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第一章 概述 1

第一节 数控机床控制系统的构成 1

一、数控技术 1

二、数控设备的组成 1

三、数控机床控制系统的构成 3

四、数控机床的分类 4

五、数控设备的工作原理 7

第二节 现代控制技术及发展 7

一、数控技术的发展史 7

二、数控技术的发展趋势 10

三、数控伺服系统的发展 10

四、以数控机床为基础的自动化生产系统 11

思考与练习题 12

第二章 电气控制技术基础 13

第一节 低压电器的基本知识 13

一、低压电器的定义及分类 13

二、电磁式电器 13

三、电器的触头系统和灭弧装置 14

四、低压电器的主要技术参数 15

第二节 低压控制电器 17

一、刀开关 17

二、按钮 18

三、行程开关 19

四、接触器 20

五、继电器 23

六、时间继电器 25

七、速度继电器 28

第三节 低压保护电器 29

一、熔断器 30

二、热继电器 31

三、断路器 33

第四节 三相笼形异步电动机电气控制电路基本知识 34

一、电气控制系统图基本知识 34

二、电路图 36

三、电器元件布置图 37

四、电气安装接线图 37

第五节 三相笼形异步电动机的启动控制电路 38

一、笼形异步电动机单向直接启动控制电路 38

二、电动机点长动控制电路 39

三、笼形异步电动机正反转控制电路 41

四、笼形异步电动机降压启动控制电路 44

第六节 三相笼形异步电动机的制动控制电路 49

一、概述 49

二、反接制动控制电路 50

三、能耗制动控制电路 52

第七节 电气控制电路技能实验 54

技能实验1 三相笼形异步电动机过载保护控制电路的实验 54

技能实验2 三相异步电动机的点长动控制电路的实验 54

技能实验3 三相笼形异步电动机“正-停-反”控制线路实验 55

技能实验4 三相异步电动机？-△减压启动控制电路实验 56

思考与练习题 57

第三章 数控机床检测装置 58

第一节 概述 58

一、检测装置的分类 58

二、数控检测装置的性能指标 58

三、位置传感器的测量方式 59

第二节 感应同步器 60

一、感应同步器的结构和类型 60

二、感应同步器的工作原理 61

三、感应同步器的典型应用 63

第三节 光栅位置检测装置 66

一、光栅检测装置的结构 66

二、光栅传感器工作原理 67

三、光栅位移-数字变换电路 68

第四节 光电脉冲编码器 68

一、脉冲编码器的分类和结构 68

二、光电脉冲编码器的工作原理 69

三、光电脉冲编码器的应用 69

第五节 旋转变压器 71

一、旋转变压器的工作原理 72

二、旋转变压器的应用 73

第六节 磁尺位置检测装置 73

一、磁尺测量装置的组成和工作原理 73

二、多间隙磁通响应型磁头 75

三、检测电路 76

思考与练习题 77

第四章 驱动电机与驱动装置 78

第一节 驱动电机 78

一、步进电动机 78

二、伺服电动机 84

三、主轴电动机 88

第二节 驱动装置概述 89

一、驱动装置分类 89

二、功率器件 89

第三节 步进驱动装置 91

一、环形分配 91

二、驱动放大电路 92

第四节 晶闸管直流驱动装置 96

一、晶闸管直流调速控制 96

二、晶闸管-直流电动机调速系统 98

第五节 晶体管直流脉宽调制驱动装置 105

一、PWM系统功率转换电路 106

二、PWM系统的脉宽调制 107

三、FANUC PWM直流进给驱动 110

第六节 交流伺服电动机驱动装置 110

一、交流调速的基本概念 110

二、正弦波脉宽调制 112

三、通用变频器 114

四、交流伺服电动机驱动系统 118

五、矢量变换控制的SPWM调速系统 124

六、变频器调速在实际应用中需要注意的问题 126

七、变频调速的发展方向 127

思考与练习题 127

第五章 数控机床的伺服驱动系统 129

第一节 概述 129

一、伺服系统的组成 129

二、数控机床对伺服系统的要求 129

第二节 位置控制 130

一、位置比较实现的方式 130

二、速度控制信号的实现方式 141

三、位置控制实例 144

第三节 主轴定向控制 147

一、主轴定向控制的作用 147

二、主轴定向控制的实现方式 147

第四节 伺服系统性能及参数 149

一、稳态性能 150

二、动态性能 151

三、轮廓加工中的跟随精度 152

四、伺服系统参数 154

第五节 全数字式伺服系统 155

一、全数字式伺服系统的构成 155

二、全数字式伺服系统的特点 156

第六节 经济型数控系统 157

一、经济型数控系统的组成 157

二、经济型数控系统的特点 157

三、微机系统 158

四、外围电路 158

五、软件结构 159

第七节 标准型数控系统 161

一、标准型数控系统的基本组成 161

二、标准型数控系统的硬件结构 162

三、标准型数控系统的软件结构 164

第八节 典型FANUC数控系统介绍 170

一、FANUC数控系统简介 170

二、功能特点 172

三、系统构成 172

思考与练习题 175

第六章 PLC与接口技术 177

第一节 PLC的结构与原理 177

一、PLC的特点和主要功能 177

二、PLC的定义、结构和组成 179

三、PLC的工作原理 181

第二节 PLC的指令系统 182

一、PLC常用的编程语言 182

二、FX系列PLC中使用的各种元器件 184

三、FX系列PLC的基本指令及编程方法 186

第三节 数控机床的PLC 193

一、数控机床的PLC的控制对象 193

二、数控机床的PLC的形式 194

第四节 PLC的程序编制 196

一、PLC用户程序的表达方法 196

二、FANUC PLC指令系统 196

三、FANUC PLC梯形图编制的一般规则 199

四、数控机床典型PLC程序介绍 200

第五节 输入输出及其通信接口 204

一、数控系统对输入输出接口的要求 204

二、CNC装置的人机接口 204

三、数控系统的I/O接口 206

四、数控系统常用的串行通信接口标准 206

五、DNC通信接口技术 208

六、数控系统网络通信接口 208

第六节 PLC位置控制 210

一、适用点位控制的脉冲输出单元F2-30GM 210

二、A系列PLC位置控制功能模块AD71、AD72 211

三、实现运动和顺序控制一体化的A73CPU模块 212

第七节 可编程控制器技能实验 212

技能实验1 PLC认识实验 212

技能实验2 PLC定时器与计数器实验 213

技能实验3 交通信号灯实验 214

技能实验4 五相步进电机的模拟控制实验 214

技能实验5 刀库自动换刀实验 216

思考与练习题 218

参考文献 219