图解数控机床控制与维修：PLC+自动线+高端机床

第1 章　直流电与交流电 1

1.1　电学之父法拉第 1

1.2　爱迪生简介 2

1.3　特斯拉简介 2

1.3.1 特斯拉与爱迪生 2

1.3.2 特斯拉与交流电 3

1.3.3 电流之争 4

1.3.4 特斯拉的反击 5

1.4　劳保鞋 5

1.5　数控系统的供电 5

1.5.1 电源模块与交流电 6

1.5.2 电源模块与高压直流电 7

1.5.3 低压直流供电 8

1.5.4 致命的残留电 10

1.5.5 不起眼的地线 11

1.6　交流电的烦恼 11

1.7　本章节知识点精要 14



第2 章　电机控制与优化 15

2.1　机床振动 15

2.1.1 固有频率 15

2.1.2 共振及危害 15

2.2　消除共振 16

2.2.1 滤波器的种类 16

2.2.2 共振优化方法 17

2.3　自动快速优化工具 19

2.3.1 伺服、主轴电机控制原理 19

2.3.2 伺服驱动优化 21

2.4　手动快速优化 24

2.5　圆弧优化 25

2.5.1 示波器设定 25

2.5.2 圆弧程序生成 27

2.5.3 伺服不匹配 30

2.6　本章节知识点精要 30



第3 章　数控系统进给误差及补偿 32

3.1　进给误差 32

3.2　螺距误差补偿 33

3.3　螺距误差补偿原理 33

3.4　螺距误差补偿方法 34

3.4.1 激光干涉仪 34

3.4.2 螺距误差补偿程序 34

3.5　螺距误差补偿参数 36

3.5.1 发那科螺距误差补偿参数 36

3.5.2 发那科螺距误差补偿设定方法 37

3.5.3 西门子螺距误差补偿参数 37

3.5.4 西门子螺距误差补偿设定方法 38

3.5.5 清除补偿 39

3.6　螺距误差补偿备份与恢复 41

3.7　实际应用中螺距误差补偿的差别 41

3.8　本章节知识点精要 41



第4 章　硬件连接与软件组态 42

4.1　组态参数 42

4.2　标准总线 43

4.3　发那科总线组态 43

4.3.1 总线连接 44

4.3.2 总线参数设定 46

4.3.3 总线诊断 46

4.3.4 伺服轴与主轴数量 48

4.3.5 轴名称与轴分配 49

4.3.6 电机代码 51

4.3.7 伺服轴配置 54

4.3.8 全闭环 57

4.4　发那科PLC 组态 63

4.4.1 硬件连接 63

4.4.2 软件设置 65

4.4.3 组态生效 69

4.4.4 PLC组态诊断 69

4.4.5 PLC配置(组态)备份 70

4.4.6 PLC配置(组态)恢复 70

4.5　数控系统的供电 72

4.6　西门子（840Dsl）组态 73

4.6.1 PLC总线PROFIBUS 73

4.6.2 PLC总线PROFINET 74

4.6.3 840Dsl的PLC组态 74

4.6.4 拖拽式组态 75

4.6.5 驱动文件 83

4.6.6 操作面板 83

4.6.7 硬件拓扑 85

4.7　本章节知识点精要 85



第5 章　自动线介绍与调试 86

5.1　桁架机器人介绍 86

5.2　CNC、NC 与PLC 87

5.2.1 CNC 87

5.2.2 NC 88

5.2.3 PLC 89

5.2.4 NC与PLC对比说明 91

5.3　PLC 与NC 互相影响 91

5.3.1 伺服轴控制 92

5.3.2 旋转轴的控制 93

5.3.3 主轴挡位控制 95

5.3.4 主轴冷却风扇控制 98

5.3.5 其他影响NC运行的PLC信号 98

5.4　自动线运行流程 99

5.4.1 自动线运行的宏程序实现 99

5.4.2 自动线运行中的M 代码编程 101

5.5　桁架机器人与数控机床的对比 106

5.6　调试与维修 108

5.6.1 数控机床调试与维修重点 108

5.6.2 桁架机械手调试与维修重点 109

5.6.3 PMC程序 110

5.6.4 关节机器人 113

5.7　通电前的准备工作 114

5.8　万用表 114

5.8.1 万用表的选择 114

5.8.2 万用表的使用 116

5.8.3 电阻的测量 116

5.8.4 蜂鸣器功能 116

5.9　本章节知识点精要 116



第6 章　液压与气动工作原理 118

6.1　液压与气压应用 118

6.2　液压原理 119

6.3　液压控制流程 120

6.4　液压泵与空气压缩机 121

6.5　液压缸控制原理 122

6.6　液压控制阀 122

6.7　本章节知识点精要 123



第7 章　力矩电动机 124

7.1　Tandem 轴 124

7.2　电动机串联控制 124

7.3　本章节知识点精要 125



第8 章　电气原理图 126

8.1　电气原理图的特点 126

8.2　电气识图要点 127

8.3　三相交流电机控制 127

8.4　电磁阀控制 132

8.5　机械动作控制反馈 135

8.6　本章节知识点精要 138



第9 章　发那科梯形图 139

9.1　PMC 运行原理及过程 139

9.2　发那科PMC 软件 139

9.2.1 PMC结构 141

9.2.2 PMC结构详解 142

9.2.3 M 代码定义方法 144

9.2.4 PMC报警 146

9.3　宏报警 147

9.4　PMC 状态查看 149

9.5　PLC 信号强制 149

9.6　在线修改PMC 150

9.7　本章知识点精要 157



第10 章　西门子PLC 简介 158

10.1　西门子840Dsl 159

10.1.1 PLC硬件模块与编辑软件 159

10.1.2 在线查看PLC 161

10.1.3 设置个人电脑IP地址 162

10.1.4 联机测试(ping功能) 162

10.1.5 上载PLC 163

10.1.6 交叉表 166

10.2　西门子828D 169

10.2.1 通信部分 169

10.2.2 在线载入PLC 173

10.2.3 软件界面 174

10.2.4 程序块 182

10.2.5 在线查看828D PLC 192

10.2.6 实战：PLC软件在线修改 192

10.2.7 西门子PLC报警 196

10.2.8 实战：数控系统端PLC在线修改 199

10.2.9 PLC报警文本 207

10.2.10 PLC报警帮助文本 209

10.3　M 代码 210

10.4　PLC 报警快速查找 212

10.5　828D 在线查看I O 状态 216

10.6　本章节知识点精要 218



第11 章　中高端数控机床调试与维修 219

11.1　M 代码 219

11.1.1 标准M 代码 219

11.1.2 自定义普通M代码 220

11.1.3 控制型宏程序——自定义特殊M 代码 221

11.2　控制型宏程序应用 224

11.3　宏变量 226

11.3.1 算术运算符 226

11.3.2 宏报警与注释 226

11.3.3 条件运算符 226

11.3.4 逻辑运算符 227

11.3.5 局部变量 228

11.3.6 全局变量 229

11.3.7 系统宏变量 230

11.4　控制型宏程序结构 235

11.5　一级宏程序 236

11.6　刀排自动换刀 236

11.6.1 刀排自动换刀流程 237

11.6.2 程序代码 237

11.6.3 刀排刀库常见故障 243

11.7　伺服刀库自动换刀 243

11.7.1 伺服刀库自动换刀流程 243

11.7.2 伺服刀库原理 244

11.7.3 PLC与伺服刀库的数据传递 244

11.7.4 伺服刀库宏程序 248

11.7.5 软操作面板 253

11.7.6 伺服刀库常见故障 254

11.8　圆盘刀库 256

11.8.1 圆盘刀库自动换刀过程 257

11.8.2 刀套的控制 257

11.8.3 机械手的控制 260

11.8.4 圆盘刀库的控制 260

11.8.5 定点换刀时刀库旋转的PLC控制 261

11.8.6 随机换刀的刀库旋转的PLC控制 264

11.8.7 常见电气故障 265

11.9　二级宏程序 265

11.9.1 链式刀库机械手控制 265

11.9.2 换刀流程图 266

11.9.3 自动换刀 267

11.10　三级宏程序 272

11.10.1 自动换附件头主程序 273

11.10.2 抓1号附件头子程序 274

11.10.3 抓附件头孙程序 275

11.10.4 自动换附件头的三级宏程序流程图 276

11.11　宏变量保护 277

11.12　实战： 高端数控机床的调试与维修 278

11.12.1 宏报警解决思路 278

11.12.2 轴移动 281

11.12.3 M 代码与PLC报警 283

11.12.4 被加密的宏程序 288

11.12.5 宏程序中的M代码 289

11.13　本章节知识点精要 289



附录 290

附录1　CAT 等级 290

附录2　电磁屏蔽 290

附录3　西门子与发那科对照说明 292

附录4　西门子数控系统备份与恢复数据 295

附录5　西门子PLC 报警与报警号查询表 297

附录6　异步子程序 299

附录7　ASCII 码表及介绍 309

附录8　发那科系统宏变量查询表 310

附录9　发那科F 信号与G 信号列表 322

附录10　名词解释 339

附录11　PLC 其他数据格式 343

附录12　GBK 字库 344



参考文献 347