项目1 如何阅读机床设备的电气控制电路图 1
一、项目目标 1
二、任务驱动 1
三、任务驱动流程图 1
四、项目情景条件 1
五、教学环境设置和教学方法选择 2
引言 3
任务1 了解机床的结构、主要运动形式和对控制的要求 3
1.1.1普通车床的结构 4
1.1.2车床的运动形式 4
1.1.3车床对电控的要求 5
任务2 熟识机床传动中的三相交流异步电动机 5
1.2.1机床电动机的结构与工作原理 5
1.2.2机床电动机的铭牌 8
1.2.3机床电动机的工作特性 10
1.2.4机床电动机的故障维修 15
任务3 掌握机床控制常用的低压电器 16
1.3.1常用低压电器分类 17
1.3.2信号与控制电器 19
1.3.3执行电器 29
1.3.4保护电器 33
任务4 了解机床电气制图与识图方法 38
1.4.1机床电气控制原理图 38
1.4.2机床电器元件布置图 41
1.4.3机床电气安装接线图 42
1.4.4机床电气识图方法与步骤 43
任务5 熟知机床控制中常用的电路环节 43
1.5.1机床的起动电路环节 44
1.5.2机床的正反向可逆运行控制电路环节 51
1.5.3机床的高低速控制电路环节 52
1.5.4机床的停机制动控制电路环节 53
1.5.5机床的电液控制电路环节 53
1.5.6机床的其他控制电路环节 58
1.5.7机床的保护电路环节 60
任务6 掌握机床控制常用的控制原则 61
1.6.1机床的行程控制原则 62
1.6.2机床的时间控制原则 63
1.6.3机床的速度控制原则 64
1.6.4机床的电流控制原则 65
1.6.5机床的频率控制原则 67
任务7 嵌入中级电工考级的机床电气控制基础实践训练 67
1.7.1机床电气控制基础实践训练的基本要求和注意事项 68
1.7.2机床电气控制实践训练指导 69
实践训练1 机床的点动和长动控制 69
实践训练2 机床的正反转控制 72
实践训练3 机床的Y-△起动控制 74
实践训练4 三相异步电动机能耗制动控制 77
实践训练5 机床设备的顺序控制（正序起动，逆序停止） 79
实践训练6 一台机床设备的多地点操作控制 81
任务8 典型实用机床电气控制电路阅读分析案例（综合实践训练示范） 83
1.8.1阅读分析实用机床电气控制电路的一般步骤 83
1.8.2 CA6140车床的实用电气控制电路阅读分析案例 83
1.8.3 X6132铣床的实用电气控制电路阅读分析案例 87
1.8.4阅读分析实用机床电气控制电路的示范案例概括总结 98
任务9 回答应知应会问题，进行自我专业技术知识和岗位技能测试 98
1.9.1应知专业技术知识 98
1.9.2应会专业岗位技能 99
本项目小结 100
项目2 如何阅读机床设备的PLC控制电路图 101
一、项目目标 101
二、任务驱动 101
三、任务驱动流程图 101
四、项目情景条件 101
五、教学环境设置和教学方法选择 102
引言 103
任务1 认识机床控制中的PLC技术 103
2.1.1 PLC的基本概念 103
2.1.2 PLC的基本结构 108
2.1.3 PLC的工作原理 115
2.1.4 PLC的技术性能 120
2.1.5 PLC的分类 123
2.1.6 PLC的编程语言 124
任务2 熟知所使用PLC的硬软件资源 125
2.2.1日本三菱公司FX2N PLC简介 126
2.2.2日本三菱公司FX2N PLC的八大编程器件 132
2.2.3日本三菱公司FX2N PLC的27条基本指令和2条步进梯形指令 147
2.2.4日本三菱公司FX2N PLC的13类246条应用功能指令 165
任务3 会使用所选用PLC最常用的编程器或编程工具软件 170
2.3.1从程序输入到程序运行的基本流程 171
2.3.2日本三菱公司FX2N系列PLC编程工具软件SWOPC-FXGP／WIN-C的使用说明 172
任务4 掌握PLC基本指令编程规则和编程技巧 186
2.4.1梯形图的特点 186
2.4.2 PLC梯形图的编程规则与技巧 186
任务5 掌握机床PLC控制常用的基本编程环节 192
2.5.1起-保-停电路 192
2.5.2多地点控制电路 192
2.5.3长动和点动控制电路 193
2.5.4联锁和互锁电路 193
2.5.5按通按断电路 195
2.5.6消除输入信号抖动电路 195
2.5.7扫描计数电路 195
2.5.8定时器通电延时和延时通／断电路 196
2.5.9最大限时控制程序 197
2.5.10最小限时控制程序 197
2.5.11定时器和计数器的扩展电路 198
2.5.12顺序延时电路 199
2.5.13微分电路 199
2.5.14单脉冲电路 200
2.5.15振荡电路 200
2.5.16顺序脉冲电路 201
2.5.17连续脉冲产生电路 201
2.5.18分频电路 202
2.5.19报警电路 202
2.5.20机床设备优先起动控制电路 204
2.5.21机床设备时序控制电路 204
2.5.22机床自动间歇润滑控制电路 204
2.5.23机床设备的正／反转控制电路 206
2.5.24机床电动机的Y-△起动控制电路 206
2.5.25机床电动机的反接制动控制电路 207
2.5.26机床控制中的多流程顺序控制程序 208
任务6 进行嵌入PLC程序设计师考证的机床PLC控制基础实践训练 213
2.6.1实践训练1 熟悉日本三菱公司FX2N系列PLC基本编程指令 213
2.6.2实践训练2 天塔之光的PLC控制 215
2.6.3实践训练3 电动机的PLC控制 217
2.6.4实践训练4 城市交通指挥灯的PLC控制 221
2.6.5实践训练5 PLC构成的八组抢答器控制 227
2.6.6实践训练6 自控轧钢机的PLC控制 228
2.6.7实践训练7 水塔水位的PLC自动控制 231
2.6.8实践训练8 汽车自动清洗机的PLC控制 233
任务7 C650普通车床PLC经典控制电路案例分析 235
2.7.1 C650普通车床主电路分析 235
2.7.2 C650普通车床PLC控制系统组成 236
2.7.3 C650普通车床PLC控制程序分析 241
2.7.4 C650普通车床PLC控制电路工作过程图示分析 244
任务8 回答应知应会问题，进行自我专业技术知识和岗位技能测试 250
2.8.1应知专业技术知识 250
2.8.2应会专业岗位技能 251
本项目小结 251
项目3 如何设计机床设备的电气控制系统 253
一、项目目标 253
二、任务驱动 253
三、任务驱动流程图 253
四、项目情景条件 253
五、教学环境设置和教学方法选择 254
引言 255
任务1 熟知机床电气控制系统设计的基本内容和一般原则 255
3.1.1熟知机床电气控制系统设计的基本内容 255
3.1.2掌握机床电气控制系统设计的一般原则 256
任务2 拟定任务书，掌握机床电力拖动方案确定原则和电动机的选择 259
3.2.1拟定任务书 259
3.2.2确定电力拖动方式 259
3.2.3确定机床调速方案 260
3.2.4进行机床电动机的选择 260
3.2.5掌握机床起动、制动和反向要求 267
任务3 了解机床电气控制电路图的设计方法 267
3.3.1经验设计法 267
3.3.2逻辑分析设计法 271
3.3.3原理设计中应注意的几个问题 275
任务4 选择电气元器件 275
3.4.1继电器的选择 276
3.4.2接触器的选择 282
3.4.3熔断器的选择 291
3.4.4常用控制电器的选择 294
3.4.5常用低压开关的选择 297
3.4.6电磁铁的选择 303
3.4.7控制变压器的选择 305
任务5 进行机床电气控制系统工艺设计 306
3.5.1机床电气设备总体配置设计 306
3.5.2机床电气元器件布置图的设计及电器部件接线图的绘制 307
3.5.3机床电气元器件清单汇总和设计使用说明书的编写 308
任务6 典型机床C6163型卧式车床电气控制系统的设计案例 308
3.6.1 C6163卧式车床的主要结构及设计要求 308
3.6.2 C6163卧式车床电气控制电路图的设计 309
3.6.3 C6163卧式车床电气元器件的选择 310
3.6.4绘制电气元器件布置图和电气安装接线图 312
3.6.5检查和调整电气元器件 313
3.6.6电气控制柜的安装配线 313
3.6.7电气控制柜的安装检查 314
3.6.8电气控制柜的调试 315
3.6.9编制CW6163型卧式车床的设计说明书和使用说明书，完善相关图样和资料 316
任务7 回答应知应会问题，进行自我专业技术知识和岗位技能测试 316
3.7.1应知专业技术知识 316
3.7.2应会专业岗位技能 316
本项目小结 317
项目4 如何设计机床设备的PLC控制系统 318
一、项目目标 318
二、任务驱动 318
三、任务驱动流程图 318
四、项目情景条件 318
五、教学环境设置和教学方法选择 319
引言 320
任务1 熟知机床PLC控制系统设计的基本原则和基本内容 320
4.1.1机床PLC控制系统设计的基本原则 320
4.1.2机床PLC控制系统设计的基本内容 320
4.1.3机床PLC控制系统设计的一般步骤 321
4.1.4机床PLC控制系统常用的设计和编程方法 323
任务2 用PLC技术改造传统机床电气控制系统的设计案例 325
4.2.1设计案例1试将机床工作台自动循环电气控制电路改造为PLC控制 326
4.2.2设计案例2 Z3040摇臂钻床PLC控制系统的改造设计 329
4.2.3设计案例3 PLC控制机床电动机正、反转，Y-△起动，按时间往复运行和正反转停机时的反接制动综合设计 333
任务3 新型机床设备的PLC控制系统创新开发设计 335
4.3.1状态编程法的设计应用 336
4.3.2对机械手搬运工件的生产工艺过程进行分析，选择适当的PLC 338
4.3.3进行PLC的I／O接点地址分配 339
4.3.4 PLC控制的用户程序设计 340
任务4 PLC在机床设备现代高新技术中的应用设计 342
4.4.1顺序控制端子功能及应用（有级调速方式） 344
4.4.2变频器的频率指令信号（无级调速方式） 346
4.4.3 PLC与变频器监测信号的连接 348
任务5 回答应知应会问题，进行自我专业技术知识和岗位技能测试 349
4.5.1应知专业技术知识 349
4.5.2应会专业岗位技能 349
本项目小结 350
项目5 如何进行机床电气与PLC控制系统常见故障的维修 351
一、项目目标 351
二、任务驱动 351
三、任务驱动流程图 351
四、项目情景条件 351
五、教学环境设置和教学方法选择 351
引言 353
任务1 如何进行机床电气控制系统常见故障的维修 353
5.1.1机床电气设备发生故障后的一般检查和分析方法 353
5.1.2机床电气故障常采用的检测方法 354
5.1.3机床电气故障常采用的检修步骤 357
5.1.4典型机床常见故障的类型分析 358
5.1.5 CA6140型普通车床电气控制电路故障检修实例 360
任务2 如何进行机床PLC控制系统的调试、故障分析与维护 361
5.2.1 PLC控制系统的调试 361
5.2.2 PLC控制系统的故障分析 368
5.2.3 PLC控制系统故障分析流程 370
5.2.4 PLC的日常维护 379
5.2.5 FX系列PLC的故障诊断与维修 380
任务3 回答应知应会问题，进行自我专业技术知识和岗位技能测试 395
5.3.1应知专业技术知识 395
5.3.2应会专业岗位技能 396
本项目小结 396
项目6 拓展与提高：几种常用典型复杂机床设备电气与PLC控制设计／维修案例 398
一、项目目标 398
二、任务驱动 398
三、任务驱动流程图 398
四、项目情景条件 398
五、教学环境设置和教学方法选择 399
引言 400
案例1 C5225型立式车床的电气与PLC控制 400
6.1.1机床概况 400
6.1.2电控特点及拖动要求 400
6.1.3 C5225型立式车床电气控制电路设计 400
6.1.4 C5225型立式车床PLC控制设计 405
6.1.5 C5225型立式车床的常见故障及检修 409
案例2 T610型卧式镗床的电气与PLC控制 410
6.2.1卧式镗床的主要结构 410
6.2.2卧式镗床的主要运动 410
6.2.3卧式镗床的拖动特点及控制要求 411
6.2.4 T610型卧式镗床的电气与PLC控制设计 411
6.2.5 T610型卧式镗床常见的电控故障分析 427
案例3 M7475型立轴圆台平面磨床的电气与PLC控制 432
6.3.1立轴圆台平面磨床的结构 433
6.3.2外圆磨床的运动形式 433
6.3.3 M7475型立轴圆台平面磨床的电气控制和PLC控制设计 434
6.3.4 M7475型立轴圆台平面磨床的故障 440
案例4 B2012A型龙门刨床的电气与PLC控制 441
6.4.1龙门刨床的组成结构 441
6.4.2龙门刨床的运动 441
6.4.3龙门刨床生产工艺对电控的要求 442
6.4.4龙门刨床的电气控制和PLC控制设计 443
6.4.5龙门刨床的常见故障分析 451
案例5 组合机床的电气与PLC控制 455
6.5.1组合机床的组成结构 456
6.5.2组合机床的工作特点 456
6.5.3双面单工液压传动组合机床的电气控制与PLC控制设计 457
6.5.4双面钻孔组合机床的PLC控制设计 461
本项目小结 467
附录 468
附录A 电气图常用图形符号和文字符号新／旧标准对照表 468
附录B FX系列PLC应用指令简介 471
参考文献 504