数控机床电气控制
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。
3-电控基础-数控机床电气控制解析
第3章
5）分励脱扣器额定电压等于控制电源电压。 6）长延时电流整定值等于电动机额定电流。 7）瞬时整定电流：对保护笼型感应电动机的断路 器，瞬时整定电流为8~15倍电动机额定电流；对于保 护绕线型感应电动机的断路器，瞬时整定电流为3~6 倍电动机额定电流。 8）6倍长延时电流整定值的可返回时间等于或大 于电动机实际起动时间。
第3章
7/14/2024 1:07 AM
图3-6 直流接触器的结构示意图 1—铁心;2—线圈;3—衔铁; 4—静触点;5—动触点; 6—辅助触点;7，8—接线柱; 9—反作用弹簧;10—底板
第3章
2、接触器的主要技术参数
接触器的主要技术参数有极数和电流种类，额 定工作电压、额定工作电流（或额定控制功率）， 额定通断能力，线圈额定电压，允许操作频率，机 械寿命和电寿命，接触器线圈的起动功率和吸持功 率，使用类别等。
分类：空气式、电动式、晶体管式及直流电磁式等几大类。 延时方式：通电延时和断电延时两种。
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第3章
（1）直流电磁式时间继电器
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直流电磁式时间继电器
第3章
（2）空气阻尼式时间继电器
空气式时间继电器是利用空气阻尼的原理制成的 分：通电延时、断电延时 组成：电磁系统、延时机构、工作触点
第3章
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电压继电器电气符号
（2）电磁式电流继电器
第3章
A．过电流继电器 通常，交流 过电流继电器的吸合电流I0= （1.1～3.5）IN，直流过电流继 电器的吸合电流I0=（0.75～3） IN。由于过电流继电器在出现过 电流时衔铁吸合动作，其触头来 切断电路，故过电流继电器无释 放电流值。
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设计浅述数控机床是一种集机械、电子、液压、气动、光学、计算机技术等多种技术于一体的高精度、高效率、高自动化的机械设备。
而在数控机床中，电气控制系统是整个设备的中枢部件之一，起着至关重要的作用。
而在电气控制系统中，PLC（Programmable Logic Controller可编程逻辑控制器）的设计和应用更是至关重要，无论是控制逻辑、信号处理、通信还是系统监控都少不了PLC的身影。
本文将就数控机床电气控制系统中PLC的设计进行浅述。
一、PLC基本原理PLC是一种专门用于工业控制的微机，其基本原理是通过输入信号的感知和处理，以及根据预设的程序和逻辑控制输出信号，从而实现对各种机械设备的自动控制。
PLC主要由输入/输出模块、中央处理器、存储器和通信模块组成。
当输入信号发生变化时，PLC通过处理器执行相应的程序，然后再通过输出模块对连接的执行器进行控制。
PLC因其稳定性好、可靠性高和可编程性强等特点，被广泛应用于工业自动化领域。
数控机床的电气控制系统一般包括工作模式选择、速度控制、位置控制、加工参数设定、报警保护等功能。
而这些功能正是通过PLC来实现的。
在数控机床中，PLC主要起着以下几个方面的作用：1. 控制系统逻辑控制PLC在数控机床中主要负责对控制系统的逻辑控制。
通过对工件加工过程中的各种信号进行采集和处理，PLC可以判断加工状态、工作情况和设备运行状态，从而根据设定的程序和逻辑关系实现设备的自动化控制。
2. 通信及数据处理PLC在数控机床中还承担着通信及数据处理的任务。
它可以与数控系统、人机界面、传感器、执行器等进行数据通信和交互，实时获取加工参数、设备状态等信息，并进行相应的数据处理，从而保证设备的稳定运行。
3. 故障诊断与报警保护PLC还承担着故障诊断与报警保护的功能。
当设备发生故障或异常情况时，PLC可以及时检测并发出报警信号，避免进一步损坏设备，保护设备和人员的安全。
数控机床电气控制
学科：数控机床电气控制专业：数控技术1、常用的低压电器是指工作电压在交流.1200 V以下、直流 1500 V以下的电器。
2、选择低压断路器时，额定电压或额定电流应不小于电路正常工作时的电压和电流。
3、行程开关也称限位开关，可将机械位移信号转化为电信号，通过控制其它电器来控制运动部分的行程大小、运动方向或进行限位保护。
4、按钮常用于控制电路，绿色表示起动，红色表示停止。
5、熔断器是由熔体和熔管两部分组成的。
6、多台电动机由一个熔断器保护时，熔体额定电流的计算公式为 I≥（1.5~2.5）INmax+∑IN7. 在低压电器中，用于短路保护的电器是熔断器。
8. 在电气控制线路中，若对电动机进行过载保护，则选用的低压电器是热继电器。
3. 下列不属于主令电器的是刀开关9. 用于频繁地接通和分断交流主电路和大容量控制电路的低压电器是交流接触器。
10. 下列不属于机械设备的电气工程图是电器结构图11. 低压电器是指工作在交流 1000 V以下的电器装置。
7. 在控制线路中，熔断器所起到的保护是短路保护12. 下列低压电器中，能起到过流保护、短路保护、失压和零压保护的是低压断路器。
13 在设计机械设备的电气控制工程图时，首先设计的是电气原理图。
14. 在控制线路中，速度继电器所起到的作用是速度检测。
15开关电器在所有电路都不可直接接负载。
16主令电器在自动控制系统中不可接入主回路。
17刀开关安装时，手柄要向上装。
接线时，电源线接在上端，下端接用电器。
18熔断器在电路中既可作短路保护，不可作过载保护。
19热继电器在电路中既不可作短路保护，可作过载保护。
20接触器按主触点通过电流的种类分为直流和交流两种。
21继电器在任何电路中均不可代替接触器使用。
22电气原理图绘制中，不反映电器元件的大小。
23电气原理图设计中，应尽量减少电源的种类。
24、电气原理图设计中，应尽量减少通电电器的数量。
25、电气接线图中，同一电器元件的各部分必画在一起。
数控机床主轴电气控制
目录
• 数控机床主轴电气控制概述 • 主轴电机及驱动技术 • 主轴电气控制系统的设计 • 主轴电气控制系统的调试与维护 • 数控机床主轴电气控制的未来发展
01
数控机床主轴电气控制 概述
主轴电气控制系统的组成
主轴驱动器
用于接收数控系统的指令，驱动 主轴电机旋转，实现主轴的启停、 正反转和调速等功能。
伺服电机
伺服电机具有快速响应、高精度、 高动态性能等优点，常用于高速、 高精度的数控机床主轴。
电机驱动技术
变频器驱动
变频器驱动技术可以实现电机速度的精确控制，具有 调速范围宽、精度高、节能等优点。
伺服驱动器驱动
伺服驱动器驱动技术可以实现电机的快速响应和高精 度控制，适用于高速、高精度的数控机床主轴。
ABCD
精度原则
主轴电气控制系统应具有高精度控制能力，以满 足加工零件的精度要求。
易用性原则
主轴电气控制系统应具有友好的人机界面，方便 操作和维护。
主轴电气控制系统的设计流程
系统设计
根据需求分析结果，设计主轴 电气控制系统的整体结构和功 能模块。
软件设计
根据系统设计要求，编写控制 程序，实现主轴电气控制系统 的各项功能。
正反转控制
根据加工需求，控制主轴电机的正反转，实 现主轴的顺时针和逆时针旋转。
自动换挡控制
根据加工需求，自动切换主轴电机的挡位， 实现主轴的多挡控制。
主轴电气控制技术的发展历程
模拟控制阶段
早期的主轴电气控制系统采用模拟电路实现控制，精度和稳定性较 低。
数字控制阶段
随着微处理器技术的发展，主轴电气控制系统逐渐采用数字电路实 现控制，提高了精度和稳定性。
智能控制阶段
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。
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数控机床电气控制
第一章机床控制线路的基本环节
内容机床常用电器的选择
机床电气原理图的画法及阅读方法
三相异步电动机的启动控制线路
三相异步电动机的运行控制线路
三相异步电动机的制动控制线路
电动机的保护环节
学习目标。
通过本章的学习，熟练掌握低压电器的结构，工作原理，掌握控制线路
的基本环节及一些典型线路的工作原理，分析方法，从而具备正确选用机床常用电
器的能力，分析机床控制电路基本环节的能力和看懂电气控制原理图的能力。
第二章典型普通型机床电器线路的分析
内容电气控制线路分析基础
C650卧式车床的电气控制线路
X62卧式万能铣床的电气控制线路
学习目标。
通过本章的学习，了解集中普通典型机床的基本结构，掌握其电气控制
原理熟练掌握阅读分析电气控制原理图的方法与步骤，培养读图能力，为机床及其
他生产机械电气控制系统的设计，安装，调试和维护打下一定的基础。
第三章机床电气控制系统的设计
机床电器控制系统的设计基本原则和设计步骤
电力拖动方案的确定和电动机的选择
机床电气控制线路设计的一般要求
机床电气控制线路的设计方法及实例
机床电气控制系统的工艺设计
学习目标。
通过本章的学习，了解机床电器控制系统设计的基本原则，基本内容，正确理解和选用电力拖动方案，掌握机床电气原理图的设计以及电器工艺设计的方法和步骤，具有基本的电气控制系统设计的能力。
第四章可编程控制器plc的工作原理
内容概述
Plc的组成与工作原理
数控机床的plc
学习目标，通过本章的学习，了解可编程控制器的基本组成和编程语言，正确理解
可编程控制器的扫描工作方方式，等效电路，掌握可编程控制的工作原理，以及数
控机床中可编程控制器的形式，特点和功能。
第五章Plc的指令系统
内容Siemens s7-200plc性能简介
S7200plc的基本指令
S7200plc的顺序控制指令
S7200plc的功能指令
学习目标。
通过本章的学习，了解西蒙子s7-200plc和fanuc pmc-pa1型的软器件的
特点，掌握其指令系统的功能以及编程的方法，正确理解功能基本指令。
了解功能
图的主要内型，掌握顺序控制指令的应用。
第六章Plc的控制系统的设计与应用
内容Plc 控制系统设计的内容与步骤
Plc控制系统应用程序的设计方法
Plc的应用举例
学习目标，通过本章的学习，了解plc控制系统设计所必须遵循的基本原则，内容和步骤，掌握plc控制系统应用程序的编制方法和技巧，能灵活应用西蒙子基本知识设计plc控制系统。
第七章数控系统与伺服控制系统
内容Cnc装置的构成与原理
伺服驱动系统的简介
进给驱动系统
主轴驱动系统
检测元件
学习目标。
通过本章的学习，了解cnc系统硬件结构及基本原理，正确理解cnc系统软件功能以及cnc系统工作过程，了解机床对伺服驱动系统控制要求，熟练掌握步进电动机，进给电动机，主轴电动机的工作原理，特性，正确理解交流变频调速控制的工作原理，熟练掌握光栅，光电编码器和旋转变压器的原理与应用。
第八章典型数控机床电气控制系统的分析
内容数控机床电气控制线路的分析
Cnc驱动装置的参数设置
学习目标，通过本章的学习，能正确分析典型数控机床的cnc进给驱动，主轴驱动，辅助驱动设备等电气控制线路的工作原理，控制特点，掌握数控机床电器控制线路的分析基础，连接方式，以及cnc系统的参数设置，调试的方法。