数控机床电气及PLC控制技术

第1章 绪论

1.1 数控机床的组成与分类

1.1.1 数控机床简介

1.1.2 数控机床的组成

1.1.3 数控机床的分类

1.2 机床数控技术的发展过程

1.2.1 数控机床的产生和发展

1.2.2 数控机床的发展动向

1.2.3 我国数控机床的发展情况

1.3 本章小结

1.4 思考与练习

第2章 数控机床常用低压电器

2.1 低压电器的电磁机构及执行机构

2.1.1 电磁机构

2.1.2 触头系统

2.1.3 灭弧系统

2.2 开关电器

2.2.1 低压刀开关

2.2.2 组合开关

2.2.3 低压断路器

2.3 熔断器

2.3.1 熔断器的种类

2.3.2 熔断器的工作原理

2.3.3 熔断器的主要参数

2.4 主令电器

2.4.1 控制按钮

2.4.2 行程开关

2.4.3 万能转换开关

2.4.4 主令开关

2.5 接触器

2.5.1 接触器的结构和工作原理

2.5.2 接触器的主要技术参数和型号含义

2.6 继电器

2.6.1 电压、电流继电器

2.6.2 时间继电器

2.6.3 中间继电器

2.6.4 热继电器

2.6.5 速度继电器

2.6.6 固态继电器

2.7 执行电器

2.7.1 电磁铁

2.7.2 电磁离合器

2.8 本章小结

2.9 思考与练习

第3章 数控机床电气控制基础

3.1 步进电动机伺服系统及其控制

3.1.1 步进电动机的基本类型

3.1.2 步进电动机位置控制系统

3.1.3 步进电动机驱动电路

3.1.4 步进电动机的特性

3.2 直流伺服电动机调速系统及其控制

3.2.1 直流伺服电动机的结构及调速

3.2.2 直流伺服电动机的机械特性

3.2.3 直流伺服电动机的特点及应用

3.3 交流伺服电动机调速系统及其控制

3.3.1 交流伺服电动机的分类及结构

3.3.2 交流伺服电动机的接线

3.3.3 交流伺服电动机的运行特性

3.4 数控机床电气原理图的画法规则

3.4.1 电气原理图

3.4.2 电气安装图

3.4.3 电气接线图

3.4.4 图面区域的划分

3.5 数控机床电气控制的逻辑表示

3.6 电气控制基本环节

3.6.1 三相笼型异步电动机的直接启动控制线路

3.6.2 三相笼型异步电动机的降压启动控制线路

3.6.3 电动机正反转控制线路

3.6.4 电动机制动控制线路

3.6.5 双速电动机的高低速控制线路

3.6.6 电动机的保护环节

3.6.7 电液联合控制

3.7 机床电气控制线路应用示例

3.7.1 C650型卧式车床的电气控制线路

3.7.2 X62W型万能升降台铣床的电气控制线路

3.8 Z3040型摇臂钻床的电气控制线路

3.9 T68型卧式镗床的电气控制线路

3.10 M7120型平面磨床的电气控制线路

3.10.1 平面磨床的结构与控制特点

3.10.2 控制电路工作原理

3.10.3 电磁吸盘充、退磁电路的改进

3.11 组合机床电气控制系统

3.11.1 机械动力滑台控制线路

3.11.2 液压动力滑台控制线路

3.12 本章小结

3.13 思考与练习

第4章 PLC编程入门及指令系统

4.1 PLC概述

4.1.1 PLC的基本结构

4.1.2 PLC的物理结构

4.1.3 PLC的工作原理

4.1.4 PLC的特点

4.1.5 PLC的应用领域

4.1.6 PLC的主要生产厂家

4.2 FX系列PLC性能简介

4.2.1 FX系列PLC的特点

4.2.2 FX系列PLC型号名称的含义

4.2.3 FX系列PLC的一般技术指标

4.2.4 FX1S和FX1N系列PLC

4.2.5 FX2N系列PLC

4.2.6 编程设备与人机接口

4.2.7 GOT-900图形操作终端

4.3 PLC程序设计基础

4.3.1 PLC编程语言的国际标准

4.3.2 梯形图的主要特点

4.4 FX系列PLC梯形图中的编程元件

4.4.1 基本数据结构

4.4.2 输入继电器与输出继电器

4.4.3 辅助继电器(M)

4.4.4 状态继电器(S)

4.4.5 定时器(T)

4.4.6 内部计数器(C)

4.4.7 高速计数器(HSC)

4.4.8 数据寄存器

4.4.9 指针P/I

4.4.10 常数

4.5 FX系列PLC的基本逻辑指令

4.5.1 LD，LDI，OUT指令

4.5.2 触点的串、并联指令

4.5.3 LDP，LDF，ANDP，ANDF，ORP和ORF指令

4.5.4 PLS与PLF指令

4.5.5 电路块的串、并联指令

4.5.6 栈存储器与多重输出指令

4.5.7 主控与主控复位指令MC，MCR

4.5.8 SET与RST指令

4.5.9 取反、空操作与END指令

4.5.10 编程注意事项

4.6 PLC的应用指令

4.6.1 FX系列PLC应用指令的表示方法与数据

4.6.2 程序流控制指令

4.6.3 与中断有关的指令

4.6.4 循环指令

4.6.5 比较与传送指令

4.6.6 算术运算与字逻辑运算指令

4.6.7 移位指令

4.6.8 数据处理指令

4.6.9 处理指令

4.6.10 方便指令

4.6.11 外部I/O设备指令

4.6.12 FX系列外部设备指令

4.6.13 浮点数运算指令

4.6.14 时钟运行指令

4.6.15 其他指令

4.7 PLC应用系统的设计调试方法

4.7.1 系统规划与设计

4.7.2 PLC及其组件的选型

4.7.3 硬件、软件设计与调试

4.8 本章小结

4.9 思考与练习

第5章 数控机床PLC控制系统设计

5.1 数控机床PLC系统设计及调试

5.1.1 PLC系统的设计原则与步骤

5.1.2 PLC程序设计

5.1.3 PLC调试

5.2 PLC在数控机床中的应用实例

5.3 数控机床PLC控制应用实例

5.4 减少I/O点数的措施

5.5 提高PLC在数控机床控制系统中可靠性的措施

5.5.1 PLC的安装

5.5.2 合理的安装与布线

5.5.3 必需的安全保护环节

5.5.4 冗余系统与热备用系统

5.6 PLC控制系统的维护和故障诊断

5.6.1 PLC控制系统的维护

5.6.2 PLC的故障诊断

5.7 本章小结

5.8 思考与练习

第6章 典型机床电气控制技术

6.1 机床电气控制电路的设计

6.1.1 机床电气控制电路的设计方法与注意事项

6.1.2 机床电气控制电路的设计实例

6.2 数控机床电气控制电路设计原则

6.2.1 电气控制电路设计原则

6.2.2 数控系统功能的选择

6.3 数控机床电气设计的一般内容

6.4 TK1640型数控车床电气控制电路

6.4.1 电气原理图的分析方法和步骤

6.4.2 TK1640数控车床介绍

6.4.3 TK1640数控车床的电气控制电路

6.5 XK714A型数控铣床电气控制电路

6.5.1 XK714A数控铣床介绍

6.5.2 XK714A数控铣床的电气控制电路

6.6 本章小结

6.7 思考与练习

第7章 数控机床电气及PLC控制技术 项目训练实例

7.1 三相异步电动机单方向启动、停止及点动控制

7.1.1 启动、停止控制线路

7.1.2 点动控制线路

7.1.3 多点控制线路

7.1.4 可逆运行控制线路

7.2 FX2N系列PLC的硬件连接与基本指令练习

7.2.1 PLC与电源连接

7.2.2 PLC输入接口连接

7.2.3 PLC输出接口连接

7.2.4 FX2N系列PLC基本指令练习

7.3 PLC控制异步电动机 -△启动

7.3.1 异步电动机的启动方式

7.3.2 大电动机的 -△启动控制

7.4 PLC控制电动机循环正、反转

7.4.1 C650车床控制元件配置

7.4.2 主电动机正、反转控制

7.4.3 主电动机点动控制

7.4.4 点动停止和反接制动

7.4.5 主电动机反接制动

7.4.6 实验设备及线路连接

7.5 C650卧式车床的电气及PLC控制系统

7.5.1 C650卧式车床的主要结构与运动分析

7.5.2 C650卧式车床的电气控制线路分析

7.5.3 C650卧式车床的PLC控制系统

7.6 Z3040摇臂钻床的电气及PLC控制系统

7.6.1 Z3040摇臂钻床的电气控制系统

7.6.2 Z3040摇臂钻床的PLC控制系统

7.6.3 Z3040摇臂钻床电气线路的故障与维修

7.6.4 Z3040摇臂钻床电气模拟装置的试运行操作

7.6.5 Z3040摇臂钻床电气控制线路故障及排除实训

7.7 T68卧式镗床电气及PLC控制系统实训

7.7.1 T68卧式镗床的实训内容

7.7.2 T68卧式镗床电气线路的工作原理

7.7.3 电气控制线路的分析

7.7.4 T68卧式镗床电气线路故障与维修

7.7.5 T68卧式镗床电气模拟装置的试运行操作

7.7.6 T68卧式镗床电气控制线路故障及排除实训

7.8 X62W万能铣床电气及PLC控制系统实训

7.8.1 X62W万能铣床的实训内容

7.8.2 X62W万能铣床电气原理图

7.8.3 机床分析

7.8.4 X62W万能铣床电气线路故障与维修

7.8.5 X62W万能铣床模拟装置的安装与试运行操作

7.8.6 X62W万能铣床电气控制线路故障及排除实训

7.8.7 教学演示、故障图及设置说明

7.9 本章小结

7.10 思考与练习

附表A 电气设备常用基本文字符号

附表B FX系列PLC功能指令一览表

参考文献

《数控机床电气及PLC控制技术》以培养技能型人才为目标，从应用角度出发介绍数控机床电气与PLC控制技术。主要包括绪论、数控机床常用低压电器、数控机床电气控制基础、PLC编程入门及指令系统、数控机床PLC控制系统设计、典型机床电气控制技术、数控机床电气及PLC控制技术项目训练实例等内容。

《数控机床电气及PLC控制技术》既有数控机床电气和PLC控制方面的基本内容，又有相关控制技术和程序设计，还有项目实训等内容。在编写过程中注意循序渐进，内容由浅入深;注重理论和实践的结合，各章均配有一定数量的习题，使读者在掌握基本理论知识的同时，提高分析问题和动手的能力。

《数控机床电气及PLC控制技术》可作为高等工科院校机械制造、机电一体化学生学习数控技术的教材，也可作为高等职业技术学院相关专业教材，还可供有关教师和工程技术人员参考。

《数控机床PLC控制技术》在编写过程中，总结了几年来深圳职业技术学院和其他院校"数控机床PLC控制技术"课程的理论和实践教学经验，打破了以往教材的编写思路，根据当前我国职业教育中"基于工作过程"的课程改革理论，采用"项目驱动，任务导向"的总体编写思路，注重职业能力的培养。

当今世界，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各国加快经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控设备的装调与维修一直是企业组织生产的重要环节，而其中数控机床的PLC控制技术为其关键技术之一。