数控机床电气设计技巧

　　随着控制理论与自动化技术的高速发展，数控机床的使用率也在逐年增加，，因其技术的复杂性、多样性和多变性等技术特点，数控机床电气系统在使用中难免出现多种问题，本文就数控机床电气设计技巧进行了分析。

1 数控机床电气系统的基本特点

　　(1)高可靠性。数控机床是长时间连续运转的设备，本身要具有高可靠性。因此，在电气系统的设计和部件的选用上，普遍应用了可靠性技术、容错技术及冗余技术。所有部件选用的是最成熟的、且符合有关国际标准并取得授权认证的新型产品。电气系统要在保证可靠性基础上。还具有先进性，如新型组合功能电器元件的使用、新型电子电器及电力电子功率器件的使用等等。

　　(2)稳定性。要在电气系统中采取一系列技术措施，使其适应较宽的环境条件，如要能适应交流供电系统电压的波动，对电网系统内的噪声干扰有一定的抑制作用，同时还符合电磁兼容的国家标准要求，系统内部既不相互干扰，还能抵抗外部干扰，也不向外部辐射破坏性干扰。

　　(3)安全性。电气系统的连锁要有效；电器装置的绝缘要保证完好，防护要齐全，接地要牢靠，以使操作人员的安全有保证；电器部件的防护外壳要具有防尘、防水、防油污的功能；经常移动的电缆，要有护套或拖链防护，防止缆线磨断或短路而造成系统故障；要有抑制内部器件异常温升的措施，特别是在夏季，要有强迫风冷或致冷器冷却；有防触电、防碰伤设施。

易损部件要便于更换或替换，保护元、器件的保护动作要灵敏，但也不能误动作；故障排除后，功能要能恢复。

　　(4)要具有良好的控制特性。所有被控制的电动机起动要平稳，快速响应，特性硬，无冲击，无震动，无异常噪声，无异常温升。电气系统要用指示灯做操作显示，电器元件要有状态指示、故障指示，有明显的安全操作标识。电气系统要体现人性化设计，如操作部位与人体平均高度、距离相适应，体现操作方便舒适及便于观察的特点，尤其要随时摸得到急停按钮，保证紧急情况下的快速操作；机床电器颜色不仅符合标准：还要美观、明显。

2 电气控制系统设计及组成

　　控制系统由PC机(工控机)、SIMOTIONO、电源模块、电机模块、电机、光栅尺、SMC30(传感器模块)、分布式I/O ET200M(包括数字量模块和模拟量模块)、机械手、主轴变频器、高速主轴以及多个传感器以及限位开关组成。

　　数控机床的种类很多，不同数控机床的功能，要求也不一样，设计时必须根据用户的要求，不断地改变设计电路和动作顺序控制程序。这样在一定程度上，增加了设计人员的工作量，同时也增加了机床的故障发生率，降低了机床的可靠性。

　　随着机床设计过程的不断完善和规范化，模块化设计已经成为必然的趋势。数控系统中可保持数据为模块化设计提供了可能，下面针对FANUC 0i系统，利用可保持数据K继电器来完成功能模块选择的实例程序框图。

　　设计人员把各种机床的常用功能总结以后，就可以编制成一个功能模块集合形式的标准程序。以后在机床设计过程中，只要进行模块组合即可，设计人员只要改变相应的K数据来进行不同模块的组合，就能设计出具有不同功能的各种数控机床。这样减少了重复设计、调试的工作，同时也方便了机床的统一管理和维修。

　　2.1 上位机

　　上位机是一台PC机(工控机)主要负责从加工文件中读取需要钻孔的孔位和孔径信息，以及为用户提供友好的界面设定加工参数，最后通过TCP/IP协议，把这些数据传到运动控制器。