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机床数控系统范文1
关键词：数控程序；数控及驱动单元；硬件接口
1 数控程序
数控程序是指导机床进行加工的语言，而τ谑控程序的命名也是有要求的，首先是程序语句的开端必须为两个字符的字母，跟随着的可以是其他，例如字母、数字等，而程序的字符不要超过16个，中间不要有分隔符，数控加工程序的结束符为M02或者M30，例如图1某数控车床加工程序语句。
2 数控及驱动单元
西门子840D数控系统的组成（如图2）由NCU、MMC、CPU这几个部分，而611D驱动与NCU在一起，通过设备总线相连接，所以一般会将611D与NCU规划在一起，为一个部分，在系统中MMC和OP组成了人机界面，MMC就相当于人与机器沟通的桥梁，它具有自己独立的CPU，同时具有键盘输入功能，有硬盘、软驱等，而OP就是相当于显示器，为人提供机器的动态消息。
对于西门子840D系统中的MMC部分，有两种内容，一种为MMCC100.2，另一种为MMC103，前一种是没有硬盘，后一种为奔腾，可以带硬盘。
在NCU模块中的MCP功能，是专门为数控机床配置的，不同的机床配置不同的节点，这个节点是在OPI上，而MCP分为车床MCP和铣床MCP两种，对于NCU是指数控840D系统中的数控单元，是对机床逻辑控制和NC部分的控制系统。
3 硬件接口
西门子硬件接口是具有通信的设备，是通过电缆与设备连接的接口，是西门子数控系统的输出端口，611驱动接口（如图3），611模块中电源接口，主要是主控制电路中对电动机电源的输入端口和其他三相电输入端口。控制接口，对数控机床的主轴实现控制，可以实现主轴最大加速度停车，也可以实现主轴自动运行停车。驱动模块接口，这个接口比较复杂，内容包含X431轴脉冲接口、X432：BERO信号输入端口，X34、X35模拟信号接口，X411电机编码器接口，X411机床测量接口。
611A控制模块接口，这个模块接口的主要作用是与1FT5（图4）电机构成伺服驱动机构，实现对机床的速度与电流的控制。
4 结束语
机床在设计上可以从机、电、液这三个方面进行考虑，每个机床都离不开这三个部分，而机床电气部分是最重要的，机床没有电就不会动，再好的机械结构也不能达到加工的目的，而西门子数控技术是一个非常先进的技术，通过使用它可以将机床达到低故障率、停机率低，降低了威胁机床加工的质量和精度的因素，从而使数控机床的性能得到提升。
参考文献
[1]于松田，邓卫伟，房纪涛.基于西门子840D系统的数控镗铣床改造与应用[J].机械工程与自动化，2009.
[2]高鸿斌，郭美静，赫孟合.西门子PLC与工业控制网络应用[M].电子工业出版社.
机床数控系统范文2
关键词：三坐标；自动；焊接机床；数控系统
一直以来，各个电子制造厂焊接电路板时运用的大多都是传统的手工艺焊接的办法，也就是人工手持电烙铁来进行焊接的办法，这样对焊接工人技能需求就很高，且存在许多缺点。首先是速度慢，由于人太过于自由灵活，稍微受点影响就会导致焊接位置偏移，带来焊接误差，还非常容易出操作事端，发生较多的工伤事故。因而这种焊接办法也在逐渐地被企业淘汰，与此对应的自动化焊接技术优势凸显，逐渐时兴起来。
1 系统总体实现过程
本系统是将三坐标移动精确定位思想灵活应用到电路板焊点定位上，被固定在轴上的焊枪可在空间中X、Y、Z三个方向自由移动，从而实现焊点的精确定位并依照命令执行焊接动作。X、Y、Z的具体坐标移动的位置也就是电路板的焊点位置，从Altium Designer软件导出至Excel表格中，再由上位机采集通过串口传送给下位机，单片机接收到定位坐标后给定细分器脉冲来控制电机驱动器，驱动步进电机转动一定的角度，步进电机带动丝杠上的滑块实现三坐标的运动，通过焊枪的二维运动和焊台的一维运动相互组合，定位至要焊接的焊点。
如图1所示，焊枪由x、z方向的两个步进电机来驱动丝杠，待x、z平面内定位完毕，y方向的步进电机开始运动，将载有电路板的焊台运送到焊接位置，再由步进电机组成的送丝机构向高频加热器的线圈内送焊丝，焊丝通过加热融化再加上烙铁头与焊锡的接触来进一步加热，即可对所需加工零件进行焊接，焊接时，温度由非接触式温度传感器检测，保证工作过程中的温度要求，当温度过高或过低时便可进行手动调节，使整个系统的操作更加人性化。焊接完成后，x、y、z轴方向的步进电机反转，并回到起始位置待命。
2 控制系统设计
控制系统利用上位机导入电路板焊点位置的坐标数据，上位机和下位机通过串口通信，主要完成焊点坐标的信号传输，下位机接到上位机的焊点坐标后发出程序指令，电机驱动器接到指令后开始控制步进电机转动，进而控制丝杠滑动平台移动、通过坐标与步进电机的步距角还有丝杠的螺距之间的关系，设定相应的算法，使得三坐标准确定位。
控制系统主要由步进驱动器、主控芯片、液晶显示屏等组成。主控芯片选用的单片机是Free scale公司的16位单片机MC9S12XS1
28。为了使步进电机移动的精度更高，从而使丝杠的传动更加平稳，我们选择了最大可16细分的ZD-6560-V4高性能步进驱动器。
3 机械结构设计
机械部分主要是以实现x、y、z三个方向上的运动为主，此外还有对送丝系统的设计。焊枪固定在z轴方向的丝杠滑块上，同时z轴丝杠又被固定在x轴丝杠滑块上，并能自由移动，这样就实现了焊枪的二维移动。带有工件的焊台则固定在y轴丝杠滑块上，可实现焊台的前后移动。此机械结构各部分的相互结合实现了三个坐标上的运动，焊枪可在工件上的任何一个位置进行焊接。
4 下位机程序设计
单片机在接到上位机传来的坐标信号后，发出终端，这时各个步进电机开始按指令执行，x，y，z三轴开始运动，定位至焊接点，等准备就绪之后送丝机构开始往下输送焊锡丝，同时给焊锡和烙铁头加热，二者温度都达到要求之后便开始焊接电路板，某焊孔焊接完毕后，x，y，z三轴复位，等待下一次中断信号，继续焊接电路板上的其他焊孔。单片机程序设计整体流程图如图3所示。
5 上位机设计
上位机采用C#可视化语言编写，上位机软件可与单片机进行串口通信，在上位机中输入控件输入焊点坐标位置，通过串口将数据发送给下位机，下位机接到信号后再处理并控制烙铁头的运动，具体界面如图4所示。
6 结束语
该三坐标自动焊接机床的数控系统借鉴三坐标测量机的设计原理，为焊接机能够实现精确定位焊点提供了较强的理论性依据。焊接精度高，系统采用丝杠传动系统实现焊枪在空间X、Y、Z方向的移动，在最大程度上保证了丝杠的直线性和分辨率微小化，从而保证了加工的精确性，提高了焊接的精度。该系统整体结构稳定，外形美观，制造成本低，软件结构开放，编程操作和维修简单，应用前景较好。
参考文献
[1]张国雄.三坐标测量机的发展趋势[J].中国机械工程，2000，Z1：231-235+9.
[2]荣烈润.三坐标测量机的现状和发展动向[J].机电一体化，2001，6：8-11.
机床数控系统范文3
关键词：数控技术 西门子数控 控制系统设计
中图分类号：TP306 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）04-0042-01
在数控领域，直流技术是最常被用来驱动和控制的方式，特别是在双电机驱动的设备中。直流技术在转速以及控制转矩方面都具有优势，同时拥有较宽的转速调控范围，尤其是驱动转速较低的设备，它精度高的旋转能力非常适合。这些优势决定了直流技术对于驱动装置的适用性。在调试和组态双电机驱动的设备时，一般通过数字操作员面板以及标准工具来完成。使用者只要将DCM通过PROFIBUS接口以及数字和模拟量接口集成自动化解决方案中即可，不需要太多的投入。西门子数控机床控制系统是一个可以拓展的驱动系统，它不仅能够用于一些基本的设备，如挤出机和轧机，还能够用于较高的装置中，如升降机和缆车等。在应用过程中，要根据实际情况对西门子数控系统进行性质和功能的相应调整。西门子数控系统的优势决定了它的实际可用性，在保证生产质量的同时，还能够使生产效率得到显著地提高。
1 西门子数控机床控制系统的简介
众所周知，西门子公司在电气行业具有很高的地位，其生产的很多电气类设备都受到了广泛的好评。从上世纪末期，西门子进行了数控机床控制系统的研发，西门子数控系统的问世给整个机床业的生产带来新的活力。CNC数控装置是西门子数控系统的关键部分，近年来，随着技术的不断发展，西门子公司已经在CNC核心技术的基础上，研发了一系列的知名产品。这些产品的用户遍及全球，在我国也有相当大的市场占有率。西门子数控系统有几个基本的组成部分，核心是CNC数控设备，还有交直流驱动系统，进行位置和编程控制的系统，以及进行通信和辅助的设备。其中数控系统肩负着控制整个系统的重任，在数控机床的控制部件中属于核心部件；交直流驱动系统，顾名思义就是完成进给、直流以及交流电机的驱动工作；控制数字机床内部运行秩序的工作是由可编程控制器来完成的；对于系统的位置也要进行准确的定位，位置控制系统便是实现对位置的控制；内部产生的信息，通过通信系统实现传递和控制；数控设备中键盘以及显示等系统部分是进行辅助的部分，属于数控系统中的辅助系统。以上的功能模块通过技术人员的处理，在数字机床上进行安装，再根据机床的特定工作性能，对西门子控制模块进行重新编写，完成后就能够进行机床的自动控制生产。
2 基于西门子数控机床控制系统的设计
为了方便对于西门子数控系统设计的理解，我们以其在轧辊磨床上的实际应用为例来进行分析。我们知道在轧辊过程中，在对轧辊表面出现的精度磨损进行修复的同时，还要适应加工工艺的要求把产品加工出一定的弯曲度，这种难度较大的加工，只有精度较高的数控机床才能够实现。这种问题，只要对轧辊磨床进行西门子数控系统的安装就能够解决，不仅能够完成较高难度的加工，还能够提高生产质量。
2.1 数控机床的硬件设计
一般来说，数字机床包括两个部分，控制软件以及机械硬件。轧辊磨床同样包含电气控制和硬件两个组成部分。其中，机械部分主要负责磨削和承载的工作，电气控制系统包括数控以及驱动模块。我们主要介绍电气控制系统的设计。通过水平方向或者垂直方向的数控键盘能够完成直接的连接，PROFIBUS DP系统可以使I/O进行操作。除此之外，这个系统可以进行5轴数字驱动，通过Plus S2和Pro S3型驱动来实现，同时需要适配于以上两个型号的PLC轴数字驱动一个。在驱动系统的选用方面，根据适配性的原则，选用交流驱动模块SINAMICS120，同时在进行数控装置的连接时，数据总线选用DRIVECLIO，这样数控系统就能够对编码器ID信息和电动机进行自动的识别。硬件连接准备好之后，只需要将电机插入到控制系统之中，控制系统就会将其作为一个组件进行身份识别，免除了调试和安装的过程，使机床的数控建设得到简化。再通过直流调速器6RA70来实现直流电机的驱动，西门子系统能够实现图像、信息以及故障情况的显示，同时通过辅助键盘能够方便的实现控制命令的输入。在数控系统的内部可以进行小型PLC的植入，这样就能够在机床内部实现逻辑控制，实现各通道的同步生产。
如果数控机床需要5轴驱动力，就需要选用SINUMERIK802D s1进行驱动，同时在工件和砂轮的驱动中采用Z4直流电动机两台，同时在机床轴驱动上设置1FK7交流电动机三台。这样一来，就能够使轧辊磨床在进行主轴驱动的同时，完成三个辅助驱动轴的控制。通道可以保持独立，也可以进行组合，通过PLC进行各种控制方式的同步控制，能够避免混乱。除此之外，在以上硬件配置的基础上，还应该给数控系统配置一套操作面板的接口以完成对于驱动模块的控制，配置两套PLC接口模块使数控装置得到完善，再配置两套D/A模块和一套电源以备不时之需。在数控系统中进行对于温度、位移以及电压等进行测量的辅助系统的设置也十分必要。
2.2 控制系统的软件设计
如果在机床的数控系统安装中选用SINUMERIK802D系统，那么系统软件选用NC编程或者DIN、ISO代码编程均可。对于PLC编程，要实现逻辑方面的控制，可以通过梯形图等语言来进行编程。圆弧半径、极坐标、轮廓冲突和描述等编程都能够得到编程系统的支持，也可以将加工循环编入使编程更加简化。此外，还应该进行各种补偿功能的设置，如刀尖和刀具半径补偿、反向间隙以及螺距补偿等。在进行编程时还要进行曲线逼近、插值等子程序软件的设置，为程序的调用做准备。这样的系统软件设计，能够出色的完成对各项工作的控制，还能够通过显示图像模拟的方式使调试工作更加直观，达到编程难度降低的目的。
3 结语
综上所述，西门子数控系统的优秀品质，不仅使机床的生产质量和效率得到提高，还保证了系统操作的便利。西门子数控系统通过对硬件结构以及输出方式的有效管理以及程序设计的简化，使数控机床的建设在时间和资金上都得到降低。在实际的应用中，要针对机床性能和功能等的实际情况，合理的进行系统软硬件的设计，选用最佳的西门子电气设备，使机床的生产状况达到最好。
参考文献
机床数控系统范文4
关键词：数控机床；故障；分析；维修
前言
数控机床已经广泛应用于现今各行各业的生产中为工业生产的腾飞提供了不小的助力，但是数控机床集成度和自动化程度提高的同时也使得数控机床的复杂性大幅提高，当数控机床出现故障时也对数控机床的维修提出了不小的考验。本文将在分析数控机床常见故障的基础上对如何做好数控机床的维修进行分析阐述。
1数控机床常见故障分类
数控机床常见故障根据其发生的特点、原因等可以将其分为：（1）系统软、硬件故障，数控机床软件故障指的是数控机床其自身的数控系统软件部分所带来的故障，在维修数控机床软件故障时无需对数控机床的硬件设施进行修理，仅需要在分析数控机床PLC程序等的基础上对数控机床的参数或是PLC程序进行改动即可消除故障、而数控机床硬件故障则主要指的是数控机床的控制模块等出现硬件性损坏，需要将故障硬件拆下修理后才能继续使用。（2）数控机床的机械故障，此类故障主要是由于数控机床的机械磨损、机械撞击等所造成的损坏，在维修时需要对数控机床机械磨损区域或是撞击区域进行修复以此来恢复数控机床的正常使用。（3）有无诊断报警的故障，现今的数控机床控制系统中都编制有详细的数控报警信息，用户可以根据数控报警信息来对数控机床的故障发生区域进行诊断以此来缩小故障诊断范围。但是在一些数控机床的控制系统中，并未对数控机床的报警信息进行详细的解释，需要数控机床维修人员查找相关资料来予以解决。此外，根据数控机床故障发生的类型可以将数控机床的故障分为机械故障和电气故障两大类。
2数控机床电气故障原因分析及查找
2.1数控机床电气故障原因查找前的准备工作
前期的准备工作对于数控机床电气故障的排除有着极为重要的意义，当数控机床出现故障时，应当保持数控机床现场的故障状态等待数控机床维修人员到达现场，从而有利于数控机床维修人员根据现场的实际情况对数控机床故障发生的原因进行初步的判断，在对数控机床维修时，数控机床维修人员需要对数控机床故障出现的指示情况及数控机床故障发生的背景情况进行仔细的了解，从而掌握第一手的资料为数控机床的维修打下良好的基础。在维修人员到场对数控机床操作人员进行情况了解的过程中，数控机床维修人员需要在与数控机床操作人员的交谈中捕捉到有用的信息，从而做出自己的判断以确保数控机床故障情况的准确性与完整性，此外，在数控机床故障原因查找的过程中数控机床维修人员不能盲目的对数控机床故障进行处理，而是应当对可能造成数控机床电气故障的原因进行详细的测量，以免盲目操作而造成数控机床故障复杂性的增加，提升数控机床故障排查的难度。一般来说，对于数控机床所产生的故障数控机床的数控系统中都是带有提示的，应当通过数控机床中所显示的故障报警信息查找相关的数控机床数控系统诊断手册从而对数控机床电气故障的触发因素进行了解，从而便于数控机床维修人员结合保障进行来对数控机床进行故障排查。
2.2数控机床的故障排查
在数控机床的故障排查中，需要通过问询操作者数控机床故障前后设备的运行情况是否有异常情况，以确定数控机床所产生的故障时偶发性的故障还是经常性故障，在数控机床故障发生时是否有异兆，在数控机床故障发生时是否有其他异常操作或是异常情况等，这些信息对于快速、准确的定位数控机床故障位置有着极为重要的意义，此外，在对数控机床进行故障维修时应当在安全的前提下注意观测数控机床在运行的过程中是否有异常声音及其他的一些异常信号，在切断电源后，数控机床维修人员可以通过闻电气控制系统中是否有焦糊味以及触摸数控机床的电机、变压器以及熔断器等查看其是否有过热现象。在数控机床电气系统的维修过程中，数控机床维修人员需要对数控机床数控控制系统中的各部分的电气构造及原理进行充分、全面的了解，以便在数控机床故障排查中可以通过数控机床电气设备的控制原理来实现对于数控机床电气故障原因的查找。在数控机床电气故障的排查中，对于机床厂家所编制的用户报警可以通过对PLC报警的触发条件进行逐项排查从而找出造成数控机床电气故障的故障点，从而实现对于数控机床电气故障的排除。而对于一些数控机床数控系统的系统性报警，则应当根据系统报警信息来查找相关的报警诊断手册以此来确定数控机床系统报警所代表的意义和可能的原因，并结合数控机床的电气控制原理来查找相应的故障点。在对数控机床的电气故障进行排查的过程中，都需要从数控机床设备的动作原理入手来进行分析以此来缩小数控机床故障查找的范围，而后通过数控机床电气故障所产生的信息对数控机床故障原因进行逐级的排查，根据数控机床报警细节最终找到数控机床电气故障的故障点，而后采取相应的处理措施来排除故障。此外在数控机床电气故障的排查过程中需要注意的是一些关联性报警信息，这些数控机床报警所显示的信息并不是数控机床的直接报警而是由直接故障点所引出的一些关联性的报警信息，从而为数控机床的故障排除带来了不小的难度。在排除此类故障时，数控机床维修人员需要通过对数控机床故障信息进行细致的分析找出造成数控机床故障报警的真正原因从而实现对于数控机床故障的排除。
3数控机床故障检修中的注意要点
数控机床的控制系统极为复杂，在对数控机床控制系统进行拆卸的过程中需要注意做好记录并注意避免破坏数控机床设备的内部结构，对于数控机床电气控制元件拆卸下来的部分需要做好分类、保存以免丢失而对后期的维修造成影响。在对数控机床电气控制系统进行测量的过程中需要注意的是对于带有阻值的线路进行测量时应当处于下电状态，避免带电测量。在对数控机床的控制电路板进行拆卸的过程中需要注意不得损坏电路板，在拆卸的过程中需要注意做好各线路上的开关、跳线等的位置，以便在数控机床电气控制系统恢复的过程中将其恢复的原来的位置，在数控机床电气设备的检修时需要进行两极以上的对照检查，需要注意对各板上的元件进行标记，避免元件错乱。在查清线路板上的电源配置后数控机床检修人员需要根据检查的需要对线路板采取分别供电或是全部供电的方式来对数控机床的控制电路板进行检测，查找故障点。此外，在数控机床维修的过程中尤其需要注意的是避免触碰数控机床中的380V/220V等的高压部分，以免造成安全事故。
4结束语
数控机床的控制系统极为复杂，在对数控机床进行故障排除的过程中需要从数控机床故障发生的现象入手从数控机床故障发生的原理进行分析查找故障发生点，由于数控机床涉及到机械、电气、液压、气动等多方面的因素，在对数控机床进行故障排查的过程中需要进行综合的考虑，确保数控机床的正常运行。
参考文献
[1]王永涛.机床电气设备故障分析与维修[J].科技与企业，2015（4）：232-232.
[2]梁爱菊，陈少杰.基于PLC的数控机床电气控制系统研究[J].建筑工程技术与设计，2016（20）：17-18.
机床数控系统范文5
【关键词】PLC；数控机床；电气控制
系统科学技术的不断进步，推动了工业制造业的技术革新。传统的机床控制模式也逐渐被计算机数字化程序控制所替代，这不仅提高了工业生产效率，节约了劳动力，而且控制技术更为精确完善，体现出了很大的技术优势。PLC控制技术，即可编辑逻辑控制器，系统比较稳定，无需传统控制技术需要的零部件更换，只需要改变相关的参数，就可以实现不同的工艺改变，一套设备，可以实现对多个生产环节的控制，节约了大量的人力物力，提高了生产效率，对于增强企业核心竞争力，降低产品生产成本，有着重要的作用。
1数控机床电气控制系统的基本结构
1.1数控机床的基本结构
用计算机信息化技术，通过编辑相应的控制程序，对设备系统进行控制的技术，就是数字化控制技术。数控机床，也就是利用数字化控制技术对机床进行控制，实现计算机程序对零部件加工的整个过程控制。现在的电器设备也都应用了数字化控制技术，比如现在的智能空调，智能手机等，都是数字化控制技术应用的典范。数控机床，大体都由以下几部分组成：机床主体、电气控制单元、执行系统和数据控制系统。1.1.1机床主体机床是整个系统的执行者，一般外形都比较大，是加工零部件的直接设备。同时，它也是数据控制的对象，对其实现控制的结果，关系到最终产品质量的好坏。1.1.2电气控制单元电气控制单元是数控系统的核心硬件，通过对编辑好的软件程序的分析和使用，实现对机床的控制，是控制机床工作的枢纽。这个系统的运动控制器，是控制单元中最重要的部分，它通过接收来自传感器的指令信号，转变成电信号。它对整个系统的逻辑、程序控制起着决定作用，对于机床的运行、加工时长、零件加工规格等都起着控制，是机床能否正常运转的关键部位。1.1.3电气控制系统的执行部分电气控制系统主要通过电磁阀对机床进行控制，比如在机械加工过程中，会出现刀具的磨损和损坏，通过电磁阀的控制，实现刀具的检测和更换。通过电磁阀的开关，实现机械手和刀具的加紧和松弛，完成换刀工作，提高机床的工作效率，这比人工换刀要快很多，尤其是换刀精确，并且能够进行数据检测。当发现刀具出现磨损或者角度发生问题时，就会反馈给中枢控制系统，控制单元就会通过对电磁阀的控制，实现机械手对刀具的更换或角度调整。这样可以对加工过程实现实时监测，极大的提高工作效率和产品质量，这样能够保证不同批次，产品的规格和质量比较统一，降低残次品的产出率，对于加工企业重要性不言而喻。
1.2数控机床的特殊结构
主要是机床在工作过程中，会出现一些紧急情况，针对这些出现的情况，需要作出应急反应或处理，从而就需要有一些特殊结构，以免造成机床进一步损坏或安全事故。比如急停按钮的设置，当出现一些紧急的事故时，通过其对机床进行紧急控制，或者对程序进行复位。
2基于PLC的数控机床电气控制系统的设计
2.1数控机床电气控制方式的选择
选用合适的机床电气控制方式，决定着机床加工质量和效率。优秀的机床电气控制系统能够提升生产产品的精度和产品的性能。因此，需要根据加工零件的性能和特点，选用合适的系统，根据对象特点设计合适的程序，通过PLC控制系统选择合适的X轴和Y轴。数控机床电气的控制效果的直接表现，就是运动控制器的作业性能。合适的数控系统能够让运动控制器发挥出更强的稳定性与高速性能，并且增加接入轴的数目，自主编辑性能以及后续便利的升级方式。
2.2数控机床的功能
数控机床系统，在工作时，不仅可以实现X、Y、Z轴三轴联动，也可以让所有轴同时运动或者分开独立运动。数控机床的全闭合环控制方式，利用X、Y轴的运动轨迹对工作台进行定位，实现对操作模式的精确控制。为了能够让数控机床的电机长时间持续工作，需要对电机的温度做好监测工作，并且有合适的冷却系统进行降温保护。机器运转工作也会造成刀具的损坏和角度变动，为了实现自动换刀的功能，对主轴配备了专用的机械换刀手和刀库。机械手进行相关的刀具更换和调整，不仅可以提高工作效率和设备的稳定性，而且降低换刀发生的安全事故率。
3数控机床出现故障分析
数控机床在运行过程中，也会出现故障或者错误，如果不能做出应急处理，就有可能对设备造成损害或者人员伤亡。因此，通过数控机床系统控制中的紧急控制按钮，PLC中间继电器会立即将急停信号传递到系统中，继电器迅速做出停止反应，快速停止设备的运转，既保证了设备不会造成继续损害，还能杜绝由此产生的可怕后果，专业人员能够根据发生故障时的状态，根据程序执行状况和控制单元逐项检查，对故障问题作出分析处理。
4结语
随着科学技术不断在数控技术中的应用，PLC数控机床控制技术也会越来越完善，程序化程度越来越高，功能越来越强大，解放更多的劳动力，用高效准确的计算机技术进行专业的生产控制，提高产品的精确性，降低人为错误操作带来的事故率，对于增强企业的产品竞争力，有着重要的作用。但是，就目前我国的数控技术发展程度来说，与发达国家还存在着较大的差距，因此，设计更多适合实际生产的数控机床电气控制系统是很有必要的。选择合适的程序控制模式，对于电气控制系统是十分关键的。它不仅涉及到对各个部件的控制和运行，而且能够对多种机床操作实现兼容，有利于实现对不同型号的机床控制操作。PLC作为现代数控机床的常用控制系统，在实际的生产控制中，已经发挥出了巨大的作用，创造了可观的经济效益。但是，由于我国的生产水平相对较低，纯机械化生产的工艺和技术水平，还有很多现实的制约因素。因此，通过不断地提升电气控制技术的设计方法，提高行业的制造水平，有着重要的意义。
参考文献
[1]闻绍靖,王娇.基于PLC的数控机床电气控制[J].数字技术与应用,2017(02):10.
机床数控系统范文6
由数控系统供应商提供的PLC在硬件上无论是接口类型还是I／O点的规模都为了适应数控机床的要求进行了专门设计或给出了典型推荐配置；软件上则一般根据数控机床的控制要求固化了PLC程序或提供标准PLC例程供用户参考选用。用户在使用中需要根据具体机床的特点设置少量的参数或对标准例程作部分修改即可满足一般的要求。对于复杂的控制要求也可以通过参考例程比较容易地实现。
一、PLC系统设计步骤
1.工艺分析
首先对被控机床设备的工艺过程、工作特点、控制系统的控制过程、功能和特性进行分析，估算I／O模拟量的接口数量和精度要求，从而对PLC提出整体要求。
2.系统调研
对根据设备的要求初步选定的数控系统进行调研，了解其所提供的PLC系统的功能和特点，包括PLC的类型、接口种类和数量、接口性能、扩展性、PLC程序的编制方法、售后服务等内容，必要时应该和供应商直接联系。
3.确定方案
根据前两步的工作，综合考虑数控系统和PLC系统的功能、性能、特点，本单位的需要和使用习惯以及整机性价比确定PLC系统的方案。
实际上，这里主要是从PLC的角度对数控系统提出要求，从而确定数控系统的方案。
只有少数情况才会需要选用独立型PLC。例如，从经济的角度考虑，选用了简易型数控系统，但设备需要较多的模拟量接口或大量的开关接口，而数控系统提供的PLC不能满足要求，则需要选用独立型的PLC。
在选择独立型PLC时，主要考虑四个因素：
（1）功能范围。PLC功能有强弱之分，价格差别很大。应根据系统的实际需要选用。功能方面主要考虑有无扩展能力，有无模拟量输入输出，指令系统是否完善，有没有中断能力和联网能力等。
（2）I／O点数。统计系统设计中输入／输出的种类及数量，确定选用I／O模块的种类及数量。一般都有一定数量的扩展单位供用户配置。选用时要在满足需要的前提下注意经济性。
（3）存储器容量。根据系统大小的不同，选择用户存储器容量不同的PLC，一般厂商提供1kB、2kB、4kB、8kB、16kB等容量的存储器。选择方法主要凭经验估算，其估算方法有下列两种：
第一，PLC内存容量（指令条数）约等于I／O总点数的10～15倍。
第二，指令条数=6（I／O）+2（Tm+Ctr）。式中Tm为定时器总数，Ctr为计数器总数。有时可以在其基础上增加20%的裕量。
（4）处理时间。PLC从处理一个输入信号到产生一个输出信号所需的时间称为处理时间。处理时间的长短不仅决定于CPU的循环扫描周期，还与输出继电器的机械滞后、输入信号的到来时刻在扫描周期中的时机以及程序语句的安排有密切的关系。当PLC的扫描周期为20ms时，一个交流输入信号的处理时间可达60ms左右，这对于一般工业控制系统来说已足够灵敏，对某些要求输入／输出作出快速响应的设备，可采用快速响应模块、高速计数模块及中断处理等措施来缩短处理时间。
4.电气设计
PLC控制系统的电气设计包括内容有：原理图、元器件清单、电柜布置图、接线图与互连图，如果是定型设备还应包括工艺图，这在其他资料有详细介绍。电气设计时特别要注意以下几点：
第一，PLC输出接口的类型，是继电器输出还是光电隔离输出等。
第二，PLC输出接口的驱动能力，一般继电器输出为2A，光隔输出为500mA。
第三，模拟量接口的类型和极性要求，一般有电流型输出（-20～20mA）和电压型输出（-10～+10V）两种可选。
第四，采用多直流电源时的保护电路。
第五，输出端接不同负载类型时的保护电路。
第六，执行电器若为感性负载，需接保护电路。直流可加续流二极管，交流可加阻容吸收电路。
第七，若电网电压波动较大或附近有大的电磁干扰源，应在电源与PLC间加设隔离变压器、稳压电源或电源滤波器。
第八，主要PLC的散热条件，当PLC的环境温度高于55℃时，要用风扇强制冷却。
二、PLC程序设计
目前，数控机床特别是通用数控机床的各种功能，例如主轴控制、车床刀架转位、加工中心刀库的换刀、、冷却的启／停等已经标准化，各种数控系统一般都内置或提供满足这些功能的PLC程序。采用独立型PLC时，一般厂家也会提供满足通用数控机床要求的标准PLC程序。因此，设计PLC程序最重要的方法就是详细了解并参考系统提供的标准PLC程序。
程序设计是PLC应用中最关键的问题。PLC程序设计的基本思路是按照设备的要求设计输入和输出信号的逻辑关系，在输入某些信号时得到预期的输出信号，从而实现预期的工作过程。因此，简单而常用的方法是以过程为目标，分析每个过程的启动条件和限制条件，根据这些条件编写该过程的PLC程序，完成了所有过程的PLC程序即完成了整个PLC程序。其中某个过程可以仅涉及一个输出接口，例如冷却电动机的启动／停止；也可以涉及多个输出接口，例如加工中心换刀的过程。这种方法比较容易实现PLC程序的模块化，易于各过程的独立调试，缺点是往往不能保证最小的存储器占有量。目前，随着计算机和微电子技术的发展，对PLC存储器容量方面的限制已经越来越小。
1.PLC程序设计的常用方法
程序设计的方法有很多，如状态表法、功能表法、流程图法及现代Petri网法等。
（1）状态表法。状态表法是从传统继电器逻辑设计方法继承而来的，经过适当改进，适合于可编程序控制梯形图设计的一种方法。但状态表法仅适合于单一顺序问题的程序设计，而对于具有并顺序和选择顺序的问题就显得无能为力。
（2）功能图法。功能图法是先将控制要求表达为功能图，用功能图来说明可编程序控制器所要完成的控制功能，然后由功能图写出逻辑方程，再画出梯形图或写出指令。
状态表法、功能图法可以解决顺序、随即等类型问题的程序设计。但是，这些方法不适用于具有协调、竞争等性质系统控制程序的设计。Perti网方法是解决并行系统程序设计的一种方法。
（3）流程图方法。对于采用计算机高级语言设计的PLC程序，可以采用数据处理指令来解决逻辑问题，比单纯用逻辑指令要简单的多。可以方便地处理顺序、随即、协调、竞争等控制功能。流程图是熟悉计算机高级语言的程序设计人员常用的程序设计方法。
流程图是采用高级语言编程程序的PLC所用的方法，与一般软件设计的流程图相同，由有向线段、处理块、判断块等元素组成，对数控机床上的各种过程都能非常方便的描述。在分析机床的工艺和控制过程时，可以直接采用流程图进行描述，这样完成了机床所有的控制过程的分析，也就基本上完成了程序设计，然后再通过流程图完成程序的编写。这种方法也适用于采用语句表编程语言的PLC。
（4）将继电器控制电路，改画成梯形图。对于采用梯形图编程的PLC，正如前述由于继电器控制电路与梯形图有很多相似之处，因此，可以将成熟的继电器控制系统直接改画成PLC梯形图，这种方法适用于较简单的控制过程。
（5）经验设计法。对于较复杂的控制过程，可以根据被控制对象控制的要求，初步设计出继电器控制电路，或直接设计出梯形图，再进行必要的简化和校验，有时在调试过程中还需要进行必要地修改。这种设计方法灵活性大，其结果一般不是唯一的。一般与第一种方法配合
使用。
2.PLC程序设计的一般步骤
第一，若所采用的PLC自带有程序，应该详细了解程序已有的功能，对现有需求的满足程度和可修改性，尽量采用PLC自带的程序。
第二，将所有与PLC相关的输入信号（按钮、行程开关、速度及时间等传感器），输出信号（接触器、电磁阀、信号灯等）分别列表，并按PLC内部接口范围，给每个信号分配一个确定的编号。
第三，详细了解生产工艺和设备对控制系统的要求，画出系统各个功能过程的工作循环图或流程图、功能图及有关信号的时序图。
第四，按照PLC程序语言的要求设计梯形图或编写程序清单。梯形图上文字符号应按现场信号与PLC内部接口对照表的规定标注。
3.PLC程序设计的一般原则
第一，设计时要考虑到保证人身与设备的安全。
第二，PLC的设计应该是在保证操作者和设备安全的前提下完成其功能。
第三，PLC程序的安全设计，并不代表硬件的安全保护可以省略。
第四，PLC程序的安全设计，仅是在软件上提供保护功能，为了避免软件工程异常和调试中程序编写错误或操作不当引起的事故，还要在硬件上设计保护功能。例如，电动机正／反转接触器的互锁设计、电动机的限位保护开关，这些均在硬件上实现，不需要通过PLC控制。
第五，了解PLC自身的特点。不同的厂家的PLC都各有特点，在应用中也会不同，因此要了解PLC自身的特点才能正确使用并发挥PLC应有的能力，如PLC的初始状态、工作方式（循环扫描／周期扫描）、扫描周期。
第六，设计调试点易于调试。PLC程序的设计往往不是一次可以完成，常常需要分步反复调试和实验，因此，在PLC设计中，与一般的软件设计类似，需要利用中间寄存器设计跟踪标记和断点，以方便调试。例如，在自动换刀控制程序中设计临时外部控制指令，使连续的换刀过程变为分布执行，分布检查换刀的控制过程是否满足实际要求，待调试成功再取消该临时外部控制指令，使换刀过程连续执行。
第七，模块化设计。数控机床的PLC一般要完成许多功能，模块化设计便于我们对各个功能进行单独调试，当改变某一功能的控制程序时，也不会对PLC的其他功能产生影响。
第八，尽量减少程序量。减少程序量可以减少程序运行的时间，提高PLC的响应速度，这对于循环扫描的PLC尤为重要。另外，某些内装式PLC与数控系统共用处理器、存储器等资源，减少PLC的程序量对于节省系统资源也是非常必要的。
第九，全面的注释，便于维修。PLC所服务的数控机床要求长时间的稳定运行，因此，PLC出现问题时要能立刻排除，详细的注释有利于维修人员维修、日常维护及系统扩展新的功能。
三、PLC调试
1.输入程序
根据型号的不同，PLC有多种程序输入方法，例如，在PLC上本地输入，通过数控系统输入，通过外部专用编程器输入，通过PLC提供的基于PC的软件在外部PC上输入。多数PLC都提供PC机编程输入功能。
2.检查电气线路
如果电气线路安装有误，不仅会严重影响PLC程序的调试进度，而且有可能损坏元器件。因此，调试前应该仔细检查整个系统的电气线路，特别是电源部分。若系统是分模块设计调试的，也可以只检查准备调试的模块部分的电气线路。
3.模拟调试
正如前述，PLC处在数控系统与机床电气之间，起着承上启下的作用，如果PLC指令有误，即使电气线路没有错误，也有可能引起事故，损坏设备。例如主轴采用齿轮传动时，若齿轮啮合未到位，强行长时间运行主轴有可能损坏传动齿轮。因此，在PLC实际应用调试前应先进行模拟
调试。
模拟调试可以采用系统提供的模拟台调试，也可以在关闭系统强电的条件下模拟调试，例如，关闭主轴强电空开，那么调试中即使PLC动作有误，由于主轴电动机不会实际运转，所以也不会引起事故。
对于输入信号，如主轴挡到位回答信号、刀具夹紧到位回答信号等，可以采用人工输入的方式模拟，按照预定设计的顺序逐步调试，观察输出信号及其控制的执行电器是否按预定规律动作。
4.运行调试
接通功率器件的动力，如电动机及其驱动器的强电、气压、液压等，按照实际运行的需要调试，在运行调试中要注意电气与机械的配合。
5.非常规调试，验证安全保护和报警的功能
按照与设计功能不同的顺序输入或输出信号，例如刀具松的状态下，按主轴启动按钮，或在主轴运行中，按下刀具松按钮，观察PLC设计的保护功能是否有效。
运行中接入各单位的报警信号，观察PLC程序是否能正确地报警并保护相应的单元。例如主轴运行中，接入主轴过热信号，观察PLC是否能报警，并同时停止主轴和刀具
进给。
这部分工作一般也分为模拟调试和运行中调试两步，以防如果保护功能失效损坏器件和设备。
6.安全检查并投入考验性试运行
