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学习情景五：数控机床电气系统 故障的排除

学习情景五：数控机床电气系统 故障的排除. 本学习情景目标. 目标 1 ：通过该情景的学习能够掌握数控机床中 PLC 的工作原理、过程。 目标 2: 能够熟练使用电气手册排除机床电气故障. 教学目标. 1. 掌握数控机床电气控制系统的基本组成； 2. 了解 PLC 与 NC 的关系； 3. 掌握数控机床电气控制系统的工作流程； 4. 掌握查阅电路图的方法； 5. 掌握根据电路图排除故障的方法 ；. 第一节 PLC 在数控机床中的应用. 一、数控机床用 PLC 介绍.

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学习情景五：数控机床电气系统 故障的排除

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  1. 学习情景五：数控机床电气系统 故障的排除

  2. 本学习情景目标 • 目标1：通过该情景的学习能够掌握数控机床中PLC的工作原理、过程。 • 目标2:能够熟练使用电气手册排除机床电气故障

  3. 教学目标 1.掌握数控机床电气控制系统的基本组成； 2.了解PLC与NC的关系； 3.掌握数控机床电气控制系统的工作流程； 4.掌握查阅电路图的方法； 5.掌握根据电路图排除故障的方法；

  4. 第一节 PLC在数控机床中的应用 一、数控机床用PLC介绍 • PLC（Programmable Logic Controller),通常用于设备的自动控制。 2. PLC用于机床的控制，主要是用于机床的外围、辅助电气的控制； 3.PLC用于数控机床通常称之为可编程序机床控制器；称之为PMC（programmable machine tool controller）

  5. 第一节 PLC在数控机床中的应用 二、PLC和NC的关系 1、实现刀具相对于工件各坐标轴几何运动规律的数字控制（即是实现机床运动轨迹的控制、实现零件的轮廓控制）。这一部分工作有数控系统中NC部分来完成。 2、实现机床辅助设备的控制(包括冷却系统、照明系统、操作面板、换刀系统等等）是由PLC来完成的。

  6. 第一节 PLC在数控机床中的应用 第一节 PLC在数控机床中的应用 二、PLC和机床外围电路的关系 1.外围电路（强电回路）是不能够直接和PLC相互连接的，所以外围电路和PLC相互连接必须要通过中间的继电器回路的转换。 2.进入PLC的必须要转换成弱电信号，用于控制外围电路的必须要把PLC输出的弱电信号转换成强电信号。

  7. 第一节 PLC在数控机床中的应用 三、PLC在数控机床中的应用形式 1.内装式（集成式）： 整体设计、信息交换速度快、系统可靠。 2.独立式（外装式）： 独立于NC装置，是能够独立完成功能的PLC。方便扩展、选择余地大。

  8. 第一节 PLC在数控机床中的应用 四、PLC和外部的信息交换 1、机床侧至PLC： 机床侧的信号通过I/O单元接口输入到PLC，输入的地址由PLC程序编制人员自行定义。当然要根据相关规范确定。 2、PLC至机床侧： 根据机床 的配置，以及所需要完成的控制功能。PLC将控制信号输送至机床侧。输出信号的地址也是由程序编制人员自行定义。

  9. 第一节 PLC在数控机床中的应用 四、PLC和外部的信息交换 3、PLC至CNC： PLC至CNC的信号地址和含义由系统厂商定义完成，程序编制人员之能够根据厂商的定义而不能够增减、删除改变。 4、CNC至PLC： CNC送至PLC的信号可由CNC直接送至PLC的寄存器中，所有CNC送至PLC的信号含义和地址均由系统厂商定义。

  10. 第一节 PLC在数控机床中的应用 五、PLC在数控机床中的工作流程 1、输入采样；PLC扫描读入所有输入端口的信号状态，并将此状态读入到输入映像寄存器中。 2、程序执行；系统读入输入映像缓存区、输出映像缓存区的数据，进行运算并将运算结果输出到输出映像缓存区。 3、刷新阶段；刷新阶段主要是将新的处理结果输出到外部。

  11. 第一节 PLC在数控机床中的应用 六、PLC在数控机床中的功能。 1、操作面板的控制 操作面板的控制分为两个部分，一个是系统操作面板的控制一个是机床操作面板的控制。 系统面板的信号 机床 系统面板信号 PLC NC 机床面板信号 机床 PLC 机床面板信号

  12. 第一节 PLC在数控机床中的应用 六、PLC在数控机床中的功能。 2、机床外部开关输入信号 将机床侧的开关信号输入PLC，进行逻辑运算。运算的结果用于对机床的控制。 3、输出信号控制，PLC将用于控制的信号经过接口以及外围电路中的继电器、接触器、电磁阀等输出给控制对象。 4、T功能实现，所谓T功能实际上就是数控机床对刀具的控制功能。就是通过PLC实现刀具调用、换刀等一系列功能。

  13. 第一节 PLC在数控机床中的应用 六、PLC在数控机床中的功能。 • 5、M功能的实现 所谓M功能就是数控机床的辅助功能，包括主轴 旋转的控制、冷却系统的控制、程序执行方式的控制等等。

  14. 第二节 PLC和外围电路的关系 一、PLC对外围电路的控制。 外围辅助设备 NC PLC 外部反馈 NC指令 由继电器、接触器等组成的外围电路 PLC 直接控制外部设备 辅助设备 小功率设备

  15. 第二节 PLC和外围电路的关系 一、PLC内部信号和外部信号的对应。 1、PLC内部信号和外部信号的对应关系，对于外围电路的控制非常重要。 处理他们的对应关系，主要是依据机床厂上的对于外围电路的设计、功能 的定义以及PLC程序编制工程是对于PLC输入输出接口的分配。 2、地址分配：将PLC许可使用范围内的地址，按照一定的规则使其和外部电路 中的信号相对应。也就是一个地址对应着一路信号，也就是地址实际上将内 部信号和外部信号连接起来。

  16. 第二节 PLC和外围电路的关系 一、PLC内部信号和外部信号的对应。 • PLC程序编制工程师在编制软件时，通过设置参数、和程序编制时的定义，已经将地址从软件上作了分配。但是，我们在处理外部回路和PLC相连接时，不能够只是靠软件来保证信号的对应关系。 PLC内部信号的定义和地址的分配，是和PLC的硬件 接口 相对应的。我们在使用PLC时 ，实际上也只能够 通过对硬件的使用和辨识来保证接口使用的确实。

  17. 手动绝对值 选择停止 主轴正转 主轴反转 主轴停止 第二节 PLC和外围电路的关系 实际信号含义标注 二、外部元件和PLC输入信号 实际开关按钮的编号 线号 插座上的针脚号 分配的输入地址

  18. 第二节 PLC和外围电路的关系 二、外部元件和PLC输入信号 PLC

  19. 第二节 PLC和外围电路的关系 三、PLC的地址构成 PLC地址通常由三部分组成： 1、地址类型；2、地址号；3、位号； 如： X 1000.0 位号 位号从0~7 地址号 地址类型由 厂家定义 地址类型

  20. 第二节 PLC和外围电路的关系 三、电路图上几种标号的关系 元器件（号） 机床上实际使用的电气元件的编号 和机床电气元件相连的电缆的线号 线号 每一路信号在插座、插槽上的分配号码 插槽或插座号 针脚号 电缆汇入的插座、插槽的号码 PLC输入地址号 每一路信号对应分配的PLC地址

  21. 第二节 PLC和外围电路的关系 Operation panel

  22. S36 S37

  23. 第二节 PLC和外围电路的关系 四、输出信号和受控的执行元件 一、PLC信号到达受控元件的路径 控制 PLC 外部执行元件 输出地址 插座或者插头的针脚 PLC输出信号 设备或者元件 外围电路线缆（线号） 中间会通过一些端子排 中间会通过一些端子排

  24. 第二节 PLC和外围电路的关系 四、输出信号和受控的执行元件 二、两种控制方式 1、PLC输出信号直接驱动 执行元件 PLC输出信号

  25. 第二节 PLC和外围电路的关系 四、输出信号和受控的执行元件 二、两种控制方式 2、PLC输出信号经过中间继电器、电磁接触器等才能够最终控制 执行元件 输出信号 中间继电器

  26. 第三节 查阅机床电气手册 一、机床电气手册的构成 1.目录 目录的主要内容是：页码、图号、标题

  27. 第三节 查阅机床电气手册 一、机床电气手册的构成 2、线号表 说明线缆的走向，线缆在电气图中的位置。

  28. 第三节 查阅机床电气手册 一、机床电气手册的构成 3、符号描述表 描述所要表达的电气元件的图形符号

  29. 第三节 查阅机床电气手册 一、机床电气手册的构成 4、电器柜布置图 用来描述每个器件在电气柜中的位置，以及电气柜和 外界相连通的线缆的位置。

  30. 电器柜布置图

  31. 第三节 查阅机床电气手册 一、机床电气手册的构成 5、控制回路框图 用于描述整个数控机床控制系统控制流程和各部分之间 的关系。

  32. 第三节 查阅机床电气手册 一、机床电气手册的构成 6、各控制单元图。 在数控机床电气控制图中，对完成某一项或者某一类功能的电路作了单独的描述。除此以外，还对每一个重要的零部件的构成做了详细的描述。通过这些单元图（零部件图），我们可以更加详细而透彻的了解整个数控机床电气控制系统的构成。

  33. 第三节 查阅机床电气手册 一、机床电气手册的构成 NC电源供应单元NC POWER SUPPLY UNIT

  34. 第四节 查找回路的方法 一、学习查找回路的目的 1、了解数控机床电气控制系统的工作原理； 2、熟练使用机床电气手册维护数控机床电气系统。

  35. 第四节 查找回路的方法 二、查找电路图例 通过查找冷却液电机运转的控制回路的工作流程，熟悉和掌握使用机床电气手册的方法。 控制冷却液电机运转的的控制的两种方式： 1、程序自动控制（M指令）； NC将M指令译码后送至PLC，经过PLC的运算处理后送出控制信号。 2、手动控制（机床面板上的按钮）； 通过操作机床操作面板上的操作开关，开关信号进入PLC，经过PLC运算后送出控制信号。 其实，这两种方式在PLC送出控制信号以后，都是通过同一个回路来控制冷却液电机的运行。

  36. 第四节 查找回路的方法 二、查找电路图例 1、查找电机控制回路 通过电气手册目录，查找到电机的控制回路 电机控制回路目录

  37. 第四节 查找回路的方法 二、查找电路图例 2、查找冷却液电机控制回路 在前面目录所示的页码中，找到电机控制回路，在众多的电机控制回路中，找到冷却液电机控制回路。

  38. 第四节 查找回路的方法 二、查找电路图例 2、查找冷却液电机控制回路 冷却液电机控制回路

  39. 第四节 查找回路的方法 二、查找电路图例 3、查找控制冷却液电机的接触器线圈的控制回路 冷却泵控制 接触器线圈控制回路

  40. 第四节 查找回路的方法 二、查找电路图例 4、查找控制前述接触器的继电器线圈的控制回路。 PLC 输出信号 继电器线圈控制回路 冷却泵

  41. 第四节 查找回路的方法 二、查找电路图例 5、查找控制冷却泵的PLC输入信号。 通过查找目录，找到I/O单元，在I/O单元里找到控制冷却泵的输入信号。 控制冷却泵的输入信号及外部控制开关

  42. 第四节 查找回路的方法 二、查找电路图例 6、查找冷却液控制开关 。 这种控制开关都是集中在操作面板上，所以应该到操作面板上去查找。

  43. S33

  44. 第四节 查找回路的方法 二、查找电路图例 7、小结。 冷却液电机控制流程如下： S33 Y1004.3 PLC X1000.2 K2 Relay PCB 冷却泵电机 K2M

  45. 教、学小结 根据本章的内容我们可以得出以下的结论： 1、数控机床电气控制系统是以PLC为核心； 2、掌握数控机床电气控制系统，必须要掌握机床电气手册。 3、如果要掌握数控机床电气控制系统，必须要了解每一个控制单元、回路。

  46. 情景回顾 1、叙述数控机床中PLC与NC的区分与联系； 2、简述PLC在数控机床中的控制功能； 3、外部信号如何和PLC联系起来； 4、那些信号可以直接由PLC驱动；那些信号必须要经过中间电路才能够驱动执行机构；

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