导语

  

内容提要

  

    本书从工程应用的需要出发，系统介绍数控机床电气控制系统的设计和调试。第1章介绍机床电气控制技术及其发展，给出了数控机床电气控制系统的总体组成和工作原理。第2～5章分别对数控机床电气控制系统的各组成部分进行系统详细的介绍，包括常用低压电器、电气线路设计及连接、数控系统、机床PLC、伺服系统，每章以原理为基础，以应用为目的组织编写。在前面各章基础上，第6～7章以数控机床电气控制系统整体为对象，介绍其设计和调试的原则、方法以及步骤。第8章简要介绍工业4.0背景下数字化工厂的设备互联和数据互通。每章精心编写了与本章内容相对应的工程应用型教学项目，总计24个，以达到学以致用的目的。
    本书可作为应用型本科院校机械工程机械设计制造及其自动化、自动化、电气工程及其自动化等相关专业教材，也可供高职高专院校学生和工程技术人员使用。

前言
第1章  机床电气控制概述
  本章简介
  1.1  机床电气控制技术
    1.1.1  机床及其电气控制
    1.1.2  机床电气控制技术的发展
    1.1.3  机床电气控制技术的现状
  1.2  数控机床电气控制系统
    1.2.1  数控机床电气控制系统的组成及工作原理
    1.2.2  数控机床及其控制系统的特点
  1.3  数控机床与智能制造
    1.3.1  智能制造
    1.3.2  智能制造的发展现状
    1.3.3  智能工厂
    1.3.4  智能制造背景下的数控机床
  思考题与习题
  项目1  认识机床电气控制系统
  项目2  区域制造业技术发展调研
第2章  数控机床电气控制基础
  本章简介
  2.1  机床常用低压电器
    2.1.1  低压电器基本知识
    2.1.2  开关类低压电器
    2.1.3  保护类低压电器
    2.1.4  控制类低压电器
    2.1.5  主令电器
    2.1.6  执行电器
  2.2  机床电气控制系统图
    2.2.1  电气原理图
    2.2.2  电气安装布置图
    2.2.3  电气接线图
    2.2.4  防止电磁干扰的措施
  2.3  普通机床电气控制线路的基本环节
    2.3.1  感应电动机的起动控制电路
    2.3.2  感应电动机的正反转控制
    2.3.3  电动机的制动控制
    2.3.4  电气控制常用保护环节
  2.4  数控机床电气控制线路
    2.4.1  数控机床电气控制系统的组成
    2.4.2  数控机床的配电电路
    2.4.3  电动机主回路
    2.4.4  驱动系统的电源电路
    2.4.5  直流控制电源
    2.4.6  数控机床的控制电路
  思考题与习题
  项目3  认识机床常用电器元件
  项目4  数控机床电气图的识读与分析
  项目5  数控机床外围电气控制线路的连接
第3章  机床数控系统
  本章简介
  3.1  计算机数字控制技术
    3.1.1  机床数字控制技术的发展
    3.1.2  数控系统的软硬件结构
    3.1.3  控制类型
    3.1.4  数控机床及数控轴
  3.2  数控系统的组成
    3.2.1  数控系统的人机界面（HMI）
    3.2.2  数控装置的接口
    3.2.3  数据总线和现场总线
  3.3  数控系统的工作原理及功能
    3.3.1  数控系统的工作原理
    3.3.2  数控系统的功能
  3.4  典型数控系统产品及其应用
    3.4.1  数控系统应用简介
    3.4.2  SINUMERIK数控系统
  思考题与习题
  项目6  典型数控系统的硬件连接
  项目7  数控系统的参数设置
第4章  数控系统中的PLC
  本章简介
  4.1  数控系统中的PLC
    4.1.1  PLC的工作原理
    4.1.2  数控系统中PLC的结构和作用
    4.1.3  数控系统中PLC的信息交换
  4.2  PLC的输入/输出模块
  4.3  PLC典型控制功能设计
    4.3.1  西门子PLC子程序库
    4.3.2  初始化子程序
    4.3.3  急停子程序
    4.3.4  西门子MCP面板控制子程序
    4.3.5  轴控制子程序
    4.3.6  刀具冷却控制
    4.3.7  导轨润滑控制
    4.3.8  车床刀架控制
  思考题与习题
  项目8  认识数控系统中的PLC
  项目9  数控机床简单PLC程序设计与调试
  项目10  数控机床操作面板PLC程序设计与调试
  项目11  数控机床辅助功能设计与调试
  项目12  数控机床自动换刀功能设计与调试
  项目13  通过PLC对数控机床故障进行诊断
第5章  数控机床的伺服驱动系统
  本章简介
  5.1  数控机床伺服驱动系统概述
    5.1.1  数控机床的调速要求和实现
    5.1.2  数控机床的主轴驱动系统
    5.1.3  数控机床的进给驱动系统
  5.2  交流电动机的调速控制系统
    5.2.1  交流调速控制系统概述
    5.2.2  变频调速的基本原理
    5.2.3  变频器的基本结构和原理
    5.2.4  正弦波脉宽调制（SPWM）技术
    5.2.5  异步电动机矢量控制原理
  5.3  数控机床的位置控制
    5.3.1  位置控制回路
    5.3.2  位置的测量
  5.4  机床驱动系统的应用
    5.4.1  主轴变频调速系统
    5.4.2  西门子V70伺服驱动系统
  思考题与习题
  项目14  变频主轴的连接和调试
  项目15  进给伺服系统的连接
第6章  数控机床电气控制系统设计
  本章简介
  6.1  数控机床电气设计标准
    6.1.1  技术标准与规范
    6.1.2  电气设计要求
  6.2  数控机床电气控制电路分析
    6.2.1  电气控制电路分析方法
    6.2.2  典型机床电气控制系统分析
  6.3  数控机床电气控制系统设计
    6.3.1  电气控制系统设计的基本原则
    6.3.2  电气控制系统设计的基本内容
    6.3.3  电气控制系统设计的一般问题
    6.3.4  典型机床电气控制系统设计
    6.3.5  电气控制系统设计的数字化
  思考题与习题
  项目16  数控机床电气控制系统分析
  项目17  数控机床电气控制系统设计
第7章  数控机床电气控制系统调试
  本章简介
  7.1  调试前的准备
    7.1.1  调试前的准备
    7.1.2  调试的基本步骤和流程
    7.1.3  数控系统的首次通电
  7.2  数控机床的电气调试
    7.2.1  PLC应用程序的调试
    7.2.2  驱动器的参数配置
    7.2.3  驱动器定位参数和坐标控制使能参数
    7.2.4  机械传动系统配比参数
    7.2.5  速度参数的设定
    7.2.6  参考点相关参数
    7.2.7  误差补偿参数
  7.3  数控机床的数据备份
    7.3.1  数据的内部备份
    7.3.2  数据的外部备份
  思考题与习题
  项目18  电气控制系统的上电
  项目19  伺服参数的设定和调整
  项目20  数控系统的参数设置
  项目21  反向间隙的测量与补偿
  项目22  丝杠螺距误差测量与补偿
  项目23  数控系统数据的备份与恢复
第8章  车间制造物联网及数据采集
  本章简介
  8.1  数字化工厂与制造物联网
    8.1.1  数字化工厂
    8.1.2  制造物联网
    8.1.3  制造执行系统MES
  8.2  车间设备联网的典型架构
    8.2.1  网络的信息通信基础
    8.2.2  现场总线与工业以太网
    8.2.3  车间设备联网的典型架构
  8.3  车间制造现场数据采集和交换
    8.3.1  车间制造过程中的数据分类
    8.3.2  车间制造现场数据的采集
    8.3.3  车间制造现场数据实时采集方案
    8.3.4  西门子数控系统基于OPC规范的数据采集
  思考题与习题
  项目24  数控机床基于OPC协议的数据采集
附录  SIEMENS OPC UA使用说明
参考文献