学文网数控机床控制篇1
关键词：PLC；数控机床；控制系统
引言
随着计算机技术与自动控制技术的发展，数控机床的控制已经由传统的继电器逻辑电路RLC升级成了可编程逻辑控制器PLC。PLC在数控机床的控制中，不仅可以对各个坐标轴进行连续控制，还可以控制主轴的起停，刀具的更换，工件的夹紧，液压系统、冷却系统、报警系统的控制。同时，PLC控制系统具有程序简单清晰、硬件电路抗干扰能力好、可靠性高，高性价比的优点。
1可编程逻辑控制器介绍
1.1PLC概述
可编程逻辑控制器PLC（ProgrammableLogicController）是一种数字运算电子系统，专为工业环境下运行而设计。它采用可编程序的存储器，用于存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等特定功能的用户指令，并通过数字式或模拟式的输入或输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程逻辑控制器是计算机技术与自动控制技术有机结合的一种新型的工业控制器。具有以下特点：1）削弱了微机的数字处理功能，强化了逻辑运算处理功能；2）具有很强的抗干扰能力，适应恶劣的工业环境；3）结构紧凑、体积小，易于安装在数控机床中；4）编程简单、操作方便、易于控制。
1.2PLC分类
数控机床中采用的PLC控制系统种类很多，型号规格较多，按结构形式分类可以分为两类，一类是内装型PLC，一类是***型PLC。1.2.1内装型PLC内装型PLC是指数控机床CNC的生产商在设计研发时就将PLC与CNC综合考虑，将PLC内嵌进数控机床中，PLC与CNC之间则通过CNC的输入/输出接口实现数据的传输。该方式结构简单，PLC可以共用CNC的CPU，无需单独供电，整台机床的性价比较高。目前我国的沈阳机床厂、大连机床厂均在自助开发控制系统。1.2.2***型PLC***型PLC是指控制系统生产商单独生产提供的，它们的输入输出接口，控制点数，程序存储量、CPU功能均与对应机床相适应，能够***的完成控制任务，因此又称为通用型或外装型PLC。***型PLC一般采用积木式模块结构或插板式结构，形式简单，易于维护、升级和扩展。目前常用的***型PLC生产商有华中数控、德国西门子、日本发那科等。
2PLC的组成及工作方式
2.1PLC内部结构
PLC控制系统主要是由微处理器CPU、存储器、输入/输出模块、设备和电源组成。其中CPU与常用计算机的CPU一样，是PLC控制系统的核心，用以解释和处理程序中的命令，在运行中可以读取用户程序，解释指令的内容，按指令规定的任务，产生相对应的控制信号。存储器分为系统存储器和用户存储器，系统存储器用以存储监控程序、模块化应用子程序和各系统参数，用户存储器用以存放用户程序。扩展单元当主机默认的输入输出点数不够时，可以扩展模块来增加输入输出的点数，不能单独使用，只能与主机一起使用。设备包含编程器、继电器、电磁阀和指示灯。
2.2工作方式
数控机床中的PLC控制系统的工作方式总是按顺序执行用户编制的程序，在每一个时刻执行一道命令，因为执行速度非常快，我们认为该响应为实时响应。用户在扫描程序时，扫描过程分为三个阶段，输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。可编程控制器执行完上述的三个阶段为一个扫描周期，不同PLC的处理能力不同，一般执行1000条指令时间约为1ms到10ms。输入采样阶段：可编程逻辑控制器在输入采样阶段以扫描的方式按照一定顺序依次读入输入模块的信息，并保存至寄存器中。在程序不断被执行时，当外部输入信号发生变化后，此时在寄存器中的信息也不会发生改变，只能在下一个工作周期从输入采样阶段重新被读入。程序执行阶段：在寄存器中的每一条指令首先被读入，然后都会被扫描，扫描完成后进行CPU的逻辑运算，运算后的结果经过输入输出模块运送到输出寄存器。输出刷新阶段：这是整个工作流程的最后一步，在所有指令执行完成后，将输出寄存器的输出状态送到输出电路，形成最终控制输出过程。
2.3PLC在数控机床中的控制功能
PLC是数控机床的控制中心，各个运动的实现均依赖于PLC的控制，PLC的控制功能主要有以下五方面：操作面板的控制：操作面板分为系统操作面板和机床操作面板。系统操作面板的控制信号先是进入NC，然后由NC送到PLC，控制数控机床的运行。机床操作面板控制信号，直接进入PLC，控制机床的运行。机床外部开关输入信号：将机床侧的开关信号输入到送入PLC，进行逻辑运算。这些开关信号，包括很多检测元件信号(如：行程开关、接近开关、模式选择开关等等。输出信号控制：PLC输出信号经控制电路中的继电器、接触器、电磁阀等输出给控制对象。功能实现：系统送出T指令给PLC，经过译码，在数据表内检索，找到T代码指定的刀号，并与主轴刀号进行比较。如果不符，发出换刀指令，刀具换刀，换刀完成后，系统发出完成信号。M功能实现：系统送出M指令给PLC，经过译码，输出控制信号，控制主轴正反转和启动停止等等。M指令完成，系统发出完成信号。
3结论
我国是一个制造业大国，对机床的需求量十分广泛，但是我国的高端数控机床自主研发生产并不多，很多依赖进口。未来数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上，从而扩大多工序集中的工艺范围；数控机床的自动化程度更加提高，并具有多种监控功能，从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。
参考文献
[1]陈子银.数控机床电气控制[M].北京:北京理工大学出版社,2006
[2]谭华,王建***.PLC程序在数控机床故障诊断中的应用[J].无锡商业职业技术学院学报,2006,(6):10~13
数控机床控制篇2
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.
数控机床控制篇3
【关键词】PLC；数控机床；电气控制系统；实现
1前言
数控机床电气控制系统在工业生产中不可或缺，其能够通过工艺改进及优化，实现生产质量及效益提升。因微电子、计算机和自动控制技术均取得了突破及发展，以往数控机床技术已经不具备适用性，难以满足当前的生产及工艺要求。以PLC为依托，将其应用到数控机床电气控制系统中，有助于提高数控系统自动化水平及其生产效率，为机械加工和生产提供良好的外部条件。
2数控机床结构
2．1基本结构
通常情况下，数控机床基本结构包含三个方面内容:(1)机床主体。主要用以各零部件加工，满足实际生产要求。(2)电气控制单元。将主体部分工作作为重点控制内容，包含运动、逻辑、工艺等。其在电气控制系统中不可或缺。(3)数据控制系统。该部分功用是执行零件加工工作，经电磁阀控制，使机械各运动顺利完成。其是PLC的核心部分，既能够对系统软件及程序等，进行全面分析，在其使用过程中的作用也是不可规避的。
2．2数控机床特殊结构
(1)急停按钮。该按钮通常处于断开状态，而开关灯接触点也是闭合的。一旦按下急停按钮，会使接触点断开，系统中全部控制继电器也会随之断开。切断电源能够使系统更加安全。当一切回归正常后，能够复位继续开展相关工作。(2)超程限位程序。该程序处于松动状态。按下某条轴超程限位开关，会使接触点断开，其在控制回路中的继电器处于断电状态。当系统接收到报警信息后，安全性比较高［1］。
3PLC概述及作用
3．1PLC概述
PLC即可编程控制器件，它以可编程存储器为依托，借助存储器，实施逻辑运算、顺序控制、定时等相关指令。而各机械自动化控制则通过数字实现。PLC作为一种计算机设备，主应用界面是工业控制。主要结构包含电源、CPU、存储器、输入输出、功能模块。其语言简明，编程和应用极为简便。同时，它具备完整的硬件设施，适用性强，用户能够以此为基础，对系统进行灵活配置，使其功能和规模各异。其以软件对中间及时间继电器进行替代，仅包含少量硬件元件，可靠性高。该背景下，集成电路技术应用比较多，通过微处理器，抵抗各类干扰。
3．2PLC在数控机床电气控制系统中的作用
数控机床具备自动化特征，内置程序控制系统，在工业加工中应用普遍。其本质是设备产品，有助于加生产效率提升及企业经济效益实现。数控机床控制系统为数控机床提供运行依托，能够对具有控制编码或气体符号指令规定的程序进行逻辑处理，在数控装置中，以代码形式输入和呈现，实现机床动作控制，并听从指令，执行相关操作。但是，当前技术的变革和加工规模的扩大，使该系统在运行中受到诸多桎梏，稳定性难以保障，运行效率难以保障，且易发生安全事故，出现人员伤亡或财产损失。数控机床运行效率与其性能具备直接相关性。因而，需加大该系统研究力度。作为可编程控制器件，PLC核心是微处理器，将其应用于机械制造加工中，极具优越性。其是对传统继电控制系统的创新，使接线更加简单、灵活、可靠，有助于机械数控装置自动化水平的提升。同时，PLC具备很强抗干扰性和自我检测能力，在该领域极具适用性，使数控机床运行更加安全、可靠［2］。
4PLC下的数控机床电气控制系统
PLC属于全闭环系统，主要构成要素有电动机、变频器、光栅尺，实施控制过程中，精度极高。
4．1电气控制系统组成
该系统主要构成元素有工控机、电源模块、电动机模块、光栅尺、SIMOTION、传感器和变频器等，如***1所示。(1)电源模块。经变频器，实现交流电向直流电转化。继而借助逆变器，使直流电转化为预定频率交流电。电源模块可细分为可调和不可调。前者依托于参数，以预定可变值，对转化出来的直流电进行稳定，可与SIMOTION实现通信。不可调电源模块仅能对固定直流电压值进行输出，无法与SIMOTION进行通信。(2)电动机模块。依托于电动机模块，实现直流电至预定频率交流电逆变，以服务于电动机。该模块共有装机桩柜型和书本型两种，书本型又可以单轴和双轴两种形式细化。(3)SIMOTION运动控制器。在电气控制系统中，其居于核心位置，运行速度及可靠性直接关乎电气控制系统性能。主要功能包含运动、逻辑和工艺控制三个方面。
4．2电气控制系统硬件部分
硬件设计属电气控制系统重点内容，可细化为如下三个方面内容。(1)机械手自动换刀。其自由度共2个，能够提高数控机床性能及工作效率。具体实施方法是经电磁阀开关控制，伸展机械臂或夹紧刀具，顺利完成机械手各动作，使换刀过程更加简便，具备自动化特征。(2)断刀检测。光纤传感器是断刀检测系统核心，在24V电源上，直接对OC门三根接入线进行接入。经上述操作，实现电平输出。执行加工操作时，很容易磨损刀具，或出现断裂情况。为保障加工质量及性能，需对刀具实施检测。一旦磨损，机床可自动换刀，并向上机位发出通知。光纤传感器对断刀检测提供技术依托。(3)深度检测。通常情况下，机械手或人工插入刀具深度，决定了换刀过程中的主轴夹紧位置。因而，可借助深度检测器，对刀具深度实施检测［3］。
4．3PLC下的数控机床电气控制研究方法
电气控制系统是否安全、可靠，主要取决于数控机床电气控制方法。该过程中PLC数控机床电气控制研究极为必要。软件设计在电气控制系统中尤为重要，属核心部件。在SIMOTION中运行的软件为下位机软件。上位机进行数据接收，并对执行部件工作过程实施控制，并检测机床状态。完成轴组装工作之后，可依托于程序实施相关操作，经操作系统，对SIMOTION内部程序实施调用。工控机多进行文件信息读取，实施数据传递。SIMOTION经数据接收后，对电动机模块进行控制和驱动，以带动工作台，实施位置控制。同时，经光栅尺，对工作台信息进行检测，后传递给SIMOTION，以实施工作台位置调整。但其不能够直接识别光栅尺信号，执行该工作之前，需要借助传感器，实现光栅尺信号转化，使其为标准信号。通过多个传感器，检测工作台状态，并发送至电气控制系统。传感器信号，经ET200，至SIMOTION，实现处理，最终传至电气控制系统。
5数控机床电气控制系统常见故障
为有效预防或规避数控机床加工过程中，对操作人员、机床本身或工件产生损害，可将急停和超程作为重点处理对象。急停按钮的主要作用是当数控系统或机床出现紧急情况时，使其立即停止工作，或将伺服驱动器等动力装置主电源立即切断。一旦发现数控系统中有自动报警信息，按下急停按钮。完成信息查看及故障处理之后，回归原有状态，使系统能够正常工作。通常情况下，机床会因如下原因出现无法复位情况。首先，电气原因，急停回路被切断、损坏限位开关或急停按钮等。其次，设置系统参数时，存在偏差，无法对系统信号进行正常输入输出，也不能够及时复位，出现急停故障及问题。PLC软件没有及时向系统发送复位信息。对KA中间继电器和PLC程序实施检查。第三，PLC系统复位所需信息，与相关要求不符合，未能对电源模块、接线问题和伺服动力电源空气开关实施准确检查。第四，PLC程序编写存在偏差［4］。
6PLC下的数控机床电气控制系统设计
电机、光栅尺和变频器是PLC数控机床电气控制系统的主要构成元素。以该技术为依托，能够实现传统数控技术升级及改进，提升其精确度。该系统在全封闭状态下，执行换刀、断刀、刀位及通信检测等相关功能，使数控机床更具自动化特征，实现生产效率及工艺水平的提升。
6．1优选电气控制系统方式
数控机床系统能否成功，与其电气控制方式具备很大相关性。为提升产品加工精度，需将电气机床控制系统性能提升作为重点考量内容。基于上述要素考量，产品加工精度及效率由数控机床性能决定。依据实际工况，全面分析零件加工条件，对系统功能具备清晰的认知和了解，依据相关特性，实施程序编辑。依据PLC控制，对X轴和Y轴予以确定。该控制方式极为封闭，经该操作，可对PLC电气控制系统的文件处理、数据处理及人机交互能力进行全面发挥。因而，将闭环控制作为最佳控制方式，经计算机加运动控制器和电机光栅尺方式实现。同时，以传感器为依托，连接数控机床，并及时反应感应信息。运动控制器中轴数量不是固定不变的，具备扩展性特征，使系统维护及升级更加便利。倘若以标准接口，实施系统运动控制接入，便于其对PLC功能执行进行有效控制。而光栅尺又能够向控制系统传送高精度位置信息。该部分工作任务由系统配合完成。
6．2以PLC为依托的程序设计
数控机床电气控制中，PLC属于重点内容。数控机床的PLC程序，能够实现处理时间控制，使其在几十毫秒至几百毫秒之间。以该种方式，使数据信息处理更加科学、便利。该过程中，也会存在诸多制约性因素。例如，部分响应速度要求高的信号畅通性不足。因而，设计PLC程序时，可对其实施高级程序和低级程序划分。继而依据控制功能特性，将低级程序划分为多个模块，执行编译工作。主要编译内容有主轴、三大直线轴及各类操作面板等。
6．3PLC下数控机床电气控制系统参数配置
研究该系统工作时，需将参数配置作为重点考量内容。该过程中涉及到的相关参数包括完成机床各类所需功能、数控系统与机床结构相匹配所需设置的各类数值。因而，无论是软硬件设计，还是PLC程序设计，都要重点参考立式加工中心各功能及结构相关要求。以此为依据，对数控机床各指标参数进行科学设置。科学执行上述操作，能够使基于PLC技术数控机床电气控制系统在应用过程中，与实际生产需求相符合，最大程度发挥系统性能优势，达到良好的生产设计效果［5］。
6．4PLC与数控系统及数控机床间信息交换
信息共享及交换是数控机床控制系统运行过程中的重点内容。当信息无法正常传递或交换，会对整个系统运作产生干扰。以数控机床控制系统为界面，为对PLC进行有效应用，可重点关注信息之间的传递和交换。该过程中，信息的产生、传递和交换以PLC、数控机床和数控机床控制系统为主要依托。为使信息传递和交换更加便利，需对底层PLC控制和上位机监控实施全面组合，以对数控机床控制系统进行科学设置。分别将PLC主机安装在集控系统3个控制室中，在PLC、数控机床、数控机床控制系统间建立良好的连接关系。在PLC输入接口对机床外侧I/O单元接口进行有效连接。编程人员可依据数控机床的信息传递情况，进行自由定义及修改，继而将其传递至机床。在机床接口对PLC输出接口进行接入时，也可对由PLC通过输出接口向机床传递出的信息内容及地址进行自由定义。然后由CNC至PLC。开展信息交流及交换工作时，经由CNC厂家，对PLC送至CNC的全部信号地址和含义进行确定。PLC编程者仅有使用权限，不能够对该类信息进行随意更改或增删。
7结语
综上所述，在数控机床电气控制系统中，对PLC技术进行科学应用，有助于其逻辑处理能力提升及完善。设计人员要对该过程进行严格控制，使设计内容更加完整，从而达到良好的生产应用效果。同时，该系统也具备成本和功能方面的优势。但受外部科技环境制约，其仍然存在诸多限制性因素。应用正确的方式，对其进行加工设计，提升其生产效率及精确度，为数控机床电气控制工作开展奠定良好的基础，实现设备性能提升，使其功能更加完善及多样化。
参考文献:
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［4］丁立．数控机床电气控制系统的PLC设计［J］．数字技术与应用，2012(11):28，31．
数控机床控制篇4
【关键词】说课；数控机床；电气控制；课程建设
1 课程标准
1.1 课程定位
本课程是数控技术专业的职业技能课。数控机床装调与维修能力是该专业对口工作岗位要求学生具备的核心能力之一。因此，本课程的课程定位为：掌握数控机床电气控制系统的整体结构和工作原理，为从事操作、调试、维修数控机床相关工作奠定基础。
1.2 课程目标
在课程衔接上，《数控机床电气控制》的先导课程有：电工电子，PLC技术应用及实训，数控原理与数控机床；后续课程为数控机床故障诊断与维修。所以该课程在课程体系中起承上启下的作用，以期通过对该课程的学习达到以下三个目标：
1）知识目标：
掌握常用低压电器、执行电器及检测装置的工作原理；
掌握数控机床电气控制系统的基本环节和基本电路的工作原理。
2）能力目标：
具有识读简单数控机床电气原理***和连接***的能力；
具有安装、调试与检修简单机床的电气线路的能力。
3）素质目标：
对从事机床电气线路的维护、安装和调试等工作充满热情；
养成良好的职业素养和强烈的责任感。
1.3 课程内容设计
1.3.1 课程内容设计理念
《数控机床电气控制》课程是基于工作过程的理念设计的：根据职业能力确定教学目标、根据工作任务整合教学内容、根据工作岗位设计教学情境、根据工作流程设计教学过程、根据职业标准设计评价标准。
遵循该理念，我们首先针对对口岗位深入企业调研，根据调研结果确定岗位所需的职业能力、工作任务与工作流程等，从而确定学习领域课程的学习目标、学习内容与教学过程等。最终，我们设计了6个项目，分别为：数控机床电气控制概述、数控机床常用电器、数控机床电气控制系统、普通机床电气控制、机床数控装置、可编程逻辑控制器及其应用。
1.3.2 课程内容组织与安排
我们以实际数控机床设备或机床配件为载体、遵循“行动导向”的认知规律，实施项目化教学。
1.3.3 课程重难点及解决办法
课程重点为：
1）数控机床常用控制电器的结构及原理；
2）数控机床电气控制线路的基本环节。
课程难点为：
1）数控机床电气原理***的分析；
2）数控机床电气故障分析及排除。
针对以上重难点，我们的解决办法是：
1）认知规律，由简单到复杂、由单一到综合设计项目；
2）配合任务，讲解关联知识；配合进度，训练技能方法；
3）理论与实践相结合，加深对知识的理解。
2 教材及教学参考资料
2.1 教材及参考资料
教材选用的是大连理工大学出版社出版、新世纪高职高专教材编审委员会组编的《数控机床电气控制》，教参一是化学工业出版社出版的《数控机床电气控制》，为高职高专“十一五”规划教材；另一教参为西安电子科技大学出版的《数控机床电气控制》，为高职高专“十二五”规划教材。为了拓展学生的知识面、满足不同层次学生的需求，还向学生了推荐了国家精品课程资源网及一些院校的省级和校级精品课程网站。
3 学情与学生学习方法的指导
目前学生普遍呈现理论基础薄弱、学习热情不高、喜欢动手操作及习惯老师监管的现状。针对这种现状，我们在教学时，充分利用多媒体条件，***文并茂激发其学习兴趣；理论与实验相结合，利用其喜欢动手的特点提高教学效果；过程性评价与终结性评价相结合，将压力从期末向平时分散，改善学生自控力不足、习惯老师监管的问题。
4 教学方法与手段
4.1 教学方法
该课程采用任务驱动法、分组讨论法、讲授法和情境教学法四种教学方法。
任务驱动法：提出任务目标，创建真实的教学环境，让学生在一开始就得到启发、产生兴趣，从而提高学习的积极性。
分组讨论法：提出任务后，让学生进行分组讨论，充分发挥其主体性。
讲授法：通过多媒体课件演示电气控制电路的工作原理，使学生掌握控制电路的基本组成及设计思路。
情境教学法：配合对实验设备的操作，使教学内容更加形象生动，理论联系实际。
4.2 教学手段
本课程采多媒体教学教学法，以提高教学生动性和效率。同时，充分利用网络资源，将课堂教学延伸到课外。此外，还积极组织学生参与比赛和考证，通过比赛和考证促进教学效果的提高。
4.3 考核标准
过程性评价与终结性评价相结合，将压力从期末向平时分散。
5 教学程序设计
以机床工作台的前进和后退控制为例来说明一个项目的教学程序设计。
首先，复习正转控制的电气原理，复习完后提出很多场合需要电动机能够实现正反转，如机床工作台的前进和后退，问如何实现正反转控制？（15分钟）
第二，以正转电路为基础，分别从主电路和控制电路两部分推导正反转电路的原理***。（25分钟）
第三，正反转电路的完善。
问题一：如果在按下正转启动按钮时不小心按下反转启动按钮，会成电路短路故障
问题一解决方法：在正转接触器的线圈KM1支路中串入反转接触器KM2的常闭触头，在KM2的线圈支路中串入KM1的常闭触头――这就是“互锁”的概念
问题二：电动机由正转变反转或由反转变正转的操作中，必须先按停车按钮SB1，难以提高生产效率。
问题二解决方法：在KM1的线圈电路中串入反转启动的常闭触头，在KM2的线圈电路中串入正转启动的常闭触头，实现正转到反转及反转到正转的直接切换――这就是“机械互锁”的概念，并与前面的互锁一起构成“双重互锁”。
第四，电气原理讲解（25分钟）。从正转，正转向反转切换、停止三部分讲解电气原理。
第五，布置作业（5分钟）。要求学生了解正反转在其它场合的应用，尤其是在数控机床中的应用，从而拓展学生的认识。
课程特色：
1）课程基于工作过程设计课程，教学与实际贴切；
2）过程考核与综合考核相结合，实施全过程监控。
【参考文献】
数控机床控制篇5
数控机床集高效、高精度和高柔性为一体，能适应不同零件的加工，它要求驱动变频系统具有较高的动静态性能，能频繁的启动、制动、正转、反转及实现准停。从工件和刀具相对运动的关系来分，数控机床可大致分为两种类型。一类是使工件旋转的车床类，另一类是使刀具作旋转运动的钻床和铣床类等。各种数控机床所完成的加工任务不同，对主轴和进给驱动变频系统提出的要求也不相同，但大致都包括以下几点基本要求：
1、调速范围
由于加工刀具、被加工材质以及对零件加上要求不同，为保证在任何的情况下，都能得到最佳切削条件，这就要求传动系统必须具有足够宽的调速范围。同时在不同转速下又有具体的要求：高速下，要求速度稳定，尽可能提供主轴电机的最大功率，即恒功率范围要宽；低速下，要求提供大转矩输出，以满足重切削的要求。
2、速度控制精度和加减速性能
为保证各种机床的加工精度和表面粗糙度，以及完成攻丝等一些特殊的高级加工，一般都要求传动系统具有较高速度控制精度，并且要求加减速时间短，有良好的快速响应特性，由负载变化引起的动态降速小。动态降速大，会严重影响加工的精度和表面粗糙度。
3、精确的准停功能和角度分度控制
在加工中心上，自动更换刀具，一个接一个地完成各种不同的加工任务。需要对主轴做高精度停止定位控制，这是一种伺服动作。在车削中心上，要求主轴具有旋转进给轴的功能，完成任意角度分度控制，这时主轴坐标有了进给坐标的位置控制功能，称为“C”轴控制。
目前，异步电动机数控机床主轴驱动变频系统是当前商用主轴驱动变频系统的主流，其功率范围从零点几个kW到几百kW，广泛地应用于各种数控机床上。异步电动机的定子结构和其它三相数控机床电机的定子结构相同，在定子铁心内放置着空间位置互差2n／3的三组线圈构成的三相绕组。电机转子结构一般为笼型，转子绕组是由铜条或铝条构成的状如鼠笼的短路绕组。笼型异步电动机的结构简单、坚固，并能在高温和高速的条件下长时间运行，其价格远低于同样速度和功率范围的直流电机，而功率和体积比却是直流电机的两倍，同时其起动电流不再受换向器的限制。异步电动机基速以上的恒功率运动范围可达到1：3～1：5，采用绕组切换技术的电机，其恒功率运动范围可达到1：10，甚至更宽。
二、现代数控机床主轴驱动变频系统的控制策略
数控机床异步电动机虽然具有多变量、强耦合、非线性的特点，但是随着现代数控机床调速技术的发展，现代电力电子器件和电机控制用数字信号处理器的不断推陈出新，数控机床异步电动机主轴调速系统已经逐渐成为机床主轴驱动变频系统的主流，数控机床调速系统在性能上已经可以和直流调速系统相媲美。目前，数控机床上数控机床异步电动机的调速主要有以下几种常规控制策略：
1、恒压频比控制与转差频率控制
恒压频比控制即通过调节驱动变频器输出侧的电压频率比的方法，来改变电动机在调速过程中机械特性的控制方式。开环恒压频比不能对转矩进行调节，可满足一般平滑调速的要求，动态性能有限。转差频率控制采用转子转速闭环控制，转速调节器的输出是转差角频率，逆变器输出的实际角频率是由转差信号和电机的实际转速信号相加后得到的，它随着电机转子角速度同步上升或下降。在分析转差频率控制规律时，是从异步电动机的稳态等效电路和稳态转矩公式出发的，并不能真正控制动态过程中的转矩特性。
2、变频定向控制
变频定向控制的基本原理是以转子变频这一旋转空间矢量为参考坐标，将定子电流分解为相互正交的两个分量，一个与变频同方向，代表定子电流励变频分量，另一个与变频方向正交，代表定子电流转矩分量。这样，在旋转坐标系上，数控机床电机可以等效为直流电机，在励变频电流恒定时，通过控制转矩电流，获得与直流电机同样优良的静动态性能。变频定向控制技术又分为间接变频定向和直接变频定向两种实现方式。在直接变频定向中，变频定向位置直接采用传感线圈进行测量，或通过电动机输入端的信号进行估计，不适用于电机运行于低速的情况，且成本较高。而间接变频定向控制是基于异步电动机的数学模型，通过计算转差角频率，进而来估算转子和变频的相对位置，实现比较简单，但运行中转子参数的变化会使变频和转矩偏离指令值，不能达到准确的变频定向，从而引起额外损耗和最大转矩降低，另一个问题是随着电机速度要求越来越高，在恒功率变频范围运行时，当转子变频发生变化，而转差增益无法实现动态补偿，将引起变频通和转矩的振荡。
3、直接转矩控制
数控机床控制篇6
通常情况下，数控机床的系统一般由三种系统构成，分别为反馈检测系统、NC控制系统和伺服驱动系统。数控机床的电气控制系统对于数控机床的加工方面会产生不同程度和不同方面的影响。从数控机床的加工精度方面来看，其中位置伺服控制系统能够对于机床加工的精度方面产生很大程度上的影响。所以，位置精度属于比较重要的指标之一。要想保持位置精度的准确性，不仅需要在系统使用的时候选择正确的开环放大的倍数，还需要对于位置检测中的元件能够有一定的精度上的要求。另外，由于数控机床属于精度高且效率也很高的一种自动化的设备，它能够为数控机床的生产提供更高的生产效率，但是如果这个系统出现问题和重大故障，那么其所带来的损失也是不可估量的。因此，数控机床电气控制系统的可靠性和安全性也是值得关注的一方面。
2数控机床电气控制系统出现的问题
数控机床在电器控制系统方面的故障一般都是强电故障和弱电故障两种，具体如下所述。
2.1弱电故障弱电指的是数控机床电气控制系统中的电子的元器件以及集成电路为主要的控制的部分。弱电故障中又可以分为硬件发生的故障和软件发生的故障。硬件故障主要是指各种集成电路内部的芯片或者是接插件等出现的事故。软件故障指的是在硬件都属于正常的情况下，内部发生的各种动作性的问题或者是数据出现丢失等问题，一般比较常见的例子有加工程序出现错误或者是计算机的运行出现错误以及系统的程序或者是参数出现错误等。
2.2强电故障强电部分指的是控制系统之中出现的主回路或者是大功率的回路中的继电器或者是电源变压器等一系列的电气的元件以及其中组成的控制电路。强电故障虽然在维修或者是诊断问题的部分较为简单，但是因为其处于一种高压以及大电流的工作状态之下，所以一般强电发生故障的次数要多于弱点故障，因此需要相关的维护和维修人员能够予以重视。
3解决方法
3.1调节法在解决数控机床电气控制系统的众多办法中，调节的方法是其中最为简单的一种。调节法主要是通过对于电位计进行调整，以此来达到修复系统出现的故障的目的。最佳的调整办法是对于伺服驱动系统和被拖动的机械系统来进行系统的调整，并实现最佳的匹配的一种较为综合性的调节的办法。这种调节的办法也较为简单，可以使用一台但是多线的记录仪来或者是双踪示波器来对于观察指令和速度反馈的一种相互响应的关系。一般都是通过对于速度调节器的比例系数以及积分的时间进行调整，促使伺服系统能够达到比较高的动态响应的一种特征，但是又不会出现振荡的一种最恰当的状态。另外，在现场如果没有示波器的情况下，相关的工作人员可以根据自己以往的工作经验，调节来使得电机起振并向反方向慢慢进行调节，一直调节到消除振荡状态为止。
3.2复位法如果数控机床的电气控制系统由于突发性故障而引起系统报警的情况，那么可以是他呀复位法患者是开关系统电源来进行依次地操作来消除故障。但是如果系统内部的工作存储的区域掉电并且插拔电路板以及电池欠压，而造成系统出现混乱的现象，那么就需要对于系统进行初始化操作来进行清除，但是在清除之前需要提前做好数据和信息的拷贝，以免丢失数据。但是如果初始化操作之后故障依旧没有排除，那么就需要进行硬件方面的检查和诊断。
3.3更正法所谓的更正法指的是对于系统中的参数进行修改，程序更正的办法。系统的参数主要是用来确定系统的功能的一种依据，如果系统的参数在设定的时候出现错误那么就很可能造成系统出现故障或者是系统中的某一项的功能失去作用。有的时候可能会因为用户的程序出现错误而导致系统出现故障而停止运作。在这种情况下，系统修复可以使他系统的搜索功能进行检查，来对于用户的程序中出现的错误进行搜索，在搜索完成之后依次改正，这样才能在发现错误之后进行改正，系统才能恢复运行。数控机床电气控制系统的发展在未来的发展道路中将不断走向开放式的发展形式，由于其可靠性和低成本等一系列的优点，将会促使更多的数控系统生产的商家逐步走向甲方是的发展形势。其中，数控机床电气控制系统在速度方面也将走向高速化的发展道路，精度方面也会得到一定的发展。另外，数控机床的电气控制系统还会向智能化方面进行转变。人工智能机在我国的研究和发展已经走向了一定的程度，其在计算机领域的发展也在不断深入，数控系统的智能化程度也将赶上时代的潮流，走向智能化的发展道路。
4结语
数控机床控制篇7
论文摘要：本人于2007年4月份进入广东省广州昊达机电有限公司进行毕业前的综合实践，从事有关变频器的工作。本文介绍了采用数控车床的主轴驱动中变频控制的系统结构与运行模式，并简述了无速度传感器的矢量变频器的基本应用。
前言
数控车床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电机及其拖动、自动控制、检测等技术为一身的自动化设备。其中主轴运动是数控车床的一个重要内容，以完成切削任务，其动力约占整台车床的动力的70%～80%。基本控制是主轴的正、反转和停止，可自动换档和无级调速。
在目前数控车床中，主轴控制装置通常是采用交流变频器来控制交流主轴电动机。为满足数控车床对主轴驱动的要求，必须有以下性能:(1)宽调速范围，且速度稳定性能要高;(2)在断续负载下，电机的转速波动要小;(3)加减速时间短;(4)过载能力强;(5)噪声低、震动小、寿命长。
本文介绍了采用数控车床的主轴驱动中变频控制的系统结构与运行模式，并阐述了无速度传感器的矢量变频器的基本应用。
第1章变频器矢量控制阐述
70年代西门子工程师F.Blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。矢量控制算法已被广泛地应用在siemens，AB，GE，Fuji等国际化大公司变频器上。
采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。
第2章数控车床主轴变频的系统结构与运行模式
2.1主轴变频控制的基本原理
由异步电机理论可知，主轴电机的转速公式为:
n=(60f/p)×(1-s)
其中P—电动机的极对数，s—转差率，f—供电电源的频率，n—电动机的转速。从上式可看出，电机转速与频率近似成正比，改变频率即可以平滑地调节电机转速，而对于变频器而言，其频率的调节范围是很宽的，可在0～400Hz(甚至更高频率)之间任意调节，因此主轴电机转速即可以在较宽的范围内调节。
当然，转速提高后，还应考虑到对其轴承及绕组的影响，防止电机过分磨损及过热，一般可以通过设定最高频率来进行限定。
***2-1所示为变频器在数控车床的应用，其中变频器与数控装置的联系通常包括:(1)数控装置到变频器的正反转信号;(2)数控装置到变频器的速度或频率信号;(3)变频器到数控装置的故障等状态信号。因此所有关于对变频器的操作和反馈均可在数控面板进行编程和显示。
2.2主轴变频控制的系统构成
不使用变频器进行变速传动的数控车床一般用时间控制器确认电机转速到达指令速度开始进刀，而使用变频器后，机床可按指令信号进刀，这样一来就提高了效率。如果被加工件如***2-2所示所示形状，则由***2-2中看出，对应于工件的AB段，主轴速度维持在1000rpm，对应于BC段，电机拖动主轴成恒线速度移动，但转速却是联系变化的，从而实现高精度切削。
在本系统中，速度信号的传递是通过数控装置到变频器的模拟给定通道(电压或电流)，通过变频器内部关于输入信号与设定频率的输入输出特性曲线的设置，数控装置就可以方便而自由地控制主轴的速度。该特性曲线必须涵盖电压/电流信号、正/反作用、单/双极性的不同配置，以满足数控车床快速正反转、自由调速、变速切削的要求。
第3章无速度传感器的矢量控制变频器
3.1主轴变频器的基本选型
目前较为简单的一类变频器是V/F控制(简称标量控制)，它就是一种电压发生模式装置，对调频过程中的电压进行给定变化模式调节，常见的有线性V/F控制(用于恒转矩)和平方V/F控制(用于风机水泵变转矩)。
标量控制的弱点在于低频转矩不够(需要转矩提升)、速度稳定性不好(调速范围1:10)，因此在车床主轴变频使用过程中被逐步淘汰，而矢量控制的变频器正逐步进行推广。
所谓矢量控制，最通俗的讲，为使鼠笼式异步机像直流电机那样具有优秀的运行性能及很高的控制性能，通过控制变频器输出电流的大小、频率及其相位，用以维持电机内部的磁通为设定值，产生所需要的转矩。
矢量控制相对于标量控制而言，其优点有:(1)控制特性非常优良，可以直流电机的电枢电流加励磁电流调节相媲美;(2)能适应要求高速响应的场合;(3)调速范围大(1:100);(4)可进行转矩控制。
当然相对于标量控制而言，矢量控制的结构复杂、计算烦琐，而且必须存贮和频繁地使用电动机的参数。矢量控制分无速度传感器和有速度传感器两种方式，区别在于后者具有更高的速度控制精度(万分之五)，而前者为千分之五，但是在数控车床中无速度传感器的矢量变频器的控制性能已经符合控制要求，所以这里推荐并介绍无速度传感器的矢量变频器。
3.2无速度传感器的矢量变频器
无速度传感器的矢量变频器目前包括西门子、艾默生、东芝、日立、LG、森兰等厂家都有成熟的产品推出，总结各自产品的特点，它们都具有以下特点:(1)电机参数自动辩识和手动输入相结合;(2)过载能力强，如50%额定输出电流2min、180%额定输出电流10s;(3)低频高输出转矩，如150%额定转矩/1HZ;(4)各种保护齐全(通俗地讲，就是不容易炸模块)。
无速度传感器的矢量控制变频器不仅改善了转矩控制的特性，而且改善了针对各种负载变化产生的不特定环境下的速度可控性。***3-1所示，为某品牌无速度传感器变频器产品在低频和正常频段时的转矩测试数据(电机为5.5kW/4极)。从***中可知，其在低速范围时同样可以产生强大的转矩。在实验中，我们同样将2Hz的矢量变频控制和V/F控制变频进行比较发现，前者具有更强的输出力矩，切削力几乎与正常频段(如30Hz或50Hz)相同。
3.3矢量控制中的电机参数辨识
由于矢量控制是着眼于转子磁通来控制电机的定子电流，因此在其内部的算法中大量涉及到电机参数。从***3-2的异步电动机的T型等效电路表示中可以看出，电机除了常规的参数如电机极数、额定功率、额定电流外，还有R1(定子电阻)、X11(定子漏感抗)、R2(转子电阻)、X21(转子漏感抗)、Xm(互感抗)和I0(空载电流)。
参数辨识中分电机静止辨识和旋转辨识2种，其中在静止辨识中，变频器能自动测量并计算顶子和转子电阻以及相对于基本频率的漏感抗，并同时将测量的参数写入;在旋转辨识中，变频器自动测量电机的互感抗和空载电流。
在参数辨识中，必须注意:(1)若旋转辨识中出现过流或过压故障，可适当增减加减速时间;(2)旋转辨识只能在空载中进行;(3)如辨识前必须首先正确输入电机铭牌的参数。
3.4数控车床主轴变频矢量控制的功能设置
从***1-1中可以看出，使用在主轴中变频器的功能设置分以下几部分:
1矢量控制方式的设定和电机参数;
2开关量数字输入和输出;
3模拟量输入特性曲线;
4SR速度闭环参数设定。
第4章结束语
对于数控车床的主轴电机，使用了无速度传感器的变频调速器的矢量控制后，具有以下显著优点:大幅度降低维护费用，甚至是免维护的;可实现高效率的切割和较高的加工精度;实现低速和高速情况下强劲的力矩输出。
参考文献
1.王侃夫.数控机床控制技术与系统[M].北京:机械工业出版社,2002.
2.杜金城.电气变频调速设计技术[M].北京:中国电力出版社,2001.
数控机床控制篇8
摘 要：基于VegaPrime与VC++MFC虚拟平台，建立虚拟数控机床的模型，并采用Flex软件编写控制界面，通过JavaScript函数能直接与VRML程序通信，实现网页控制虚拟数控机床加工的功能，使得学生能通过网络访问虚拟机床加工实验室。
关键词：数控机床；虚拟平台；交互；VRML
引言
为了实现在通过网页控件控制虚拟场景中的对象，需要flex程序能够与VRML程序通信，因此要在程序中调用虚拟模型的VRML文件。但flex程序不能直接调用VRML文件，需要通过HTML文件间接调用。虽然flex过程创建后能自动生成一个同名HTML网页文件，但是每次运行mxml文件都会把该网页文件重置，之前编辑的部分都无法保存下来，因此不能直接修改这个文件来调用。为了让学生能通过网络访问虚拟机床加工实验室，需要将VRML虚拟场景嵌入到网页中去，本文采用Flex软件来编写控制界面。
1虚拟数控机床的构建平台
机床模型的构建环境为VegaPrime与VC++MFC虚拟平台。该平台加载模型的特点是：
（1）能够直接通过lynxprime界面直接导入openflight模型，该模型以“节点”的方式储存模型元素，每个“节点”表示一个完整的模型元素；以树状结构组织模型元素间的关系，加载时按照模型节点的先后顺序依次加载；该平台同时支持基于openflight模型的二进制格式文件（VSB）的转换和导入；该格式文件仅能被VP平台读取，提高了模型的安全性。
（2）该平台有固定的“世界”坐标系（指VP构建的三维场景总体坐标系）中心，调入的openflight（VSB）模型同样具有模型坐标系数据，调入时通过调整两坐标系相对位置的方式实现定位，调整方法可以采用程序控制或者Lynxprime界面控制两种。
（3）所调入模型均可以通过VC++进行位置、姿态、调入、调出等操作。具有完善的类接口和相关函数对模型进行驱动，无需另外开发驱动接口程序。
（4）VP默认最小位移单位为“米”，此单位不利于保证机床部件装配，需要寻找办法保证机床部件装配精度。
（5）Openflight模型稻萘烤薮螅需要进行有效的模型精简。
2虚拟数控机床建模语言
本文采用VRML（VirtualRealityModelingLanguage）作为三维仿真建模语言。VRML语言具有强大的交互和控制功能。
交互功能方面，VRML提供了多种传感器节点用于感知和反应浏览者对虚拟场景中的造型的操作。触摸传感器（TouchSensor）用于感知用户用鼠标触摸、单击、按下、松开被感应造型等触发的动作，触摸传感器与其他节点或脚本配合，可以作为虚拟世界中的一个控制开关；平面传感器（PlaneSensor）节点用于感知用户鼠标在XY平面内对虚拟对象进行拖拽的动作，平面传感器通过事件路由可以改变物体的坐标，实现对虚拟物体的拖动；圆柱传感器（CylinderSensor）节点用于感知用户鼠标对虚拟造型的拖拽，并将其处理为绕中心轴的旋转运动，圆柱传感器通过事件路由可以实现对虚拟物体的旋转控制；球体传感器（SphereSensor）节点用于感知用户用户鼠标的拖拽，并将其处理为绕球体中心点的旋转动作。除上述传感器外，还有能感知用户在虚拟世界中所处位置之处相应反应的接近传感器（ProximitySensor）、可视传感器（VisibilitySensor）、碰撞传感器CCollisionSensor）等，由于本文中没有用到这些，就不在此做详细介绍了。
控制功能方面，VRML程序本身主要用于建立虚拟世界模型，其控制功能不强，但为了弥补这一缺陷，VRML提供了与其他高级程序的内部和外部接口。VRML中的脚本程序可以用JavaScript或者VRMLScript编写，可以实现较复杂的控制功能，VRML同时还提供了与JavaScript和Java语言的外部接口，可以通过外部程序控制虚拟场景中的对象，这些都使得其对虚拟世界的控制力大大增强。
3网页控件与VRML程序的交互
网页中调用VRML文件后，JavaScript函数能直接与VRML程序通信，通过"document.scene.Engine.Nodes（'cd'）.Fields（'translation'）.x”可以直接调用或赋值VRML节点中的域。其中，“scene”是网页调用VRML文件的ID，，“cd”是VRML文件中的节点名，，“translation.x”是该节点中的域值。
Flex虽然不能与VRML函数通信，但Flex的ActionScript提供了与JavaScript通讯的外部访问接口-ExternalInterface类，可以通过ExternalInterface.call
（functionName，Parameter）函数来调用JavaScript函数中的函数并赋参数值。这样，就间接地调用或改写VRML节点中的域的值，实现对虚拟场景中对象的控制，其交互原理如***1所示。
4虚拟数控机床网页控制功能的实现方法
数控机床控制篇9
一、采取理实一体化项目教学法。项目教学法是师生通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学活动。在职业教育中，项目是指以生产一件具体的，具有实际应用价值的产品为目的任务，学生全部或部分***组织、安排学习行为，解决在处理项目中遇到的困难，提高了学生的兴趣，自然能调动学习的积极性。因此“项目教学法”是一种典型的以学生为中心的教学方法。它是“行为导向”教学法的一种。全国各职业院校经过教学研究，目前一致认为《数控机床电气控制与PLC》是一门非常适合采用项目教学法的课程，本人经过近四年的教学实践发现采用项目教学法之后，学生学习兴趣浓厚、教学质量显著提高，进一步提高了该课程教学的科学性和实用性。
二、理实一体化项目式教学在课程中的具体应用。我在教学当中一般理实一体化项目式教学实施的步骤分为：任务布置、组建小组、分析项目、制定方案、知识培训、模拟练习、项目实施、检查评估八个环节。力争做到理论与实践相结合、边讲授边实践，再讲授再实践，实训中及时发现问题并解决问题，结合工程实际、精选项目案例。对课程内容进行项目式划分时结合实践设备精心设计，实现理论与实践的融合，激发学生学习兴趣。在实训室内利用多媒体和实践设备现场教学，实现教学做一体，注意正确处理好教师与学生的关系，做到以教师为主导，学生为主体。具体实施过程分析如下：
任务布置：课前提问，根据前次课程进行拓展新的内容。
组建小组：两名学生为一组，一名主要操作、一名辅助做线，交替完成任务，保证每名同学都能充分参与到时间中，达到学生全面锻炼的目的。
分析项目：根据任务要求，头脑风暴，小组内部进行讨论，教师负责侧面引导。
制定方案：各小组制定项目流程***，包含时间、人员分配及需要哪些知识的支持。
知识培训：教师根据各小组的方案，讲授必要的知识，包括接线、指令、编程方法、注意事项等。
模拟练习：在做环节线路接线时，可以提前在机床布置***上做模拟接线，可以减少实践过程中的错误，避免隐患。
项目实施：通过知识培训，小组按照制定的方案和模拟的结果执行，注意团队协作。
检查评估：教师对完成项目的小组进行检查评估，主要是：I/O通道分配、接线***及接线、PLC程序、操作安全及过程中碰到问题的解决能力等，给予评分。完成较好的小组作为模范，对于没有完成项目的小组，教师要及时的指正引导来帮助完成。
数控机床控制篇10
关键词：数控机床控制；故障诊断系统；设计；实现；措施
引言
数控机床对于当前时代的发展具有重要的意义，特别是在时展速度不断提升的今天，对于我国经济发展的重要性也是在不断的提升。数控机床是一种典型的机电一体化的系统，并在实际的制造行业发展中发挥了重要的作用。但是，数控机床控制系统在当前的情况下还存在较多的问题，尤其是故障诊断的不及时，以及发生频率较高的故障问题，都是会对制造业的进一步发展产生较大的影响。因此，数控机床的控制系统设计，故障诊断系统的有效实施，对于数控机床运行效率的显著提升，对于当前经济的进一步发展都是具有重要的意义，需要在数控机床应用的过程中，不断进行故障诊断系统的设计与完善，才能保证数控机床控制系统实现原有的功能。
1数控机床发展的现状
（1）数控机床的内涵。所谓数控机床，主要是指在使用数控技术基础上的机床，更为简单的来说，就是在机床中安装了数控系统。根据国际信息处理联盟技术委员会对于其定义，主要是指机床中安装有程序控制系统，借助于这些系统的存在能够实现机床的绝大多数的功能。（2）数控机床的发展历程。数控机床的发展是在二十世纪四十年代中开始，当时的机械工程师已经是提出了在机械加工中应用数字控制技术的思想。具体应用的时间实在1970年左右，当时英特尔公司开发出了相应的微处理器，正式实现了在机械加工中应用数字控制的目的。不仅如此，在近半个世纪的发展中，数字化处理技术的不断完善，计算机的普及，以及机械加工行业的有序发展，都是促进了数字化控制在机械加工行业中的应用，不仅是提高了生产效率，还在一定程度上促进了社会经济的有效增长。当前，数控机床发展出现了两个趋势，一方面，是数控系统逐渐向着网络化的方向发展。随着计算机技术的普遍应用，对于各行各业都是产生了巨大的影响，特别是在数控系统开放程度不断提升的过程中，实现了数控系统的通用性和适应性的提升。同时，利用PC机还能够丰富数控系统的硬件资源，对于数控系统的柔性和扩展性的提升也是具有重要的意义。另一方面，是数控系统出现了智能化的发展趋势。当前的时代，是一个智能的时代，人工智能的出现，并且伴随着在计算机领域的渗透不断提升，对于数控系统的影响也是在不断地提升。在这样的背景下，数控系统已经是逐步引入了神经网络控制机理、自适应控制机理以及模糊系统的控制机理，实现了数控系统的自动编程，前馈控制以及自适应控制等，在工艺上也是实现工艺参数的自动生成以及三维刀具补偿等，这些技术的有效利用提升了机械加工的质量，还能够改善人机之间的关系，使之朝着人机互动更加友好的方向发展。值得注意的是，在智能化发展的过程中，私服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，还能够实现自动识别负载并进行参数优化的目的。（3）数控机床发展的现状。数控机床具有较高的生产能力，在制造业中发挥了巨大的功能，因此，数控机床一经面世，就是收到了较高的关注，获得了较大的市场。但是，在数控机床应用的过程中，还是存在着一些问题，这些数控机床中存在的故障，不仅是难以保证其生产进度和生产效率，还会在一定程度上造成社会经济的损失。对于数控机床中存在的故障，具体可以归纳为以下几类：首先，数控机床的驱动部件存在的问题。数控机床中的驱动部件主要是指伺服电动机，主要发生故障的驱动部件就是异步型交流伺服电动机。在这种伺服电动机中由于轴承、转子以及定子等各个部位的不同，发生故障的严重程度和影响程度也是会有所不同。在轴承中经常发生的故障是轴承的脱落或者是磨损，并且由于转子和定子之间的气隙存在的不均衡问题，不仅是会造成机床的振动超速，还会造成倒条和端环承受力分布的涣散。其次，数控机床支承部件存在的问题。在数控机床中的支承部件主要是指其轴承。轴承对于数控机床的正常运转具有重要的作用，在多数情况下是有内外圈、保护架以及滚动体等部分组成的。在数控机床支承部件中最为重要的轴承是滚动轴承，该轴承有着弹簧性和非弹簧性两种性质，并且在使用的过程中能够实现各个部件之间的振动。由于非线性弹簧性质的存在，极为容易造成滚动轴承的磨损，一旦出现磨损甚至会威胁到整个设备的正常使用。最后，数控机床传动设备存在的问题。数控机床的传动设备只要是指机床导轨、工作台以及溜板和滑座，在这些部件中机床导轨的对于整个产生的意义最为重大，几乎是影响到了数控机床加工的精密程度以及机床的使用寿命。因此，机床导轨与数控机床之间的关系最为紧密。在传动设备中最常见的问题就是在于导轨表面出现变形的问题，这种变形会使得整个导轨表面的摩擦阻力发生变化，会在机床运行的过程中影响到问题，以及受力面积不均衡问题。
2对数控机床故障诊断系统的设计
在数控机床中可能出现的问题不仅是会影响到数控机床的实际生产，还会对企业以及社会的产生不利的影响。因此，针对于在数控机床中存在的问题，应该设计出相应的数控机床故障诊断系统，尽可能保证在最高效的时间内解决问题。（1）设计出数控机床自我诊断功能。目前，数控机床对于我国的制造业的发展具有重要的意义，因此，在实际的应用中的范围较大，应用数量也是相对较多，需要在数控机床研发的过程中，借助于先进的检测设备，尤其是精密水平仪、精密方箱以及测微仪等，实现直接对于故障源的测量，并且结合人工智能检测的方法，对在电气系统中存在的问题进行诊断和解决。不仅是如此，一旦发生多台机床同时运作的过程中出现问题，就需要进行信号处理和逻辑推断的方式，才能实现故障的诊断和解决。在对多台数控机床进行问题诊断的过程中可以采用信号分析的方法，这种方法能够更为精确的判断机床的振动以及温度变化的情况，精确的找到故障源。信号分析方法主要是有两种，一种是时域分析法，另外一种是频域分析法，前者主要是在分析的过程中使用原有确定的数学模型，并针对数控机床在实际操作中的信号的波形在时间变化中的规律，应用典型数据抽样的方式进行相关的分析和计算。其实质是借助于数学函数计算信号的峰值与标准偏差。相对于前者来说，频域分析法是一种以非正弦周转性电路为基础，并且能够实现子啊动态数据分析的基础上，对信号进行更为深层次的分析和处理。（2）数控机床控制诊断系统的设计。在诊断数控机床诊断的基础上，应该设计出相应的数控机床解决系统，才能保证尽可能降低问题产生的后续影响。一方面，应该建立起相应的硬件控制系统。建立这样一个系统的主要目的是，能够在这个系统平台中实现为用户搭建电路的目的不仅是如此，还能够实现各个相关的硬件仪器之间的有效连接。当收集到一定得数控机床操作数据之后，还需要将相应的***像输送到数据库中，在传递的过程中要保证传递的信息具有较高的真实性和准确性。为了达到这个目的，需要选择一些精度较高，分辨率高的数据采集卡，并且配置高质量的数据电线电缆，只有只有这样才能保证传输信号的质量较高。另一方面，制定出数控机床控制的网络化结构。在现在社会中，由于计算机的普遍使用，各行各业之间的联系愈加紧密，已经是形成了网络化的社会结构。这种结构的形成在数控机床控制中也是具有重要的作用，需要在诊断数控机床问题的过程中，实现与网络技术，通信技术等进行联系，保证在前端诊断出相应问题的基础上，在后台控制中能够尽可能实时的解决问题。这就需要将互联网设备与数控机床有机的连接起来，在系统分析问题的基础上，有维修工程师实时的对问题进行计算，制定出最佳的或者是最优的解决方案，实现数控机床问题的快速解决。
3结论
数控机床是一种典型的机电一体化的系统，数控机床故障诊断系统的设计与实现，对于提升数控机床生产的效率具有重要的意义。不仅如此，数控机床故障的及时诊断，不仅是可以降低问题带来的损失，还可以借助于前馈诊断技术，消灭一些尚未出现的问题，进一步提升其生产效率。在当前时展的过程中，由于市场以及消费者对于机械加工提出了更多新的要求，对于机械加工产品的质量要求也是在不断地提升，在这样的情况下，需要对于数控机床的控制系统和诊断系统进行深入的研究，并且借助于现代化的技术手段，实现有效提升数控机床的运行效率，改善数控机床中存在的问题。
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