《數(shù)控機床電氣控制》教學輔導5-復習輔導4

1、第第5章章 數(shù)控機床的位置檢測裝置數(shù)控機床的位置檢測裝置 一、數(shù)控機床對檢測裝置的基本要求是什么？一、數(shù)控機床對檢測裝置的基本要求是什么？ 1、穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強。數(shù)控機床的工作環(huán)境、穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強。數(shù)控機床的工作環(huán)境存在油污、潮濕、灰塵、沖擊振動等，檢測裝置要能存在油污、潮濕、灰塵、沖擊振動等，檢測裝置要能夠在這樣的惡劣環(huán)境下工作穩(wěn)定，并且受環(huán)境溫度影夠在這樣的惡劣環(huán)境下工作穩(wěn)定，并且受環(huán)境溫度影響小，能夠抵抗較強的電磁干擾。響小，能夠抵抗較強的電磁干擾。 2、滿足精度和速度的要求。為保證數(shù)控機床的精度、滿足精度和速度的要求。為保證數(shù)控機床的精度和效率，檢測裝置必須具有足夠的精度

2、和檢測速度，和效率，檢測裝置必須具有足夠的精度和檢測速度，位置檢測裝置分辨率應高于數(shù)控機床的分辨率一個數(shù)位置檢測裝置分辨率應高于數(shù)控機床的分辨率一個數(shù)量級。量級。 3、安裝維護方便、成本低廉。受機床結構和應用環(huán)、安裝維護方便、成本低廉。受機床結構和應用環(huán)境的限制，要求位置檢測裝置體積小巧，便于安裝調境的限制，要求位置檢測裝置體積小巧，便于安裝調試。盡量選用價格低廉，性能價格比高的檢測裝置。試。盡量選用價格低廉，性能價格比高的檢測裝置。 數(shù)控機床加工精度，在很大程度上取決于數(shù)控機數(shù)控機床加工精度，在很大程度上取決于數(shù)控機床位置檢測裝置的精度，因此，位置檢測裝置是數(shù)控機床位置檢測裝置的精度，因此，

3、位置檢測裝置是數(shù)控機床的關鍵部件之一，它對于提高數(shù)控機床的加工精度有床的關鍵部件之一，它對于提高數(shù)控機床的加工精度有決定性的作用。決定性的作用。 二、常用位置檢測裝置是如何進行分類的？二、常用位置檢測裝置是如何進行分類的？ 答：根據(jù)位置檢測裝置安裝形式和測量方式答：根據(jù)位置檢測裝置安裝形式和測量方式, , 數(shù)控機數(shù)控機床測量方式可按以下幾種方式分類：床測量方式可按以下幾種方式分類： 1 1、絕對式和增量式、絕對式和增量式 按檢測量的測量基準，可分按檢測量的測量基準，可分為絕對式和增量式測量為絕對式和增量式測量 絕對式位置檢測是：每個被測點的位置都從一個固定絕對式位置檢測是：每個被測點的位置都從

4、一個固定的零點算起。的零點算起。 增量式位置檢測是：只測位移增量，每檢測到位置移增量式位置檢測是：只測位移增量，每檢測到位置移動一個基本單位時，輸出一個脈沖波，通過脈沖計數(shù)便動一個基本單位時，輸出一個脈沖波，通過脈沖計數(shù)便可得到位移量?？傻玫轿灰屏?。 2、直接測量和間接測量、直接測量和間接測量 按被測量和所用檢測元件按被測量和所用檢測元件的位置關系，可分為直接測量和間接測量。的位置關系，可分為直接測量和間接測量。 若位置檢測裝置所測量的對象就是被測量本身，若位置檢測裝置所測量的對象就是被測量本身，叫做直接測量。采用安裝在電機或絲杠軸端的回轉型叫做直接測量。采用安裝在電機或絲杠軸端的回轉型檢測元

5、件間接測量機床直線位移的檢測方法，叫做間檢測元件間接測量機床直線位移的檢測方法，叫做間接測量。接測量。 三、位置檢測裝置常用的性能指標有哪些？三、位置檢測裝置常用的性能指標有哪些？ 答：位置檢測裝置安裝在伺服驅動系統(tǒng)中，由于所測答：位置檢測裝置安裝在伺服驅動系統(tǒng)中，由于所測量的各種物理量是不斷變化的，因此傳感器的測量輸量的各種物理量是不斷變化的，因此傳感器的測量輸出必須能準確、快速地跟隨并反映這些被測量的變化。出必須能準確、快速地跟隨并反映這些被測量的變化。位置檢測裝置的主要性能指標包括如下幾項內容。位置檢測裝置的主要性能指標包括如下幾項內容。 1、精度、精度 符合輸出量與輸入量之間特定函數(shù)關

6、系的符合輸出量與輸入量之間特定函數(shù)關系的準確程度稱作精度。數(shù)控機床加工精度，在很大程度準確程度稱作精度。數(shù)控機床加工精度，在很大程度上取決于數(shù)控機床位置檢測裝置的精度。上取決于數(shù)控機床位置檢測裝置的精度。 2、分辨率、分辨率 位置檢測裝置能檢測的最小位置變化量位置檢測裝置能檢測的最小位置變化量稱作分辨率。分辨率應適應機床精度和伺服系統(tǒng)的要稱作分辨率。分辨率應適應機床精度和伺服系統(tǒng)的要求。分辨率的高低，對系統(tǒng)的性能和運行平穩(wěn)性具有求。分辨率的高低，對系統(tǒng)的性能和運行平穩(wěn)性具有很大的影響。一般按機床加工精度的很大的影響。一般按機床加工精度的13110選選取檢測裝置的分辨率。取檢測裝置的分辨率。 3

7、、靈敏度、靈敏度 輸出信號的變化量相對于輸入信號變化輸出信號的變化量相對于輸入信號變化量的比值為靈敏度。實時測量裝置不但要靈敏度高，量的比值為靈敏度。實時測量裝置不但要靈敏度高，而且輸出、輸入關系中各點的靈敏度應該是一致的。而且輸出、輸入關系中各點的靈敏度應該是一致的。 四、試闡述旋轉編碼器的工作原理。四、試闡述旋轉編碼器的工作原理。 答：答： 旋轉編碼器是一種旋轉式的角位移檢測裝置，在旋轉編碼器是一種旋轉式的角位移檢測裝置，在數(shù)控機床中得到了廣泛的使用。旋轉編碼器通常安裝數(shù)控機床中得到了廣泛的使用。旋轉編碼器通常安裝在被測軸上，隨被測軸一起轉動，直接將被測角位移在被測軸上，隨被測軸一起轉動，

8、直接將被測角位移轉換成數(shù)字轉換成數(shù)字(脈沖脈沖)信號，所以也稱為旋轉脈沖編碼器，信號，所以也稱為旋轉脈沖編碼器，這種測量方式沒有累積誤差。旋轉編碼器也可用來檢這種測量方式沒有累積誤差。旋轉編碼器也可用來檢測轉速。測轉速。 當光電盤隨被測工作軸一起轉動時，每轉過一個當光電盤隨被測工作軸一起轉動時，每轉過一個縫隙，光電管就會感受到一次光線的明暗變化，使光縫隙，光電管就會感受到一次光線的明暗變化，使光電管的電阻值改變，這樣就把光線的明暗變化轉變成電管的電阻值改變，這樣就把光線的明暗變化轉變成電信號的強弱變化，而這個電信號的強弱變化近似于電信號的強弱變化，而這個電信號的強弱變化近似于正弦波的信號，經過

9、整形和放大等處理，變換成脈沖正弦波的信號，經過整形和放大等處理，變換成脈沖信號。通過計數(shù)器計量脈沖的數(shù)目，即可測定旋轉運信號。通過計數(shù)器計量脈沖的數(shù)目，即可測定旋轉運動的角位移；通過計量脈沖的頻率，即可測定旋轉運動的角位移；通過計量脈沖的頻率，即可測定旋轉運動的轉速，測量結果可以通過數(shù)字顯示裝置進行顯示動的轉速，測量結果可以通過數(shù)字顯示裝置進行顯示或直接輸入到數(shù)控系統(tǒng)中?；蛑苯虞斎氲綌?shù)控系統(tǒng)中。 增量式光電編碼器外形結構見圖。實際應用的光增量式光電編碼器外形結構見圖。實際應用的光電編碼器的光欄板上有兩組條紋電編碼器的光欄板上有兩組條紋A、A和和B、B，A組組與與B組的條紋彼此錯開組的條紋彼此錯

10、開14節(jié)距，兩組條紋相對應的節(jié)距，兩組條紋相對應的光敏元件所產生的信號彼此相差光敏元件所產生的信號彼此相差90相位，用于辨向。相位，用于辨向。 此外，在光電碼盤的里圈里還有一條透光條紋此外，在光電碼盤的里圈里還有一條透光條紋C(零標零標 志刻線志刻線)，用以每轉產生一個脈沖，該脈沖信，用以每轉產生一個脈沖，該脈沖信號又稱零標志脈沖，作為測量基準。號又稱零標志脈沖，作為測量基準。第第6章章 數(shù)控機床的可編程控制器（數(shù)控機床的可編程控制器（PLC） 一、最初，可編程控制器是用來替代哪類傳統(tǒng)控制電一、最初，可編程控制器是用來替代哪類傳統(tǒng)控制電器的？目前它一般用來實現(xiàn)數(shù)控機床的哪類控制功能？器的？目前

11、它一般用來實現(xiàn)數(shù)控機床的哪類控制功能？ 答：傳統(tǒng)的繼電接觸器控制具有結構簡單、易于掌握、答：傳統(tǒng)的繼電接觸器控制具有結構簡單、易于掌握、價格便宜等優(yōu)點，在工業(yè)生產中應用甚廣。但是，這價格便宜等優(yōu)點，在工業(yè)生產中應用甚廣。但是，這些控制裝置體積大、動作速度較慢、耗電較多、功能些控制裝置體積大、動作速度較慢、耗電較多、功能少，特別是傳統(tǒng)的繼電器少，特別是傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制采用的是固定接觸器控制采用的是固定接線方式，一旦生產過程有所變動，就得重新設計線接線方式，一旦生產過程有所變動，就得重新設計線路和連線安裝，不利于產品的更新?lián)Q代，目前大都用路和連線安裝，不利于產品的更新?lián)Q代，目前大都用可編程控

12、制器取代?？删幊炭刂破魅〈?。 可編程控制器用來實現(xiàn)控制數(shù)控機床的主軸起可編程控制器用來實現(xiàn)控制數(shù)控機床的主軸起停、換刀、冷卻液開停等輔助控制功能。停、換刀、冷卻液開停等輔助控制功能。 二、二、PLC的硬件主要由哪幾部分組成？的硬件主要由哪幾部分組成？ 答：答：PLC內部硬件結構框圖如圖所示。硬件主要由中內部硬件結構框圖如圖所示。硬件主要由中央處理單元（央處理單元（CPU）、存儲器、輸入）、存儲器、輸入/輸出接口、編程輸出接口、編程器、電源等幾部分組成。器、電源等幾部分組成。圖6.1 PLC的硬件結構框圖 三、可編程序控制器的主要特點有哪些？三、可編程序控制器的主要特點有哪些？ 答：答： 1、可

13、靠性高、抗干擾能力強、可靠性高、抗干擾能力強 工業(yè)生產一般對控制設備的可靠性有很高的要求：工業(yè)生產一般對控制設備的可靠性有很高的要求：要能夠在惡劣的環(huán)境中可靠地工作，控制設備應具有要能夠在惡劣的環(huán)境中可靠地工作，控制設備應具有很強的抗干擾能力。很強的抗干擾能力。 2.、控制系統(tǒng)構成簡單、通用性強、控制系統(tǒng)構成簡單、通用性強 PLC是一種存儲程序控制器，其輸入和輸出設備是一種存儲程序控制器，其輸入和輸出設備與繼電接觸器控制系統(tǒng)類似，但它們可直接連接在與繼電接觸器控制系統(tǒng)類似，但它們可直接連接在PLC的的I/O端。端。 3、編程簡單、使用、維護方便、編程簡單、使用、維護方便 編程簡單是編程簡單是P

14、LC優(yōu)于微機的另一特點。優(yōu)于微機的另一特點。PLC的設的設計宗旨之一是方便使用，目前大多數(shù)的計宗旨之一是方便使用，目前大多數(shù)的PLC均可采用均可采用與實際電路接線圖非常接近的梯形圖編程，這種編程與實際電路接線圖非常接近的梯形圖編程，這種編程語言形象直觀，易于掌握，只要具有一定電工和工藝語言形象直觀，易于掌握，只要具有一定電工和工藝知識的人就可在短時間內學會。知識的人就可在短時間內學會。 4、.組合方便、功能強、應用范圍廣組合方便、功能強、應用范圍廣 現(xiàn)代的現(xiàn)代的PLC不僅具有邏輯運算、定時、計數(shù)、步不僅具有邏輯運算、定時、計數(shù)、步進等功能，而且還能完成進等功能，而且還能完成A/D（模擬量（模擬

15、量/數(shù)字量）、數(shù)字量）、D/A（數(shù)字量（數(shù)字量/模擬量）轉換，數(shù)字運算和數(shù)據(jù)處理以模擬量）轉換，數(shù)字運算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網、生產過程控制等。及通信聯(lián)網、生產過程控制等。 5、體積小、重量輕、功耗低、體積小、重量輕、功耗低 PLC采用了半導體集成電路，外形尺寸很小，重采用了半導體集成電路，外形尺寸很小，重量輕，同時功耗也很低，空載功耗約量輕，同時功耗也很低，空載功耗約l.2W。 四、四、 簡述簡述PLC的梯形圖程序中的的梯形圖程序中的“軟繼電器軟繼電器”的意義？的意義？ 答：答：1、梯形圖中仍然采用了、梯形圖中仍然采用了“繼電器繼電器”這一名稱，但這一名稱，但它們不是真正的物理繼電器，而是它

16、們不是真正的物理繼電器，而是PLC內部的編程元件，內部的編程元件，稱為稱為“軟繼電器軟繼電器”。每一個編程元件與。每一個編程元件與PLC元件映像器元件映像器的一個存儲單元對應，當相應存儲單元為的一個存儲單元對應，當相應存儲單元為“l(fā)”時，表示時，表示繼電器線圈繼電器線圈“通電通電”，則其動合觸點閉合，動斷觸點斷，則其動合觸點閉合，動斷觸點斷開，反之亦然。開，反之亦然。 2、繼電器控制電路中繼電器觸點作為客觀存在的、繼電器控制電路中繼電器觸點作為客觀存在的物理觸點，其數(shù)量是有限的。而梯形圖中觸點的狀態(tài)實物理觸點，其數(shù)量是有限的。而梯形圖中觸點的狀態(tài)實際是指際是指PLC內部相應存儲單元的狀態(tài)，而存

17、儲單元的狀內部相應存儲單元的狀態(tài)，而存儲單元的狀態(tài)是可以無限次讀取的，所以梯形圖中態(tài)是可以無限次讀取的，所以梯形圖中“軟繼電器軟繼電器”的的觸點在編程時可無限次使用，但一般情況下，某個編號觸點在編程時可無限次使用，但一般情況下，某個編號的繼電器線圈只能使用一次。的繼電器線圈只能使用一次。 五、五、PLC中最常用的編程語言有哪二種？中最常用的編程語言有哪二種？ 答：答： 1、梯形圖編程、梯形圖編程 梯形圖是各種梯形圖是各種PLC通用的一種圖形編程語言，在通用的一種圖形編程語言，在形式上類似于繼電器控制電路，它直觀、易懂，是目形式上類似于繼電器控制電路，它直觀、易懂，是目前應用最多的一種編程語言。

18、前應用最多的一種編程語言。 2、語句表編程、語句表編程 語句表又叫做指令表，在形式上類似于計算機匯語句表又叫做指令表，在形式上類似于計算機匯編語言，它是用指令的助記符來編程的，通常一條指編語言，它是用指令的助記符來編程的，通常一條指令由步序號、助記符和元件號三部分組成。令由步序號、助記符和元件號三部分組成。 六、六、 S7-200 PLC基本指令舉例基本指令舉例 二進制邏輯操作基本實例及說明：二進制邏輯操作基本實例及說明： 1、下圖中，左邊為梯形圖編程表達方式，右邊為語、下圖中，左邊為梯形圖編程表達方式，右邊為語句表編程表達方式。句表編程表達方式。 如圖所示的邏輯操作指令功能是：當輸入點如圖所示的邏輯操作指令功能是：當輸入點I0.0與與輸入點輸入點I 0.1的狀態(tài)都為的狀態(tài)都為“1”（即接通狀態(tài)）時，輸出（即接通狀態(tài)）時，輸出Q 0.0為為“l(fā)”，上面的輸入點，上面的輸入點I