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摘要数控技术发展飞速的今天，数控技术在现代制造业发挥越来越重要的作用，数控机床是数控制造业的核心，本文主要介绍了对数控车床的电气系统设计的过程。
本设计以CK6140车床为载体，对其数控电气系统经行详细设计。
其内容包括强电设计、弱电设计、PLC输入输出及接口设计，本设计选用西门子808D数控系统。
最后绘制出整个机床的电气系统原理图等。
本设计给出了整个机床的原理图绘制过程，重点部分模块化，较详细地介绍了各个部分的功能及用途。
分为 380V强电回路，控制回路，PLC输入输出控制，主轴驱动模块和进给伺服驱动模块，并介绍了相关的电气知识。
通过本设计说明书可以基本上掌握数控车床的电气原理，以及基本的电气常识，使读者无论是从整体上还是各个模块中都能够了解到数控车床相关的一系列电气知识。
关键词：数控系统；数控车床；PLC控制1ABSTRACTThe numerical controls that the technique development fast today, the numerical controls technique at the modern manufacturing industry exertive more and more importance function, numerical control tool machine is number control a manufacturing industry of core, this text mainly introduced logarithms to control the processed that the electricity system of lather design.The design CK6140 lathe as the carrier, the detailed design of the its NC electrical system through the line. its contents includes a strong electrically design, weakness design, PLC importation output and Interface design. The design uses a Siemens 808D CNC system. Finally, to map out the whole machine electrical system schematic. This principle diagram which designs to the whole tool machine draws process and the point parts of mold piece turn and compared to in detail introduce each function and use of part. Is divided into the 380 Vs strong electricity back track, control back track, the PLC importation outputs a control, the principal axis drives a mold piece and enters to servo drive a mold piece, and introduced related electronic knowledge.Through this design system can basically control numerical control the electricity principle of lather, and basic electronic common sense, make the reader regardless can understand numerical control the lather related series of electricity knowledge from wholly the top still each mold piece.Key Words：NC system; NC lathe; PLC control2目录摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 ABSTRACT ------------------------------------------------------------------------------------------- 2目录------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3第一章绪论----------------------------------------------------------------------------------------- 61.1前言 ------------------------------------------------------------------------------------------ 61.2国外数控系统的发展趋势 ------------------------------------------------------------- 61.2.1新一代数控系统采用开放式体系结构 ------------------------------------ 61.2.2新一代数控系统控制性能大大提高---------------------------------------- 71.2.3数控系统向软数控方向发展 ------------------------------------------------- 71.3我国数控技术的发展-------------------------------------------------------------------- 81.4CK6140数控车床主简介 ---------------------------------------------------------------- 9第二章西门子808D数控车床系统 --------------------------------------------------------- 112.1 西门子808D系统简介 --------------------------------------------------------------- 112.2人机界面 ---------------------------------------------------------------------------------- 132.3进给系统 ---------------------------------------------------------------------------------- 132.4 主轴驱动系统--------------------------------------------------------------------------- 132.5刀架控制系统 --------------------------------------------------------------------------- 142.6电柜设计及电源选用------------------------------------------------------------------ 142.6.1在设计电柜时应注意以下事项：----------------------------------------- 142.6.2 24VDC电源选用---------------------------------------------------------------- 152.7数控系统各部分的连接及接口 ----------------------------------------------------- 152.7.1系统的接线---------------------------------------------------------------------- 152.7.2 接口布置 ------------------------------------------------------------------------ 15第三章CK6140数控车床的基本组成和工作原理 --------------------------------------- 173.1数控车床组成 --------------------------------------------------------------------------- 173.2数控车床工作原理 --------------------------------------------------------------------- 193.3 CK6140数控车床运动分析 ---------------------------------------------------------- 2033.4 CK6140数控车床电气系统简述 ---------------------------------------------------- 21第四章CK6140数控车床硬件系统设计及元件选型------------------------------------ 254.1主轴驱动系统 --------------------------------------------------------------------------- 254.1.1主轴电动机---------------------------------------------------------------------- 254.1.2主轴电动机选型 --------------------------------------------------------------- 254.2机床进给伺服系统 --------------------------------------------------------------------- 264.2.1 CK6140数控车床对伺服驱动进给系统的要求------------------------ 274.2.2 伺服电机的选型--------------------------------------------------------------- 284.3控制电路原理图设计------------------------------------------------------------------ 314.3.1 380V系统强电控制回路----------------------------------------------------- 314.3.2电源回路 ------------------------------------------------------------------------- 334.4常用电器元件的选型------------------------------------------------------------------ 344.4.1低压电器选型的一般原则 -------------------------------------------------- 344.4.2断路器的选型------------------------------------------------------------------- 344.4.3电动机保护用自动开关的选型 -------------------------------------------- 354.4.4 熔断器选型 --------------------------------------------------------------------- 354.4.5接触器的选型------------------------------------------------------------------- 354.4.6热继电器的选型 --------------------------------------------------------------- 364.4.7中间继电器---------------------------------------------------------------------- 364.5 CK6140数控车床控制面板 ---------------------------------------------------------- 37第五章PLC设计及参数设置------------------------------------------------------------------- 395.1 PLC的基本结构及工作原理 --------------------------------------------------------- 395.2 PLC与CNC机床的联接方式 -------------------------------------------------------- 405.3 CNC加工代码在PLC上的实现方法----------------------------------------------- 415.3.1 T功能代码的实现方法------------------------------------------------------- 425.3.2 M功能代码实现方法--------------------------------------------------------- 425.4 PLC程序的模块化设计---------------------------------------------------------------- 425.5 PLC输入输出地址分配---------------------------------------------------------------- 425.6参数设置 ---------------------------------------------------------------------------------- 4445.6.1 PLC参数设置-------------------------------------------------------------------- 445.6.2机床参数设置------------------------------------------------------------------- 45第六章结论--------------------------------------------------------------------------------------- 47致谢 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 48参考文献 --------------------------------------------------------------------------------------------- 495第一章绪论1.1前言装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，机床制造业是一个国家的基本装备工业，是工业生产的技术基础，数控技术在给机床制造业带来显著经济效益及广阔发展前景的同时，也是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备，因此它已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一。
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。
PLC电气控制系统在数控机床中的应用摘要：随着科技的发展，以及国家对工业生产的重视，越来越多电子化和自动化技术被应用到工业生产中。
PLC 可编程技术作为数控机床电气控制方面广泛应用的技术之一，也在不断更新迭代。
本文分析了如何在数控机床的电气控制中融入 PLC 编程技术，希望对我国数控机床电气控制方面的发展提供借鉴。
关键词：PLC 编程；数控机床；电气控制引言近些年来，新兴起的可编程控制器（PLC）逐渐取代了传统的控制装置。
PLC可编程装置不仅可以节省人力和物力，还可以广泛应用到电气自动化控制领域。
在数控机床电气方面，PLC 实现了机器化和自动化的发展，同时 PLC 可编程技术的广泛应用，也推动了我国现代化和自动化的全面发展。
1.PLC可编程PLC可控编程技术是一种以微处理器为基础，集合微电子技术、自动控制技术、计算机技术和通讯技术于一体的数字运算操作电子系统，具有控制能力强、抗干扰能力强、适用范围广、可靠性高、使用方便、配置灵活、编程简单等特点，在我国工业行业领域占据着重要的地位。
目前为止，PLC 编程运用最广泛的领域就是在数控机床的电子技术方面，其可以将编程储蓄器作为一项技术，然后在数据计算的过程中增加一些运算指令，通过将这些指令进行数据化分析，实现编程技术的自动化、电气化和机械化，从而实现对机械设备的服务和控制，进而更快更好地完成生产任务。
关于 PLC 可编程技术主要从以下几方面来进行分析。
首先，PLC 编程相对其他科学技术来说较为简单，容易上手，并且编程语言等不需要计算机的知识，因此，这项技术很适合基础人员使用。
与此同时，PLC可编程的系统开发周期较短，并且现场调试也相对容易，即使出现一些不可控的突发因素，也能稳定下来进行调试。
此外，PLC可编程系统的修改也可以根据其所具有的系统来进行调整，在不拆动零件的基础上，通过修改程序来改变控制方案。
另外，PLC 可编程控制技术的功能性非常强，性价比也非常高，可以通过通信联网对数据进行分散控制，且集中管理。
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。
数控机床电气控制系统故障诊断与维护分析【摘要】本文针对数控机床电气控制系统的故障诊断与维护进行了深入研究。
在文章阐述了研究的背景、意义和目的。
接着在对数控机床电气控制系统的概述、故障诊断方法、维护分析、故障案例分析和优化建议进行了详细论述。
结尾部分总结了对数控机床电气控制系统的故障诊断与维护的重要性，并展望了未来的研究方向，同时也指出了本研究的局限性。
通过本文的研究，有望为数控机床电气控制系统的运行提供更有效的故障诊断和维护策略，从而提高机床的运行效率和稳定性，促进工业生产的发展。
【关键词】数控机床、电气控制系统、故障诊断、维护分析、案例分析、优化建议、总结、展望、局限性。
1. 引言1.1 研究背景数统计、格式要求等等。
：数控机床电气控制系统作为数控机床的核心部件，其性能的稳定与可靠直接影响到数控机床的加工精度和效率。
近年来，随着数控技术的不断发展和应用，数控机床在各个行业中得到了广泛应用，成为工业生产中不可或缺的设备。
在长时间稳定运行后，数控机床电气控制系统往往会出现各种故障，严重影响了生产的正常进行。
对数控机床电气控制系统的故障诊断与维护成为了当前研究的热点之一。
为了提高数控机床的运行效率和降低维护成本，有必要对数控机床电气控制系统的故障诊断方法进行深入研究，并提出相应的维护策略。
本文旨在通过对数控机床电气控制系统故障诊断与维护进行分析与探讨，为相关领域的技术工作者提供一定的参考与借鉴。
1.2 研究意义数控机床电气控制系统是数控机床的核心部件之一，其稳定性和可靠性对数控机床的整体性能起着至关重要的作用。
本研究旨在探究数控机床电气控制系统的故障诊断与维护方法，为提高数控机床的运行效率和生产效率提供技术支持和保障。
具体来说，本研究将从以下几个方面来说明研究意义：1. 提高生产效率：数控机床电气控制系统的正常运行是保证生产效率的基础。
通过深入研究其故障诊断与维护方法，可以及时发现并解决问题，减少机床停机时间，提高生产效率。
机床电气控制机床电气控制，是指通过电气信号对机床的各个部件进行控制和调节的过程。
它是现代机床制造的重要组成部分，是机床自动化和智能化的实现必要手段。
机床电气控制的主要内容包括：电气传动系统、数控系统、机床保护系统等。
一、电气传动系统机床电气控制的重要组成部分是电气传动系统。
电气传动系统是指通过电气信号，对机床的电动机等执行元件进行调节，控制机床的动力输出，实现有效的加工作业。
电气传动系统分为两个部分：主轴驱动系统和进给系统。
主轴驱动系统是指控制主轴电动机的运转状态，以便实现高速、稳定的主轴转动。
当主轴电机正常工作时，它承担了机床的高精度加工和高负荷加工的任务，切削热能利用率较高，能够实现高水平的产品质量。
进给系统是指控制进给电机的转速、转矩、切削速度等参数，以实现对工件加工的控制。
进给控制系统的设计需要考虑到极限速度、车削速度、加工功率等多个参数，设置合理的控制范围和响应机制，确保加工的稳定性和安全性。
二、数控系统随着工业化和信息技术的不断发展，数控技术已经成为现代机床中不可或缺的一部分。
数控是指通过数字信号，对机床的运动、位置、加工参数进行精密控制，实现加工工艺的可编程、可执行和可监测。
数控系统主要包括CPU、执行器、编程器和显示器等。
CPU是数控系统的核心部分，是用于控制加工数据流、计算加工轨迹、调节加工参数的计算机芯片。
执行器是指数控系统中的动作控制器，用于控制机床的运动和加工过程。
编程器是用于将加工程序转换为数控程序的设备，包括数控语言、宏指令和参数化编程等。
显示器用于显示加工过程和加工结果的数控界面，包括图形界面和文字界面等。
三、机床保护系统机床保护系统是机床电气控制的重要组成部分，主要用于检测机床的运行情况和设备的状态，及时发现故障，保护设备的安全可靠运行。
机床保护系统主要包括以下几个方面：1、过流保护系统：用于检测主轴电机和进给电机的电流是否过大，超负荷时自动切断电源，保护电机和随之工件的损伤。
浅析数控机床电气控制系统
摘要：数控机床电气控制系统非常复杂，对于初学者而言很有必要理清这一系统的每个部分的组成和每一部分的关键点；电源部分要搞清楚每一支路设备、电压要求和信号流；主轴驱动控制系统要搞清楚控制设备和对主轴做要求的项目的处理方式；进给驱动控制系统要搞清楚控制设备（方式）、指令的处理和检测方式；交流控制线路的各个分支的控制内容；pmc控制电路和控制过程。
关键词：电源系统模拟主轴主轴方向信号抑制电磁干扰 pmc 数控机床电气控制系统是比较复杂的控制过程，理清和深入剖析这一系统的每一个组成单元对我们认识、应用和维修数控机床都有深远意义。
一、数控机床电源系统（主电路）
1.数控系统的工作电源
电压要求：dc 24v或ac 24v。
方法：系统变压器+开关电源。
电压信号变化为ac380v—ac220v—dc24v—cnc装置。
作用：将数控系统和电网之间的直接的电联系切断（电气隔离），以避免电网电压波动及线路故障对数控系统产生干扰和影响。
开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（emi）、整流滤波电路、功率变换电路、pwm控制器电路、输出整流滤波电路组成。
信号变化为ac220v—整流dc300v—高频信号—开关管导通与关断—cnc装置。
2.主轴驱动装置的电源供给
（1）模拟主轴
方案：空气开关+变频器+交流电机。
（2）数字主轴
方案：伺服变压器（或开关电源）+交流伺服驱动器+交流伺服电机。
3.进给驱动装置的电源供给
开环控制：380/85v的变压器+空气开关+步进驱动器+步进电机。
半闭环控制：伺服变压器（或开关电源）+交流伺服驱动器+交流伺服电机。
4.数控系统pmc的i/o电源：采用开关电源（dc24v）
数控机床pmc的输入、输出回路需要24v的直流电源，可以采用一个开关电源提供，但是这个开关电源一定要和为数控系统供电的开关电源共地；如果为数控系统供电的开关电源容量足够，那么也可以同时作为pmc的i/o电源。
5.刀架电机电源供给：采用空气开关
6.冷却电机和润滑电机的电源供给：采用空气开关
7.机床照明和电柜风扇的电源供给
机床照明一般采用ac 36v或ac 24v，由于这两个电压都不是标准电压，因此需采用照明变压器为照明灯具供电。
二、主轴驱动控制系统的组成
主轴驱动系统一般采用变频器+主轴电机的方式，下面是这一系
统的组成和信号处理方法。
1.主轴速度信号的处理
主轴运行指令（如m03 s1000）—编译、运算和逻辑处理—主轴速度信号（0—+10v或者4—20ma）—变频器。
2.主轴方向信号的处理
单极性模拟主轴：0—10v，主轴电机的旋转方向则由plc控制。
双极性模拟主轴：-10v—+10v，而主轴电机的旋转方向不由plc 控制，而是由速度信号的正、负极性决定。
3.主轴速度检测的处理
主轴控制系统一般设计为速度控制系统，目前主轴速度检测最常用的做法是采用脉冲编码器作为检测元件。
4.主轴驱动器故障监控处理
现在使用的变频器和交流伺服驱动器一般具有故障自诊断功能
并提供有故障监控可编程i/o端口，其输出形式有继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出等形式。
i/o端口之间实质上是一种开关关系，开、关的状态分别对应驱动器正常与否；由于数控机床的m、s、t三大辅助功能都是由plc控制的，故可以将这一开关量作为数控系统plc的一个输入点，以此监控驱动器是否正常或就绪。
自诊断功能实质上反映的是可编程i/o端口开、关的状态。
5.主轴驱动器制动处理：制动组件
主轴驱动器一般都内置有制动组件，在机床主轴要求快速制动时，若内置的制动单元或电阻不足以消耗、吸收再生电能而导致直
流部分过压时，外接制动组件，加快消耗再生电能的速度。
6.接地处理：抑制电磁干扰
数控机床工作环境中的电磁和噪声干扰是很严重的，作为精密加工设备的数控机床，其主轴驱动器必须采取有效的抗干扰措施。
变频器主要采取正确的接地措施。
变频器的接地处理有两个方面：一是对变频器主回路pe端子正确接地，以提高变频器抑制噪声干扰的能力并减小变频器对外界电气设备的干扰。
二是将变频器的控制信号线（采用双绞线或屏蔽线）屏蔽层接地，以排除外界对控制信号传输的干扰。
三、进给驱动控制系统的组成
常用的进给驱动控制系统的方式为：
开环控制：380/85v的变压器+空气开关+步进驱动器+步进电机。
半闭环控制：伺服变压器（或开关电源）+交流伺服驱动器+交流伺服电机。
1.指令信号的处理过程
进给指令（如g01 x100 z-20 f200）—编译、运算和逻辑处理—指令脉冲信号（0—+10v或者4—20ma）—交流伺服驱动器—交流伺服电机。
2.编码器反馈信号的处理
编码器输出信号的反馈方式主要有2种：可以将编码器输出信号直接送入数控系统的编码器反馈接口；也可以将将编码器的输出信号先送至交流伺服驱动器，再由交流伺服驱动器反馈至数控系统的
编码器反馈接口。
四、交流控制电路
交流控制电路主要采用接触器和继电器控制的线路，主要有：电源启动/停止控制（采用接触器）、变频器电源控制（可选）、交流伺服驱动器电源控制（可选）、刀架的正反转控制（对车床而言）、冷却控制、润滑控制，电柜风扇、照明等。
控制方式主要通过交流接触器的通断控制。
五、pmc控制电路
1.pmc定义
pmc其实就是plc（可编程逻辑控制器），但是因为机床控制plc 是专门用于控制机床的，其中有多条专用指令，故而叫做pmc——可编程机床控制器。
2.数控机床pmc的信号处理
3.pmc控制内容
主要有：m、s、t功能（主轴速度大小由主轴驱动系统控制）、操作信号处理、急停控制、坐标轴控制、主轴控制、刀架控制、冷却控制、导轨润滑等。
以上是我对数控机床电气控制系统第一组成部分的一些具体的
分析，希望对研究数控机床电气控制系统的初学者有所帮助。
参考文献：
[1]廖兆荣，杨旭丽.数控机床电气控制.北京：高等教育出版社，2008.
[2]邓三鹏.数控机床故障诊断与维修.北京：机械工业出版社，2009.
[3]gsk928te数控系统使用手册.
[4]gsk980td数控系统使用手册.
[5]funac数控系统使用手册.。
