后者 为参考 点到达信 号 ，Ｒ 是由综合应用微 电子 、 计算机 技术 、自动控 制、 需要路经开关 电源 以后 ，输出 一 ２ ４的电源 。 自 动检 测、精 密机械 等多种 技术结合而成 的精 １ ． １ ． ２交流主传动 电路 密加工设备 。 随着 电子计算机技术的快速发展 ，
基于PLC的数控机床电气控制系统研究
基于PLC的数控机床电气控制系统研究【摘要】本文围绕基于PLC的数控机床电气控制系统展开研究，首先介绍了PLC在数控机床中的应用以及数控机床电气控制系统的结构。
接着重点探讨了PLC在数控机床电气控制系统中的作用，并深入分析了基于PLC的数控机床电气控制系统设计的方法。
通过实验验证与分析，验证了该设计的可行性和效果。
在总结了研究成果并展望未来的研究方向，展示了本研究在数控机床电气控制系统领域的重要意义和潜在应用价值。
本文为相关研究提供了理论基础和实际指导，对促进数控机床技术的发展和应用具有重要意义。
【关键词】PLC，数控机床，电气控制系统，研究，应用，结构，设计，实验验证，分析，总结，展望未来，研究成果1. 引言1.1 研究背景数、格式等。
数控机床是现代制造业中重要的设备之一，广泛应用于金属加工、塑料加工等领域。
随着技术的发展和市场需求的变化，数控机床的要求也越来越高，需要更加精准、高效的控制系统来实现其功能。
传统的数控机床电气控制系统多采用硬线控制方式，存在布线复杂、维护困难等问题。
当前，国内外对基于PLC的数控机床电气控制系统的研究还处于起步阶段，有待进一步深入探讨和实践。
通过本研究，可以为数控机床电气控制系统的发展提供更多的理论支持和实践经验，促进数控机床的智能化和自动化水平的提升。
1.2 研究意义数要求。
内容如下：数控机床作为现代制造业中不可或缺的设备之一，其电气控制系统的稳定性和精准度对于提高生产效率和产品质量至关重要。
而基于PLC的数控机床电气控制系统则可以实现自动化控制，提高生产效率，减少人为操作误差，提高产品加工精度。
研究基于PLC的数控机床电气控制系统，可以深入探究PLC在数控机床中的应用，探讨数控机床电气控制系统的结构，分析PLC在数控机床电气控制系统中的作用，进而设计更加高效稳定的数控机床电气控制系统。
通过实验验证与分析，可以验证该设计方案的可行性和优越性。
本研究的意义在于为提高数控机床的自动化水平和生产效率提供技术支撑，为制造业升级提供解决方案，促进产业发展。
机床电气控制线路的设计
三、热继电器的选用
– 作用：用于电动机的过载保护 – 选用依据：根据电动机的额定电流来确定其
型号与规格 IRT=（0.95~1.05）Ied
– 热继电器的整定电流值是指热元件通过的电
流超过此值的20%时，热继电器应当在 20min内动作。
– 选型：
一般情况下可选用两相结构的热继电器。 在电网严重不平衡条件下工作的电机可选用三相结构 的热继电器。 三角形接线电动机可选用带断相保护装置的热继电器。 – 下列情况 IRT=2 Ied以便保护 1．电动机负载惯性转矩非常大，起动时间长 2．电动机所带动的设备，不允许任意停电 3．电动机拖动的为冲击性负载，如冲床、剪床等 – 常用系列： JR1 JR2 JR0 JR16 JR16B：由JR0改进而来，双金属片式，有温度补偿 和断相运转保护装置。适于长期工作或间歇工作的交 流电动机。
第四章 机床电气控制线路的设计 及电气元件的选择
重点：控制线路的设计过程，元器件参数的确定。 难点：如何正确选择控制环节来满足控制要求。
继电器—接触器控制，也称常规控制或传统控制 机床组成： – 机械 – 电气
§2 机床电气设计的一般内容
一、电气设计的基本原则：
– 1．最大限度满足机床和工艺对电气控制的要求。 – 2．在满足控制要求的前提下，设计方案力求简 – 3．把电气系统的安全性和可靠性放在首位，确
数字程序控制——数控机床 – 特点：生产率高、精度高，可加工复杂零件， 发展前景广阔。
–5．明确有关操作方面的要求：
操纵台的设计、测量显示、故障自诊断、 保护措施等的要求。
– 6．设计时应考虑用户供电电网情况
电网容量、电流种类、电压、频率等。
基于PLC的数控机床电气控制系统研究
基于PLC的数控机床电气控制系统研究【摘要】本文围绕基于PLC的数控机床电气控制系统展开研究，通过分析研究背景、研究目的和意义及价值，揭示了PLC在数控机床中的应用以及数控机床电气控制系统的特点。
探讨了基于PLC的数控机床电气控制系统设计原理和研究方法，结合实际案例展示了其应用效果。
结论部分总结了研究成果，展望未来研究方向，并得出研究的启示。
通过本文的研究，有望提高数控机床的生产效率和精度，促进工业自动化的发展，具有重要的理论和实践意义。
【关键词】PLC、数控机床、电气控制系统、研究、设计原理、研究方法、应用案例、结论、未来研究方向、启示1. 引言1.1 研究背景本文旨在探讨基于PLC的数控机床电气控制系统的设计原理、研究方法和应用案例，旨在为数控机床制造商和研发人员提供参考，推动数控机床电气控制技术的进步与应用。
1.2 研究目的研究目的是为了深入探讨基于PLC的数控机床电气控制系统的设计和应用，从而提高数控机床的性能和精度，提高生产效率，降低能源消耗和成本。
通过研究，我们希望能够总结出一套科学的设计原则和方法，为数控机床领域的相关工作者提供有益的参考和借鉴，促进数控机床技术的发展和应用。
我们也希望通过这项研究，进一步推动PLC技术在数控机床领域的应用，促进数字化制造技术的发展，提高我国制造业的竞争力和创新能力。
通过研究基于PLC的数控机床电气控制系统，我们可以为我国工业自动化领域的发展做出贡献，推动我国制造业向高端、智能化方向迈进。
1.3 意义和价值基于PLC的数控机床电气控制系统具有重要的意义和价值。
这种电气控制系统可以实现自动化生产，提高生产效率，减少人力成本，提高产品质量和一致性。
基于PLC的数控机床电气控制系统可以实现多功能控制，即便在复杂的加工工艺中也能保持高度的稳定性和精度。
随着信息化和智能化的发展，基于PLC的数控机床电气控制系统还可以与其他系统进行数据共享和联网，实现智能制造。
数控机床电气控制电路设计实例
电压继电器的输入量是电路电压的大小，它根据输入电压的大 小而动作。与电流继电器类似，电压继电器也分为欠电压继电器和 过电压继电器两种。
四、时间继电器 时间继电器在控制电路中用于时间的控制。
按其动作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式等； 按延时方式可分为通电延时型和断电延时型。
而且要求刀具由一点到另一点之间的运动轨迹为一条直线，并能控 制位移的速度。 （3）轮廓控制系统
也称连续控制系统。其特点是能够同时对两个或两个以上的坐 标轴进行连续控制。
2. 按伺服系统控制方式分类 （1）开环伺服系统
数控装置根据信息载体上的指令信号，经控制运算发出指令脉
冲，使伺服驱动元件转过一定的角度，并通过传动齿轮、滚珠丝杠 螺母副，使执行机构(如工作台)移动或转动。 （2）闭环伺服系统
4. 按功能水平分类 （1）经济型数控系统(又称简易数控系统) 这一类型的数控系统一般为开环控制，采用的CPU为单板机或单片 机，用数码管显示或单色小液晶显示或CRT字符显示。 （2）普及型数控系统(又称全功能数控系统) 这类系统一般为半闭环控制，采用16位或32位CPU，9 in(228 6mm)单色显示器（1 in=25 4mm）。 （3）高性能数控系统 这类系统一般为全闭环控制，采用的微型计算机为32位以上的CPU， 显示器为彩色CRT或TFT液晶显示器．内存大于150 KB。
从第一台数控机床问世到现在的50多年中，数控技术的发展非 常迅速，集计算机技术、现代控制技术、微电子技术、传感检测技 术、信息处理技术、网络通信技术、液压气动技术、光电子技术以 及传统的机械制造技术为一体，得到了广泛的应用，在数控机床是 关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业， 其水平高低和拥有量多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志， 在国防建设上亦具有重要的战略意义。
基于西门子828D数控系统的主轴箱电气控制系统设计
设计与工艺・Sheji yu Gongyi基于西门子828D数控系统的主轴箱电气控制系统设计赵波(上海拓璞数控科技股份有限公司，上海201111)摘要：主轴箱的主轴控制系统包括机械控制系统、液压控制系统以及电气控制系统，其中主轴的启动、点动、停止、正转、反转、升速、降速等功能控制主要是通过电气控制系统实现的］现以西门子828D数控系统为基础，根据机床主轴性能的需要，对电气控制系统进行了设计分析］关键词:数控系统；电气设计；主轴箱0引言近几年来，随着科学技术的发展，市场需求的不断升级，的不，数控机床作为的基础,为实现装备制造现代化的关键设备。
在数控机床各机械中，主轴 是各类轴中的，其控制是中］主轴驱动系统控制机床主轴的旋转动，通常是主轴上安装的的动的动力来。
根据 需求侧的需求，主轴驱动设计主要电机的电主轴。
因，为了的主轴性，设计中有速控制的电机］1主轴驱动电气控制系统设计主轴为设备上的主要来，进轴的动，了的，了机床的］数控机床市场上的主轴数是性能优异的电主轴，其备以点：(1)加工转速范围宽，且可无级调速。
为数，以获得最佳的生产、，对，是有、及的，需要主轴转速控制灵活自由，要求主轴箱有小的体积，以实现机床的模块化和系列化，从经济上来说，是降低库存，节约］文系统采用异步直驱伺服主轴以达到设计技术要求，转速可达20000r/min］(2)高动态特性。
主轴数要求下的功率和扭矩，直接决定了刀具切削性能的稳定性。
由于主轴电动机与驱动装置的特性，主轴低速段几乎可以扭矩下，同时输出)功率会随着转速上升而上升，到功点，而又与主轴功正相关，所以通会根据工艺需求来择电主轴，以实现两者的配合。
市场上主流的伺服主轴空载以2〜3s内从静止速到20000r/min。
本文系统采用的电主轴额定功率7.5kW,额定扭矩达6Nm。
(3)有较高的精度与刚性，传动平稳，振动小。
为了提高传动件的机械精度与刚性，齿轮和轴承等传动件会使用淬火等表面处理方法来提高零件的硬度，保证主轴长间的稳。
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。
基于单片机的数控机床控制系统设计
基于单片机的数控机床控制系统设计数控机床控制系统是目前数控机床上一台非常重要的设备。
本系统要完成工件的銑削、钻孔、攻丝等工序。
在数据库控制部分采用了AT89C51单片机作为控制核心。
由于它的成本低、易于编程、稳定可靠、广泛应用等优点，并成功应用到数控机床控制系统中。
数控机床控制系统包含机械部分和电气部分两大部分，其中机械部分实现的主要是工件的加工技术。
而电气部分则负责控制、监控和修整各种动力和辅助机构的工作状态。
电气部分在整个数控机床控制中起到配合机械部分工作的作用，并完成数控机床机械结构和动作的控制。
本设计的数控机床控制系统包含以下几个方面的内容：1.机械结构设计：数控机床的机械结构设计主要包括工作台、主轴和导轨等部件的设计。
其中，工作台需要具备移动和调整位置的能力，以便完成工件在不同位置的加工工作；主轴需要具备转动的能力，并能够通过控制系统实现转速的调整；导轨需要具备平滑移动工作台的能力，并通过控制系统实现精确的位置控制。
2.电气元器件选型：为了能够实现数控机床控制系统的各项功能，需要选用合适的电气元器件。
例如，需要选用合适的驱动器，以确保工作台和主轴的运动平稳可靠；需要选用合适的传感器，以实时感知工件和机床的状态；还需要选用合适的控制器，以实现控制系统的编程和运行。
3.控制系统设计：数控机床控制系统的设计主要包括控制逻辑的编程和功能的实现。
控制逻辑的编程可以采用高级语言编写，并通过编译和烧录到单片机中，以实现对机械部分的控制。
控制功能的实现需要根据具体的需求来设计，并通过控制器和外围设备的配合来完成。
4.系统调试与优化：完成控制系统的设计后，需要对整个系统进行调试和优化。
首先，可以通过对系统进行逻辑验证和功能测试来检查系统是否满足设计要求。
其次，可以通过对系统进行性能测试和负载测试来评估系统的性能和稳定性。
最后，可以通过对系统进行优化和改进来提升系统的性能和可靠性。
总之，基于单片机的数控机床控制系统设计是一个复杂而重要的任务。
数控机床电气控制电路设计实例
24V 4.5A
S-100-24
4,5
6,7
220B
3 250V 6A 4
润滑电机
主轴风扇
VC1 2
1
24V 6.5A
S-145-24
4,5 6,7
241V
241V1
1
1
QF9 6A
QF8
6A
110A 110B
220A1 220B1
2
2
返回
图6-11 XK714A电源回路
110A
伺服强电
主轴强电
KM5
KM4
336
21 22
334
21 22
RC7 1 KM4
A1
2
A2
RC8 1 KM5
A1
2
A2
RC9 1 KM6
A1
2
A2
110B
图8-5 TK40A交流控制回路
返回
图6-6 TK40A 直流控制图
伺服强电允许 外部运行允许
伺服OK
主轴电机 正转
主轴电机 反转
刀架电机 刀架电机
正转
反转
冷却电机 开/停
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6.3 XK714A数控铣床电气控制电路
2．电源电路分析 图6-10为电源回路，图中TC2为控制变压器，原方为
AC380V，副方为AC110V、AC220V、AC24V，其中 AC110V给交流接触器线圈、电柜热交换器风扇电机； 3．控制电路分析 （1）主轴电机的控制 如图6-11、图6-12分别为交流控制回路图和直流控制回路 图。 （2）冷却电机控制 （3）换刀控制
44 0 Y0 6
Y0 0 10 0
11 7
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
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。
数控机床电气控制课程设计
数控机床电气控制课程设计前言随着数控技术的发展，数控机床已经成为现代工业中不可或缺的一部分。
而其电气控制系统的设计是其关键技术之一。
本文将介绍一种基于PLC控制器的数控机床电气控制系统设计方案。
设计方案系统架构本方案采用的是基于PLC控制器的电气控制系统设计方案。
具体来说，这个系统架构包括了以下几个部分：1.PLC控制器2.电气输入/输出模块3.人机界面4.步进电机驱动器5.直线电机驱动器6.伺服电机驱动器其中，PLC控制器是整个电气控制系统的核心，它负责控制整个系统的运行状态。
电气输入/输出模块则是负责接受电气控制信号并控制相关设备的运行。
人机界面则是负责与操作者进行交互的部分，包括显示系统的运行状态和控制参数。
步进电机驱动器、直线电机驱动器和伺服电机驱动器则分别是控制不同类型电机的部分。
控制策略在本方案中，控制策略采用的是开环控制策略。
具体来说，PLC控制器会根据运动轨迹和速度来控制步进电机和直线电机的运动。
而在伺服电机中，控制器将使用位置和速度反馈来控制伺服电机的运动。
接口设计人机界面通过使用触摸屏来实现交互。
在此基础上，系统将提供一个简单的图形界面，显示系统的运行状态和控制参数。
此外，还将提供一组操作按键，用于控制系统的开关与运行状态。
系统测试在实际使用前，本方案还需要进行一系列测试以检验电气控制系统的性能和可靠性。
首先，可将系统的控制参数设置到不同的值，并运行系统进行验证。
其次，对于系统中可能出现的故障，需要事先制定紧急处理措施。
最后，需要对整个系统进行长时间的稳定性测试，以确保其能持续稳定地运行。
总结本文介绍了一种基于PLC控制器的数控机床电气控制系统设计方案，并讨论了其系统架构、控制策略和接口设计。
此外，还介绍了对该系统进行测试的必要性。
通过这些措施，能有效提高数控机床的电气控制精度和效率，为现代工业生产提供技术支持。
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。
数控机床电气控制系统的PLC设计
数控机床电气控制系统的PLC设计摘要：近几年，我国制造业技术发展很快，经济型数控机床，已经成为了我国广大企业设备投资的重要组成部分。
下面以c618车床为例，介绍数控机床电气控制系统的plc设计的具体步骤及方法。
关键词：电气系统数控机床 plc中图分类号：tp273 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2012）11-0028-02由于近年来，plc（可编程控制器）技术取得了快速发展，其在自动控制之中的运用也变得更为广泛。
plc是一种专门为工业运用而设计出来的计算机，目前已经被运用到数控机床这一工业领域之中。
可编程控制器在控制的性能和硬件成本等诸多方面所展现出的种种优势均为其他种类的工业控制产品所无法进行比拟的。
所以，可编程控制器技术在工业自动化在数控机床中的运用正在变得愈来愈多。
1、数控车床电气控制电路分析1.1 工作原理及功能数控车床根据被加工零件工作图与工艺过程卡，用规定的数控代码和程序格式编写加工程序，将正确的加工程序输入数控系统，数控系统将给定的加工程序和输入的信号，进行运算和控制处理，然后将处理的结果送往控制系统，驱动机床的各运动部件有序地按机械加工要求运行，自动地制造出合格的零件。
数控车床是用来加工轴类或盘类的回转体零件，自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工，广泛应用于机械制造业。
改造后的车床应该满足上述功能。
1.2 电气控制电路的分析1.2.1 主轴电机电气控制主轴电动机m3是一台交流变频电动机，由变频器驱动，正转、反转及速度控制也是由数控系统进行控制。
1.2.2 主轴控制来自零件程序的输入信号有：m03、m04、m05。
来自机床操作面板有主轴正转、反转、点动、停止。
输出信号：主轴正转q0.0；主轴反转q0.1；主轴停止q0.2。
1.2.3 其他辅助电机控制数控车床辅助电机主要有刀架电机、冷却泵电机、润滑泵电机，各辅助电机的控制简述如下：（1）冷却泵电动机控制：来自零件程序输入信号有：mo8、mo9；来自机床操作面板，冷却起停键；冷却控制输出信号：q0.3；手动控制-按纽；自动控制-数控指令m代码。
数控机床电气控制(全套555页PPT课件)
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。
项目一 数控机床电器系统
交流接触器按使用类别分为12种，使用类别代号和相应典型用途 举例如下：
使用类别代 AC-1 AC-2 AC-3 AC-4 AC-5a AC-5b AC-6a
典型用途举例 无感或微感负载、电阻炉 绕线转子异步电动机的起动、分断 笼型电动机的起动、运转中分断 笼型电动机的起动、反接制动 控制放电灯的通断 控制白炽灯的通断 变压器的通断
主要有控制按钮、行程开关、接近开关 开关等。
项目一 数控机床电器系统
一、控制按钮
按钮的外形图和结构 常用于接通和断开控制电路。
(a) 外形图
(b) 结构
常闭触点
常开触点
项目一 数控机床电器系统
一、控制按钮
按钮图形符号和文字符号
SB
SB
动合（常开）触头 动断（常闭）触头
SB
复合触头
按钮的选择应根据使用场合、控制电路所需触点数目及 按钮颜色等要求选用。
KA
KA KA
线圈
常开触头 常闭触头
项目一 数控机床电器系统
二、时间继电器
时间继电器是从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过 一段时间延时后触头才动作的继电器。适用于定时控制。
按工作原理分
空气阻尼式 电磁式 电动式 电子式等。
按延时方式分
通电延时型 断电延时型
数控机床中一般由计算机软件实现时间控制。
符号 SQ
常开（动合）触点
SQ
常闭（动断）触点
项目一 数控机床电器系统
三、接近开关
接近开关又称无触点行程开关，它是一种非接触型的检测装置。
数控机床电气控制系统的PLC设计浅述
数控机床电气控制系统的PLC设计浅述数控机床电气控制系统的PLC设计是一项非常重要的工程，它能够对整个机床的运行情况进行控制和监测，使得机床的运行更加稳定和精确。
在现代制造业中，数控机床已经逐渐成为主流，其生产效率和品质均有了很大提升。
而PLC的设计则是数控机床电气控制系统能够实现自动化的一个重要保证。
PLC（Programmable Logic Controller）即可编程逻辑控制器，它是一种具有自主思维的控制系统，一般是由可编程序的微处理器和一系列输入输出电路构成的，能够自动根据编程指令控制各类生产过程、工艺过程以及机械、设备的自动化操作，极大地提高了生产效率，降低了生产成本。
在数控机床电气控制系统中，PLC的控制任务主要有以下几点：1. 控制机床的坐标轴运动数控机床通常具有多个坐标轴，且这些坐标轴需要实现不同的运动轨迹和速度，PLC 可以通过对这些坐标轴的运动进行控制，实现整个机床的协调运动。
2. 控制机床的自动化加工流程PLC还可以通过编程来控制机床的加工流程，具体包括控制机床的进给速度、加工深度、切削速度等参数，以及加工工具的更换和夹紧等操作。
3. 监测机床的运行状态PLC还可以通过与传感器、编码器等外部设备进行实时通讯，监测机床运行的各种参数，如温度、速度、位置等，确保机床运行过程中各项参数的稳定性。
在PLC的设计过程中，需要对机床的整个电气控制系统进行详细分析和规划。
一般需要明确以下几点：1. 设计PLC编程结构和流程图在设计PLC编程时，需要明确各种控制信号之间的交互关系和互锁关系，以避免因控制信号的冲突而造成机床损坏的情况发生。
2. 确定PLC的输入输出需求PLC的输入输出电路需要与机床的传感器、执行器等进行连锁，检测和控制，因此需要明确整个机床的信号输入输出需求，以确保PLC能够正确地对机床进行控制。
3. 选择合适的PLC硬件设备在选择PLC硬件设备时，需要考虑机床的大小、控制信号数量等因素，以便能够满足机床的运行需求。
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数控机床的电气控制系统设计
发表时间：2017-11-30T16:05:48.220Z 来源：《防护工程》2017年第17期作者：张春喜周云龙
[导读] 就数控机床而言，属于一类配置软件程序调控模块的职能机床设备。
特变电工沈阳变压器集团有限公司辽宁沈阳 110144
摘要：数控机床电气控制系统设计较为复杂、专业。
虽然我国在数控机床的生产和优化方面都已经达到了较高水平，但是伴随着我国经济的发展和社会的进步，人们对数控机床电力控制系统的设计升级又提出了新的标准和要求，未来将逐步向更高端的数字化、自动化的发展方向发展。
因此，电气控制系统的改良对于数控机床行业的发展，具有至关重要的作用。
关键词：数控机床；电气控制系统；设计
1 数控机床的电气控制系统简介
就数控机床而言，属于一类配置软件程序调控模块的职能机床设备。
当然详细系统构造能够解决一些包含调控编码或类似符号指令的程序内容，同时完成编译过程，以编译成为代码的数字进行表达，以对应载体完成对数控设备的注入。
然后根据处理流从数控设备产生不同的调控信息，从而达到管控机床操作流程的目标，即根据设计图例的形态与规格标准完成零件的自动加工。
此外，相对传统机床，其主要的优势在于有效处理了繁琐、精细、大量、多样的零部件加工流程，体现出更强的灵活性与高效性，标志着了当代机床调控技术研究重点，也是机电一体化研究的重要产物。
电气调控规划图包含多个方面构成，即如线路装配调整、运用及维持的参考资源，主要涵盖了原理图、装配线路图、元件分布图等多种图纸的规划。
而且整个体系内一切电气设施的调控原则就是依照对应的原理进行，除了电气设施的装配以外，还包含整个系统的调控等等。
2数控机床电气控制系统的重要性
现阶段，社会各界对电能的需求不断增大。
尤其是很多电气工程企业，他们主要通过电力输出带动生产力。
数控机床的广泛使用，能够增大工业化生产效率，促进企业发展和社会经济进步。
数控机床通过高效率工作，可以准确把握产品的生产指标，保质保量地完成生产任务。
相比于之前传统的手工加工，数控机床实现了量化和质化的双重飞跃。
所以，数控机床的应用领域越来越广泛。
使用数控机床，其实就是编程人员提前编辑好各项生产指标和参数，数控机床只负责自动化的模式生产。
生产过程中，产品的质量将提前固定好。
数控机床在社会上的广泛应用，使得我国的工业生产能力得到了稳固、快速的提升。
数控机床中，电力控制系统是核心、是关键。
它是保证数控机床正常运营的大脑，所以世界上绝大部分发达国家将电气控制系统的设计技术列为专利，严格保密，被誉为国家的战略性资源。
这种形势下，我国的数控机床电力控制系统的设计将无法借鉴其他发达国家的经验，只能自行摸索。
为了保证工业化生产进程能够稳步发展，我国对数控机床电气控制系统设计的研究投入了大量资金、人力、资源，并且大力教育和定向培养相关专业的储备人才。
3数控机床电气控制系统的相关研究
数控机床电力控制系统设计研究是一项非常复杂的工作。
但是，只有保证电气控制系统设计研究的合理化、科学化，才能够保证数控机床的高效使用。
电气控制系统的设计研究通常分为三大部分，而三大部分中又充斥着很多不同内容的小部分。
3.1硬件系统
数控机床电气控制系统的硬件系统可以分为以下几个主要的小部分。
3.1.1 电源电路
电源电路是保证数控机床能够正常使用的最基本条件。
在对电源电路进行设计时，需要采用至少两台伺服变压器，且合理化的电压设置尤为重要。
在数控机床电气控制系统中，主要有两路电源电路。
这两条电路互不干扰，作用也不尽相同。
一路是负责对电机、电控柜、冷却机等动力设备供电，另一路负责对NCU、PLC及继电器等控制设备供电。
如果系统断电，数控机床可以做到断点及坐标记忆。
当电路修复正常后，数控机床将可以自行恢复并继续加工。
3.1.2 急停保护电路系统
数控机床在高速运转时，为了保证相关操作人员的人身安全，早在最初设计的过程中，就已经安装了实时监控和急停保护电路系统。
该部分的电路设计主要是对机床的电压、电流、速度、位置等进行检测，通过一系列参数判断数控机床是否处于安全的工作状态。
如果出现问题，急停保护电路系统以及监控都可以发出相应的不同警报，从而对数控机床起到保护作用。
3.1.3 交流主传动电路设计
交流主传动电路设计是为了保证数控机床的稳定、高效运行。
这些电路元器件包括NCU、伺服驱动器、电机、PLC、反馈检测模块等，其设计对于数控机床的正常运行至关重要，缺一不可。
想要保证数控机床的稳定运行，还需要不断完善、设计优化各项系统参数。
3.2 软件系统设置
软件系统设置中，参数设置至关重要。
数控机床电气控制系统的正常运行，主要依赖NCU控制系统的参数设置和PLC控制系统的程序编写。
这些参数设置及程序编写可以保证数控机床根据实际生产需要进行运作，最终顺利完成生产过程。
PLC程序设计是数控机床电气控制系统的软件核心，而CPU又是PLC程序设计的心脏。
PLC程序设计分为高级和低级两个优先级。
其中，高优先级一般是为了处理系统中的紧急信号，低优先级主要负责处理系统中的正常信息。
PLC程序设计中，供电系统占据重要地位。
供电的程序设计则主要包括系统上电和下电的时序。
如果处理不好或者不合理，将严重影响整个控制系统的正常工作或是机床设备的使用寿命，甚至危及生产安全。
所以，PLC的供电程序一直都备受关注。
4数控机床电气控制系统的工作原理及其特点
4.1 数控机床电气控制系统的工作原理
数控机床电气控制系统的工作原理非常简单。
工作人员将生产的具体要求如各种参数输入到计算机程序，然后进行代码化的编程。
这
些代码再次输入到数控机床的控制系统，控制系统就会根据这些代码给出的信息对工件进行加工处理。
如此加工出来的工件，将完全符合一开始编程输入的加工要求，从而实现工件加工的批量化生产，高效而便捷。
4.2 数控机床电气控制系统的特点
数控机床的电气控制系统主要有三个特点。
一是覆盖范围广阔。
目前，市面上需要的大部分工件，都可以通过数控机床进行加工，从而实现批量化的生产。
第二，操作简单易学。
利用数控机床进行工件的批量生产，只需要在最开始的加工阶段在计算机系统里输入图片或者文字的加工要求，然后就可以进行编程。
总体来说，操作方便快捷。
5数控机床电气控制系统的日常维护
5.1 专业人员维修
对于数控机床电气控制系统的维修，需要专业的维修人员。
由于数控机床电气控制系统本身就是“高精尖”设备，所以它要求维修的工作人员具有相对较高的专业技能水平。
要维修某台数控机床，除了人员配备齐全外，还需要很多辅助工具——对应数控机床电力控制系统的说明书、相关的维修记录档案、数控机床相关的专业资料、必要的维修工具，而且还需要在独立的、专门的电脑上安装和该台数控机床电气控制系统相匹配的专业维修软件。
5.2 数控机床的电气控制系统的日常维护
在日常使用数控机床的过程中，需要注意细节的维护。
举例来说，操控数控机床的整体环境需要干净，要防止金属、粉尘等细小颗粒对数控机床电气控制系统的伤害。
另外，平时也要注意设备的温湿度控制，同时要对数控机床的各项设备进行定期养护和安全检查。
结束语
一般情况下，很多企业都乐于对数控机床的电气控制系统进行合理化的深入探究。
因为相比于其他机械，数控机床的电气控制系统的常用寿命只有10年左右。
只有完善数控机床的电气控制系统，才能在一定程度上减少耗损，延长使用寿命。
对于企业而言，这种探究具有重要的现实意义。
参考文献：
[1]姜梅.数控机床电气控制与驱动系统故障树分析[D].电子科技大学,2016.
[2]冯娟.数控机床电气控制系统的设计研究[J].科技与创新,2016,08:87+89.
[3]谭俊林.数控机床的电气控制系统设计[J].工业设计,2016,06:188-189.
[4]王承彧,郭新.电气控制故障在数控机床的保修策略[J].科技经济导刊,2016,17:85.。