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機床數控系統范文1
關鍵詞：數控程序；數控及驅動單元；硬件接口
1 數控程序
數控程序是指導機床進行加工的語言，而τ謔控程序的命名也是有要求的，首先是程序語句的開端必須為兩個字符的字母，跟隨著的可以是其他，例如字母、數字等，而程序的字符不要超過16個，中間不要有分隔符，數控加工程序的結束符為M02或者M30，例如圖1某數控車床加工程序語句。
2 數控及驅動單元
西門子840D數控系統的組成（如圖2）由NCU、MMC、CPU這幾個部分，而611D驅動與NCU在一起，通過設備總線相連接，所以一般會將611D與NCU規劃在一起，為一個部分，在系統中MMC和OP組成了人機界面，MMC就相當于人與機器溝通的橋梁，它具有自己獨立的CPU，同時具有鍵盤輸入功能，有硬盤、軟驅等，而OP就是相當于顯示器，為人提供機器的動態消息。
對于西門子840D系統中的MMC部分，有兩種內容，一種為MMCC100.2，另一種為MMC103，前一種是沒有硬盤，后一種為奔騰，可以帶硬盤。
在NCU模塊中的MCP功能，是專門為數控機床配置的，不同的機床配置不同的節點，這個節點是在OPI上，而MCP分為車床MCP和銑床MCP兩種，對于NCU是指數控840D系統中的數控單元，是對機床邏輯控制和NC部分的控制系統。
3 硬件接口
西門子硬件接口是具有通信的設備，是通過電纜與設備連接的接口，是西門子數控系統的輸出端口，611驅動接口（如圖3），611模塊中電源接口，主要是主控制電路中對電動機電源的輸入端口和其他三相電輸入端口。控制接口，對數控機床的主軸實現控制，可以實現主軸最大加速度停車，也可以實現主軸自動運行停車。驅動模塊接口，這個接口比較復雜，內容包含X431軸脈沖接口、X432：BERO信號輸入端口，X34、X35模擬信號接口，X411電機編碼器接口，X411機床測量接口。
611A控制模塊接口，這個模塊接口的主要作用是與1FT5（圖4）電機構成伺服驅動機構，實現對機床的速度與電流的控制。
4 結束語
機床在設計上可以從機、電、液這三個方面進行考慮，每個機床都離不開這三個部分，而機床電氣部分是最重要的，機床沒有電就不會動，再好的機械結構也不能達到加工的目的，而西門子數控技術是一個非常先進的技術，通過使用它可以將機床達到低故障率、停機率低，降低了威脅機床加工的質量和精度的因素，從而使數控機床的性能得到提升。
參考文獻
[1]于松田，鄧衛偉，房紀濤.基于西門子840D系統的數控鏜銑床改造與應用[J].機械工程與自動化，2009.
[2]高鴻斌，郭美靜，赫孟合.西門子PLC與工業控制網絡應用[M].電子工業出版社.
機床數控系統范文2
關鍵詞：三坐標；自動；焊接機床；數控系統
一直以來，各個電子制造廠焊接電路板時運用的大多都是傳統的手工藝焊接的辦法，也就是人工手持電烙鐵來進行焊接的辦法，這樣對焊接工人技能需求就很高，且存在許多缺點。首先是速度慢，由于人太過于自由靈活，稍微受點影響就會導致焊接位置偏移，帶來焊接誤差，還非常容易出操作事端，發生較多的工傷事故。因而這種焊接辦法也在逐漸地被企業淘汰，與此對應的自動化焊接技術優勢凸顯，逐漸時興起來。
1 系統總體實現過程
本系統是將三坐標移動精確定位思想靈活應用到電路板焊點定位上，被固定在軸上的焊槍可在空間中X、Y、Z三個方向自由移動，從而實現焊點的精確定位并依照命令執行焊接動作。X、Y、Z的具體坐標移動的位置也就是電路板的焊點位置，從Altium Designer軟件導出至Excel表格中，再由上位機采集通過串口傳送給下位機，單片機接收到定位坐標后給定細分器脈沖來控制電機驅動器，驅動步進電機轉動一定的角度，步進電機帶動絲杠上的滑塊實現三坐標的運動，通過焊槍的二維運動和焊臺的一維運動相互組合，定位至要焊接的焊點。
如圖1所示，焊槍由x、z方向的兩個步進電機來驅動絲杠，待x、z平面內定位完畢，y方向的步進電機開始運動，將載有電路板的焊臺運送到焊接位置，再由步進電機組成的送絲機構向高頻加熱器的線圈內送焊絲，焊絲通過加熱融化再加上烙鐵頭與焊錫的接觸來進一步加熱，即可對所需加工零件進行焊接，焊接時，溫度由非接觸式溫度傳感器檢測，保證工作過程中的溫度要求，當溫度過高或過低時便可進行手動調節，使整個系統的操作更加人性化。焊接完成后，x、y、z軸方向的步進電機反轉，并回到起始位置待命。
2 控制系統設計
控制系統利用上位機導入電路板焊點位置的坐標數據，上位機和下位機通過串口通信，主要完成焊點坐標的信號傳輸，下位機接到上位機的焊點坐標后發出程序指令，電機驅動器接到指令后開始控制步進電機轉動，進而控制絲杠滑動平臺移動、通過坐標與步進電機的步距角還有絲杠的螺距之間的關系，設定相應的算法，使得三坐標準確定位。
控制系統主要由步進驅動器、主控芯片、液晶顯示屏等組成。主控芯片選用的單片機是Free scale公司的16位單片機MC9S12XS1
28。為了使步進電機移動的精度更高，從而使絲杠的傳動更加平穩，我們選擇了最大可16細分的ZD-6560-V4高性能步進驅動器。
3 機械結構設計
機械部分主要是以實現x、y、z三個方向上的運動為主，此外還有對送絲系統的設計。焊槍固定在z軸方向的絲杠滑塊上，同時z軸絲杠又被固定在x軸絲杠滑塊上，并能自由移動，這樣就實現了焊槍的二維移動。帶有工件的焊臺則固定在y軸絲杠滑塊上，可實現焊臺的前后移動。此機械結構各部分的相互結合實現了三個坐標上的運動，焊槍可在工件上的任何一個位置進行焊接。
4 下位機程序設計
單片機在接到上位機傳來的坐標信號后，發出終端，這時各個步進電機開始按指令執行，x，y，z三軸開始運動，定位至焊接點，等準備就緒之后送絲機構開始往下輸送焊錫絲，同時給焊錫和烙鐵頭加熱，二者溫度都達到要求之后便開始焊接電路板，某焊孔焊接完畢后，x，y，z三軸復位，等待下一次中斷信號，繼續焊接電路板上的其他焊孔。單片機程序設計整體流程圖如圖3所示。
5 上位機設計
上位機采用C#可視化語言編寫，上位機軟件可與單片機進行串口通信，在上位機中輸入控件輸入焊點坐標位置，通過串口將數據發送給下位機，下位機接到信號后再處理并控制烙鐵頭的運動，具體界面如圖4所示。
6 結束語
該三坐標自動焊接機床的數控系統借鑒三坐標測量機的設計原理，為焊接機能夠實現精確定位焊點提供了較強的理論性依據。焊接精度高，系統采用絲杠傳動系統實現焊槍在空間X、Y、Z方向的移動，在最大程度上保證了絲杠的直線性和分辨率微小化，從而保證了加工的精確性，提高了焊接的精度。該系統整體結構穩定，外形美觀，制造成本低，軟件結構開放，編程操作和維修簡單，應用前景較好。
參考文獻
[1]張國雄.三坐標測量機的發展趨勢[J].中國機械工程，2000，Z1：231-235+9.
[2]榮烈潤.三坐標測量機的現狀和發展動向[J].機電一體化，2001，6：8-11.
機床數控系統范文3
關鍵詞：數控技術 西門子數控 控制系統設計
中圖分類號：TP306 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）04-0042-01
在數控領域，直流技術是最常被用來驅動和控制的方式，特別是在雙電機驅動的設備中。直流技術在轉速以及控制轉矩方面都具有優勢，同時擁有較寬的轉速調控范圍，尤其是驅動轉速較低的設備，它精度高的旋轉能力非常適合。這些優勢決定了直流技術對于驅動裝置的適用性。在調試和組態雙電機驅動的設備時，一般通過數字操作員面板以及標準工具來完成。使用者只要將DCM通過PROFIBUS接口以及數字和模擬量接口集成自動化解決方案中即可，不需要太多的投入。西門子數控機床控制系統是一個可以拓展的驅動系統，它不僅能夠用于一些基本的設備，如擠出機和軋機，還能夠用于較高的裝置中，如升降機和纜車等。在應用過程中，要根據實際情況對西門子數控系統進行性質和功能的相應調整。西門子數控系統的優勢決定了它的實際可用性，在保證生產質量的同時，還能夠使生產效率得到顯著地提高。
1 西門子數控機床控制系統的簡介
眾所周知，西門子公司在電氣行業具有很高的地位，其生產的很多電氣類設備都受到了廣泛的好評。從上世紀末期，西門子進行了數控機床控制系統的研發，西門子數控系統的問世給整個機床業的生產帶來新的活力。CNC數控裝置是西門子數控系統的關鍵部分，近年來，隨著技術的不斷發展，西門子公司已經在CNC核心技術的基礎上，研發了一系列的知名產品。這些產品的用戶遍及全球，在我國也有相當大的市場占有率。西門子數控系統有幾個基本的組成部分，核心是CNC數控設備，還有交直流驅動系統，進行位置和編程控制的系統，以及進行通信和輔助的設備。其中數控系統肩負著控制整個系統的重任，在數控機床的控制部件中屬于核心部件；交直流驅動系統，顧名思義就是完成進給、直流以及交流電機的驅動工作；控制數字機床內部運行秩序的工作是由可編程控制器來完成的；對于系統的位置也要進行準確的定位，位置控制系統便是實現對位置的控制；內部產生的信息，通過通信系統實現傳遞和控制；數控設備中鍵盤以及顯示等系統部分是進行輔助的部分，屬于數控系統中的輔助系統。以上的功能模塊通過技術人員的處理，在數字機床上進行安裝，再根據機床的特定工作性能，對西門子控制模塊進行重新編寫，完成后就能夠進行機床的自動控制生產。
2 基于西門子數控機床控制系統的設計
為了方便對于西門子數控系統設計的理解，我們以其在軋輥磨床上的實際應用為例來進行分析。我們知道在軋輥過程中，在對軋輥表面出現的精度磨損進行修復的同時，還要適應加工工藝的要求把產品加工出一定的彎曲度，這種難度較大的加工，只有精度較高的數控機床才能夠實現。這種問題，只要對軋輥磨床進行西門子數控系統的安裝就能夠解決，不僅能夠完成較高難度的加工，還能夠提高生產質量。
2.1 數控機床的硬件設計
一般來說，數字機床包括兩個部分，控制軟件以及機械硬件。軋輥磨床同樣包含電氣控制和硬件兩個組成部分。其中，機械部分主要負責磨削和承載的工作，電氣控制系統包括數控以及驅動模塊。我們主要介紹電氣控制系統的設計。通過水平方向或者垂直方向的數控鍵盤能夠完成直接的連接，PROFIBUS DP系統可以使I/O進行操作。除此之外，這個系統可以進行5軸數字驅動，通過Plus S2和Pro S3型驅動來實現，同時需要適配于以上兩個型號的PLC軸數字驅動一個。在驅動系統的選用方面，根據適配性的原則，選用交流驅動模塊SINAMICS120，同時在進行數控裝置的連接時，數據總線選用DRIVECLIO，這樣數控系統就能夠對編碼器ID信息和電動機進行自動的識別。硬件連接準備好之后，只需要將電機插入到控制系統之中，控制系統就會將其作為一個組件進行身份識別，免除了調試和安裝的過程，使機床的數控建設得到簡化。再通過直流調速器6RA70來實現直流電機的驅動，西門子系統能夠實現圖像、信息以及故障情況的顯示，同時通過輔助鍵盤能夠方便的實現控制命令的輸入。在數控系統的內部可以進行小型PLC的植入，這樣就能夠在機床內部實現邏輯控制，實現各通道的同步生產。
如果數控機床需要5軸驅動力，就需要選用SINUMERIK802D s1進行驅動，同時在工件和砂輪的驅動中采用Z4直流電動機兩臺，同時在機床軸驅動上設置1FK7交流電動機三臺。這樣一來，就能夠使軋輥磨床在進行主軸驅動的同時，完成三個輔助驅動軸的控制。通道可以保持獨立，也可以進行組合，通過PLC進行各種控制方式的同步控制，能夠避免混亂。除此之外，在以上硬件配置的基礎上，還應該給數控系統配置一套操作面板的接口以完成對于驅動模塊的控制，配置兩套PLC接口模塊使數控裝置得到完善，再配置兩套D/A模塊和一套電源以備不時之需。在數控系統中進行對于溫度、位移以及電壓等進行測量的輔助系統的設置也十分必要。
2.2 控制系統的軟件設計
如果在機床的數控系統安裝中選用SINUMERIK802D系統，那么系統軟件選用NC編程或者DIN、ISO代碼編程均可。對于PLC編程，要實現邏輯方面的控制，可以通過梯形圖等語言來進行編程。圓弧半徑、極坐標、輪廓沖突和描述等編程都能夠得到編程系統的支持，也可以將加工循環編入使編程更加簡化。此外，還應該進行各種補償功能的設置，如刀尖和刀具半徑補償、反向間隙以及螺距補償等。在進行編程時還要進行曲線逼近、插值等子程序軟件的設置，為程序的調用做準備。這樣的系統軟件設計，能夠出色的完成對各項工作的控制，還能夠通過顯示圖像模擬的方式使調試工作更加直觀，達到編程難度降低的目的。
3 結語
綜上所述，西門子數控系統的優秀品質，不僅使機床的生產質量和效率得到提高，還保證了系統操作的便利。西門子數控系統通過對硬件結構以及輸出方式的有效管理以及程序設計的簡化，使數控機床的建設在時間和資金上都得到降低。在實際的應用中，要針對機床性能和功能等的實際情況，合理的進行系統軟硬件的設計，選用最佳的西門子電氣設備，使機床的生產狀況達到最好。
參考文獻
機床數控系統范文4
關鍵詞：數控機床；故障；分析；維修
前言
數控機床已經廣泛應用于現今各行各業的生產中為工業生產的騰飛提供了不小的助力，但是數控機床集成度和自動化程度提高的同時也使得數控機床的復雜性大幅提高，當數控機床出現故障時也對數控機床的維修提出了不小的考驗。本文將在分析數控機床常見故障的基礎上對如何做好數控機床的維修進行分析闡述。
1數控機床常見故障分類
數控機床常見故障根據其發生的特點、原因等可以將其分為：（1）系統軟、硬件故障，數控機床軟件故障指的是數控機床其自身的數控系統軟件部分所帶來的故障，在維修數控機床軟件故障時無需對數控機床的硬件設施進行修理，僅需要在分析數控機床PLC程序等的基礎上對數控機床的參數或是PLC程序進行改動即可消除故障、而數控機床硬件故障則主要指的是數控機床的控制模塊等出現硬件性損壞，需要將故障硬件拆下修理后才能繼續使用。（2）數控機床的機械故障，此類故障主要是由于數控機床的機械磨損、機械撞擊等所造成的損壞，在維修時需要對數控機床機械磨損區域或是撞擊區域進行修復以此來恢復數控機床的正常使用。（3）有無診斷報警的故障，現今的數控機床控制系統中都編制有詳細的數控報警信息，用戶可以根據數控報警信息來對數控機床的故障發生區域進行診斷以此來縮小故障診斷范圍。但是在一些數控機床的控制系統中，并未對數控機床的報警信息進行詳細的解釋，需要數控機床維修人員查找相關資料來予以解決。此外，根據數控機床故障發生的類型可以將數控機床的故障分為機械故障和電氣故障兩大類。
2數控機床電氣故障原因分析及查找
2.1數控機床電氣故障原因查找前的準備工作
前期的準備工作對于數控機床電氣故障的排除有著極為重要的意義，當數控機床出現故障時，應當保持數控機床現場的故障狀態等待數控機床維修人員到達現場，從而有利于數控機床維修人員根據現場的實際情況對數控機床故障發生的原因進行初步的判斷，在對數控機床維修時，數控機床維修人員需要對數控機床故障出現的指示情況及數控機床故障發生的背景情況進行仔細的了解，從而掌握第一手的資料為數控機床的維修打下良好的基礎。在維修人員到場對數控機床操作人員進行情況了解的過程中，數控機床維修人員需要在與數控機床操作人員的交談中捕捉到有用的信息，從而做出自己的判斷以確保數控機床故障情況的準確性與完整性，此外，在數控機床故障原因查找的過程中數控機床維修人員不能盲目的對數控機床故障進行處理，而是應當對可能造成數控機床電氣故障的原因進行詳細的測量，以免盲目操作而造成數控機床故障復雜性的增加，提升數控機床故障排查的難度。一般來說，對于數控機床所產生的故障數控機床的數控系統中都是帶有提示的，應當通過數控機床中所顯示的故障報警信息查找相關的數控機床數控系統診斷手冊從而對數控機床電氣故障的觸發因素進行了解，從而便于數控機床維修人員結合保障進行來對數控機床進行故障排查。
2.2數控機床的故障排查
在數控機床的故障排查中，需要通過問詢操作者數控機床故障前后設備的運行情況是否有異常情況，以確定數控機床所產生的故障時偶發性的故障還是經常性故障，在數控機床故障發生時是否有異兆，在數控機床故障發生時是否有其他異常操作或是異常情況等，這些信息對于快速、準確的定位數控機床故障位置有著極為重要的意義，此外，在對數控機床進行故障維修時應當在安全的前提下注意觀測數控機床在運行的過程中是否有異常聲音及其他的一些異常信號，在切斷電源后，數控機床維修人員可以通過聞電氣控制系統中是否有焦糊味以及觸摸數控機床的電機、變壓器以及熔斷器等查看其是否有過熱現象。在數控機床電氣系統的維修過程中，數控機床維修人員需要對數控機床數控控制系統中的各部分的電氣構造及原理進行充分、全面的了解，以便在數控機床故障排查中可以通過數控機床電氣設備的控制原理來實現對于數控機床電氣故障原因的查找。在數控機床電氣故障的排查中，對于機床廠家所編制的用戶報警可以通過對PLC報警的觸發條件進行逐項排查從而找出造成數控機床電氣故障的故障點，從而實現對于數控機床電氣故障的排除。而對于一些數控機床數控系統的系統性報警，則應當根據系統報警信息來查找相關的報警診斷手冊以此來確定數控機床系統報警所代表的意義和可能的原因，并結合數控機床的電氣控制原理來查找相應的故障點。在對數控機床的電氣故障進行排查的過程中，都需要從數控機床設備的動作原理入手來進行分析以此來縮小數控機床故障查找的范圍，而后通過數控機床電氣故障所產生的信息對數控機床故障原因進行逐級的排查，根據數控機床報警細節最終找到數控機床電氣故障的故障點，而后采取相應的處理措施來排除故障。此外在數控機床電氣故障的排查過程中需要注意的是一些關聯性報警信息，這些數控機床報警所顯示的信息并不是數控機床的直接報警而是由直接故障點所引出的一些關聯性的報警信息，從而為數控機床的故障排除帶來了不小的難度。在排除此類故障時，數控機床維修人員需要通過對數控機床故障信息進行細致的分析找出造成數控機床故障報警的真正原因從而實現對于數控機床故障的排除。
3數控機床故障檢修中的注意要點
數控機床的控制系統極為復雜，在對數控機床控制系統進行拆卸的過程中需要注意做好記錄并注意避免破壞數控機床設備的內部結構，對于數控機床電氣控制元件拆卸下來的部分需要做好分類、保存以免丟失而對后期的維修造成影響。在對數控機床電氣控制系統進行測量的過程中需要注意的是對于帶有阻值的線路進行測量時應當處于下電狀態，避免帶電測量。在對數控機床的控制電路板進行拆卸的過程中需要注意不得損壞電路板，在拆卸的過程中需要注意做好各線路上的開關、跳線等的位置，以便在數控機床電氣控制系統恢復的過程中將其恢復的原來的位置，在數控機床電氣設備的檢修時需要進行兩極以上的對照檢查，需要注意對各板上的元件進行標記，避免元件錯亂。在查清線路板上的電源配置后數控機床檢修人員需要根據檢查的需要對線路板采取分別供電或是全部供電的方式來對數控機床的控制電路板進行檢測，查找故障點。此外，在數控機床維修的過程中尤其需要注意的是避免觸碰數控機床中的380V/220V等的高壓部分，以免造成安全事故。
4結束語
數控機床的控制系統極為復雜，在對數控機床進行故障排除的過程中需要從數控機床故障發生的現象入手從數控機床故障發生的原理進行分析查找故障發生點，由于數控機床涉及到機械、電氣、液壓、氣動等多方面的因素，在對數控機床進行故障排查的過程中需要進行綜合的考慮，確保數控機床的正常運行。
參考文獻
[1]王永濤.機床電氣設備故障分析與維修[J].科技與企業，2015（4）：232-232.
[2]梁愛菊，陳少杰.基于PLC的數控機床電氣控制系統研究[J].建筑工程技術與設計，2016（20）：17-18.
機床數控系統范文5
【關鍵詞】PLC；數控機床；電氣控制
系統科學技術的不斷進步，推動了工業制造業的技術革新。傳統的機床控制模式也逐漸被計算機數字化程序控制所替代，這不僅提高了工業生產效率，節約了勞動力，而且控制技術更為精確完善，體現出了很大的技術優勢。PLC控制技術，即可編輯邏輯控制器，系統比較穩定，無需傳統控制技術需要的零部件更換，只需要改變相關的參數，就可以實現不同的工藝改變，一套設備，可以實現對多個生產環節的控制，節約了大量的人力物力，提高了生產效率，對于增強企業核心競爭力，降低產品生產成本，有著重要的作用。
1數控機床電氣控制系統的基本結構
1.1數控機床的基本結構
用計算機信息化技術，通過編輯相應的控制程序，對設備系統進行控制的技術，就是數字化控制技術。數控機床，也就是利用數字化控制技術對機床進行控制，實現計算機程序對零部件加工的整個過程控制。現在的電器設備也都應用了數字化控制技術，比如現在的智能空調，智能手機等，都是數字化控制技術應用的典范。數控機床，大體都由以下幾部分組成：機床主體、電氣控制單元、執行系統和數據控制系統。1.1.1機床主體機床是整個系統的執行者，一般外形都比較大，是加工零部件的直接設備。同時，它也是數據控制的對象，對其實現控制的結果，關系到最終產品質量的好壞。1.1.2電氣控制單元電氣控制單元是數控系統的核心硬件，通過對編輯好的軟件程序的分析和使用，實現對機床的控制，是控制機床工作的樞紐。這個系統的運動控制器，是控制單元中最重要的部分，它通過接收來自傳感器的指令信號，轉變成電信號。它對整個系統的邏輯、程序控制起著決定作用，對于機床的運行、加工時長、零件加工規格等都起著控制，是機床能否正常運轉的關鍵部位。1.1.3電氣控制系統的執行部分電氣控制系統主要通過電磁閥對機床進行控制，比如在機械加工過程中，會出現刀具的磨損和損壞，通過電磁閥的控制，實現刀具的檢測和更換。通過電磁閥的開關，實現機械手和刀具的加緊和松弛，完成換刀工作，提高機床的工作效率，這比人工換刀要快很多，尤其是換刀精確，并且能夠進行數據檢測。當發現刀具出現磨損或者角度發生問題時，就會反饋給中樞控制系統，控制單元就會通過對電磁閥的控制，實現機械手對刀具的更換或角度調整。這樣可以對加工過程實現實時監測，極大的提高工作效率和產品質量，這樣能夠保證不同批次，產品的規格和質量比較統一，降低殘次品的產出率，對于加工企業重要性不言而喻。
1.2數控機床的特殊結構
主要是機床在工作過程中，會出現一些緊急情況，針對這些出現的情況，需要作出應急反應或處理，從而就需要有一些特殊結構，以免造成機床進一步損壞或安全事故。比如急停按鈕的設置，當出現一些緊急的事故時，通過其對機床進行緊急控制，或者對程序進行復位。
2基于PLC的數控機床電氣控制系統的設計
2.1數控機床電氣控制方式的選擇
選用合適的機床電氣控制方式，決定著機床加工質量和效率。優秀的機床電氣控制系統能夠提升生產產品的精度和產品的性能。因此，需要根據加工零件的性能和特點，選用合適的系統，根據對象特點設計合適的程序，通過PLC控制系統選擇合適的X軸和Y軸。數控機床電氣的控制效果的直接表現，就是運動控制器的作業性能。合適的數控系統能夠讓運動控制器發揮出更強的穩定性與高速性能，并且增加接入軸的數目，自主編輯性能以及后續便利的升級方式。
2.2數控機床的功能
數控機床系統，在工作時，不僅可以實現X、Y、Z軸三軸聯動，也可以讓所有軸同時運動或者分開獨立運動。數控機床的全閉合環控制方式，利用X、Y軸的運動軌跡對工作臺進行定位，實現對操作模式的精確控制。為了能夠讓數控機床的電機長時間持續工作，需要對電機的溫度做好監測工作，并且有合適的冷卻系統進行降溫保護。機器運轉工作也會造成刀具的損壞和角度變動，為了實現自動換刀的功能，對主軸配備了專用的機械換刀手和刀庫。機械手進行相關的刀具更換和調整，不僅可以提高工作效率和設備的穩定性，而且降低換刀發生的安全事故率。
3數控機床出現故障分析
數控機床在運行過程中，也會出現故障或者錯誤，如果不能做出應急處理，就有可能對設備造成損害或者人員傷亡。因此，通過數控機床系統控制中的緊急控制按鈕，PLC中間繼電器會立即將急停信號傳遞到系統中，繼電器迅速做出停止反應，快速停止設備的運轉，既保證了設備不會造成繼續損害，還能杜絕由此產生的可怕后果，專業人員能夠根據發生故障時的狀態，根據程序執行狀況和控制單元逐項檢查，對故障問題作出分析處理。
4結語
隨著科學技術不斷在數控技術中的應用，PLC數控機床控制技術也會越來越完善，程序化程度越來越高，功能越來越強大，解放更多的勞動力，用高效準確的計算機技術進行專業的生產控制，提高產品的精確性，降低人為錯誤操作帶來的事故率，對于增強企業的產品競爭力，有著重要的作用。但是，就目前我國的數控技術發展程度來說，與發達國家還存在著較大的差距，因此，設計更多適合實際生產的數控機床電氣控制系統是很有必要的。選擇合適的程序控制模式，對于電氣控制系統是十分關鍵的。它不僅涉及到對各個部件的控制和運行，而且能夠對多種機床操作實現兼容，有利于實現對不同型號的機床控制操作。PLC作為現代數控機床的常用控制系統，在實際的生產控制中，已經發揮出了巨大的作用，創造了可觀的經濟效益。但是，由于我國的生產水平相對較低，純機械化生產的工藝和技術水平，還有很多現實的制約因素。因此，通過不斷地提升電氣控制技術的設計方法，提高行業的制造水平，有著重要的意義。
參考文獻
[1]聞紹靖,王嬌.基于PLC的數控機床電氣控制[J].數字技術與應用,2017(02):10.
機床數控系統范文6
由數控系統供應商提供的PLC在硬件上無論是接口類型還是I／O點的規模都為了適應數控機床的要求進行了專門設計或給出了典型推薦配置；軟件上則一般根據數控機床的控制要求固化了PLC程序或提供標準PLC例程供用戶參考選用。用戶在使用中需要根據具體機床的特點設置少量的參數或對標準例程作部分修改即可滿足一般的要求。對于復雜的控制要求也可以通過參考例程比較容易地實現。
一、PLC系統設計步驟
1.工藝分析
首先對被控機床設備的工藝過程、工作特點、控制系統的控制過程、功能和特性進行分析，估算I／O模擬量的接口數量和精度要求，從而對PLC提出整體要求。
2.系統調研
對根據設備的要求初步選定的數控系統進行調研，了解其所提供的PLC系統的功能和特點，包括PLC的類型、接口種類和數量、接口性能、擴展性、PLC程序的編制方法、售后服務等內容，必要時應該和供應商直接聯系。
3.確定方案
根據前兩步的工作，綜合考慮數控系統和PLC系統的功能、性能、特點，本單位的需要和使用習慣以及整機性價比確定PLC系統的方案。
實際上，這里主要是從PLC的角度對數控系統提出要求，從而確定數控系統的方案。
只有少數情況才會需要選用獨立型PLC。例如，從經濟的角度考慮，選用了簡易型數控系統，但設備需要較多的模擬量接口或大量的開關接口，而數控系統提供的PLC不能滿足要求，則需要選用獨立型的PLC。
在選擇獨立型PLC時，主要考慮四個因素：
（1）功能范圍。PLC功能有強弱之分，價格差別很大。應根據系統的實際需要選用。功能方面主要考慮有無擴展能力，有無模擬量輸入輸出，指令系統是否完善，有沒有中斷能力和聯網能力等。
（2）I／O點數。統計系統設計中輸入／輸出的種類及數量，確定選用I／O模塊的種類及數量。一般都有一定數量的擴展單位供用戶配置。選用時要在滿足需要的前提下注意經濟性。
（3）存儲器容量。根據系統大小的不同，選擇用戶存儲器容量不同的PLC，一般廠商提供1kB、2kB、4kB、8kB、16kB等容量的存儲器。選擇方法主要憑經驗估算，其估算方法有下列兩種：
第一，PLC內存容量（指令條數）約等于I／O總點數的10～15倍。
第二，指令條數=6（I／O）+2（Tm+Ctr）。式中Tm為定時器總數，Ctr為計數器總數。有時可以在其基礎上增加20%的裕量。
（4）處理時間。PLC從處理一個輸入信號到產生一個輸出信號所需的時間稱為處理時間。處理時間的長短不僅決定于CPU的循環掃描周期，還與輸出繼電器的機械滯后、輸入信號的到來時刻在掃描周期中的時機以及程序語句的安排有密切的關系。當PLC的掃描周期為20ms時，一個交流輸入信號的處理時間可達60ms左右，這對于一般工業控制系統來說已足夠靈敏，對某些要求輸入／輸出作出快速響應的設備，可采用快速響應模塊、高速計數模塊及中斷處理等措施來縮短處理時間。
4.電氣設計
PLC控制系統的電氣設計包括內容有：原理圖、元器件清單、電柜布置圖、接線圖與互連圖，如果是定型設備還應包括工藝圖，這在其他資料有詳細介紹。電氣設計時特別要注意以下幾點：
第一，PLC輸出接口的類型，是繼電器輸出還是光電隔離輸出等。
第二，PLC輸出接口的驅動能力，一般繼電器輸出為2A，光隔輸出為500mA。
第三，模擬量接口的類型和極性要求，一般有電流型輸出（-20～20mA）和電壓型輸出（-10～+10V）兩種可選。
第四，采用多直流電源時的保護電路。
第五，輸出端接不同負載類型時的保護電路。
第六，執行電器若為感性負載，需接保護電路。直流可加續流二極管，交流可加阻容吸收電路。
第七，若電網電壓波動較大或附近有大的電磁干擾源，應在電源與PLC間加設隔離變壓器、穩壓電源或電源濾波器。
第八，主要PLC的散熱條件，當PLC的環境溫度高于55℃時，要用風扇強制冷卻。
二、PLC程序設計
目前，數控機床特別是通用數控機床的各種功能，例如主軸控制、車床刀架轉位、加工中心刀庫的換刀、、冷卻的啟／停等已經標準化，各種數控系統一般都內置或提供滿足這些功能的PLC程序。采用獨立型PLC時，一般廠家也會提供滿足通用數控機床要求的標準PLC程序。因此，設計PLC程序最重要的方法就是詳細了解并參考系統提供的標準PLC程序。
程序設計是PLC應用中最關鍵的問題。PLC程序設計的基本思路是按照設備的要求設計輸入和輸出信號的邏輯關系，在輸入某些信號時得到預期的輸出信號，從而實現預期的工作過程。因此，簡單而常用的方法是以過程為目標，分析每個過程的啟動條件和限制條件，根據這些條件編寫該過程的PLC程序，完成了所有過程的PLC程序即完成了整個PLC程序。其中某個過程可以僅涉及一個輸出接口，例如冷卻電動機的啟動／停止；也可以涉及多個輸出接口，例如加工中心換刀的過程。這種方法比較容易實現PLC程序的模塊化，易于各過程的獨立調試，缺點是往往不能保證最小的存儲器占有量。目前，隨著計算機和微電子技術的發展，對PLC存儲器容量方面的限制已經越來越小。
1.PLC程序設計的常用方法
程序設計的方法有很多，如狀態表法、功能表法、流程圖法及現代Petri網法等。
（1）狀態表法。狀態表法是從傳統繼電器邏輯設計方法繼承而來的，經過適當改進，適合于可編程序控制梯形圖設計的一種方法。但狀態表法僅適合于單一順序問題的程序設計，而對于具有并順序和選擇順序的問題就顯得無能為力。
（2）功能圖法。功能圖法是先將控制要求表達為功能圖，用功能圖來說明可編程序控制器所要完成的控制功能，然后由功能圖寫出邏輯方程，再畫出梯形圖或寫出指令。
狀態表法、功能圖法可以解決順序、隨即等類型問題的程序設計。但是，這些方法不適用于具有協調、競爭等性質系統控制程序的設計。Perti網方法是解決并行系統程序設計的一種方法。
（3）流程圖方法。對于采用計算機高級語言設計的PLC程序，可以采用數據處理指令來解決邏輯問題，比單純用邏輯指令要簡單的多?？梢苑奖愕靥幚眄樞颉㈦S即、協調、競爭等控制功能。流程圖是熟悉計算機高級語言的程序設計人員常用的程序設計方法。
流程圖是采用高級語言編程程序的PLC所用的方法，與一般軟件設計的流程圖相同，由有向線段、處理塊、判斷塊等元素組成，對數控機床上的各種過程都能非常方便的描述。在分析機床的工藝和控制過程時，可以直接采用流程圖進行描述，這樣完成了機床所有的控制過程的分析，也就基本上完成了程序設計，然后再通過流程圖完成程序的編寫。這種方法也適用于采用語句表編程語言的PLC。
（4）將繼電器控制電路，改畫成梯形圖。對于采用梯形圖編程的PLC，正如前述由于繼電器控制電路與梯形圖有很多相似之處，因此，可以將成熟的繼電器控制系統直接改畫成PLC梯形圖，這種方法適用于較簡單的控制過程。
（5）經驗設計法。對于較復雜的控制過程，可以根據被控制對象控制的要求，初步設計出繼電器控制電路，或直接設計出梯形圖，再進行必要的簡化和校驗，有時在調試過程中還需要進行必要地修改。這種設計方法靈活性大，其結果一般不是唯一的。一般與第一種方法配合
使用。
2.PLC程序設計的一般步驟
第一，若所采用的PLC自帶有程序，應該詳細了解程序已有的功能，對現有需求的滿足程度和可修改性，盡量采用PLC自帶的程序。
第二，將所有與PLC相關的輸入信號（按鈕、行程開關、速度及時間等傳感器），輸出信號（接觸器、電磁閥、信號燈等）分別列表，并按PLC內部接口范圍，給每個信號分配一個確定的編號。
第三，詳細了解生產工藝和設備對控制系統的要求，畫出系統各個功能過程的工作循環圖或流程圖、功能圖及有關信號的時序圖。
第四，按照PLC程序語言的要求設計梯形圖或編寫程序清單。梯形圖上文字符號應按現場信號與PLC內部接口對照表的規定標注。
3.PLC程序設計的一般原則
第一，設計時要考慮到保證人身與設備的安全。
第二，PLC的設計應該是在保證操作者和設備安全的前提下完成其功能。
第三，PLC程序的安全設計，并不代表硬件的安全保護可以省略。
第四，PLC程序的安全設計，僅是在軟件上提供保護功能，為了避免軟件工程異常和調試中程序編寫錯誤或操作不當引起的事故，還要在硬件上設計保護功能。例如，電動機正／反轉接觸器的互鎖設計、電動機的限位保護開關，這些均在硬件上實現，不需要通過PLC控制。
第五，了解PLC自身的特點。不同的廠家的PLC都各有特點，在應用中也會不同，因此要了解PLC自身的特點才能正確使用并發揮PLC應有的能力，如PLC的初始狀態、工作方式（循環掃描／周期掃描）、掃描周期。
第六，設計調試點易于調試。PLC程序的設計往往不是一次可以完成，常常需要分步反復調試和實驗，因此，在PLC設計中，與一般的軟件設計類似，需要利用中間寄存器設計跟蹤標記和斷點，以方便調試。例如，在自動換刀控制程序中設計臨時外部控制指令，使連續的換刀過程變為分布執行，分布檢查換刀的控制過程是否滿足實際要求，待調試成功再取消該臨時外部控制指令，使換刀過程連續執行。
第七，模塊化設計。數控機床的PLC一般要完成許多功能，模塊化設計便于我們對各個功能進行單獨調試，當改變某一功能的控制程序時，也不會對PLC的其他功能產生影響。
第八，盡量減少程序量。減少程序量可以減少程序運行的時間，提高PLC的響應速度，這對于循環掃描的PLC尤為重要。另外，某些內裝式PLC與數控系統共用處理器、存儲器等資源，減少PLC的程序量對于節省系統資源也是非常必要的。
第九，全面的注釋，便于維修。PLC所服務的數控機床要求長時間的穩定運行，因此，PLC出現問題時要能立刻排除，詳細的注釋有利于維修人員維修、日常維護及系統擴展新的功能。
三、PLC調試
1.輸入程序
根據型號的不同，PLC有多種程序輸入方法，例如，在PLC上本地輸入，通過數控系統輸入，通過外部專用編程器輸入，通過PLC提供的基于PC的軟件在外部PC上輸入。多數PLC都提供PC機編程輸入功能。
2.檢查電氣線路
如果電氣線路安裝有誤，不僅會嚴重影響PLC程序的調試進度，而且有可能損壞元器件。因此，調試前應該仔細檢查整個系統的電氣線路，特別是電源部分。若系統是分模塊設計調試的，也可以只檢查準備調試的模塊部分的電氣線路。
3.模擬調試
正如前述，PLC處在數控系統與機床電氣之間，起著承上啟下的作用，如果PLC指令有誤，即使電氣線路沒有錯誤，也有可能引起事故，損壞設備。例如主軸采用齒輪傳動時，若齒輪嚙合未到位，強行長時間運行主軸有可能損壞傳動齒輪。因此，在PLC實際應用調試前應先進行模擬
調試。
模擬調試可以采用系統提供的模擬臺調試，也可以在關閉系統強電的條件下模擬調試，例如，關閉主軸強電空開，那么調試中即使PLC動作有誤，由于主軸電動機不會實際運轉，所以也不會引起事故。
對于輸入信號，如主軸擋到位回答信號、刀具夾緊到位回答信號等，可以采用人工輸入的方式模擬，按照預定設計的順序逐步調試，觀察輸出信號及其控制的執行電器是否按預定規律動作。
4.運行調試
接通功率器件的動力，如電動機及其驅動器的強電、氣壓、液壓等，按照實際運行的需要調試，在運行調試中要注意電氣與機械的配合。
5.非常規調試，驗證安全保護和報警的功能
按照與設計功能不同的順序輸入或輸出信號，例如刀具松的狀態下，按主軸啟動按鈕，或在主軸運行中，按下刀具松按鈕，觀察PLC設計的保護功能是否有效。
運行中接入各單位的報警信號，觀察PLC程序是否能正確地報警并保護相應的單元。例如主軸運行中，接入主軸過熱信號，觀察PLC是否能報警，并同時停止主軸和刀具
進給。
這部分工作一般也分為模擬調試和運行中調試兩步，以防如果保護功能失效損壞器件和設備。
6.安全檢查并投入考驗性試運行
