机 械 工 业 出 版 社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1 
本章简介1 
1.1机床电气控制技术1 
1.1.1机床及其电气控制1 
1.1.2机床电气控制技术的发展2 
1.1.3机床电气控制技术的现状4 
1.2数控机床电气控制系统5 
1.2.1数控机床电气控制系统的组成及 
工作原理5 
1.2.2数控机床及其控制系统的特点6 
1.3数控机床与智能制造9 
1.3.1智能制造9 
1.3.2智能制造的发展现状9 
1.3.3智能工厂11 
1.3.4智能制造背景下的数控机床14 
思考题与习题14 
项目1认识机床电气控制系统15 
项目2区域制造业技术发展调研16 
第2章数控机床电气控制基础18 
本章简介18 
2.1机床常用低压电器18 
2.1.1低压电器基本知识18 
2.1.2开关类低压电器22 
2.1.3保护类低压电器23 
2.1.4控制类低压电器24 
2.1.5主令电器27 
2.1.6执行电器28 
2.2机床电气控制系统图29 
2.2.1电气原理图29 
2.2.2电气安装布置图33 
2.2.3电气接线图35 
2.2.4防止电磁干扰的措施36 
2.3普通机床电气控制线路的基本环节37 
2.3.1感应电动机的起动控制电路37 
2.3.2感应电动机的正反转控制39 
2.3.3电动机的制动控制42 
2.3.4电气控制常用保护环节44 
2.4数控机床电气控制线路46 
2.4.1数控机床电气控制系统的组成46 
2.4.2数控机床的配电电路47 
2.4.3电动机主回路47 
2.4.4驱动系统的电源电路48 
2.4.5直流控制电源50 
2.4.6数控机床的控制电路51 
思考题与习题54 
项目3认识机床常用电器元件54 
项目4数控机床电气图的识读与分析57 
项目5数控机床外围电气控制线路的 
连接58 
第3章机床数控系统62 
本章简介62 
3.1计算机数字控制技术62 
3.1.1机床数字控制技术的发展62 
3.1.2数控系统的软硬件结构64 
3.1.3控制类型65 
3.1.4数控机床及数控轴66 
3.2数控系统的组成67 
3.2.1数控系统的人机界面(HMI)67 
3.2.2数控装置的接口68 
3.2.3数据总线和现场总线70 
3.3数控系统的工作原理及功能73 
3.3.1数控系统的工作原理73 
3.3.2数控系统的功能75 
3.4典型数控系统产品及其应用80 
3.4.1数控系统应用简介81 
3.4.2SINUMERIK数控系统81 
思考题与习题87 
项目6典型数控系统的硬件连接87 
项目7数控系统的参数设置88 
第4章数控系统中的PLC93 
本章简介93 
4.1数控系统中的PLC93 
4.1.1PLC的工作原理93 
4.1.2数控系统中PLC的结构和作用95 
4.1.3数控系统中PLC的信息交换96 
4.2PLC的输入/输出模块99 
4.3PLC典型控制功能设计102 
4.3.1西门子PLC子程序库102 
4.3.2初始化子程序103 
4.3.3急停子程序103 
4.3.4西门子MCP面板控制子程序104 
4.3.5轴控制子程序105 
4.3.6刀具冷却控制107 
4.3.7导轨润滑控制110 
4.3.8车床刀架控制115 
思考题与习题123 
项目8认识数控系统中的PLC124 
项目9数控机床简单PLC程序设计与 
调试125 
项目10数控机床操作面板PLC程序 
设计与调试126 
项目11数控机床辅助功能设计与调试127 
项目12数控机床自动换刀功能设计与 
调试128 
项目13通过PLC对数控机床故障进行 
诊断129 
第5章数控机床的伺服驱动系统130 
本章简介130 
5.1数控机床伺服驱动系统概述130 
5.1.1数控机床的调速要求和实现130 
5.1.2数控机床的主轴驱动系统131 
5.1.3数控机床的进给驱动系统136 
5.2交流电动机的调速控制系统139 
5.2.1交流调速控制系统概述139 
5.2.2变频调速的基本原理140 
5.2.3变频器的基本结构和原理141 
5.2.4正弦波脉宽调制(SPWM) 
技术144 
5.2.5异步电动机矢量控制原理146 
5.3数控机床的位置控制148 
5.3.1位置控制回路148 
5.3.2位置的测量149 
5.4机床驱动系统的应用151 
5.4.1主轴变频调速系统151 
5.4.2西门子V70伺服驱动系统156 
思考题与习题159 
项目14变频主轴的连接和调试160 
项目15进给伺服系统的连接161 
第6章数控机床电气控制系统 
设计162 
本章简介162 
6.1数控机床电气设计标准162 
6.1.1技术标准与规范162 
6.1.2电气设计要求169 
6.2数控机床电气控制电路分析172 
6.2.1电气控制电路分析方法172 
6.2.2典型机床电气控制系统分析173 
6.3数控机床电气控制系统设计180 
6.3.1电气控制系统设计的基本原则180 
6.3.2电气控制系统设计的基本内容181 
6.3.3电气控制系统设计的一般问题182 
6.3.4典型机床电气控制系统设计185 
6.3.5电气控制系统设计的数字化195 
思考题与习题196 
项目16数控机床电气控制系统分析196 
项目17数控机床电气控制系统设计197 
第7章数控机床电气控制系统 
调试199 
本章简介199 
7.1调试前的准备199 
7.1.1调试前的准备199 
7.1.2调试的基本步骤和流程200 
7.1.3数控系统的首次通电201 
7.2数控机床的电气调试201 
7.2.1PLC应用程序的调试201 
7.2.2驱动器的参数配置202 
7.2.3驱动器定位参数和坐标控制使能 
参数202 
7.2.4机械传动系统配比参数203 
7.2.5速度参数的设定203 
7.2.6参考点相关参数204 
7.2.7误差补偿参数205 
7.3数控机床的数据备份206 
7.3.1数据的内部备份207 
7.3.2数据的外部备份207 
思考题与习题208 
项目18电气控制系统的上电209 
项目19伺服参数的设定和调整213 
项目20数控系统的参数设置216 
项目21反向间隙的测量与补偿220 
项目22丝杠螺距误差测量与补偿224 
项目23数控系统数据

数控机床是现代智能制造系统中必不可少的关键设备，机床工业发展的水平是一个国家工业水平的重要标志。数控机床是典型的机电液一体化精密加工设备，由精密机械部件、数控系统、驱动系统、液压系统和换刀系统等子系统组成，其电气控制系统的功能和水平决定了数控机床的自动化水平。优良的电气控制系统能够充分发挥机床机械部分的性能，并能补偿丝杠螺距、反向间隙等机械误差，补偿摩擦或过象限误差、温度误差等，最大可能地实现加工速度和精度，获得良好的经济效益。 
我国从2003年开始成为全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床制造大国和进口大国。与进口数控机床相比，国产数控机床在电气设计和制造上还存在着一定的差距，这些差距主要表现在电气系统的电磁兼容性设计、电气系统的可靠性设计、安全设计、自诊断设计以及电气系统的数据管理等方面。本书内容为数控机床电气控制系统的设计和调试，结合数控机床电气设计和制造上存在的问题，参考了大量国内外相关资料，着重于实用技术，突出理论的系统性、实例的代表性和技术的先进性。 
数控机床电气控制技术是一门实践性强的技术，结合多年来数控技术相关专业的教学实践经验和教学改革成果，本书采用了“理论知识+项目实践”的理实一体化的编写方式。在教材的章节内容中，讲授理论概念、技术原理和标准要求等，在每章后面精选了多个与理论知识相对应的、循序渐进的“项目任务”，每个项目有明确的任务目标、任务要求、任务步骤、考核要求以及考核标准。西门子数控（南京）有限公司工程师耿亮、西门子工厂自动化工程有限公司工程师陈长成为“项目任务”的编写提供了切实的建议和最新的技术资料，使项目真正联系行业技术发展和工程实践。 
本书从数控机床电气控制系统的组成、原理到电气系统的调试，共分为8章。第1章主要介绍机床电气控制技术的发展、电气系统的组成和工作原理，并介绍了现代智能制造的概念、要求和意义。第2章介绍数控机床电气控制基础知识，包括机床常用低压电器、电气原理图、基本线路环节以及数控机床基本线路。第3章介绍数控系统的软硬件构成、基本原理和功能以及典型数控系统的接口和连接。第4章介绍数控机床PLC的结构原理，以及典型机床PLC程序的设计。第5章介绍伺服驱动系统的组成、基本原理和主要接口信号，包括主轴调速系统和进给位置伺服系统。第6章介绍数控机床电气控制系统的设计，包括电气系统设计标准、设计方法、设计步骤以及设计实例。第7章介绍电气控制系统的检查、上电、调试以及数据备份。第8章介绍数控机床的数字化和网络化。 
本书由西门子公司高级专家王钢先生主审，王先生提出了许多宝贵的修改意见和建议，在此表示衷心的感谢。本书的编写工作得到了南京工程学院领导、老师的关心、支持和帮助，参阅了国内外兄弟院校的相关教材、资料和文献，在此谨致谢意。 
由于编者的学识水平和实践经验有限，书中难免存在不妥之处，恳请读者不吝指正。