第四章　数控机床电气控制系统习题答案

1.简述什么是PMC？FANUC系统中PMC的应用范围，和NC的作用范围有什么区别？请举例说明。

答：PMC专用于数控机床外围辅助电气部分的自动控制，所以称为可编程序机床控制器。在数控系统中控制伺服电动机和主轴电动机做各种进给切削动作的是系统部分，控制机床外围辅助电气部分的是PMC，如换刀系统的控制，主轴松、紧刀机构，刀库旋转、定位，润滑系统、冷却系统。

2.简述PLC和NC的关系。

答：数控系统有两大部分，一是NC、二是PLC，这两者在数控机床所起的作用范围是不相同的。可以这样来划分NC和PLC的作用范围：

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。这个任务是由NC来完成；

2)机床辅助设备的控制是由PLC来完成。它是在数控机床运行过程中，根据CNC内部标志以及机床的各控制开关、检测元件、运行部件的状态，按照程序设定的控制逻辑对诸如刀库运动、换刀机构、冷却液等的运行进行控制。

在数控机床中这两种控制任务，是密不可分的，它们按照上面的原则进行了分工，同时也按照一定的方式进行连接。

3.简述PLC在数控机床中的应用形式，试就其做出对比。

答：PLC在数控机床中应用，通常有两种形式：一种称为内装式；一种称为独立式。

内装式PLC也称集成式PLC，采用这种方式的数控系统，在设计之初就将NC和PLC结合起来考虑，NC和PLC之间的信号传递是在内部总线的基础上进行的，因而有较高的较高交换速度和较宽的信息通道。它们可以共用一个CPU也可以是单独的CPU这种结构从软硬件整体上考虑,PLC 和NC 之间没有多余的导线连接, 增加了系统的可靠性, 而且NC 和PLC 之间易实现许多高级功能。PLC 中的信息也能通过CNC 的显示器显示, 这种方式对于系统的使用具有较大的优势。高档次的数控系统一般都采用这种形式的PLC。

独立式PLC也称外装式PLC，它独立于NC装置，具有独立完成控制功能的PLC。在采用这种应用方式，可根据用户自己的的特点，选用不同专业PLC厂商的产品，并且可以更为方便的对控制规模进行调整。

4.简述PLC与外部数据的交换途径方式。

答：相对于PLC，机床和NC就是外部。PLC与机床以及NC之间的信息交换，对于PLC的功能发挥，是非常重要的。PLC与外部的信息交换，通常有四个部分：

1)机床侧至PLC：机床侧的开关量信号通过I/O单元接口输入到PLC中，除极少数信号外，绝大多数信号的含义及所配置的输入地址，均可由PLC程序编制者或者是程序使用者自行定义。数控机床生产厂家可以方便的根据机床的功能和配置，对PLC程序和地址分配进行修改。

2)PLC至机床：PLC的控制信号通过PLC的输出接口送到机床侧，所有输出信号的含义和输出地址也是由PLC程序编制者或者是使用者自行定义。

3)NC至PLC：CNC至PLC:CNC送至PLC的信息可由CNC 直接送入PLC的寄存器中,所有CNC送至PLC的信号含义和地址(开关量地址或寄存器地址) 均由CNC 厂家确定,PLC编程者只可使用不可改变和增删。如数控指令的M、S、T 功能,通过CNC译码后直接送入PLC相应的寄存器中。

4) PLC至CNC:PLC 送至CNC 的信息也由开关量信号或寄存器完成,所有PLC送至CNC的信号地址与含义由CNC 厂家确定,PLC 编程者只可使用,不可改变和增删。

5.简述PLC在数控机床中的功能。

答：PLC在数控机床中的功能如下：

1)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。

2)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);

3)输出信号控制：PLC输出信号经外围控制电路中的继电器、接触器、电磁阀等输出给控制对象。

4)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。

5)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。

6.试述机床电气控制系统中查找回路的方法，举例说明。

答：举例说明机床电气控制系统中查找回路的方法如下：

我们通过冷却液电机的控制系统来描述查找回路的方法。

数控机床冷却液电机的控制有两种方式：1、程序自动控制（用M指令）；2、手动控制（控制面板上的开关）。第一种方式是NC将M指令送至PLC，经过PLC的处理后送出控制信号。第二种方式是操作人员在机床操作面板上操作开关，开关的状态信号经过线缆输入到PLC，经过PLC的处理以后送出控制信号。可见两种方式在前面的不同就是，送入PLC的信号是不一样的，但是最终都将从PLC送出控制信号。这两种方式，在PLC输出控制信号以后，输出回路就是同一个回路。

下面详细叙述查找冷却液电机控制回路的整个过程（手动方式）：

1)在电气手册目录中，查找电机控制回路所在的页码；

电气手册通常会将同一类控制回路放置在一起，以便于查找。在电气手册目录中，查找到电机控制回路。目录表明电机控制回路在电气手册某几页。

2)查找到电机控制回路，并在其中查找冷却液电机控制回路；

根据第一步查找到的页码，查找到电机控制回路。在电机控制回路中，有很多个电机的控制回路图放置在一起，可以通过文字描述和编号查找到冷却液电机控制回路。

3)查找控制冷却液电机的接触器；

在冷却液电机控制回路中，我们可以看到控制冷却液电机的接触器（假定是K2M）。接下来就是查找到K2M。K2M是接触器，在该机床中接触器是在110v控制回路中。从110v控制回路中可知K2M受中间继电器控制（假定是K2）。

4)查找控制K2M的继电器K2；

在数控机床的电气系统中，控制接触器的继电器是由PLC输出信号控制。因此我们从I/O输出模块中去查找继电器K2,同时查找PLC的输出信号。由目录查找I/O模块，再从I/O模块查找到K2的控制回路。继电器K2是受某一PLC输出信号的控制（假定是Y1004.3）。

前面所述将冷却液泵控制回路的PLC以后的部分叙述清楚，但是PLC不可能在没有外部输入信号的情况下进行自动控制，PLC也是要根据系统或者是面板上所输入的信号进行操作。因此，清楚的说明冷却液泵的控制还必须查明外部信号是如何进入PLC。

5)PLC输入信号

既然要查清PLC的输入信号，就必须要到I/O输入单元去查找控制冷却液泵的信号。根据目录，查出I/O单元的页码，在I/O单元里查找控制冷却液泵的输入信号。在图中清楚的标明了冷却液开的输入信号（假定是X1000.2）,并且图中还列出了控制冷却液的开关是S33。接下来，我们就要查找S33的位置。

6)找控制冷却液泵的开关S33;

控制冷却液开启或者是关闭的开关，应该是在操作面板上的开关。可以从机床操作面板上去查找。