河北工业职业技术学院专业技术报告报告题目：机床电气控制电路的分析与设计系别机电工程系专业年级2013级机械制造与自动化2班学生姓名学号指导教师职称日期 2016年 5月河北工业职业技术学院学生顶岗实习专项任务书（专业技术报告任务书）专项任务名称机床电气控制电路的分析与设计姓名李广鹏专业13级机械制造与自动化专业班级2班学号02一、任务情况描述：我国铸造机床企业缺乏自主创新和基础理论研究的意识与能力，这就制约了我国铸造机床技术的发展，要改变这种现状，就要深入研究用户行业产品工艺的特点和要求，结合工艺特点开发出高水平加工设备，同时，还要注重基础理论工作的研究，这样才能让我国铸造机床产业在不久的将来有更好的发展。

所以我做了这个研究。

二、任务完成计划：通过对机床电气系统的研究来深入的了解下控制系统的，主要去深入控制系统的构造，结构原理等。

2015年11月查阅了学习的相关资料；2016年1月在石家庄市图书馆查阅了数控机床的相关资料；2016年4月在公司内部查阅了相关资料，与中旬写完初稿，下旬完成终稿。

三、计划答辩时间：2016年5月7日实习指导教师（签字）：系学生顶岗实习领导小组组长（签字）：年月日年月日目录一、引言 (1)二、数控机床 (1)（一）数控机床简介 (1)（二）数控技术的发展趋势 (1)三、机床电气主要结构与运动分析 (1)四、机床电气控制电路设计的原则和步骤 (2)（一）机床电气控制电路设计的基本原则 (2)（二）机床电气控制电路设计的基本内容 (2)（三）机床电气控制电路设计的一般步骤 (2)五、机床电气控制电路设计的注意要点 (2)（一）正确选择电气元器件 (2)（二）合理布线，力求控制电路简单、经济 (3)（三）保证电气控制电路工作的可靠安全性 (3)六、可编程序控制器 (3)（一）可编程序控制器概述 (3)（二）可编程序控制器特点 (4)（三）通讯界面 (5)（四）可编程序控制器的工作方式 (5)七、结论 (5)参考文献 (6)机床电气控制电路的分析与设计机械制造与自动化2班李广鹏 02号摘要：报告主要针对掌握电气控制原理；熟练掌握阅读分析电气控制原理图的方法步骤，培养读图能力；掌握机床电气控制电路的设计原则和设计步骤，为机床及其他生产机械电气控制系统的设计、安装、调试和维护打下基础。

关键词：结构分析，控制系统，电气元件，可靠安全一、引言机床工具行业作为国家基础性和战略性产业，在“十二五”规划中，已明确将自主创新战略作为最主要的一个组成部分，着重强调了要以技术创新工程来支撑和引领行业发展。

我国机床工具行业的发展必须立足于自主创新，通过自主研发原始创新、引进技术消化吸收再创新、集成现有技术创新等方式，实现关键技术突破和产业升级。

构建和完善以企业为主体、以市场为导向、产学研用相结合的技术创新体系;坚持加大研发费用投入;加强关键技术、共性技术的研究，力争在基础和共性技术攻关上有所突破，提高产品开发技术水平。

二、数控机床（一）数控机床简介数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。

该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。

经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。

数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。

（二）数控技术的发展趋势1、数控系统的高速、高精度发展2、控制智能化3、环保化4、采用五轴联动加工和复合快速加工5、重视新技术规范、标准的建立6、体系开放化7、数控系统向软数控方向发展8、数控技术向高可靠性方向发展三、机床电气主要结构与运动分析主要有主电路、控制电路、辅助电路、以及连锁及保护环节组成。

电源通过主电路得电，其次通过控制电路，主轴电动机的点控制，然后主轴电动机的正反转控制，主轴电动机的反接制动控制，这样就形成一个通路，主轴电动机附在检测及保护环节，这样就可以有效的控制机床，使其高效，有序的工作。

四、机床电气控制电路设计的原则和步骤（一）机床电气控制电路设计的基本原则1）最大限度满足机床和工艺对电气控制的要求。

2）在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济和实用，不宜盲目追求自动化和高性能指标。

3）妥善处理机械与电气的关系。

4）将电气系统的安全性和可靠性放在首位，确保使用安全、可靠。

5）正确合理地选用电气元器件。

（二）机床电气控制电路设计的基本内容1）拟定电气控制系统设计任务书。

2）设计绘制电气原理图和选择电气元器件。

3）对原理图各连接点进行编号。

4）设计并绘制元器件布置图及接线图。

5）列出所用各类元器件及材料清单。

6）编写设计说明书和使用维护说明书。

（三）机床电气控制电路设计的一般步骤1）拟定设计任务书。

2）选择电力拖动方案与控制方式。

3）选择电动机。

4）设计电气原理图并合理选用元器件，编制元器件目录清单。

5）设计电气设备制造、安装、调试所必须的各种施工图样。

6）编写说明书。

五、机床电气控制电路设计的注意要点（一）正确选择电气元器件在电气元件选用中，尽可能选用标准电气元器件，同一用途尽可能选用相同型号。

电气控制系统的先进性总是与电气元器件的不断发展、更新紧密联系的，因此设计人员必须关注电气元器件的发展动向，不断搜集新产品资料，以便及时应用于控制系统设计中，使控制电路在技术指标、稳定性、可靠性等方面得到进一步提高。

（二）合理布线，力求控制电路简单、经济在满足生产工艺的前提下，使用的电器元器件越少，电气控制电路中所涉及的触头的数量也越少，因而控制电路就越简单。

同时还可以提高控制电路的工作可靠性，降低故障率。

1）合并同类触头。

2）利用转换触头的方式。

3）尽量缩短连接导线的数量和长度。

4）尽可能减少通电电气的数量。

（三）保证电气控制电路工作的可靠安全性1）电气元器件出头位置的正确画法。

2）电气元器件线圈位置的正确画法。

3）防止出现寄生电路。

4）防止出现“竞争”和“冒险”。

电气控制电路应具有完善的保护环节，来保证整个生产机械的安全运行，消除其工作不正常或误操作时所带来的不利影响，避免事故的发生。

在电气控制电路中常设的保护环节有短路、过电流、过载、失电压、弱磁、超速和极限保护等。

六、可编程序控制器（一）可编程序控制器概述可编程式控制制器（以下简称PLC）是20世纪60年代发展起来的一种新型自动化控制装置，目前已广泛应用于各种工业设备。

可编程式控制制器是计算机技术与自动控制技术有机结合的一种通用工业控制器。

数控机床的控制由数控装置和可编程式控制制器协调配合共同完成：数控装置主要完成与数字运算和管理等有关的功能，如零件程序的编辑、插补运算、译码、位置伺服控制等；可编程式控制制器（以下简称PLC）主要完成与逻辑运算有关的一些动作，没有实现轨迹运动上的具体要求。

（二）可编程序控制器特点1）可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。

PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。

例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。

一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。

从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。

此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。

在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。

这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

2）配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。

可以用于各种规模的工业控制场合。

除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。

近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。

加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

3）易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。

它界面容易，编程语言易于为工程技术人员接受。

梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。

为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。

更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。

这很适合多品种、小批量的生产场合。

5）体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。

由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

（三）通讯界面数控机床PLC主要包括两类界面信息：（1）硬件电气界面信息：PLC与数控装置、机床及机床电气设备之间的电气连接部分；（2）软件寄存器界面信息：PLC为了运算和实现某些特殊功能的需要，以及内装式PLC与NC间，数据交换的需要设置的寄存器变量或功能函数。

PLC常用的电气界面一般有开关量输入界面、开关量输出界面和模拟量输出界面等三种。

（四）可编程序控制器的工作方式PLC的基本工作方式是顺序执行用户程序，每一时刻执行一条指令，由于相对于外部电气信号有足够的执行速度，从宏观上看是实时回应的。

对用户程序的执行一般有循环扫描和定时扫描两种，扫描过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段七、结论数控车床，对其电气系统设计使尤为重要的，其内容包括机床结构、发展趋势，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。

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。

参考文献书籍：[1]王润孝，秦现生，机床数控原理与系统，西安：西北工业大学出版社，2000年08 月[2]张丽芳，普通车床的数控化改造设计[J]，船电技术，2001年第02期[3]龚仲华，数控技术[M]，北京：机械工业出版社，2004年01月[4]尹立云，C616普通车床的数控化改造[J]，中国现代教育装备，2004年第03期[5]夏燕兰，数控机床电气控制，北京：机械工业出版社，2001年02月第一版杂志：（1）陶仁骥，密码学与数学，自然杂志，1984，7（7）：527……………报纸：（1）赵均宇，略论辛亥革命前后章太炎，光明日报，1977，3，24（4）……………资料汇编：（1）黄蕴慧，国际矿物学研究的动向，见：程裕淇等编，世界地质科技发展动向，北京：地质出版社，1982，38-39致谢本设计数控车床电气控制系统的毕业设计工作是在老师的精心指导和悉心关怀下完成的，在我的学业和毕业设计工作中无不倾注着导师辛勤的汗水和心血。