基于PLC的数控车床电气控制系统设计毕业设计报告
基于PLC的数控机床控制系统设计
基于PLC的数控机床控制系统设计数控机床是现代制造业中的核心设备之一，其在工业生产中的自动化程度非常高，能够实现高效、高精度的加工。
而PLC（可编程逻辑控制器）作为一种广泛应用于工控领域的专用计算机，其稳定性和可靠性非常高，适用于数控机床控制系统的设计。
硬件设计方面，首先需要选定适用于数控机床控制的PLC，一般推荐选择功能强大、性能稳定的工业级PLC。
其次，需要根据实际应用需求选择适配的输入输出模块，用于与机床的各个传感器和执行器进行连接。
然后，根据数控机床的运动结构，选择合适的电机驱动器和编码器等设备。
最后，需要设计数控机床的操作面板，用于人机交互，包括显示屏、按钮、旋钮等。
软件设计方面，PLC的控制程序需要通过编程语言进行编写，常用的编程语言包括梯形图、指令表、结构化文本等。
在编程中，首先需要实现数控机床的各种基本功能，例如：自动进给、自动下刀、自动换刀等。
然后，针对具体的加工要求，编写相应的加工程序，包括工件的坐标系设定、刀具半径补偿、切削速度设定等。
此外，还需要编写相应的报警和故障处理程序，以保证数控机床的安全运行。
设计完整的基于PLC的数控机床控制系统后，还需要进行相应的调试和测试。
通过连接各个部件，验证控制逻辑是否按预期工作，检查机床运动是否平稳、精确。
在测试过程中，还需要模拟各种异常情况，如断电、通信异常等，确保系统能够正确处理这些异常情况，保证机床的安全性和可靠性。
总之，基于PLC的数控机床控制系统设计需要考虑到硬件和软件两个方面，确保系统功能完善、稳定可靠。
通过合理的硬件设计和编写高效的控制程序，可以实现数控机床的自动化加工，提高生产效率和产品质量。
基于PLC的数控车床控制系统的设计
摘要采用数控车床控制系统进行机械加工具有加工精度高、生产效率高、改善劳动力条件、利于生产管理现代化的特点，极大满足对产品多样化的需求。
论文以数控车床为研究对象，对其基于PLC的控制系统进行了设计。
主要有一下几点内容：（1）提出了基于PLC数控车床的控制系统设计的总体方案：伺服驱动控制系统设计方案、联动控制设计方案等。
简单的地进行了对数控车床的主要机械结构、控制系统结构以及数控车床工作原理和流程介绍；（2）较为详细地进行了数控车床控制的设计，其中包括元器件选则，硬件电路设计，和相关模块的接线，如运动控制器的接线，PLC配线等以及PLC对步进电机、主轴电机、电路报警的程序设计；（3）采用Matlab进行对本次设计中的进给系统进行仿真，进行了模型的建立，仿真数据的分析。
关键词：PLC；数控车床；控制系统；仿真AbstractThe machining operation employs CNC lathe control system, and with the features of high precision, high production efficiency, improved labor conditions, conducive to production and modern management, which can greatly meet the diverse needs of the product.The study object of this paper is CNC lathe, and the main contents of its PLC-based control system designs are as following:the overall design program of PLC-based CNC lathe control system: design programme of servo drive control system, design programme of linkage control. A brief introduction about CNC lathe mechanical structure, control system structure as well as CNC lathe working principle and process are given;Give a detailed introduction on CNC lathe control design, including the components selection, hardware circuit design, wiring with related modules, such as motion controller wiring, PLC wiring as well as PLC program design on stepper motor, spindle motor and circuit alarm;To simulate the feed system by using Matlab, establish model, and carry out the analysis ofthe simulation data.Keywords: PLC; CNC lathes; control system; simulation目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (V)1 绪论 (1)1.1数控系统的发展 (1)1.1.1 国外数控系统发展 (1)1.1.2 国内数控发展 (1)1.2数控加工的意义 (2)1.3PLC在数控车床上功用、优点 (3)1.4课题研究背景及意义 (4)1.4.1 研究意义 (4)1.4.2 研究内容 (4)2 基于PLC数控车床控制系统的设计方案 (5)2.1数控车床简介 (5)2.1.1数控车床机械结构 (5)2.1.2 控制系统的组成 (5)2.1.3数控车床工作原理和流程 (6)2.2控制系统设计流程 (6)2.2控制系统设计方案 (6)2.2.1伺服驱动控制系统设计方案 (6)2.2.2联动控制设计方案 (7)2.2.3主轴控制系统设计方案 (8)2.3数控车床控制系统关键技术 (9)2.4本章小节 (10)3 基于PLC数控车床控制系统的设计 (11)3.1.器件选择 (11)3.2硬件电路设计 (12)3.2.1 主电路设计 (12)3.2.2 供电电源电路 (13)3.2.3供电电源接线 (14)3.2.4交流控制电路 (15)3.2.5直流控制电路 (16)3.2.6步进电机驱动电路设计 (18)3.2.7 运动控制器设计 (18)3.2.8 PLC配线设计 (20)3.3软件设计 (21)3.3.1 P LC对步进电机控制程序设计 (21)V3.3.2 PLC对主轴电机控制程序设计 (23)3.3.3PLC故障报警设计 (25)3.4本章小结 (26)4 基于MATLAB的仿真设计 (27)4.1M ATLAB介绍 (27)4.2建立系统仿真模型 (27)4.3仿真结果及分析 (27)4.4本章小结 (28)5 结论与展望 (29)5.1结论 (29)5.2不足之处及未来展望 (29)致谢 (30)参考文献 (31)基于PLC的数控车床控制系统的设计1 绪论1.1 数控系统的发展数控系统（numerical control system）是数字控制系统的简称，它是机械运动及加工过程进行数字化信息控制的所具备相应的硬件和软件的总和。
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。
基于PLC的嵌入式数控机床控制系统设计
基于PLC的嵌入式数控机床控制系统设计一、引言随着现代制造业的发展，数控机床在加工领域中的应用越来越广泛。
数控机床的控制系统是数控技术的核心，它直接影响着数控机床的性能和精度。
传统的数控机床控制系统一般采用PC或专用的控制器进行控制，但是由于PC系统的不稳定性和专用控制器的高昂成本，使得这些控制系统在一定程度上受到了限制。
近年来，基于PLC的嵌入式控制系统逐渐受到了广泛关注，它具有稳定性高、成本低等优点，逐渐在数控领域中得到应用。
本文将重点介绍基于PLC的嵌入式数控机床控制系统的设计原理和方法，希望能为相关领域的研究和实践提供一定的参考价值。
1. PLC的基本原理PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业控制的计算机，它通过输入输出模块与外部设备进行数据交换，并通过逻辑控制指令对外部设备进行控制。
PLC一般由CPU、输入模块、输出模块、通信模块等部分组成，其中CPU负责处理逻辑控制指令，输入模块负责将外部设备的信号输入到PLC中，输出模块则负责将PLC产生的控制信号输出给外部设备。
2. 嵌入式数控机床控制系统的基本原理嵌入式数控机床控制系统是指将数控系统的控制模块直接嵌入到数控机床的控制器中，与数控机床的其他部件进行紧密结合，以实现对机床的自动控制和运行。
嵌入式数控机床控制系统的基本原理是通过PLC作为控制模块，接收数控程序的指令，运行数控算法，生成控制信号并交给数控机床的执行部件，从而实现对数控机床的精密控制。
1. 总体设计在设计基于PLC的嵌入式数控机床控制系统时，首先需要对数控机床的控制要求进行分析，包括控制精度、速度要求、多轴控制要求等。
然后根据控制要求设计PLC的选型和相关外围设备的选择，确定PLC的输入输出模块、通信模块等。
2. 软件设计在软件设计方面，需要编写数控编程软件，以实现数控程序的输入、编辑和管理。
编写控制算法程序，根据数控程序生成相应的控制信号，实现对数控机床各轴的控制。
基于PLC的数控车床电气控制系统设计毕业论文设计
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，梯形图第一■章概述11.1数控系统的工作原理11.1.1 数控系统的组成11.1.2 数控系统的工作原理21.2 PLC 的硬件与工作原理31.2.1 PLC 的简介31.2.2 PLC 的基本结构31.2.3 PLC 的工作原理4第二章数控车床的PLC ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 52.1 数控车床PLC的信息传递52.2 数控车床中PLC的功能,62.2.1 PLC 对辅助功能的处理62.2.2 PLC 的控制对象62.3用PLC实现车床电气控制系统的功能72.4 利用PLC代替继电器一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93.1车床主要结构和运动方式93.2 车床对电气控制的要求93.3车床的电气控制电路分析103.3.1 主电路分析113.3.2 控制电路分析11第四章PLC控制程序的设计124.1 PLC 程序设计方法12II.4.1.1 PLC 的程序设计步骤124.2 PLC程序的模块化设计124.3 输入输出分配124.4 梯形图程序设计154.4.1 梯形图总体框图,,,,,,,,,,,,,,,,,,154.4.2 公用程序,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,164.4.3 回原点程序164.4.4 主轴控制程序,,,,,,,,,,,,,,,,,,,174.4.5 坐标轴控制程序,,,,,,,,,,,,,,,,,,174.4.6 报警处理程序,,,,,,,,,,,,,,,,,,,184.4.7 定时润滑控制程序184.4.8 冷却程序,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,194.4.9 自动换刀控制程序194.4.10 需要说明的问题214.5 梯形图程序的调试214.6 本章小结21山.V22文23结 论 参 献操作面板T计算机 输入设备硬件与 数控系 输出设备•—统软件打印机可编程控制 器PLC*主轴控制单元*电气控制单元*速度控制单元主轴电动机机床 ｛电器进给电动机位置检测第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。
基于PLC的车床电气控制系统设计
基于PLC的车床电气控制系统设计
车床电气控制系统是指运用可编程控制器（PLC）对车床进行电气控制的系统。
它由传感器、执行器、PLC、人机界面等组成，在车床加工的自动化控制中起着重要的作用。
本文介绍了一种基于PLC的车床电气控制系统设计，主要包括以下内容：
一、控制系统硬件设计
PLC选用的是具有高性价比和可靠性的型号，根据实际需要选择了输入输出模块，以满足车床加工过程中需要控制的各种信号输入和执行器控制输出。
同时，在车床电气线路设计中，对于每个执行器都应有对应的保护措施，以防止短路或过流等故障，保护系统的稳定性和安全性。
PLC程序采用Ladder图编写，根据车床加工的要求，编写了对应的控制策略。
如对进给轴进行控制时，可以采用位置控制模式，根据加工要求以及机床的机械结构特点，确定调节位置的方式和速度，以达到加工精度的要求。
此外，还需要制定安全控制策略，如在车床加工时，应设置急停开关、门禁开关等保护措施，以确保操作人员的安全。
三、人机界面设计
人机界面（HMI）是车床电气控制系统中的一个重要组成部分。
它通过显示器和操作面板与PLC进行通讯，用于显示车床加工过程中各种信号和控制指令，同时操作人员也可以通过操作面板进行控制。
为了提高可视化效果，设计了简洁明了的界面，并通过图形化控制按钮实现对车床加工的各种操作，如启动、停止、进给、回程等。
综上所述，基于PLC的车床电气控制系统设计具有高效、精准、安全等优点，能够有效提高车床加工的自动化水平和加工质量，具有广泛的应用前景。
基于PLC的数控机床控制系统设计
郑州华信学院毕业论文题目：基于PLC的数控机床控制系统设计学生姓名：所在院系：所学专业:机电一体化技术指导老师：所在班级：摘要可编程控制器PLC广泛应用于数控机床等工业控制中。
数控机床的控制部分可分为数字控制和顺序控制两部分。
本文描述了数控机床的基本组成、工作原理、分类及各自的特点。
并且对数控机床中的PLC作了详细的介绍，把PLC在数控机床上的控制做了设计.然后以摇臂钻床Z3040为例,描述了它的设计过程，包括控制系统电路的分析,Z3040摇臂钻床原理图，用PLC编写程序对机床进行控制.关键词：可编程控制器数控机床数字控制顺序控制ABSTRACTProgrammable controller （PLC）is widely used in nc machine tools and other industrialcontrol。
Part of CNC control can be divided into digital control and sequence control two parts。
This paper describes the basic CNC composition, working principle, classification and their respective characteristics. And the PLC for nc machine tools have also been introduced in detail, the PLC in the control nc machine design。
Then Z3040 with radial drilling machine as an example,describes its design process，including control system circuit analysis, Z3040 radial drilling machine principle diagram, using PLC programming control of machine.Keywords: programmable controller；nc machine tools；digital control;sequence control目录1 绪论 (1)1。
本科毕业设计论文--基于plc行车控制设计
1前言1.1选题的必要性随着当今工业的发展，我们越来越依赖于流水线作业。
对于像我国这样的“世界工厂”而言那就更应该实现生产的流水线自动化作业。
在我国工业生产中，轻工业的流水线作业地发展是非常迅速的。
但对于重工业而言，却不是如此。
要实现重工业的流水线作业，首先要解决的一个问题，便是工件在生产过程中拖动问题。
对与轻工业而言，我们可以用传送带来完成。
但对于重工业而言，用传送带传送工件，则不太实用。
首先找重工业中所加工的产品，都是一些大型的工件，所以传送带的拖动力达到。
其次，传送带传送大型工件，需要占据较大的地面操作空间。
最后，大型工件在地面移动过程中，对生产工人的安全，也构成了一定的威胁。
鉴于此，我们在生产车间中，广泛采用行车起吊装置，即节省了地面操作空间，有提高了安全性。
但是，我们现在的许多起吊行车都是有人工控制。
这仍然达不到自动化生产的要求。
所以，本课题的研究着重于解决这一个问题，并将对现有行车的改造作为重点。
以求向自动化的生产迈进一步。
从而提高生产率、提高生产效益、改善生产环镜等。
1.2选题的依据本课题的选择来源于生产。
我之所以选择本课题的原因有四点：第一点，我曾于2009年暑假期间，在自贡川润股份有限责任公司实习过起重工这个职业。
所以我对起重行车的一些控制过程比较熟悉，同时发现现在人工控制的行车也确实存在着许多缺陷，特别是越来越不能满足当今自动化生产作业的要求。
第二点是，我对于自己本专业的学习。
其中很重要的一门专业课便是《电气控制与PLC的应用》，它为我在控制系统的选择与设计方面奠定了坚实的基础。
在诸多的专业课程中还有《电子电工基础》、《传感器原理及应用》、《维修电工实训》《CAD制图》等课程，都为我在线路设计、控制柜设计、行程开关的选择以及图纸的制作上奠定里基础。
第三点，是有王赛老师的鼎力支持。
对我所欠缺的许多东西（思维方式、论文格式等），他都给予了极大的支持。
第四点，学院图书馆的藏书，它为我的设计提供了极大的资料查阅支持。
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4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
基于PLC的数控车床电气控制系统设计
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
第一章 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。随着数控技术的不断进步与发展，这一数控系统已不能满足加工要求，本课题就是对现有的CK9930数控车床所进行的改造项目的一个组成部分。主要是车床电气控制部分进行改造。
车床电气控制系统是控制车床各部分的工作、协调完成车床加工任务的核心部分，它由大量继电器构成一个复杂的逻辑控制电路。该车床复杂的继电器逻辑控制线路构成的电气控制系统故障率高，难于维护，很有必要对其进行改造，即用PLC代替继电器--接触器控制方式。
1.1数控系统的工作原理
国际信息处理联盟对数控机床做了如下定义定义：数控机床是一种装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。
作者签名：指导教师签名：
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注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
毕业设计报告
课题：基于PLC的数控车床电气控制系统设计
毕业论文（设计）原创性声明
本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。
3.主轴控制
数控系统只对主轴系统进行开关控制。数控装置通过PLC对主轴系统进行起停控制。
1.2 PLC的硬件与工作原理
1.2.1 PLC简介
可编程序控制器（Programmable Controller）简称PC，为了不与个人计算机（也简称PC）混淆，通常将可编程序控制器称为PLC。它是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。
2. 开关量控制
数控机床的开关量信号控制是通过PLC来完成的。
机床的各开关量可通过I/O口进行信息交换。由于I/O口可输入信号和输出信号,其输出信号经过逻辑译码电路转换成多路的输出信号,可实现主轴电机、冷却泵及主轴变速等的控制；输入口可接受行程限位开关暂停、主轴同步脉冲、选刀回答等信号。从而实现各种状态的检测,最终实现机床的各开关量控制。
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本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。
可编程控制器所组成。前者处理机床轨迹运动的数字控制，后者则处理开关量的逻辑控制。
图1.1 CNC系统的一般结构框图
1.1.2 数控系统的工作原理
虽然数控系统种类繁多，但其的基本原理都是相通的。即都是通过运算器进行插补运算，然后对进给轴进行闭环控制，实现机床的数控功能。
1.进给系统控制
进给系统的控制大多是通过控制步进电机来实现的。步进电机是一种在外加电脉冲信号的作用下一步一步地运转,将电脉冲信号转换成相应角位移的机电元件。其角位移量和输入脉冲的个数严格成正比,在时间上与输入同步,控制输入脉冲的数量、频率及电机绕组通电顺序,便可获得所需的转角、速度及转动方向；无脉冲输入时,在绕组电源的激励下,气隙磁场使转子保持原来的位置状态。利用这一原理,便可实现加工时纵、横向的进给,并可获得较高精度。
这里所说的程序控制系统就是数控系统（Numerical Control,简称NC）而现在的数控系统都是以计算机作为控制中心，所以称为计算机数控(Computerized Numerical Control,简称CNC)。
1.1.1数控系统的组成
CNC系统的一般结构如图1.1所示，CNC系统主要是指图中的CNC控制器，它是由计算机硬件、数控系统软件及相应的输入/输出接口构成的专用计算机和
2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
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。