数控机床控制

关键词： 电子行业 数控系统 数控技术 数控机床

数控机床控制（精选6篇）

篇1：数控机床控制

中央广播电视大学开放专科数控技术专业

《数控机床电气控制》课程说明

一、课程的性质与任务

《数控机床电气控制》是中央广播电视大学开放专科数控技术专业的一门必修核心课程，是中央广播电视大学开放专科数控技术（机电一体化方向）专业的一门选修课程，均由中央电大统一组织考试。课内72学时，4学分，开设学期为第3学期。

数控机床电气控制课程用来解决有关数控机床电气控制应用方面的一般工程控制问题。

二、课程的目的和要求

通过本课程的学习，应使学生在理论上初步掌握机床电气控制系统的结构组成、工作原理，可编程控制器的结构及工作原理、指令系统及编程方法，数控系统结构与接口，伺服驱动技术、光栅与编码器等方面的知识，为学习后续课程和专业知识奠定理论基础；实践上能对数控机床电气控制系统工作原理进行分析，初步具有认知、测试及设置数控机床电气控制系统中控制元件、部件的能力，最终能够掌握数控机床电气控制系统的整体结构和工作原理，为今后在工作中操作、调试、维修数控机床打下较坚实基础。

本课程的理论、技能两方面的教学要求如下：

1．理论知识要求

根据本课程的性质、任务以及数控专业的要求，对于《数控机床电气控制》，理论知识重点在于：1）掌握机床常用电器的结构、工作原理及用途，普通机床控制电路的基本环节。2）了解数控装置的软件、硬件组成。3）了解PLC的结构、工作原理，熟练掌握编程方法及在数控机床上的应用。4）掌握进给及主轴驱动系统。5）掌握常用位置检测装置的结构、原理及其应用知识。

2．技能要求

通过1）对生产型数控机床的参观及电控部分的现场讲解；2）在“数控机床综合培训系统”上的实验，应使学生达到：（1）具有认知及测试数控机床电气控制系统中控制元件、部件的基本能力；（2）具有对机床控制电路进行初步分析的能力；同时，通过实验提高学生动手能力以及分析问题、解决问题的能力，进一步深化理论知识，要求学生能独立完成实验，并对实验过程中出现的一些简单故障能够分析解决，对实验中出现的各种现象能做出解释，正确读取数据和编写实验报告。

三、教学媒体

1．文字教材：《数控机床电气控制》舒大松 等编，中央广播电视大学出版社。

2．音像教材：电视录像及IP课件。

四、课程主要内容以及本课程与其他课程联系

1．本课程的主要内容

数控机床强电控制电路；数控装置（CNC）的结构；数控机床的伺服驱动；数控机床的位置检测装置；数控机床的可编程控制器（PLC）；典型数控系统等。

2．与其他课程的联系

前期课程为《电工电子技术》。《电工电子技术》是数控技术专业电学基础知识课程，其内容包括电路基础、电机、继电逻辑控制、模拟电路和数字电路，掌握该课程的知识，为本课程的学习奠定了基础。

与后续课程的衔接：本课程讲授的是数控机床的电气控制原理，着重于电气原理及各控制部件的分析，而后续课程《数控机床》应以数控机床的机床工作原理及机械结构为主；《数控机床故障诊断与维护》讲授数控机床故障诊断的方法及日常维护。

篇2：数控机床控制

引言

随着电子行业的日益更新，当今数控理论的调整发展，使得数控技术也在不断地跟着进步，数控系统的结构因此变得更加地复杂，智能化程度也是越来越高，数控技术在生产中的实践运用，维护等技术，也在不断地变化着。因此，对于数控机床的控制和维修，形成一套完整的理论系统体系，是大多数控技术人员的期望。希望借助这个理论体系，让控制和维修人员，能够更加快速地掌握数控的操作和维护技术。

篇3：数控机床控制

1.1 概述

本数控机床电气控制系统由以下几个部件组成:HMI上位机及操作台;电力拖动及其控制系统;全闭环电子锁相伺服控制系统;进刀控制系统;串行通讯总线链路。

1.2 电气系统功能结构框图

系统功能结构图如图1所示。

HMI上位机经串行通讯总线将机床控制、电子锁相伺服控制、进刀控制等系统连接, 通过HMI上位机及操作台发送控制命令、传送和接收数据信息, 从而控制砂轮主轴 (B轴) 和工件主轴 (C轴) 、砂轮径向进给轴 (X轴) 、砂轮切向进给轴 (Y轴) 、工件架齿向走刀轴 (Z轴) 的联动运行, 实现对齿轮的精确磨削。

2 功能部件说明

2.1 HMI上位机

HMI上位机采用嵌入式一体化触模式工控机, 具备RS485、RS232、网口、USB等多种接口, 便于今后的功能扩展, 本项目主要考虑采用RS485口 (内部含光电隔离) 。软件部分采用windows CE平台下的组态软件, 这样不需要进行底层驱动软件的开发 (部分仅针对PLC的通信驱动软件需自己开发) , 介面具有动态画面效率, 人机交互信息更具亲合力。主要功能包括:基本参数设置, 操作及运行控制, 报警信息显示及查询, 实时状态信息和厂商信息显示等 (如图2) 。

2.2 锁相伺服控制系统

锁相伺服控制系统是本数控机床的核心部分, 控制被磨削齿轮与蜗杆砂轮转速的精确同步运转。该系统是一个带位置反馈的自动控制系统, 系统的基本原理是利用输出量反馈给输入端的信号与输入给定值的偏差值, 使系统产生控制调节量去抵消运行误差和扰动的作用, 以保持输出量在一定精度范围内跟踪给定量。根据反馈量的不同, 可以构成不同的控制系统, 当引入频率或相位反馈时, 构成我们所称的锁相伺服控制系统。其控制原理图如图2所示。

2.3 进刀系统

进刀控制系统主要由进刀控制装置 (包括:X/Y/Z轴进刀运动控制电路板) 、X/Y Z轴伺服包、X/Y/Z轴驱动电机和相配套的光栅等组成, 运动控制器通过RS485/RS422串行通讯总线与上位机连接, 收发相关的命令、数据、状态信息等参数, 从而控制X/Y/Z轴电机完成相应的运动。

3 操作及运行说明

开机后, 上位机进入用户登录窗口, 操作人员输入用户名, 密码, 进入主界面。主界面提供“系统功能管理”和“工作主界面”两部分功能。系统管理包括【登录用户】、【退出登录】、【用户管理】、【修改密码】和【退出系统】组成。

主界面由四部分组成:菜单栏, 信息栏, 操作栏, 时间与报警信息显示栏。

(1) 菜单栏:菜单栏位于界面最下面, 用来控制各界面间的切换, 点击即可进入相应界面。

(2) 信息栏:显示当前设置的参数和系统当前的状态信息。

(3) 操作栏:各轴目标位的设置和相关动作的设置。

(4) 时间与报警信息显示栏:显示当前的日期、时间和报警信息。

4 使用维护说明

(1) 本数控系统具备自诊断功能, 并且提供解决方案 (会在数控界面控制中显示) , 供用户参考。

(2) 厂商信息为系统内部数据转换监视与图纸查看窗口, 在系统调试时, 可以根据厂商信息窗口实时监视各部件信号是否正常, 以方便调试。

5 结语

本文设计了一种基于HMI控制的数控机床电气控制系统, 按部件对其进行了简单的介绍说明。

参考文献

[1]童晓姝.HMI技术在工业控制领域的广泛应用.

[2]朱弘峰.人机接口二次开发与数控机床再制造.

篇4：数控机床控制

关键词：数控机床;电气控制;接地系统

随着改革的推进和经济的发展，我国的制造业在世界范围内迅速铺开，中国制造也成为中国的一个代名词;自2014年以来，中国正在积极进行工业升级，数控机床基本上全面替代了简易的机床，成为市场的主流。由于其具有较高的效率、较好的精度和操作的简单性，成为众多企业制造装配的首选。但近年来，随着其电气控制的智能化提升，甚至于数字控制与模拟控制并存，在安装过程中的接地系统越来越重要，其处理不好会导致机床的电气系统产生故障，甚至影响人员的人身安全。所以，数控机床电气控制接地系统的重要性，越来越受到重视。

一、数控机床电气控制系统的组成

1.1数控机床的常规组成

数控机床和传统的简易机床相比较，他们都是利用电气控制实现。但是数控机床拥有强大的逻辑能力，完成简易机床不能完成的高效、高精度的工作任务。它一般由电气控制部分、机床部分、数控系统执行部分和数据部分组成。

1）电气控制部分

一般来说，电气控制部分包含电机、电源、和电路等。主要由主回路和控制回路构成，主回路有主电源开关、保护回路，控制回路有延时电路、整流电路、互锁回路等。它是数控机床的“大脑”，在机床的工作和逻辑方面发挥着重要的作用。

2）机床部分

这是数控机床的基础，包含由5大件组成的主题结构、主轴、刀具库架和刀具等部分，主要是完成对零件进行加工。

3）执行部分

针对机床刀具的直接作用部分，通过电机、接触器、电磁阀等电气元件控制结果对机床刀具进行旋转、切削的结果，将逻辑信号转换成为加工零件结构和尺寸的能力;通过控制刀具的切换，减少简易机床刀具换切的时间，提高了效率;还能在加工过程中对零件的结构和尺寸公差进行监督，保证其质量。

4）数据部分

这一部分主要是基于PLC的程序编制和设计人员你对加工零件结构、尺寸及刀具的选择等后期预处理分析或人工手工编制程序的过程，利用三维软件进行实体建模，然后进行程序的导出，从而对加工轨迹进行控制。

1.2数控机床的附加结构

企业的数控机床一般采用人工控制方法，同时它进行自动加工，这样的过程中难免出现安全和产品质量隐患，所以需要附加一些结构部件，保證生产的安全性。

1）急停按钮

急停按钮时现今数控设备上都会安装的附加结构，当由于发生突发情况时，将之按下，能够切断所有的电源回路和运动部件，停止设备对人生的继续伤害。

2）复位按钮

这是保证设备的故障或者产品的问题解决后，快速回复生产的基本按钮。

二、数控机床电气控制接地系统的研究

2.1.接地系统对数控机床保护作用的分类

在数控机床普及的今天，由于电气系统的广泛应用，其控制系统和伺服单元由于电路屏蔽效果不好，容易引发设备故障，威胁人员人身安全。

1）工作接地的作用

当人在操作过程中发生意外时，能够保证电气设备可靠地运行的同时，降低人体的接触电压，立刻自动迅速切地断故障设备，降低数控机床的绝缘水平，保证人员安全。

2）保护接地的作用

在安装数控机床时，如果没有接地系统，当机床的某部分绝缘出破损时，机床主体将会带电;当人不小心接触绝缘处时，电流会通过人的身体，形成回路，造成人员的触点危险。当有了接地系统后，电流大部分会通过接地的线路流入到大地中，接触性并路的人体上通过的电流几乎为零，这样为人员安全提供保护。

3）重复接地的作用

利用接地系统能够降低零线的电压，即使零线断裂，也能将机床的故障降低到最低。

4）接零的作用

在中性点直接接地的1千伏以下的系统中，必须采用接零保护，将数控机床的外壳直接接到系统的零线上，如发短路时即形成单相短路，安全跳脱开关跳脱保护机床设备能可靠地迅速动作，以断开故障设备，使人体避免触电的危险。

5）防静电接地的作用

设备移动或物体在管道中流动，因磨擦产生静电，它聚集在管道，容器和贮灌或加工设备上，形成高电位，对人身安全及对设备和建筑物都有危险。作为静电接低，静电一旦产生，就导入地中，以消除其聚集的可能。

6）隔离接地的作用

把干扰源产生的电场限制在金属屏蔽的内部，使外界免受金属屏蔽内干扰源的影响。也可以把防止干扰的机床设备用作金属屏蔽接地，任何外来干扰源所产生的电场不能穿进机壳内部，使屏蔽内的设备，不受外界干扰源的影响。

7）电法保护接地

输送介质的长距离管道，为防止各种腐蚀因素的危害，确保管道投产后长期安全运转，通常全线路采用以外电源阴极保护为主，牺牲阳极保护为辅的电法保护，作为管道防腐的第二道防线。

8）过电压保护接地的作用

对于直击雷，避雷装置（包括过电压保护接地装置在内）促使雷云正电荷和地面感应负电荷中和，以防止数控机床设备遭到雷击的破坏，对于静感应雷，感应产生的静电荷，其作用是迅速地把它们导入地中，以避免产生火花放电或局部发热造成易燃或易爆物品燃烧爆炸的危险。

2.2接地系统故障可能导致的机床问题

1）接地系统的接地不良可能会导致操作面板出现问题，但是设备还可以部分能够运行。

2）电气控制不能被很好的屏蔽接地，导致数控系统控制故障;比如机床不能运动，操作面板无法进行操控等故障。

3）产生软性故障或无规律性的故障，造成难以把握到住故障点，增加排除故障的难度。

2.3数控机床电气控制接地系统的常见方案

1）保护接零

企业中的数控机床一般使用三相电，其中的零线是接地线路的重要组成部分。将机床设备的金属外壳和电路的中性线连接起来，由于进行了接零的保护，将设备和零线形成了直接的回路，当发生漏电时，会将电流导向零线，保护设备和人员的安全。

2）保护接地

将设备和地面连接来称之为接地，在这种系统情况下，由于漏电的电流会流向地面，保护人员的安全。

3）系统接地

这种方案是利用电路之间的相互耦合，形成电路的互相限制和干扰，将之削弱，从而达到抗干扰和保护安全的作用。由于电气系统的智能化不断提高，其影响的精度越来越大，通过系统接地能够保证数控机床设备稳定的运行，保持其较高的精度。主要有：

其一、多点接地，这是由于电气控制中的电磁感应本身多样性的影响，

通过别样化的区别接地，将保护做到做好。

其二、混合接地，在数控机床中不但有普通的电路同时还有编制的数值电路，这样既包含了单点触地又包含多点触地的方式，具有高效的防止干扰的目的。

其三、单点接地，这种方式较为简单，能够满足较低频率的电气控制系统。

其四、浮地方式，原理是将机床设备使用的公共线路隔离开，防止和地线形成互相影响。在连接的同时，将之与地面之间安装一个电阻，其阻值要求较大，目的是当电量积累一定程度时将之消除，达到保护的作用，是一种间接的接地方案。

三、針对降低接地系统给数控机床带来危害的其他解决方法

3.1、汇流到接地排上引出的机床接地线径至少要大于14 mm2 或以上，而且接地阻抗不可超过100Ω

3.2、尽量避免焊接机械、EDM、高周波等设备很接近数控机床NC系统工作，将地线和含有大量噪声电源的地线分离接地也是一个很好的方法。

3.3、于机床附近位置独立设置接地铜棒并深埋后引出连接数控机床接地线，避免设备与设备之间的噪声干扰和因某台设备接地不良后产生的串扰。

3.4、使用符合安规认证（CE、UL 等）的电源供应器，避免电源供应器直流电压滤波不良或交流电源噪声消除不良带来次生影响。

3.5、对于高电压、大电流的驱动电线选择带屏蔽层的护套线材，将电流通过是电线上的产生的电磁感应、感生电压进行隔离屏蔽。

3.6、使用外设备接入数控机床前，请确认外协设备接地是否与机床之间接触良好。

3.7、针对数控系统对信号质量比较敏感的数据传送线，位置反馈线，数字检测开关线等都应选择带屏蔽层的护套线材。

随着电气控制技术的不断发展，数控机床电气控制越来越复杂和趣向于智能控制，从而导致针对电气控制的保护措施不断发展和更新，对接地系统的要求越来越高，这是本类技术研究的发展前景。对设备运行的稳定性保护，设备模块之间的干扰阻碍，确保加工精度和人员安全性具有重大的意义。

参考文献：

[1]王浩.基于PLC的数控机床电气控制系统研究[J].中国高新技术企业，2014，（21）：12-13.

[2]钟敏.企业中的电气装置接地系统的型式分类及利弊[J].安全生产与监督，2003，（3）

篇5：数控机床控制系统实习报告

在对南京第一机床厂为期一天的参观过程中，我们了解到了现代数控机床的高精度,高效率，柔性化，复合化，智能化，绿色环保的发展方向，以及对零件加工方案的策划方案。最后对机床的加工工艺路线进行了初步的认识，在此过程中我感受到了中国国内的数控机床制造以及加工精度与国际的标准还是有巨大的差距。

对于我国数控机床加工能力方面，我认为可能是由以下的几个影响因素造成的： 1，机床床身，导轨，执行元件的加工精度有待提高。

2，机床装配精度以及对机床运行过程中振动的问题。

3，加工功能复杂化问题。

4，数控机床控制系统的精度以及监控能力的问题。

提出问题 数控机床的控制系统是以什么方式，如何执行的？

必要性：

只有对控制系统进行较为深入的了解我们才能知道在数控机床的加工过程中，是如何通过数字化和自动化的设备对加工方法，加工精度进行一定的把握和掌控，并且了解我们所欠缺的部分在哪里。

研究的目的：

了解数控机床的控制系统的组成，控制原理，特别是控制程序的工作过程。

研究与分析：

数控机床的控制系统就是以位置量，角度，速度这些机械量，以及温度，压力，流量这些物理量为控制对象的，起控制的方式可分为逻辑与数据的运算处理控制和时序逻辑控制两大类。数控系统实现了机床自动加工的核心。

控制系统的组成分为输人装置、监视器、主控制系统、可编程控制器、各类输人／输出接口等（输入/输出装置、数控装置、伺服驱动装置、机床电气逻辑控制装置、位置检测装置）。

数控机床的控制系统有三大控制系统组成：数控机床的强电控制系统，伺服系统，以及被称为数控机床内置式plc的pmc。

！数控机床的强电控制系统

强电控制系统的功能有：将数控系统发出的弱电信号进行放大，从而去控制强电设备的运转；处理数控系统所受到的外界干扰信号（由于强电系统将弱电信号放大后就可以对外界微弱干扰进行区别，数控机床的控制柜一定要良好接地使其能够良好屏蔽外部的电磁干扰信号）和数控机床本身的强电元件运行时所产生的干扰（对于强电系统内部接触器吸合等产生的干扰信号，使用浪涌抑制元件可以消除其影响；对于数控系统通信使用的控制信号电缆使用单端或两端接地的方式可以有效消除电磁波的干扰）。

！数控机床的伺服系统

数控伺服系统是指以机床运动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统。对象例如工作台，导轨，刀具等执行元件。

闭环伺服系统主要由以下CNC装置，伺服驱动，执行元件，传动装置，位置反馈电路，速度反馈电路。

CNC装置的作用是接收输入的加工程序指令信息，进行插补运算和位置控制。

伺服驱动的作用是接收CNC指令信息，进行信号转换和功率放大，驱动伺服电动机运转。执行元件可以是步进电动机、直流或交流伺服电动机等。

传动装置包括减速箱和滚珠丝杠等传动链。

位置反馈电路的作用是检测实际位移量，信号由反馈电路送入位置控制单元，由CNC装置进行位置环控制。

速度反馈电路的作用是检测速度的实际值，信号由反馈电路送入速度调节单元，进行速度环控制。

伺服系统按照原理分类可分为开环伺服系统和闭环伺服系统。

开环伺服顾名思义就是没有反馈信息的系统，也是最为简单的进给伺服系统，其系统流量可简单的理解为指令脉冲输入驱动控制路线，进而控制步进电动机，断过齿轮箱的变速之后对工作台或者一些执行元件的位置进行控制。

闭环伺服系统则是在为电动机和工作台与执行元件处分别安装了速度检测盒位置检测，通过对速度和位置的检测进而反馈给驱动控制路线，形成闭环控制。

闭环伺服系统有较好的稳定性和可靠性，能及时修正一些位置偏差，而闭环控制系统的反馈分为以下四类

1)脉冲、数字比较伺服伺服系统将数控装置发出的数字(或脉冲)指令信号与检测装置测得的以数字(或脉冲)形式表示的反馈信号进行比较，获得位置偏差。

2)相位比较伺服系统伺服系统将指令信号与反馈信号都变成某个载波的相位，然后比较两者相位，获得位置的偏差，实现闭环控制。

3)幅值比较伺服系统伺服系统以位置检测信号幅值的大小来反映机械位移的数值，并以此信号作为位置反馈信号，一般还要将幅值信号转换成数字信号后才能与指令数字信号比较，从而获得位置偏差信号，构成闭环控制系统。

4)全数字伺服系统伺服系统控制技术已从模拟方式、混合方式走向全数字方式。！！PMC

所谓的PMC也就是PLC。

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的进行数学运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体和易于扩展其功能的原则而设计。

PLC是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置，是以微处理器为基础，结合计算机技术、自动控制技术和通信技术，用面向控制过程、面向用户的“自然语言”编程的一种简单易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工业控制装置。

PLC的特点

1）编程方法简单易学；

2）功能强，性价比高；

3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；

4）可靠性高，抗干扰能力强；

5）系统的设计、安装、调试工作量少；

6）维修方便；

7）体积小、能耗低。

PLC的控制领域广泛包括

开关逻辑和顺序控制

这是PLC应用最广泛、最基本的场合。它的主要功能是完成开关逻辑运算和进行顺序逻辑控制，从而可以实现各种简单或十分复杂的控制要求

模拟量的闭环控制

在工业生产过程中，许多连续变化的需要进行控制的物理量，如温度、压力、流量、液位等，这些都属于模拟量。为了实现工业领域对模拟量控制的广泛要求，目前大部分PLC产品都具备处理这类模拟量的功能（A/D、D/A转换）。另外，某些PLC产品还提供了典型控制策略模块，如PID模块，从而可实现对系统的PID等反馈或其他模拟量的控制运算。数字量的智能控制

利用PLC能接受和输出高速脉冲的功能，配备相应的传感器（如旋转变压器等）或脉冲伺服装置（如环形分配器、功率放大器、步进电机等）实现数字量的智能控制。

智能控制模块：位控单元模块、运动单元模块、可实现曲线插补等功能。

数据采集与监控

PLC实现现场控制，采集、记录、显示现场数控，以供进一步分析研究；

利用PLC自检信号多的特点，实现自诊断式监控，减少系统的故障，提高累计平均无故障运行时间，同时可减低故障修复时间，提高系统的可靠性。

通信、联网、集散控制

PLC与PLC间的通信联网；

PLC与计算机的通信联网，由计算机实现其编程与管理；

PLC与智能仪表、智能执行装置的通信联网，实现数控交互与控制；

利用PLC的强大的联网功能，把PLC分布到控制现场，并实现各部分间的通信，达

到分散控制、集中管理，构成PCS系统。

PLC的基本组成（PLC是一种通用的工业控制装置，其组成与一般的微机系统基本相同。）主要包括：中央处理单元、存储器、输入/输出单元、电源、通信接口以

及扩展单元等。

各部分的功能为

1中央处理单元

接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；

诊断电源、PLC内部电路的工作状态和编程的语法错误；

用扫描的方式接收输入信号，送入PLC的数据寄存器保存起来； PLC进入运行状态后，根据存放的先后顺序逐条读取用户程序，进行解释和执行，完成用户程序中规定的各种操作；将用户程序的执行结果送至输出端。

2存储器（系统程序存储器，用户程序存储器，工作数据存储器）

I/O 单元

输入单元接受操作指令和现场的状态信息，如控制按钮、操作开关和限位开关、光电管、继电器触点、行程开关、接近开关等信号，并通过输入电路的滤波、光电隔离和电平转换等将这些信号转换成CPU能够接受和处理的信号。

输出单元将CPU送出的弱电信号通过输出电路的光电隔离和功率放大等转换成现场需要的强电信号输出，以驱动接触器、电磁阀、电磁铁等执行元件。

3电源单元

PLC由开关式稳压电源为内部电路供电，有的PLC能向外部提供24V的直流电源

4特殊I/O单元—智能单元

智能单元本身是一个独立的计算机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器，及与外界过程相连的接口。

5编程器

编程器的作用是供用户进行程序的输入、编辑、调试和监视。有的编程器还可与打印机或磁带机相连，以将用户程序和有关信息打印出来或存放在磁带上。磁带上的信息可以重新装入PLC。

PLC工作流程

（1）公共处理：复位监视定时器、进行硬件检查、用户内存检查等。

（2）程序执行：CPU按照先左后右、先上后下的顺序对每条指令进行解释、执行。

（3）扫描周期计算处理：扫描周期可设定为固定值，否则，则根据用户程序长短计算。

（4）I/O刷新：读入输入点状态，写入输入状态寄存器中；将输出状态寄存器的状态传送至输出锁存器，经输出电路隔离和功率放大，驱动外部负载。

（5）通讯：外设端口服务。PLC循环扫描工作流程

PLC的工作方式

PLC采用“顺序扫描、不断循环”的工作方式，这个过程可分为输入采样，程序执行、输出刷新三个阶段，整个过程扫描并执行一次所需的时间称为扫描周期。

！！数控机床的检测系统

数控机床的检测系统也就是应用于前文所提到的闭环伺服系统中的速度检测与位置检测。

数控机床在线检测系统分为两种，一种为直接调用基本宏程序，而不用计算机辅助；另一种则要自己开发宏程序库，借助于计算机辅助编程系统，随时生成检测程序，然后传输到数控系统中。

数控机床在线检测的工作原理

实现数控机床的在线检测时，首先要在计算机辅助编程系统上自动生成检测主程序，将检测主程序由通信接口传输给数控机床，通过G31跳步指令，使测头按程序规定路径运动，当测球接触工件时发出触发信号，通过测头与数控系统的专用接口将触发信号传到转换器，并将触发信号转换后传给机床的控制系统，该点的坐标被记录下来。信号被接收后，机床停止运动，测量点的坐标通过通信接口传回计算机，然后进行下一个测量动作。上位机通过监测CNC系统返回的测量值，可对系统测量结果进行计算补偿及可视化等各项数据处理工作。

测量典型几何形状时检测路径的步骤为：

1确定零件的待测形状特征几何要素；

2确定零件的待测精度特征；

3根据测量的形状特征几何要素和精度特征，确定检测点数及分布；

4根据测点数及分布形式建立数学计算公式；

5确定检测零件的工件坐标系；

6根据检测条件确定检测路径。

结论：

在上述的研究中我们可以对数控系统对数控机床加工能力，方式，以及精度上面的作用以及影响。

在精度方面，除了我们所说的机床本身以及一些执行元件，导轨的精度的影响外，数控系统的控制能力，检测系统的准确性以及伺服系统就起到了决定性作用。

而在数控机床加工复杂性的方面，对PLC的开发应用就是最好的解决办法，而据了解我国的PLC自主研发的能力和完备性，以及在其调试过程中所产生的问题仍然是未被完全解决，主要还是应用国外的西门子，三菱，松下的可编程控制器。

要解决这些问题，我们还是要在引进与使用国外先进设备的过程中对这些设备的设计思想，以及一些先进的理念进行学习，通过仿照开发的方式，从各个方面来进行研发，这个过程实属不易，需要一代代人不断的积累。记得我们的院长在一次讲座中说过，一项技术的开发，并不是今天有一个概念明天就可以进行实施的，往往是经过了一代代研究的积累，十年二十年后才有成果的。所以我们就得从细节开始，作者要好好学习PLC。

王侃夫，数控机床控制技术与系统，王侃夫,机械工业出版社2007

徐世许，可编程序控制器原理、应用、网络，中国科技大学出版社，2006

篇6：机床电气控制论文

【摘要】本文介绍了数控机床电气控制与驱动系统的可靠性分析方法，分析了故障树分析方法以及3F分析方法的特点，并阐述了元件质量、制造工艺水平、虚接虚焊、电源问题以及机械噪声等因素对数控机床电气控制与驱动系统的可靠性影响，指出了对电气控制与驱动系统采用分立模块结构，可以有效的提升系统的运行可靠性。

【关键词】电气论文

1前言

随着科技快速的发展，制造技术也得到了进一步的改进以及创新，而数控机床则是制造技术最为重要的载体，数控机床的发展以及可靠运行对于制造业的发展有着至关重要的影响。所以，人们也越来越关注数控机床的发展，而数控机床的可靠性更是评价数控机床先进性与否的关键性指标。在数控机床之中，电气控制与驱动系统是极为重要的一个子系统，同时也是数控机床中最易发生故障的系统。所以，要想确保数控机床的运行具有更高的可靠性，必须要确保电气控制与驱动系统具有非常好的可靠性。在对数控机床的电气控制与驱动系统进行可靠性分析时，故障树分析的方法极为重要的一种可靠性分析方法。由于故障树分析方法具有非常强的系统性，所以，故障树分析方法也被应用在很多的领域之中。不过，现阶段数控机床技术不断的革新与发展，数控机床的结构也更加的趋于复杂化，数控机床的故障发生也逐渐的突显出了动态失效的特点。所以，故障树分析方法已经无法满足对复杂数控机床结构的动态失效问题分析的要求，也逐渐的出现了基于动态失效的故障分析方法。近年来，3F技术开始出现并得到了迅速的发展，其在分析系统可靠性工作中发挥着越来越重要的作用，逐渐的被应用于各个领域之中，被用来分析不同系统的运行可靠性。

2数控机床电气控制与驱动系统的可靠性分析方法

2。1数控机床电气控制与驱动系统的故障树分析方法

在数控机床的运行过程中，对于运行的可靠性有着极为重要影响的便是电气控制与驱动系统。在数控机床之中，位于机床内部不同部位之中的一些电气元件和相应的连结线路便属于数控机床的电气控制与驱动系统，其也是数控机床中极为关键的一个子系统。而且在数控机床之中，该子系统发生故障的概率是最高的，同时也是对于数控机床可靠性影响最大的一个子系统。在对数控机床进行可靠性分析的过程中，应用的最为多的一种方法便是故障树分析方法，该分析方法已经在很多的领域之中得以应用。通过故障树分析方法，能够找出系统中所发生的一些基本的故障、故障产生的具体原因以及故障事件出现的概率大小等。所以，采用故障树分析方法进行可靠性的分析是极为必要的。故障树分析方法最早是在上世纪的60年代初由美国学者Watson所提出的，其主要是用来对结构相对复杂的一些系统进行安全性以及可靠性的相关评价工作。并且，在之后也逐渐的`对故障树分析方法进行了一定的完善与改进，使得该分析方法在可靠性分析中的应用更为广泛，故障树分析方法的具体流程如图1所示。在采用故障树分析方法时，若想防止形成一个不正确的故障树模型，要对构建故障树的一些边界条件加以严格的确定，并且也应当对一些事件进行严格的定义。同时，在构建故障树的过程中，也不能出现有所遗漏的问题，应当自上向下对故障树进行逐级的构建。

2。2数控机床电气控制与驱动系统的3F分析方法

3F分析方法是经过长期的实践总结而得到的，其能够有效的使系统中的故障得以减少或者彻底的消除，可以最大限度的确保系统的运行具有可靠性。通过利用3F分析技术，能够对系统中的故障模式、危害进行分析，还可以进行故障树分析，同时也能够进行故障的分析以及纠错处理，是确保系统可靠运行的一种有效以及实用的分析方法。

3数控机床电气控制与驱动系统的可靠性的主要影响因素

3。1元件的质量

在对以往对数控机床的维修经验来看，导致数控机床运行故障的原因，很多情况下是因为元件的质量出现问题而导致的。(1)对于数控机床的一些外围电气元件来说，会使用到一些接触式的机械元件，例如，继电器以及接触器等元件。若是这些元件的质量较差，极易的导致数控机床中电气控制与驱动系统发生不稳定的问题。在这些接触式的机械元件之中，所存在的一些质量问题主要是触点位置处的簧片不具有良好的弹性，在使用过程中极易发生疲劳问题，在动静的触点位置，接触过程中所形成的电阻较大。同时，受到外界环境温度升高以及元件的骨架发生一定的形变等因素影响，极易的导致这些接触式的机械元件出现失灵问题。(2)电容器元件出现失效问题同样也将出现一些噪声，尤其是电容器的形状为管状时，在引出线和内部的电极发生接触的过程中，要是出现接触不良的问题时，极易的产生较强的噪声，如果问题较为严重时，极有可能使得电解液发生并流问题，并流至电极以及引线的中间位置处，从而引发漏油现象，使得两者的接触电阻急剧增加，几乎的等同于将两者切断。并且，电容器的内部绝缘层易发生老化以及破坏问题，导致电容器的内部出现一定的放电现象，同样会导致非常大的浪涌冲击问题产生。

3。2制造工艺水平

(1)虚接虚焊。进行电气控制与驱动系统的安装作业时，对于导线端子应当充分的压紧，避免出现松动问题，要不然极易导致一些接触问题以及腐蚀问题的发生，使得在接触位置处的发热量急剧增加，接触位置的电阻值会急剧的增大。若在这一时期内有干扰电流的出现，那么接触位置便会形成非常大的电压降。而若是电压属于放大器装置的输入电压，那么会导致放大器在进行电压输出的过程中，存在极大的噪声电压。而对于一些焊接元件，若是发生虚焊问题。那么，在管脚的位置处易出现元件的锈蚀问题，虽然元件刚开始使用的过程中不会出现问题，但是在较长一段时间之后便会诱发一些噪声电压的出现，使得系统受到极大的干扰，引起系统的可靠性不良问题。(2)电源问题。在电气控制与驱动系统中，计算机装置发生故障的原因很多情况下是由于电源出现一定的故障而引起的。由于电源经常的会受到各个因素的干扰，所以电源极易出现一些较强的噪声，而会对电气控制与驱动系统造成可靠性极大的不良影响。另外，由于电网在供电的过程中，出现一些供电不稳定的问题，同样也极易的导致系统产生一定的波动，使得系统的可靠性受到较大的影响。因为不同的企业之间的用电具有相对大的差异性，仅仅是电网中电压出现波动情况，就会产生相对大的误差，另外，在输送的线路之中还存在着很多的谐波干扰，也易导致系统运行过程中的不稳定，使系统极易发生故障。(3)机械噪声。数控机床自身的固定结构或者一些传动的装置，在数控机床的运行时，若是由于设计以及安装等一些原因而未能全面的考虑周全，便易导致数控机床在运行的过程中出现较为严重的振动，也可能导致个别的器件的振动频率和电机发生转动的频率相同，形成共振现象。而若是这些元件所在的电路之中含有谐波电路的电容装置或者是电感线圈装置时，便会导致一定的干扰问题出现。若是一些接触式的机械器件发生振动，极易导致压力的不断变化而引起接触位置的接触不良问题出现，而电流在经过此位置时就会形成相应的电压波动，从而影响到整个系统的可靠性。

4结语