时间：2023-05-30 10:34:52
我公司最近采购的CNC数控设备共有15台，均采用了这种数控系统，相关的工程技术人员与维修人员都进行了设备预备验收时和终验收时的现场培训，主要是操作、编程和维护的培训，但都不是很系统，对CNC数控系统的结构原理、相关参数功能、了解不多，有必要从这两方便进行一个较深入的探讨。
一、FANUC0iC系列数控系统的基本构架介绍
FANUC0iC系列数控系统属于内装式数控系统，与FANUC16i/18i系列高性能数控系统一样，系统均是直接安装在LCD的后面，结构紧凑，集成化程度高，一改FANUC0iB系列的体积庞大的独立式结构，板卡、插件更少，更加小型化。因此系统系统更加稳定可靠。
①PSM(Powersupplymodule)：开关电源模块。此为一般的开关电源，就是把220VAC输入电源整流输出为+24VDC，供给CNC控制单元使用。此电源模块一般在市场上就可找到，FANUC对此电源也是外购，已经不再负责此电源的维修。
②Powersupplyconnector：开关电源连接端口。连接到主板上的端口，供主板使用。
③Serialspindleorpositioncoderconnector：FANUC专用串行主轴或模拟主轴位置编码器连接端口。如用FANUC专用串行主轴单元，则主轴伺服电机的位置编码器的反馈信号是直接接到FANUC的伺服驱动模块上的，然后是通过高速串行总线FSSB（光纤）传送给CNC的。但如果是采用的模拟主轴，则其主轴电机的位置编码器的反馈信号就需要接到此端口上。
④I/O-Linkconnector：I/O-Link连接端口。FANUC的CNC与I/O接口板采用的是标准的I/OLINK连接。FANUC的数据分三大部分：CNC数据、I/O数据、伺服控制数据。CNC与伺服控制数据的传送是通过FANUC的标准高速串行总线FSSB，CNC与I/O的数据传送采用的是I/O-Link总线。
⑤Analogspindleorhigh-speedskipconnector：模拟主轴或告诉跳过信号接口。此端口可以接非FANUC的模拟主轴单元，如在一些精度要求不太高的场合，为了降低数控系统的造价，可以采用其他公司的主轴控制单元和匹配的主轴驱动器。此时其主轴电机的位置编码器的反馈信号就需要接到Serialspindleorpositioncoderconnector端口上。
⑥I/Ounitinterfaceconnector：I/O接口单元接口，机床操作面板与CNC的接口。是标准的RS232C接口，主板上可以配置有两个这样的端口，分别是RS232C-1和RS232C-2。标准配置为开通一个RS232C-1，特殊订货可以开通得到RS232C-2。与PC通讯需要相关的软件，如FANUC的专用数据传输软件FPETLADDER3Version2.00或NCSentry。需要注意的是RS232C的数据线与其他CNC与PC的数据线不同，市场上买到的基本上不能用。因FANUC的CNC的发送请求信号与使能信号是短路的，PC端的数据接受准备好信号与数据设定、检查准备好信号也是短路的，也就是说只要CNC要发送数据是没有任何组织信号的，除非数据线断路。一般可以向机床厂索要或根据信号接口表自制。
⑦ethernetconnector：高速以太网接口。FANUC不同于其他的如西门子系统，是没有硬盘的，用F-ROM和S-RAM存储数据，可存储的数据量是比较小，目前最大可支持1GB的内存。用此端口可实现CNC与计算机的高速数据传输，但也需要相关的软件，如FANUC的专用数据传输软件FPETLADDER3Version2.00或NCSentry。
⑧Servounitconnector：伺服接口，也就是轴控制器的高速串行总线FSSB的连接端口。必须接FANUC的轴控制器。不允许接其他系统的轴控器。因为这是FANUC的专用高速串行总线FSSB的接口，不与其他公司的系统兼容。
⑨MDIconnector：MDI手动数据输入单元（键盘）的接口。一般是接受机床侧高速处理信号。如*DECα手动参考点返回减速信号、*ESP急停信号、SKIP磨床在线测量系统或车床主轴转速的高速跳转信号。
⑩Servocheckboardconnector：伺服检查卡连接端口，此端口用于FANUC公司做系统测试用，用户不再使用此端口。
对数控系统的标准硬件结构有了一个了解后，就有了根据系统说明书进行故障的诊断，缩小故障范围，快速解决问题的基础，然而要真正解决问题，还要做具备如下的知识和技能。
二、FANUC0iC系列数控系统的运行环境与日常维护
2.1数控设备的使用环境
为提高数控设备的使用寿命，一般要求要避免阳光的直接照射和其他热辐射，要避免太潮湿、粉尘过多或有腐蚀气体的场所。腐蚀气体易使电子元件、PCB印刷电路板受到腐蚀，造成接触不良或元件间短路，影响CNC设备的正常运行。
2.2电源要求
为了避免电源波动幅度大（大于±10%）和可能的瞬间干扰信号等影响，数控设备一般采用专线供电（如从低压配电室分一路单独供数控机床使用）、高质量的自动空气开关或增设稳压装置等，都可减少供电质量的影响和电气干扰。
2.3数控系统的维护
1）严格遵守操作规程和日常维护制度
2）应尽量少开数控柜和强电柜的门
在机加工车间的空气中一般都会有油雾、灰尘甚至金属粉末，一旦它们落在数控系统内的电路板或电子器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及电路板损坏。有些南方用户在炎热的夏天，为了使CNC数控系统能超负荷长期工作，采取打开数控柜的门来散热，这是一种极不可取的方法，其最终将导致数控系统的加速老化和损坏。
三、电气维修工程师的基本条件
CNC数控机床的身价从几十万元到几百万元，一般都是企业中关键产品关键工序的关键设备，一旦故障停机，其影响和损失往往很大。但是，人们对这样的设备往往更多地是看重其效能，而不仅对合理地使用不够重视，更对其保养及维修工作关注太少，日常不注意对保养与维修工作条件的创造和投入，故障出现临时抱佛脚的现象很是普遍。因此，为了充分发挥数控机床的效益，我们一定要重视维修工作，创造出良好的维修条件。
统计表明，CNC数控机床出现的故障率分布为：接口故障大约为40%，主轴和伺服驱动系统故障大约为30%，操作编程工艺故障为20%，系统硬件故障大约为10%。由于数控机床日常出现的多为电气故障，达80%，所以电气维修更为重要。
1.人员条件
数控机床电气维修工作的快速性、优质性关键取决于电气维修人员的素质条件。
（1）首先是有高度的责任心和良好的职业道德。
（2）知识面要广。要学习并基本掌握有关CNC数控机床电气控制的各学科知识，如计算机技术、模拟与数字电路技术、自动控制与拖动理论、控制技术、加工工艺以及机械传动技术，当然还包括上节所讲的基本数控知识。
（3）应经过良好的技术培训。数控技术基础理论的学习，尤其是针对具体数控机床的技术培训，首先是参加相关的数控机床维修技术培训班和机床安装现场的实际培训，然后向有经验的维修人员学习，而更重要且更长时间的是自学。
（4）勇于实践。要积极投入数控机床的维修与操作的工作中去，在不断的实践中提高分析能力和动手能力。
（5）掌握科学的方法。要做好维修工作光有热情是不够的，还必须在长期的学习和实践中总结提高，从中提炼出分析问题、解决问题的科学的方法。
（6）学习并掌握各种电气维修中常用的仪器、仪表和工具。
（7）掌握一门外语，特别是英语。起码应做到能看懂技术资料。
2.物质条件
（1）准备好通用的和某台数控机床专用的电气备件。
（2）非必要的常备电器元件应做到采购渠道快速畅通。
（3）必要的维修工具、仪器仪表等，最好配有笔记本电脑并装有必要的维修软件。
（4）每台数控机床所配有的完整的技术图样和资料。
（5）数控机床使用、维修技术档案材料。
四、电气维修工程师的基本数据备份操作
现代的CNC数控设备采用了计算机技术，对电气维修工程师来说，需要具备比较专业的计算机技术，大部分的维修、诊断、排除故障依赖的是丰富的计算机技术。
由于是CNC数控技术，则数据在设备中的重要意义不言而喻。维修工程师须掌握常用数据的备份。
FANUC0iC系列数控系统，与其他数控系统相同，通过不同的存储空间存放不同的数据文件。但由于其无硬盘存储器，因此其数据是采用其他形式的存储器来存储的。
FANUC0iC系列数控系统的数据文件主要分为系统文件、MTB（机床制造厂）文件和用户文件。
系统文件---FANUC提供的CNC和伺服控制软件成为系统软件。
MTB文件—机床的PMC程序、机床厂编辑的宏程序执行器。
这两类数据是存放在数控系统的主板上的F-ROM（FLASH-ROM）中，F-ROM中的数据相对稳定，一般情况下不容易丢失，但是如果遇到更换CPU板或存储器板时，在F-ROM中的数据均有可能丢失，其中系统文件一般无须备份，因为FANUC对于大用户是无偿提供的，对于小用户，适当付费也是可以提供的。一般只要不是主板硬件损坏，不会丢失的。如果是主板损坏，因为集成度很高，也只有更换新的，这时到FANUC去采购，也是可以得到写系统文件服务的。而MTB文件是需要备份的，因为这是机床厂的文件，FANUC公司是不知道的，而且在手册中也提到一定要移交PMC程序给最终用户。这类文件可以用CompactFlash（简称C-F）卡来存储。
C-F卡及使用插槽如图9所示。C-F卡与笔记本电脑的接口为PCMCIA插槽，此插槽台式机一般没有。因此CNC设备的维护必须有一台配备PCMCIA卡插槽的专用的笔记本电脑，由于有时还用到RS232C串行口，而市场上的大部分笔记本电脑都不再配置RS232C串行口，笔者发现市场上的Dell、Lenovo、Hp等品牌的笔记本电脑一般都配制有这个RS232C串行口。如图10所示。
图9C-F卡及使用插槽
图10RS232C串行口
再有一类文件是用户文件，包括系统参数、螺距误差补偿值、宏程序、刀具补偿值、工件坐标系数据、PMC参数（Timer、Counter、KeepRelay、Datasheet）、加工程序等数据，这类数据是保存在存储器板上的S-RAM（static-RAM静态存储器）中的。在S-RAM中的数据由于断电后需要电池保护，有易失性，所以保留数据非常必要。一旦参数误操作和人为修改后要想恢复原来的值，如果没有详细准确的记录可查也没有数据备份，就会造成比较严重的后果。
3.1F-ROM中的数据拷贝到C-F卡中
从上面叙述得知，保存的内容为系统文件（SYSTEMDATA）、PMC梯形图程序、用户宏程序执行器。操作方法：
1）进入系统引导区；
2）选择菜单选项“SYSTEMDATASAVE”。
3）进行C-F卡拷贝操作；
4）将FLASH卡中的数据存如计算机，备用。
数据恢复：
1）进入系统引导区；
2）选择菜单选项“SYSTEMDATALOADING”。
3）进行加载操作；
需要说明的是要拷贝PMC梯形图，采用C-F卡是快捷有效的方式，而用RS-232C串行口不能进行PMC梯形图的备份。
3.2S-RAM中的数据备份
从上面叙述得知，保存的内容为系统参数、螺距误差补偿值、宏程序、刀具补偿值、工件坐标系数据、PMC参数（Timer、Counter、KeepRelay、Datasheet）、加工程序等数据。方法有两种：一是通过引导，用C-F卡备份。其操作方法：
1）进入系统引导区；
2）选择菜单选项“SRAMDATABACKUP”。
3）进行数据备份操作；
4）将FLASH卡中的数据存如计算机，备用。
数据恢复方法：
1）进入系统引导区；
2）选择菜单选项“RESTORESRAM”。
3）进行加载操作；
需要说明的是，BACKUP操作得到的文件为打包文件，是FANUC的专用文件格式，一般用户找不到适合的加压缩软件来解压缩，也就是说无法看到文件的内容。通过此方法得到的各台机床的文件名都是相同的，一般不做文件名更改，否则重新装载时系统不认可。
另一种是通过RS232C串行口进行数据备份。可以看到内容，但只能传S-RAM中的数据，不能传F-RAM中的数据。
CNC数控系统电气维修工程师只要掌握了上述F-ROM和S-RAMD数据备份的方法，就好比我们手边有一张WINDOWS2000/XP的系统安装光盘、一套主板、显示卡、声卡、网卡、鼠标、键盘（可能还有显示器）的驱动程序、常用的应用软件，只要计算机不发生硬件故障（其故障率较低），我们就完全可以无后顾之忧地控制我们身边的个人计算机，出现死机这样的软故障，重新安装这些软件就可以了。
随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，cad/cam与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。
长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，cnc只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过cad/cam及自动编程系统进行编制。cad/cam和cnc之间没有反馈控制环节，整个制造过程中cnc只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正cad/cam中的设定量，因而影响cnc的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统cnc系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了cnc向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。
2 数控技术发展趋势
2.1 性能发展方向
(1)高速高精高效化 速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速cpu芯片、risc芯片、多cpu控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。
(2)柔性化 包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。
(3)工艺复合性和多轴化 以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。
(4)实时智能化 早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。
2.2 功能发展方向
(1)用户界面图形化 用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前internet、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。
(2)科学计算可视化 科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于cad/cam，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。
(3)插补和补偿方式多样化 多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2d+2螺旋插补、nano插补、nurbs插补(非均匀有理b样条插补)、样条插补(a、b、c样条)、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。
(4)内装高性能plc 数控系统内装高性能plc控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铣床的标准plc用户程序实例，用户可在标准plc用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。
(5)多媒体技术应用 多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。
2.3 体系结构的发展
(1)集成化 采用高度集成化cpu、risc芯片和大规模可编程集成电路fpga、epld、cpld以及专用集成电路asic芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用fpd平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和crt抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。
(2)模块化 硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如cpu、存储器、位置伺服、plc、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。
(3)网络化 机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。
(4
)通用型开放式闭环控制模式 采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、cad/cam、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。
3 智能化新一代pcnc数控系统
当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代pcnc数控系统已成为可能。
智能化新一代pcnc数控系统将计算机智能技术、网络技术、cad/cam、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系。
作者单位：张俊（北京市东直门外望京路4号，北京机床研究所数控工程中心，邮编：100102）
魏红根（北京机床研究所）
参考文献
关键词：以太网；S7协议；数据传输；S7－1200；数控系统
近年来，许多工厂为节省人力成本和提升产量，对现场进行自动化改造，这已成为工业发展的趋势。就机械厂而言，现场常用的数控机床的自动化改造十分常见，改造过程中，经常会用到机床和PLC之间的信息交互，例如将传感器数据传入机床以进行自动补偿，或是利用数控程序控制外部气缸等等，若是采用物理接线的方式，会造成现场线路繁多杂乱，要实现仅利用一根网线更加便捷稳定地实现自动控制，掌握数控系统和PLC之间的通讯方式尤其重要。
1研究概况
下面以西门子可编程控制器S7－1200和数控系统808D通讯为选型硬件（828D和840D均可），介绍如何实现两者之间的数据传输。分别用以下两个数据传入传出的应用案例详细说明：
1．1外部数据传入数控系统并能在NC程序中调用
将外部传感器产生的数据通过扩展通讯模块储存在PLC的M地址当中，再利用西门子产品之间特有的第七层协议“S7协议”实现PLC和数控系统之间的通讯，调用S7通讯中的“PUT指令”将储存在PLC中的数据放到数控系统的数据交换区，最后通过数控程序将数据交换区中的数据转化调用到NC程序中。
1．2调用NC程序中的M指令控制外部气缸
编写数控系统中的PLC程序，用M指令控制数据交换区中的数据，再利用S7通讯中的“GET指令”，将数据交换区的数据取用到PLC，从而控制外部气缸。
2通信原理
2．1S7通信协议
S7通讯是实现整个通信流程中最重要的一环，是实现PLC和数控系统通信的基础。S7协议是西门子公司自己开发的协议，仅用于西门子品牌的设备之间的数据交换通信，无论是各种型号的PLC与PLC之间，还是PLC和数控系统之间，都能用该协议来实现通信，是SIMATIC通信的最优化方式，能保证大量数据传送时总线和处理器均处于低负荷状态［1］。所以在众多TCP通信方式中，选择了S7通讯。
2．2数控机床内置的数据交换区
由PLC传入数控系统的数据只能进入数控系统内置PLC，并不能直接用于NC程序，所以数据需要经过一个过度区域，这个过度区域就是数控系统内置的数据交换区，地址从DB4900．DBB0到DB4900．DBB4095，在该区域中，每一个PLC数据位都有与之对应的NC程序数据位，在PLC侧状态列表中的DB4900．DBB［n］与NC一侧的系统变量＄A＿DBB［n］就是一一对应关系（n为地址偏移量），可在加工程序中利用系统变量R进行访问［2］。
2．3数控系统PLC程序修改软件工具
想要处理传输的数据，对数控系统PLC编程操作是必要的，在808D中，操作者并不能在操作面板中改动PLC程序，只能通过在电脑上安装西门子专门用于数控系统PLC编程的软件包TOOLBOX，安装通信完成后，使用“PLCProgrammingTool”对程序进行修改。
3通信应用
3．1位移传感器数据传入数控机床以进行刀具补偿
3．1．1建立配置S7连接
S7－1200集成有以太网口，且能扩展RS232、RS485、Profibus－DP三个通信模块，对于不同品牌不同型号的位移传感器，通信协议不同，且通信配置上也不同，详细可参照所购买产品的说明书，后续对于传感器将感应到的数据传入PLC的过程不做详细介绍。将电脑、数控系统和PLC通过网线连接到交换机后，先设置PLC和数控系统的IP地址，使之处于同一网段，并在防火墙配置界面中打开S7协议。808D端操作面板上的的IP设置流程为“上档＋系统键”→“服务显示”→“系统通讯”→“网络信息”。设置完808D的连接配置后，在博途上进行硬件组态，S7通讯的硬件组只需要在设备和网络界面新建一个S7连接以及添加一个新的子网。然后在新建的S7连接属性中设定连接伙伴的IP地址，即上一个流程中设置的808D的IP地址，在“地址详细信息”中将机架插槽设为为0和2，设置编译完成后，数控系统和PLC的硬件通讯连接就已经完成了。
3．1．2调用指令，将数据传入数控系统的数据交换区
想要使用S7的通信指令，需要先在软件中“防护与安全”→“连接机制”中打开“允许来自远程对象的PUT／GET通问”。然后我们就可以在main程序块中编写程序。将右侧S7通讯指令中的PUT指令拖拽到程序段，之后对程序块进行编写配置，包括块参数和连接参数，连接参数中需要选择连接所添加的子网以及伙伴连接地址，即808D配置的IP地址，PUT指令块程序参数如图5和表1所示。传输的字节数根据实际需要传输的数据量而定，编译下载成功后，开始测试数据是否传输成功。808D打开PLC状态列表，由于程序中传入数控系统的数据起始地址为5．0的两个字节，所以查看MB5和MB6的状态，博途软件这边则打开并监视监控表，输入内容，查看数控系统的PLC状态是否与自己输入的修改值一致，如在强制监控表中的MB5和MB6存入0011＿1001和0001＿1010；相应的，数控系统中PLC状态列表中，同样可以看到MB5和MB6产生了变化，且数据一一对应。在数控系统的NC程序中，并不能直接使用PLC地址中的数据，所以如果只是传入M地址，对于机床操作人员并不能直接利用，为此，西门子的数控系统808D、828D、840D等系列的机床都提供了一定的存储空间用于NC与PLC交换数据，叫做数据交换区，例如传入DB4900．DBB[5]的数据为25，则在MDA方式下运行R10＝＄A＿DBB[5]，可以在系统变量R参数中看到R10＝25了。因此我们需要修改PUT程序块，将伙伴地址区域的指针指向数据交换区，即将参数“ADDR＿1”的内容修改为“P＃DB4900．DBX5．0BYTE2”。程序保存并下载后，将数控系统的PLC状态表调到我们写入的DB地址，观察对应地址数据是否改变与且与写入的一致。
3．1．3数据处理
至此，NC程序就已经可以使用我们写入的数据了，由于此例中传入的数据值“6713”比较大，超过了256，需要两个字节才能装下所有数据，而NC程序语法只能支持＄A＿DBB而不能识别到＄A＿DBD，所以NC程序需要将两个字节的数据相加处理：R10＝＄A＿DBB[5]＋＄A＿DBB[6]觹256M30;运行上两行程序后，按下数控系统“偏置”软键，可查到数据已传入到R10中，后续怎么利用R参数就可以根据实际情况在NC程序中自由发挥［4］。
3．2用数控系统M自定义参数控制控制外部气缸
3．2．1编码的M信号表
数控系统的M功能代码数据接口在系统出厂时已设置好，有的M代码已被系统使用（如M30表示程序运行结束），有的未被使用，可以用没有被系统使用的M代码来实现自定义功能。首先查询M代码对应的数据接口，表2列出了M0～M99所对应的数据位，该表对于808D和828D系统均适用，840D则不一样。
3．2．2修改数控系统PLC程序
M信号是瞬时脉冲信号，即NC程序执行M80后，数据位DB2500．DBX1010．0只有一瞬间为1，然后恢复成0，若直接用S7通讯中的GET指令将这一瞬间的数据取到PLC是不可能做到的，所以需要对数控系统的PLC做一些程序改动。改动程序需用到PLCProgrammingTool（西门子数控系统PLC程序的软件工具），需要下载西门子官方提供的TOOLBOX软件包，解压安装后，打开软件通讯界面，选择自己的通讯网卡后，将数控系统的IP地址填入“远程地址”栏，最后“双击刷新”。等待软件和系统连接成功、通讯建立完成后，就可以将PLC的程序上传到界面中进行修改，修改前要做好程序备份。在空白网络段编写自己的程序（网络16），该段程序的含义为：始终保持执行M80时，将DB4900．DBX10．0置为1，当执行M81时，将DB4900．DBX10．0置为0。这样，我们就将原来M指令瞬时的触发信号变为暂时保存的信号，并存到数据交换区，方便外部PLC取用。将编写好的程序上传到数控系统中，并打开数控系统的PLC确定改动是否成功。
3．2．3利用S7通讯的GET指令，将信号传递给PLC
GET指令的连接参数与PUT指令完全一致，块参数的的设置如图8所示，将地址“DB4900．DBX10．0”的数据取到S7－1200的M10．0当中，程序保存编译后，在数控系统执行：可以看到PLC的M10．0地址位变为0。M10．0地址接有电磁阀控制的气缸，便可通过执行M指令控制外部气缸了。
4结束语
除了808D数控系统，西门子不同型号的PLC和828D、840D同样可以使用这种方式实现数据的通信传输，充分利用西门子特有的S7协议的优势，达到通信的最优化。用通信的方式进行自动化控制，可以最大程度省略现场接线工作，也可以使控制更加稳定和便于后续维护。
参考文献
［1］向晓汉．西门子PLC工业通信完全精通教程［M］．北京：化学工业出版社，2013
［2］安保钢．NC程序与PLC数据交换功能应用［J］．金属加工（冷加工），2017（7）：53－55
关键词:西门子 数控系统 介绍
1、西门子数控系统的特点
2、西门子数控系统产品
3、西门子数控系统装置基本硬件构成
CNC装置由CPU、BUS、存储器、HMI、I/O接口组成。
3.1 (CPU)
CNC系统的核心与“头脑”,主要具备的功能:可进行算术、逻辑运算;可保存少量数据;能对指令进行译码并执行规定动作;能和存储器、外设交换数据;提供整个系统所需的定时和控制;可响应其他部件发来的脉冲请求;包括的部件:算术、逻辑部件、累加器和通用寄存器组、程序计数器、指令寄存器、译码器、时序和控制部件。
3.2 总线(BUS)
3.3 存储器(ROM、RAM)
存放CNC系统控制软件、零件程序、原始数据、参数、运算中间结果和处理后的结果的器件和设备。ROM用于固化数控系统的系统控制软件。RAM存放可能改写的信息。
一、说明部分
本篇文字目的是为初涉数字安防领域的公司提供一些参考以及可能的初步的指导。声称因本篇文字而造成的一切可能的损失，本司及作者不承担任何责任。
二、设计方案正文部分
xxx数字监控系统方案设计书
1、数字监控系统简介
2、用户功能要求项目摘要或招标书项目摘要
3、工程现场情况勘察及分析报告
4、方案拟定（以单一项目为例）
4.1、工程总述、设计思想和依据
4.2、工程主要设备或者核心设备选型报表
4.3、设备选型及功能说明
4.4、系统构成及功能说明（含使用方法简介）
5、关于售后服务
6、设备清单及报价（略）
数字监控系统简介：
计算机数字监控系统是监控报警业界的新型产品，它将数字化视频图像记录与多画面图像显示功能和监视报警功能结合在一起，将逐步取代传统模拟式多画面分割器和长时间录像机，具有灵活方便等特点。其处理流程图示如图1：
在此基础上，采用高档的工业控制微机、PC工作站机或者PC服务器，增加摄像机图像输入路数，提高多画面图像的显示速率、增加对云台和镜头的控制功能，配之以良好的人机交互界面，便构成了以计算机为核心的数字式监控报警系统。
系统结构如图所示：
1、计算机数字监控报警系统的主要功能：
1、选择输入摄像机的图像
2、可从多路摄像机的输入图像中任选一路或多路在屏幕上
3、用硬盘对图像作数字化记录
4、数字化硬盘存储及视频解压缩功能，可以完整的记录下摄像机的高清晰度画面，使画面回放时也能达到极高的清晰度
5、评价多画面分割显示性能优劣的关键是影像处理与显示更新速度和画面的清晰程度控制云台和镜头的运动
6、响应报警及连动输出功能，图像经硬件压缩后通过公共电话线或者局域网、广域网远程传输，再以软件解压重现压缩后的视频图像，通过一对调制解调器在公共电话线或者局域网、广域网上发送与接收，在接收端通过软件解压重现画面。
2、用户功能要求项目摘要
2.1、将本单位1号楼现有电视监控系统8个监控点的模拟符合信号引到本工程项目数字监控主机。本单位在1号楼和3号楼（本工程主机所在地）之间铺设有光缆。
2.2、在3号楼后墙安装双鉴红外探测器，以防有人从后墙越入。
2.3、在2号楼门前安装1架全方位可控摄像机，用于监控办公楼前的环境。
2.2.5、在2号楼4楼会议室安装分控设备、电动帘幕投影仪、专业功放及音响，对必要的图像语音进行播放，供领导和指挥人员观看和收听。
2.6、系统采用键盘、鼠标控制方式，操作系统使用视窗界面。
2.7、系统可以对前端摄像机进行控制。
2.8、系统主机必须有足够的外部存储设备，能够存储30天内的所有录像文件。
3、工程现场情况勘察及分析报告
在本工程项目中，共需安装摄像机16只，安装位置分布在1、4、方案拟定
4.1、工程总述、设计思想和依据
以下方案是在综合考虑了用户的实际情况和工程现场情况勘察报告后做出的。本设计方案的设计目的是要把用户单位的报警指挥中心建设成具有相当高的先进技术、数字化、可扩展的、切实有效的一道防范屏障。本方案在设计时综合考察了当今流行的数种数字监控体系结构，结合用户单位具体实际情况，本着适度超前、一流设计性价比优先的设计理念。
本设计方案遵循以下标准：
1、《北京市工业、民用建筑电器设施设计安装规范》
2、《北京市安全防范系统工程设计规范》
4.2、工程主要设备或者核心设备选型报表
依据设计方案，将在工程中使用下表所列设备
设备名称
规格型号
产地
说明
数字监控系统主机
TOYA6008S
韩国
系统心脏部件
摄像机
TOYA500
韩国
图像摄取单元
镜头
CAMPUTAR
日本，图像摄取单元
报警器
C&K
美国
入侵探测单元
配套音频卡
TOYA800
韩国
音频采集单元
视频光端机
KT4001
美国
视频信号转换成光信号
4.3、设备选型及功能说明
4.3.1、数字监控系统主机TOYA6008S作为整个系统的心脏部件，系统主机时实接收各个摄像机采集的图像，并按照用户指定的参数工作，将连续的图像记录在硬盘上，同时，还可能要实时记录声音。存储在硬盘的录像文件可以随时供人们察看，主机同时还要实时的将视频信号压缩，然后经过网络发送出去给各个客户端。本系统对于主机的要求是：工作稳定可靠、图像处理能力强大、同步声音记录功能、接警功能等。在本系统中，根据用户具体需求，结合工程现场实际情况，选用TOYA6008S作为系统主机，该主机技术指标先进、性能卓越，完全满组本系统的需要。
4.3.2、摄像机TOYA500摄像机负责将自然界的色彩、形状等信号转换成电信号以便传输。摄像机成像水平的高低直接决定了后端显示图像的清晰与否。在该系统中，结合现场情形，选用了TOYA500摄像机，该摄像机为1/3英寸CCD，470水平电视线，35万有效像素点。确保成像质量。
4.3.3、镜头配合摄像机使用，在摄像机靶面上成像。其性能指标直接影响成像水平的高低。
4.3.4、报警器报警器的作用是捕捉监视现场的指定异常信号，然后将其转换成电信号传送出去。对其最基本的要求是工作可靠、故障率低、误报率低，有鉴于此，在本系统中选用了美国C&K公司的产品。
4.3.5、配套音频卡TOYA800配合主机使用，可以增加声音记录功能。
4.3.6、视频光端机KT4001将摄像机的电信号转换成光信号以便在已有的光纤上传输视频信号。
4.
4、系统构成及功能说明（含使用方法简介）
1、系统的主要功能
1)系统能自动地通过摄像机进行摄录，进行无终止监视。系统平时的工作方式为各摄像机循环扫描全面监控，监控人员可以任意放大观看任意摄像机的画面。每天不同的时段、星期几、每月的几日到几日，可以有不同的设置参数，即系统可以按时间划分不同的工作模式。系统也可以实现无人值守。
2)通过调整摄像机，可以清楚地看到视场中的情况，分辨出进出物体。
3)录入的图像数字化压缩存贮在计算机硬盘里，压缩比可用软件进行调整。存贮的图像文件自动循环删除，硬盘中图像文件保留的时间取决于：硬盘空间大小、图像分辨率、图像压缩比、扫描切换时间等，系统可以日复一日年复一年地无休止工作。还可以根据用户需要，加大硬盘以扩展存储周期，或增加其他外存设备。
4)系统可以随时方便、即时地检索、回放记录存贮的图像，如可按时间、地点(镜头)或图像文件进行检索和回放回放图像稳定、清晰，可反复读写，不存在传统监控系统中所存在的录像带的信号衰减和磨损问题。
5)系统利用计算机强大的图像处理功能，可对采集的图像进行处理，包括画面修改、编辑调节、放大、缩小以及打印等等；也可以将图像保存为通用数据文件格式，用其他专业图像处理软件进行处理。
6)全数字智能监控系统有安全密码，没有权限的人员将不能对监控系统进行查询、设置系统、删除文件等操作。系统一旦遇到意外断电时，可以自动恢复工作。
7)系统预留有报警接口，将来可以连接主动探测器或被动式紧急按钮，增加对突发事件的报警录像功能。
8)系统独有运动目标检测技术，可以在画面上直接用软件进行设防。
9)系统可以与其他计算机联网。
10)开机后，系统可直接进入监控状态。
11)计算机可以同时存储并显示1-16个摄像机所捕获的全部动态画面
12)计算机硬盘存储图像。系统将摄像机记录的图像全自动数字压缩储存在计算机硬盘上无终止缓冲技术使计算机硬盘自动循环记录，月复一月，年复一年，无休止地自动保留存储图像。
13)该系统克服传统系统的不足，具有良好的人机界面，使操作更加简单易学，更加直观日常维护更加容易。系统设置简单直观，可以根据时间、日期及报警输入等的具体要求，对每一个摄像机的记录情况进行设定。由于采用计算机控制，只要事先设计好，就可以实现全自动化管理，程序化运行，从根本上实现无人值守。
2、具体设定包括：
l)设定每一个摄像机的扫描程序。可以根据要求设定优先级。
2)扫描捕获速率可根据用户要求自行设定。
3)设定录制的工作时间及日期（如：年月日、时分秒、工作日或假日）。
4)可任意设定摄像机在监视屏上的显示数量（1-16）个窗口数量。
5)设定报警优先级，以及报警后摄像机的捕获速率。
6)操作员可在系统正常工作状态下实时观察事件发展状况，或者仅用鼠标单击某一窗口即可全屏实时观察事件发展状况用户可通过系统的设定，在出现突发事
，
件时，无须立即启动报警按钮而使系统自动对现场进行实时视频捕获和报警，使防范工作更安全、周到、而且以后可以利用数据库进行任意查询。
7)本系统提供密码设置。出于对系统保密性的要求，系统管理员可以设置密码，确定进入系统的许可优先级和使用权，由系统管理员亲自管理，他人无权删改。每一次操作，如：停止捕获、开始回放、改变参数、退出某一程序等，都需键入操作人的密码。提高了安全等级，有效的防止内部人员作案。存储在计算机硬盘上的报警文件，在正常的硬盘自动循环记录过程中不会被自动删除。
8)系统可以通过普通电话线，各种通讯网络与远端的计算机连接。如：自动将系统的工作状态传输到远端的计算机上、自动转发报警时间的帧画面。同时，也可以从远端的计算机，使用密码进入本地的计算机系统。随时提取记录的画面，更改工作模式以及升级软件等。
9)传输速率取决于调制解调器。如：使用56KB的调制解调器在标准电话线上传输一帧高清晰度的画面需要3秒钟而通过ISDN传输同一帧高清晰的画面仅需要一秒钟。系统的登录文件将记录所有的操作行为及具体的时间日期，如：查看文件删除文件、退出捕获状态、报警输入、键入密码等等。这些登录文件可以复制查看，但不能被删改。
3、回放方式下的系统特点：
l)根据记录的文件菜单进行多层次的检索，如：查看任意摄像机、在任意日期任意时间段内对事件记录的文件以及文件的容量。记录的文件可分为三组存储方式：正常运行中无终止循环存储；报警状态下的文件存储；设定定时存储
2)选择了您所想要查看的时间段内的文件之后，第一帧画面将显示在监视屏上，可进行连续的顺序或倒序播放或按帧画面播放
3)通过计算机显示屏或电视机、监视器等外接设备来详查事件发展过程，能够立刻再现所有存储的图像，系统特殊的过滤使用户可以对所需要的画面进行图像放大、缩小、冻结、检索、编辑等图像质量处理，以获得更好的识别。亦可将所需要的画面以压缩或非压缩的形式存储至软盘或可写光盘上，通过普通或打印机打印出来，利用通讯线路或网络将图像传输至另一个计算机，传真机及远端任意地点。
4、系统配置：
原装进口监控主机+专用软件
5、系统技术参数：
图像尺寸：NTSC：320×240，640×240；320×480，640×480
PAL：384×288，768×288；384×576，768×576
多层）JPEG（ML-JPEG3-5KB/帧（320×240）5-10KB/帧（640×240）12-20KB/帧（460×480）压缩比可调
数字压缩比例：Y：U：V4：2：2显示颜色数量：全彩记录方式：利用无终止缓冲器进行无终止循环记录录像时间：8.4GB硬盘12-96小时（可扩充）视频输入
a、输入端：COMPOSITE视频b、视频输入数量：8c、传感器输入数量：8d、输入阻抗：75Ω
可单独设置报警连动录像的速度。报警触发器及输入/输出
传感器输入：常开、常闭式报警传感器与系统连接，出现特殊情况激活触发器，分别与单个或多个摄像机任意连接进行连动报警。
传感器输入数量：8个传感器输出数量：8个串行触发器：由软件控制的触发规则视频捕获：8路单独设置视频报警区域防范目标大小，敏感度可调，可连动录像、单独设置报警录像速度回放检索：按时间、摄像机分别检索；自动搜寻报警画面；日期、画面书签快速查找支持DVD-RAM备份自动或手动可上万次
，
擦写，可长期保存工作方式无终止的将全部捕获内容录入方式一：连续记录方式二：视频报警时开始存储方式三：定时记录方式四：传感器报警时记录
工作环境：温度：-30°C~+50°C湿度：10%-90%周围噪声：<50dBASPL
该系统是国外最先进的高科技数字监控系统。它利用计算机数字压缩技术对目标范围进行实时监控、录入和再现。此系统价格低，性能可靠，维修和保养简便。它能不间断地监视、摄录目标范围内全部内容，并把所捕获图像进行实时压缩记录到计算机硬盘中。同时，系统也具备与报警传感器或紧急事件按钮相连接的报警监控录入功能和运动目标检测功能。
该系统有如下的优点：
此监控系统是以PC机为基础的硬件数字压缩监控系统，可随计算机的不断升级而升级再发展潜力巨大。
全自动或通过报警触发器启动并以数字化方式录入所有摄像机所捕获的图像内容。可以循环扫描每部摄像机（黑白或彩色）扫描各摄像机的间隔时间软件可调；像素分辨率软件可调；报警后可切换为单路或某几路高速录像并在软件预设置的时间后，切换回平时的循环扫描方式；捕获存储最高速度可达到30帧/秒(单路)。
可在计算机屏幕上直接控制云台和镜头。
通过电脑监视器来详查事情发生过程，能够立刻再现所有存储的图像，并通过系统图像处理功能对画面进行处理以便识别。也可通过普通打印机打印出来，或通过调制解调器将图像传送到世界任何地方。
计算机硬盘存储图像。此系统将摄像机记录的图像画面全自动数字压缩保留在计算机硬盘上，无终止缓冲技术使计算机硬盘自动循环，月复一月，年复一年的无休止使用。
在一个计算机屏幕上可同时显示四个、九个、十六个摄像头的全部图像，并可对其进行图像冻结、放大、缩小等操作
可在原有的监控系统基础上升级或改装，并保留部分原有设备不至于浪费。
5、关于售后服务
酒店的客人的期望越来越高。除了预级的服务，他们更寻求量身定制的独特体验。从富商到新婚度蜜月的夫妇，或是周游过列国的商旅客，每一位客人都期待VIP式的礼遇。
专业视听和信息通信技术使24小时的全时服务成为了理所当然。数字标牌搭载各种各样的应用，犹如永不眠的忠厚门房，执行迎宾和指示路向的工作，帮助客人顺利到达目的地。
从前是异想天开或是不可能办到的要求，现今已不再是棘手问题，而是一次次让酒店打动住客，给客人留下最难忘的体验和印象的大好机遇。直观智能的室内触控式系统，让客人完全掌控――想在房内营造浪漫气氛享用烛光晚餐，或是将之转变成配备功能强大的音响系统和高清晰度显示屏幕的迷你电影院――无所不能。
通过专业视听和信息通信集成技术解决方案，酒店不仅是凭第一印象笼络客人心，同时更为客人创制终生难忘的体验和回忆。欲关注更多酒店招待行业内广泛应用的数字标牌和室内控制系统之最新解决方案，欢迎亲临InfoComm China2015展会。
水晶高清技术确保希尔顿宴会厅高质量平滑影像
中山希尔顿酒店作为当地最高档的酒店之一，经常承办各种大小会议以及婚宴等大型活动。本项目在酒店内多个宴会厅装配多台爱普生Epson EB-Z9900投影机，10，000流明色彩亮度，每台机器正投250英寸大屏画面，即使在大厅光线较强的情况下也可表现出完美画质，客户在活动现场更能感受到爱普生投影机的震撼效果。其高画质源于采用爱普生原创水晶高清技术、电影滤镜技术和超级解像度技术；内置几何校正功能和多屏幕拼接系统，可实现大屏幕拼接投影。系统的高可靠性，双灯配置，采用爱普生无机液晶面板，爱普生原创珀尔贴主动液体冷却技术安装简便，选配多款镜头，可360度灵活安装。
高对比度和无与伦比的色彩呈现爱普生水晶高清技术，在之前仅用在高端的家庭影院投影机中的爱普生独有的水晶高清技术，如今首次运用于高端工程投影机。水晶高清技术采用具有垂直取向（VA）技术的无机液晶面板，保证更高的对比度和高质量的平滑影像。
简单而强大的系统解决方案满足香港君悦酒店宴会厅需求
北京东方佳联影视技术有限公司在本次项目中为香港君悦酒店宴会厅安装了一套QSC的Q-SysCore 250i系统来管理扩声系统。整套音频系统通过控制室安装有Q-Sys Designer软件的电脑来进行管理和配置，此外还能提供延时及动态处理，并且可以控制电平、分频、滤波及均衡，集中式的系统架构非常灵活，任何输入信号可随意分配到任何输出通道，清晰直观。
除了Core250i主机外，系统中还有两台Q-Sys l/O接口箱，用于路由及控制宴会厅、外场会客区以及多个会议室的音频信号。另外，君悦酒店宴会厅的A/V系统改造还使用了QSC扬声器及功放，会客区及会议室则使用QSCAD-C152ST5.25寸超薄吸顶扬声器，由QSC的CX302V及CX108V功放驱动，同时AD-C42T扬声器用来服务后勤区域，确保所有扬声器均与Q-Sys系统协同工作，是唯一能满足酒店需要简单但强大系统的解决方案。
北yiu 金茂万丽酒店功能房间音频解决方案
北京金茂万丽酒店是一家位于王府井商业区内的五星级涉外酒店，目前拥有329间客房和套房，并设有大面积宴会厅及五间可灵活布置的会议室。酒店全面升级改造工程中的音频系统部分由卓新集团旗下深圳市嘉柏电子系统工程有限公司承接，主要包括该酒店负一楼到五楼背景音乐系统以及各层会议室、宴会厅、总统套房、健身房、四合院会所等功能房间音频扩声系统安装与调试。整个扩声系统大量使用了该集团的德国HKAudio音箱、英国BSSAudio数字音频频处理器、美国SABINE功率放大器等具有卓越品质和上佳性能的音频产品。
整个酒店的音频系统中，酒店大堂扩声系统最具特点。安装于酒店大堂的音箱既要求小巧、灵活且有足够声压，又要与大堂装修风格的一致。鉴于此，该公司使用了HKAudio的LucasNan0300音箱系统，中高频单元壁装于酒店墙面，低音音箱暗藏于酒店大堂立柱旁。低音音箱自带音频输入接口和音量调节旋钮，方便酒店人员操作，为客人个性化的播放音乐；必要时，低音音箱还可以快速移动，全方位的满足了酒店功能需求。此外，酒店大堂内配用了HKAudio的新产品PULSAR系列音箱，以满足大堂的演出需求。
宴会厅扩声系统则采用了功率大、压级高的HKAudioLinear5系列音箱，其中，系统使用L5115FA作为前置音箱，另配用超低音音箱LSub2000A完成扩声，在宴会活动中，系统的低频震撼，中频饱满，高频清脆，能传递出极佳的声音。在信号处理方面，该公司根据各区的使用要求，分别为其选配了SabineSC系列音频处理器或BSSAudio的音频处理器。酒店的会议室及宴会厅主要使用BSSBLUlOO做信号处理，应用其自身的BLULINK网络，实现大宴会厅与董事会议室等房间的音频信号互联互通。
智能酒店解决方案打造个性化服务高品质享受
LG电子的LY750H智能电视解决方案为高端酒店铸就更高端、更具个性化的革命性入住体验。该款智能电视覆盖42、47、55英寸三个尺寸，其LG Pro：Centric Smart功能通过基于IP的程序、Web工具包和HTML5为酒店用户提供最优化的酒店电视定制工具，入住客人可在电视画面和酒店UI界面之间自由切换，保证用户的服务需求在最短的时间内得到满足。
Pro：Centric信号发生器结合便捷的管理编辑软件，为入住客人量身定制各种信息，比如促销活动、公交路线指南、航班信息，天气等，为客人的出行带来便利。系统还照顾到安全和隐私问题，猫眼界面功能在门铃一响，客人可直接在屏幕上看到来访者，甚至查看酒店的其它场景，比如想去游泳可直接使用猫眼界面查看游泳池场景，便捷省时。
一系列智能化功能提升客人入住体验，如客控系统，客人无论在房间的哪个位置，都能直接通过遥控开关控制室内灯光以及室内温度；便捷的房内结账功能支持客人在房内完成结账后直接离开，充分领略智能化酒店带来的便利。软件附可自动删除历史记录，客人退房后也不用担心个人隐私和安全问题了。
关键词：数控机床；电气控制系统；重要性
随着科技的不断发展，电气的发展在部分企业占着重要的地位。数控系统是数控机床的核心，数控机床控制系统则直接影响着整个系统的操作性能。对于数控机床的操控是否恰当合理，影响到产品的生产质量。因此，我们对于数控机床的电气控制系统的要求是，应按照电气控制的原理来进行规范的设计，使得设计出的数控机床的电气控制系统能够保证数控机床安全可靠的运行。随着社会经济的不断发展，数控机床得到越来越多的企业应用，企业也开始探索和研发创新，以提高机床的生产效率的同时增加公司的经济效益。
1数控机床的电气控制系统简介
就数控机床而言，属于一类配置软件程序调控模块的职能机床设备。当然详细系统构造能够解决一些包含调控编码或类似符号指令的程序内容，同时完成编译过程，以编译成为代码的数字进行表达，以对应载体完成对数控设备的注入。然后根据处理流从数控设备产生不同的调控信息，从而达到管控机床操作流程的目标，即根据设计图例的形态与规格标准完成零件的自动加工。此外，相对传统机床，其主要的优势在于有效处理了繁琐、精细、大量、多样的零部件加工流程，体现出更强的灵活性与高效性，标志着了当代机床调控技术研究重点，也是机电一体化研究的重要产物。电气调控规划图包含多个方面构成，即如线路装配调整、运用及维持的参考资源，主要涵盖了原理图、装配线路图、元件分布图等多种图纸的规划。而且整个体系内一切电气设施的调控原则就是依照对应的原理进行，除了电气设施的装配以外，还包含整个系统的调控等等。
2数控机床的电气控制系统的重要性
对于我国的工业生产行业，数控机床的生产效率要远远超于人工的机床控制，所以数控机床得到广泛的推广和使用，这样一来就使得我国的工业生产效率不断增大。传统的手工机械加工行业，不能够准确的控制产品的各项参数，保证生产质量。而数控机床则可以设置好各项需要的参数，减小产品的参数误差，提升产品的生产速率和效率，这样就增加了企业的经济效益。数控机床对于产品的高质量加工促进了了我国工业的发展，数控机床已经逐渐代替了传统的控制机床，为我国的经济发展做出了相应的贡献。因此，不管是学校还是企业，都得重视技术性人才的培养。
3数控机床的电气控制系统设计研究
对于数控机床的电气控制系统，在设计的时候，会涉及到很多的相关专业化的内容。而我们在设计时，需要合理的对数控机床的电气控制系统的优势进行发挥，以达到我们想要的效果，然后才能真正的保证数控机床的正常使用。而我在本文的叙述中，主要是针对数控机床的电气控制系统在模块化的设计理念上进行的同时，通过对电气控制系统的功能研究，数控机床的电气控制系统包括的三个部分，分别为硬件电路、参数设置和PLC程序。对于每个部分都有相应的小分支，来支持该部分的运行。（1）硬件电路。对于一般数控机床而言，其中的硬件电路类型涵盖电源类、交流输入类、交流传递类、刀具更替类等多累电路组间，以电源类电路为例，主要是按照电气调控的具体方向进行规划的，其电压的输出设置，在具体的设置过程中使用200V伺服变压器，然后通过对风机和伺服驱动模块进行科学的设置以保证正常的供应所需的电能给数控机床，保证数控机床的正常运行。另外，对于电源电路的规划，电源电路本体运作采用的额定电压指标则需要通过科学的规划流程，而且对于接触设备供电一般是选择110V的管控变压设备，而在电磁阀及Z轴制动器的供电标准将选择27V电压，再以整流设备完成替换。而且对于电气调控体系，电压值在220V的线路包含两类，而且不同的线路体现的功用及价值存在差异性，如果全用于对机床电动机、冷却设备以及继电器的供电，则可以保证正常的运作。而且交流输送电路规划意义在于为保证机数控机床运行的稳定性和高效性。对于交流进给传动电路，其在进行对其设计时需要采取精确的指标控制，以保证数控机床的正常运行。（2）参数设置。参数，简单可以解释为规划数据可以充分达到数控机床电气管控体系及功用的目标。一般在规划流程中，会细致分析客户对于机床的功用要求，从而最大程度体系其性能，设定满足具体需求，同时能够规划科学的数据指标，以满足机床的正常运作。（3）PLC程序。PLC系统也是机床主要构造部件之一，而且其从收到命令到调控命令的反应周期仅仅为10~100ms，当然这种高效的反应速度完全可以满足大部分数控机床运作环境。但是因为工业生产改革，导致产品的生产速度及品质需求都在不断提升，那么其对数控机床电气控制系统的相应的对接收指令进行处理的效率要求也应当同步增加，这让更多PLC程序按照级别分为两类，低级与高级程序系统，然后我们再根据控制类型完成详细的划分，选择各个级别的程序去对应完成不同的操作流程。即如低级的程序在规划过程较为简便，所以可以用于一些低需求的系统设计流程，而且根据一系列低高级程序的统一结合可以达到整个程序系统对数控机床电气体系的完整管控。总而言之，数控机床的电气控制系统的设计时对于工业生产的重要步骤，需要有相应的参数设计，以保证机床的正常生产效率。数控机床的不断更新给我国工业化建设提供了更要有效的设施，提升了我国的经济效益。
参考文献：
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[2]孙道彬,刘丽.数控机床电气控制系统的故障诊断与维护[J].价值工程,2011(03):263-264.
[3]谭俊林.数控机床的电气控制系统设计[J].工业设计,2016(06):188-189.
[4]向长林.谈数控机床的电气控制系统设计[J].科学大众(科学教育),2015(04):173.
关键词：数控机床； 电气控制系统； 设计
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2015）04-173-001
数控系统是数控机床的核心，数控机床电气控制系统直接影响着整个控制系统的性能。因此应按照电气控制的原理来进行规范的设计，使得设计出的数控机床的电气控制系统能够保证数控机床安全可靠的运行。因此对数控机床的电气控制系统设计进行分析是非常必要的。
一、控制系统中的硬件电路
控制系统的硬件电路主要包括电源电路、交流主传动电路、交流进给传动电路、刀具交换装置传动电路等。电源电路在设计时需要根据电气控制系统的具体要求来进行，通过伺服变压器输出的交流电压来伺服驱动风机及模块，通过控制变压器输出的交流电来带动接触器，然后通过直流电压来供给Z轴制动器及电磁阀。交流主传动电路是控制系统中非常重要的组成部分，并且对主轴的控制要求较高。其中主轴电机的选型可根据车削功率来进行，其可以通过切削功率PC以及主传动链的总效率？浊来进行估算，即P=PC/？浊0。根据数控机床的规格即可选择所需要的电动机的型号。对主轴电机的电气控制系统进行设计时应注意当系统长时间超负荷工作时，会使得电机出现过载或过热的情况，因此，数控机床会有设定的过热温度阈值，超过设定的温度两分钟就会输出过热的信号，系统会根据信号发出相应的报警。若出现其他的问题，如电动机内部出现功率失常、转速不匹配等微小的问题，就会被变频器检测到然后发送给CNC系统，并通过相应的报警。若出现短路、断电等外部因素，则由数控机床电气控制系统进行解决。若出现突然的断电情况，CNC、变频器及PLC等的后备电源会及时存储系统中的一些重要的程序和数据。若突然短路，漏电开关检测到电流超过人体能够承受的电流会自动断开。并且主轴电机内置有编码器，编码器可以检测主轴的位置及速度，并且能控制主轴闭环速度，同时可利用PLC向CNC发送主轴的运行状况，可以完整的控制主轴的功能。
在电气控制系统中，进给系统主要是定位加工中心的直线坐标轴，并进行切削进给，进给系统决定着机床的工作状态及精度。进给轴的采用方式主要有线轨及硬轨，采用硬轨的进给轴的负载能力强，与机械的接触面较大，阻力大，主要用于模具的加工。主要采用线轨的进给轴的负载能力弱，与机械接触面较小、阻力小，主要用于轻载切削。急停、监控保护电路主要需要设定电机过载检测、机床紧急停止等功能，并在机床的工作状况出现问题时进行报警，保证机床运行的可靠性。至于刀具交换装置传动电路，刀库的运行由电动机驱动凸轮机构来实现，同时通过接近开关进行技术结合凸轮机械手来获得准确定位、快速换刀的效果。换刀时应根据刀具的直径来确定换刀的方式，避免产生相互干涉的现象发生，小直径的刀具采用随机的换刀方式，大直径的换刀方式采用固定套换刀的方式。
二、PLC程序及参数的设定
PLC是数控机床电气控制的重要组成部分，在数控机床的运行中发挥着不可忽视的作用，PLC程序在处理数控机床的信息时，需要的处理时间一般在几十到几百毫秒之间，这种处理速度能够完成大多数信息的处理，但仍存在少量的信息需要更高的响应速度。因此在进行数控机床的电气控制系统的设计中，会将PLC程序设计为高级程序和低级程序两部分，高级的部分用来处理系统中的一些紧急信号，低级的部分用来处理系统中的普通信息以及进行程序的控制工作。参数是指完成数控机床电气控制系统及机床功能需要设定的数值，在设计时应详细考虑加工中心对机构功能的需求，充分发挥出数控机床的性能，设定出合理的参数，保证数控机床的安全运行。
三、数控机床的电气布局和安装
数控机床的电气布局及安装直接影响着电气系统的安全运行，因此在进行布局和安装时应考虑全面，规范操作。在进行电气的布局时应注意便于电气操作人员的维修和安装，布局时需要分散强干扰源，将强电与弱电隔开，并保证容易受到干扰的器件和干扰源之间有足够的距离。在进行电气控制系统的安装时要科学、有序的进行，安装时应根据实际的情况、器件的特性科学安排好其走线及连线，合理布局接口端子。并仔细检查接口是否牢固，保证所有的电线联结都符合要求。套线码时若接线的方式是竖向，线码的读数从上向下，若接线的方式是横向，读数的方式则是从左向右。在给元器件上紧螺丝后需要标记红点。交流控制线及动力线用线的颜色是黑色或红色，直流电源线用线的颜色是蓝色。安装元件时要按照一定的层次进行，应先在底板上安装已经做好的内部线的模块，然后将元器件间的细线安装好，最后进行粗线的元器件的安装。连线的安装应注意原本没有装好线的元件在安装到底板之后，需要根据电气图来进行接线，并对照对应的万能端子排列接线，装线的元件只需安装相应的万能端子排列来进行接线。最后做好控制系统各电路的检测，保证数控机床能够更加安全稳定的运行。
综上所述，数控机床的电气控制系统设计优劣直接影响着控制系统的性能，并且对于提高数控机床的生产效率及质量有着非常重要的作用。合理科学的设计出完善的电气控制系统，降低机床工作的故障率，提高数控机床的加工效率和工作质量，有效提高数控机床运行的安全性和可靠性，使数控机床能够更好的满足加工中心的生产需要。
参考文献：
[1]化春雷.基于SINUMERIK840D的数控机床控制系统设计[J]机械制造，2011，（6）：53-54
[关键词]数控系统伺服电机直接驱动
近年来，伺服电机控制技术正朝着交流化、数字化、智能化三个方向发展。作为数控机床的执行机构，伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。本文对其技术现状及发展趋势作简要探讨。
一、数控机床伺服系统
（一）开环伺服系统。开环伺服系统不设检测反馈装置，不构成运动反馈控制回路，电动机按数控装置发出的指令脉冲工作，对运动误差没有检测反馈和处理修正过程，采用步进电机作为驱动器件，机床的位置精度完全取决于步进电动机的步距角精度和机械部分的传动精度，难以达到比较高精度要求。步进电动机的转速不可能很高，运动部件的速度受到限制。但步进电机结构简单、可靠性高、成本低，且其控制电路也简单。所以开环控制系统多用于精度和速度要求不高的经济型数控机床。
（二）全闭环伺服系统。闭环伺服系统主要由比较环节、伺服驱动放大器，进给伺服电动机、机械传动装置和直线位移测量装置组成。对机床运动部件的移动量具有检测与反馈修正功能，采用直流伺服电动机或交流伺服电动机作为驱动部件。可以采用直接安装在工作台的光栅或感应同步器作为位置检测器件，来构成高精度的全闭环位置控制系统。系统的直线位移检测器安装在移动部件上，其精度主要取决于位移检测装置的精度和灵敏度，其产生的加工精度比较高。但机械传动装置的刚度、摩擦阻尼特性、反向间隙等各种非线性因素，对系统稳定性有很大影响，使闭环进给伺服系统安装调试比较复杂。因此只是用在高精度和大型数控机床上。
（三）半闭环伺服系统。半闭环伺服系统的工作原理与全闭环伺服系统相同，同样采用伺服电动机作为驱动部件，可以采用内装于电机内的脉冲编码器，无刷旋转变压器或测速发电机作为位置/速度检测器件来构成半闭环位置控制系统，其系统的反馈信号取自电机轴或丝杆上，进给系统中的机械传动装置处于反馈回路之外，其刚度等非线性因素对系统稳定性没有影响，安装调试比较方便。机床的定位精度与机械传动装置的精度有关，而数控装置都有螺距误差补偿和间隙补偿等项功能，在传动装置精度不太高的情况下，可以利用补偿功能将加工精度提高到满意的程度。故半闭环伺服系统在数控机床中应用很广。
二、伺服电机控制性能优越
（一）低频特性好。步进电机易出现低速时低频振动现象。交流伺服电机不会出现此现象，运转非常平稳，交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能，可检测出机械的共振点，便于系统调整。
（二）控制精度高。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。例如松下全数字式交流伺服电机，对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。
（三）过载能力强。步进电机不具有过载能力，为了克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩，选型时需要选取额定转矩比负载转矩大很多的电机，造成了力矩浪费的现象。而交流伺服电机具有较强的过载能力，例如松下交流伺服系统中的伺服电机的最大转矩达到额定转矩的三倍，可用于克服启动瞬间的惯性力矩。
（四）速度响应快。步进电机从静止加速到额定转速需要200～400毫秒。交流伺服系统的速度响应较快，例如松下MSMA400W交流伺服电机，从静止加速到其额定转速仅需几毫秒。
（五）矩频特性佳。步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时转矩会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩。三、伺服电机控制展望
（一）伺服电机控制技术的发展推动加工技术的高速高精化。80年代以来，数控系统逐渐应用伺服电机作为驱动器件。交流伺服电机内是无刷结构，几乎不需维修，体积相对较小，有利于转速和功率的提高。目前交流伺服系统已在很大范围内取代了直流伺服系统。在当代数控系统中，交流伺服取代直流伺服、软件控制取代硬件控制成为了伺服技术的发展趋势。由此产生了应用在数控机床的伺服进给和主轴装置上的交流数字驱动系统。随着微处理器和全数字化交流伺服系统的发展，数控系统的计算速度大大提高，采样时间大大减少。硬件伺服控制变为软件伺服控制后，大大地提高了伺服系统的性能。例如OSP-U10/U100网络式数控系统的伺服控制环就是一种高性能的伺服控制网，它对进行自律控制的各个伺服装置和部件实现了分散配置，网络连接，进一步发挥了它对机床的控制能力和通信速度。这些技术的发展，使伺服系统性能改善、可靠性提高、调试方便、柔性增强，大大推动了高精高速加工技术的发展。
另外，先进传感器检测技术的发展也极大地提高了交流电动机调速系统的动态响应性能和定位精度。交流伺服电机调速系统一般选用无刷旋转变压器、混合型的光电编码器和绝对值编码器作为位置、速度传感器，其传感器具有小于1μs的响应时间。伺服电动机本身也在向高速方向发展，与上述高速编码器配合实现了60m/min甚至100m/min的快速进给和1g的加速度。为保证高速时电动机旋转更加平滑，改进了电动机的磁路设计，并配合高速数字伺服软件，可保证电动机即使在小于1μm转动时也显得平滑而无爬行。
（二）交流直线伺服电机直接驱动进给技术已趋成熟。数控机床的进给驱动有“旋转伺服电机＋精密高速滚珠丝杠”和“直线电机直接驱动”两种类型。传统的滚珠丝杠工艺成熟加工精度较高，实现高速化的成本相对较低，所以目前应用广泛。使用滚，珠丝杠驱动的高速加工机床最大移动速度90m/min，加速度1.5g。但滚珠丝杠是机械传动，机械元件间存在弹性变形、摩擦和反向间隙，相应会造成运动滞后和非线性误差，所以再进一步提高滚珠丝杠副移动速度和加速度比较难了。90年代以来，高速高精的大型加工机床中，应用直线电机直接驱动进给驱动方式。它比滚珠丝杠驱动具有刚度更高、速度范围更宽、加速特性更好、运动惯量更小、动态响应性能更佳，运行更平稳、位置精度更高等优点。且直线电机直接驱动，不需中间机械传动，减小了机械磨损与传动误差，减少了维护工作。直线电机直接驱动与滚珠丝杠传动相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大达10g，刚度提高7倍，最高响应频率达100Hz，还有较大的发展余地。当前，在高速高精加工机床领域中，两种驱动方式还会并存相当长一段时间，但从发展趋势来看，直线电机驱动所占的比重会愈来愈大。种种迹象表明，直线电机驱动在高速高精加工机床上的应用已进入加速增长期。
参考文献：
[1]《交流伺服电机控制技术的研究》，中国测试技术，郑列勤，2006.5.
关键词：数控机床；故障；分析；维修
前言
数控机床已经广泛应用于现今各行各业的生产中为工业生产的腾飞提供了不小的助力，但是数控机床集成度和自动化程度提高的同时也使得数控机床的复杂性大幅提高，当数控机床出现故障时也对数控机床的维修提出了不小的考验。本文将在分析数控机床常见故障的基础上对如何做好数控机床的维修进行分析阐述。
1数控机床常见故障分类
数控机床常见故障根据其发生的特点、原因等可以将其分为：（1）系统软、硬件故障，数控机床软件故障指的是数控机床其自身的数控系统软件部分所带来的故障，在维修数控机床软件故障时无需对数控机床的硬件设施进行修理，仅需要在分析数控机床PLC程序等的基础上对数控机床的参数或是PLC程序进行改动即可消除故障、而数控机床硬件故障则主要指的是数控机床的控制模块等出现硬件性损坏，需要将故障硬件拆下修理后才能继续使用。（2）数控机床的机械故障，此类故障主要是由于数控机床的机械磨损、机械撞击等所造成的损坏，在维修时需要对数控机床机械磨损区域或是撞击区域进行修复以此来恢复数控机床的正常使用。（3）有无诊断报警的故障，现今的数控机床控制系统中都编制有详细的数控报警信息，用户可以根据数控报警信息来对数控机床的故障发生区域进行诊断以此来缩小故障诊断范围。但是在一些数控机床的控制系统中，并未对数控机床的报警信息进行详细的解释，需要数控机床维修人员查找相关资料来予以解决。此外，根据数控机床故障发生的类型可以将数控机床的故障分为机械故障和电气故障两大类。
2数控机床电气故障原因分析及查找
2.1数控机床电气故障原因查找前的准备工作
前期的准备工作对于数控机床电气故障的排除有着极为重要的意义，当数控机床出现故障时，应当保持数控机床现场的故障状态等待数控机床维修人员到达现场，从而有利于数控机床维修人员根据现场的实际情况对数控机床故障发生的原因进行初步的判断，在对数控机床维修时，数控机床维修人员需要对数控机床故障出现的指示情况及数控机床故障发生的背景情况进行仔细的了解，从而掌握第一手的资料为数控机床的维修打下良好的基础。在维修人员到场对数控机床操作人员进行情况了解的过程中，数控机床维修人员需要在与数控机床操作人员的交谈中捕捉到有用的信息，从而做出自己的判断以确保数控机床故障情况的准确性与完整性，此外，在数控机床故障原因查找的过程中数控机床维修人员不能盲目的对数控机床故障进行处理，而是应当对可能造成数控机床电气故障的原因进行详细的测量，以免盲目操作而造成数控机床故障复杂性的增加，提升数控机床故障排查的难度。一般来说，对于数控机床所产生的故障数控机床的数控系统中都是带有提示的，应当通过数控机床中所显示的故障报警信息查找相关的数控机床数控系统诊断手册从而对数控机床电气故障的触发因素进行了解，从而便于数控机床维修人员结合保障进行来对数控机床进行故障排查。
2.2数控机床的故障排查
在数控机床的故障排查中，需要通过问询操作者数控机床故障前后设备的运行情况是否有异常情况，以确定数控机床所产生的故障时偶发性的故障还是经常性故障，在数控机床故障发生时是否有异兆，在数控机床故障发生时是否有其他异常操作或是异常情况等，这些信息对于快速、准确的定位数控机床故障位置有着极为重要的意义，此外，在对数控机床进行故障维修时应当在安全的前提下注意观测数控机床在运行的过程中是否有异常声音及其他的一些异常信号，在切断电源后，数控机床维修人员可以通过闻电气控制系统中是否有焦糊味以及触摸数控机床的电机、变压器以及熔断器等查看其是否有过热现象。在数控机床电气系统的维修过程中，数控机床维修人员需要对数控机床数控控制系统中的各部分的电气构造及原理进行充分、全面的了解，以便在数控机床故障排查中可以通过数控机床电气设备的控制原理来实现对于数控机床电气故障原因的查找。在数控机床电气故障的排查中，对于机床厂家所编制的用户报警可以通过对PLC报警的触发条件进行逐项排查从而找出造成数控机床电气故障的故障点，从而实现对于数控机床电气故障的排除。而对于一些数控机床数控系统的系统性报警，则应当根据系统报警信息来查找相关的报警诊断手册以此来确定数控机床系统报警所代表的意义和可能的原因，并结合数控机床的电气控制原理来查找相应的故障点。在对数控机床的电气故障进行排查的过程中，都需要从数控机床设备的动作原理入手来进行分析以此来缩小数控机床故障查找的范围，而后通过数控机床电气故障所产生的信息对数控机床故障原因进行逐级的排查，根据数控机床报警细节最终找到数控机床电气故障的故障点，而后采取相应的处理措施来排除故障。此外在数控机床电气故障的排查过程中需要注意的是一些关联性报警信息，这些数控机床报警所显示的信息并不是数控机床的直接报警而是由直接故障点所引出的一些关联性的报警信息，从而为数控机床的故障排除带来了不小的难度。在排除此类故障时，数控机床维修人员需要通过对数控机床故障信息进行细致的分析找出造成数控机床故障报警的真正原因从而实现对于数控机床故障的排除。
3数控机床故障检修中的注意要点
数控机床的控制系统极为复杂，在对数控机床控制系统进行拆卸的过程中需要注意做好记录并注意避免破坏数控机床设备的内部结构，对于数控机床电气控制元件拆卸下来的部分需要做好分类、保存以免丢失而对后期的维修造成影响。在对数控机床电气控制系统进行测量的过程中需要注意的是对于带有阻值的线路进行测量时应当处于下电状态，避免带电测量。在对数控机床的控制电路板进行拆卸的过程中需要注意不得损坏电路板，在拆卸的过程中需要注意做好各线路上的开关、跳线等的位置，以便在数控机床电气控制系统恢复的过程中将其恢复的原来的位置，在数控机床电气设备的检修时需要进行两极以上的对照检查，需要注意对各板上的元件进行标记，避免元件错乱。在查清线路板上的电源配置后数控机床检修人员需要根据检查的需要对线路板采取分别供电或是全部供电的方式来对数控机床的控制电路板进行检测，查找故障点。此外，在数控机床维修的过程中尤其需要注意的是避免触碰数控机床中的380V/220V等的高压部分，以免造成安全事故。
4结束语
数控机床的控制系统极为复杂，在对数控机床进行故障排除的过程中需要从数控机床故障发生的现象入手从数控机床故障发生的原理进行分析查找故障发生点，由于数控机床涉及到机械、电气、液压、气动等多方面的因素，在对数控机床进行故障排查的过程中需要进行综合的考虑，确保数控机床的正常运行。
参考文献
[1]王永涛.机床电气设备故障分析与维修[J].科技与企业，2015（4）：232-232.
[2]梁爱菊，陈少杰.基于PLC的数控机床电气控制系统研究[J].建筑工程技术与设计，2016（20）：17-18.
关键词：数控加工；智能化；控制系统；加工中心；换刀
1概述
目前，数控加工中心大量使用的换刀方式是通过使用刀库实现的。独立的刀库不仅可以增加刀具的储蓄数量，扩大机床的功能，还可以减少影响加工精确度的各种因素。数控加工中心经常使用的刀库种类有链式刀库和盘式刀库，按照刀库换刀过程中是否有机械手参与，可以将刀库换刀的方式分为机械手换刀和无机械手换刀。数控加工自动换刀系统的核心部分是可编辑逻辑控制器（PLC）。PLC以及单片机在国内被广泛的引用，这两种控制器各自具有优缺点，PLC的控制程序编写复杂，而单片机控制电路的搭建比较复杂。
2数控加工和加工中心自动换刀功能概述
数控加工作为一种利用数控机床进行零件加工的工艺方法，从总体上与传统机床加工工艺规程是一致的，但是也存在着明显的变化。利用数字信息进行零件控制和刀具位移可以解决零件的种类多、数量少、结构复杂以及精确度高的问题，是实现数控自动化加工和数控加工高效化的有效途径。在数控加工技术中，自动换刀功能作为数控加工中心的基本功能之一，主要依靠自动化换刀装置实现换刀的功能。ATC的投资在数控加工中心上占整个机器的一半，因此，刀库容量以及工作质量受到用户们的高度重视。如图1a）所示的带刀库的ATC，它是由刀具交换机和刀库组合而成的，并且刀具的交换主要是靠刀具间的相对运动以及主轴实现的，在换刀的过程中需要先把主轴上的刀具送回到刀库，然后再将新的刀具从刀库中取出来，用这种方式进行换刀所用的时间很长，因为这两个动作不能够同时进行。图1b）所示的加工中心在完成刀具交换时主要是靠环刀机械手完成的，因为换刀机械手换刀具有很大的灵活性，可以大大的减少换刀的时间，所以这种换刀的方式应用十分广泛。目前，记忆式任选换刀方式可以把刀具的编号和刀库中刀套所在的位置在相对应的数控系统中进行记忆，可以实现任意追踪和任意取送，所以在当今被广泛地使用。
3刀库的结构以及换刀的动作
DEX-a402自动换刀机构如图2所示，它主要是由凸轮、刀臂电机、刀臂、刀杯、刀库电机、刹车、原点讯号以及松夹刀构成。步进电机驱动刀臂完成动作，分四个步骤完成换刀。通过自动换刀机构中的凸轮对刀臂的正反转进行控制，实现刀臂电机单方向的旋转，这种驱动的方式使刀臂旋转角度的精确度得以提高，也对电机的控制进行了简化。图3为刀臂运动的流程图。
4换刀的指令
4.1刀具的选择
所谓刀具的选择就是在T功能的指令下，完成将刀库上事先指定的刀具转到换刀的位置。ATC按照t指令和来自刀库信息给出的命令，通过控制系统来决定刀库旋转的方向以及要求的步数等，可以采用机械随机控制和记忆模式随机控制两种方式来实现。机械随机控制模式控制每把刀与各自的刀套相对应，在主轴和到库之间采用“中间刀套”的方式提供换刀。与机械随机控制模式相比较，记忆模式随机控制方式主要是采用指针将刀库旋转的位置给指出来，而刀具与刀套的位置不是相对应的，记忆模式随机控制方式比较可靠迅速。换刀控制方式的选择主要是根据刀库机械的机构进行的，下面的换刀方式是一种浮动指针系统的换刀方式，用户们通过T指令，将刀号确定，系统会自动进行译码，译码完成后会在浮针指定的内存中找出相对应的刀具编号，然后通过系统专用的指令对刀库旋转的方向以及旋转的距离进行判断，等到刀库旋转到指定的刀具位置之后就完成了选刀动作。图4为选刀的流程图。
4.2指令的选择
M指令通过系统译码的方式到达PLC中的内部继电器，之后用户们会根据动作的要求进行PLC程序的编写。M指令作为ATC的辅助指令主要是由M6换刀、M86刀库初始化以及M19主轴定位等组成。ServoWorksCNC可以将数控的编制程序进行简化，使用机床运动程序将它们集合到一个指令中去，系统的内部会指定例如快进、直线进给以及圆弧插补等储存移动指令存储到系统变量中去。
5可编辑逻辑控制器（PLC）程序的开发和应用
5.1PLC刀库选刀的程序
基于选刀流程中的自动换刀指令主要包括刀具号搜索指令、旋转方向和距离的计算指令以及刀库旋转刀位的计数指令。DEX-a402的刀库所能够承受的刀具数量为24把，图5为刀库选刀的PLC程序图。如程序中所示，刀具号搜索指令在D20开始的二十五个储存单元中寻找与存储目标刀数号内容相同的地址，并将它们存储到R280中去；旋转方向和距离计算指令对R290与C2的方向以及步距进行实时地计算，然后通过R283进行距离储存，通过R203.6进行旋转方向的储存；刀库旋转刀位计数指令完成C2的计数，C2的增减计数由R960.3决定，刀杯技术信号由R200.4决定。
5.2PLC刀臂换刀程序
刀臂的旋转动作是通过PLC换刀程序实现的。凸轮在刀臂电机的带动下控制自动换刀机构中的刀臂进行运动，刹车信号、原点信号、松夹刀信号都是通过机构配备的刹车讯号提供的，通过这些讯号进行刹车位置的编写。图6为换刀PLC程序，其中位置1对应的是原点的位置，位置2对应的是刀臂正转六十度的位置，位置3对应的是刀臂正转一百八十度的位置。
5.3存储单元刀号的互换
数控加工自动换刀作为一个随机连续的过程，需要在完成换刀之后将储存单元中的内容进行修改以保证下次有效进行换刀。所谓存储单元刀号的互换，主要是在中间存储器的过渡下，将主轴刀号与当前刀杯号的对应杯号进行互换。
6结束语
综上所述，随着经济的增长和科技的进步，PLC系统的自动换刀技术与传统的自动换刀技术相比较，在数控加工中心换刀系统的编程以及维修维护难度方面都有了很大程度上的简化，在此基础上与智能化技术相结合可以使整个换刀过程更加地迅速和准确，促进了PLC系统自动换刀技术的研究应用和经济的发展。
参考文献
[1]刘战术.基于PLC的刀库自动选刀应用与开发[M].北京：机械工业出版社，2013（12）：122-123.
在数控系统中,为了保证机床在起动或停止时不产生冲击、失步、超行程或振荡,必须有专门的加、减速控制规律程序,以使机床在各种加工作业的情况下都能按照这个规律快速、准确地停留在给定的位置上,这就是所谓的加减速控制。
对于连续切削的数控机床,其进给速度不仅直接影响到加工零件的表面粗糙度和精度,而且刀具和机床的寿命以及生产效率也与进给速度密切相关。对于不同材料的工件、加工刀具、加工方式和条件,应选择合适的进给速度。而进给速度的控制方法则与采用的插补算法有关。
插补运算是数控系统根据输入的基本数据(如直线的起点和终点,圆弧的起点、终点和圆心,进给速度,刀具参数等),在轮廓起点和终点之间,计算出若干中间点的坐标值,通过计算,将工件轮廓描述出来。插补的任务就是根据起点、终点、轨迹轮廓、进给速度,按数控系统的当量,对轮廓轨迹进行细化。插补精度和插补速度是插补的两项重要指标,它直接决定了数控系统的控制精度和控制速度,所以插补是整个数控系统控制软件的核心[1]。由于每个中间点计算所需的时间影响系统的进给速度,而插补中间点的精度又影响到加工精度,因此,本文所采用的插补算法正是满足精度要求和实时性的关键所在。
2 系统采用的插补及加减速控制
2.1插补
本系统采用的插补算法是时间分割法,或称采样插补法。因为此法非常适合于以交流伺服电机为执行机构的半闭环位置采样控制系统,且能够满足实时性要求。这种方法是把加工一段直线或圆弧的整段时间细分为许多相等的时间间隔,称为单位时间间隔(或插补周期)。每经过一个单位时间间隔就进行一次插补运算,算出在这一时间间隔内各坐标轴的进给量,边计算,边加工,直至加工到终点。
在加工某一直线段或圆弧段时,先通过控制加速度来计算速度轨迹,然后通过速度计算,将进给速度分割成单位时间间隔的插补进给量,也就是轮廓步长,又称为一次插补进给量。根据刀具运动轨迹与各坐标轴的几何关系,就可求出各轴在一个插补周期内的插补进给量,按时间间隔以增量形式给各轴送出一个个插补增量,通过执行机构使机床完成预定轨迹的加工。在这里应该注意,插补速度和加速度都不能太大,如果插补速度和加速度太大,将导致插补永久停止,除非控制系统所用的微处理器(DSP)复位,否则无法进行下一轮加工。论文参考网。为避免这种情况,本系统将在软件内部对速度和加速度进行限制。如果用户在加工过程中不经意地把进给速度调得太高,超过了可能导致插补停止的上限值,则自动取消这个操作,将速度恢复到原来的数值;如果用户所要求的速度在最大允许值范围内,则先根据原速度计算出加速度,若加速度适当,就直接使用新的速度代替原来的速度值进行插补;若加速度过大,就通过软件定时的方法逐渐地把速度增加到所要求的值。
2.2加减速控制
对于连续切削的数控机床,如上所述,进给速度的控制会直接影响加工零件的粗糙度、精度、刀具和机床的寿命以及生产效率。按照加工工艺的需要,一般将所需的进给速度用F代码编入程序,即指令进给速度。对于不同材料的零件,需根据切削量、粗糙度和精度的要求,选择合适的进给速度,数控系统应能提供足够的速度范围和灵活的给定方法。在加工过程中,由于可能发生各种事先无法预料到应该改变进给速度的情况,因此还应允许操作者手动调节进给速度。此外,在启动和停止阶段,当速度高于一定值时,为防止产生冲击、失步、超调或振荡,保证运动平稳和准确定位,还要能对运动速度进行加减速控制[2]。
在CNC系统中,加减速控制通常采用软件实现,这给系统带来了较大的灵活性。由软件实现的加减速控制可以在插补前进行,也可以在插补后进行。在插补前的加减速控制称为前加减速控制,在插补后的加减速控制称为后加减速控制。前加减速控制的优点仅对合成速度——编程指令速度F进行控制,所以它不影响实际插补输出的位置精度。其缺点是要根据实际刀具位置与程序段终点之间的距离预测减速点,这种预测工作的计算工作量很大。后加减速控制与前加减速控制则相反,它是对各运动轴分别进行加减速控制,这种加减速控制不需要专门预测减速点,而是在插补输出为零时开始减速,并通过一定的时间延迟逐渐靠近程序段的终点。由于它对各运动坐标轴分别进行控制,所以在加减速控制中各坐标轴的实际合成位置可能不准确,这是它的缺点。
本系统采用前加减速控制,其控制原理是:首先计算出稳定速度Fs和瞬时速度Fi。所谓稳定速度,就是系统处于恒定进给状态时,在一个插补周期内每插补一次的进给量。实际上就是编程给定 F值(mm/min)在每个插补周期T(ms)的进给量。论文参考网。另外,考虑调速方便,设置了快速和切削进给的倍率开关,其速度系数设为K。这样,Fs的计算公式为:
(1)
稳定速度计算结束后,进行速度限制检查,如稳定速度超过由参数设定的最高速度,则取限制的最高速度为稳定速度。
所谓瞬时速度,就是系统每个插补周期的实际进给量。当系统处于恒定进给状态时,瞬时速度Fi=Fs;当系统处于加速状态时,Fi< Fs ;当系统处于减速状态时,Fi>Fs 。
当数控设备启动、停止或在加工中改变进给速度时,系统能进行自动加减速处理,本系统支持匀加减速、三角函数双S加减速和抛物线双S加减速三种控制方式。如图1所示, T表示匀加减速控制方式,S表示三角函数双S加减速控制方式,P表示抛物线双S加减速。
图1 系统采用的加减速控制方式
现以线性加减速处理为例说明其计算处理过程。
设进给速度为F(mm/min),加速到F所需的时间为t(ms),则加/减速度可按下式计算
(2)
加速时,系统每插补一次都要进行稳定速度、瞬时速度和加速处理。若给定稳定速度要作改变,当计算出的稳定速度大于原来的稳定速度FS时,则要加速;或者给定的稳定速度FS不变,而计算出的瞬时速度Fi<Fs时,也要加速。每加速一次,瞬时速度为:
Fi+1= Fi +T(3)
插补运算都计入新的瞬时速度值Fi+1,并对各坐标轴进行进给增量的分配。这样,一直加速到新的或给定的稳定速度为止。
减速时,系统每进行一次插补运算后,都要进行终点判断,也就是要计算出离终点的瞬时距离si。论文参考网。并按本程序段的减速标志,判别是否已到达减速区,若已到达,则要进行减速。设稳定速度和加/减速度分别为FS和,则可计算出减速时间t以及减速区域s分别为
(4)
(5)
当si≤s时,设置减速状态标志进行减速处理。每减速一次,瞬时速度为
Fi+1=Fi -T(6)
新的瞬时速度Fi+1参加插补计算,对各坐标轴进行进给增量的分配。一直减速到新的稳定速度或减到零。
上面提到,在加减速处理中,每次插补运算后,系统都要按求出的各轴插补进给量来计算刀具中心到本程序段终点的距离si,并以此进行终点判别和检查本程序段是否已到达减速区并开始减速。
对于直线插补,si的计算可应用公式
(7)
设直线终点P坐标为(xe,ye),x为长轴,其加工点A(xi,yi)也就已知,则瞬时加工点A离终点P距离si为:
(8)
式中,为长轴与直线的夹角,如图2所示。
图2 直线插补终点判别
对于圆弧插补,si的计算应按圆弧所对应的圆心角小于及大于两种情况进行分别处理,如图3所示。
小于时,瞬时加工点离圆弧终点的直线距离越来越小,见图3a。若以MP为基准,则A点离终点的距离为:
(9)
图3 圆弧插补终点判别
大于时,设A点为圆弧AP的起点,B点为离终点P的弧长所对应的圆心角等于时的分界点,C点为小于圆心角的某一瞬时点,见图3b。显然,瞬时点离圆弧终点的距离si的变化规律是:当瞬时加工点由A点到B点时,si越来越大,直到它等于直径;当加工越过分界点B后,si越来越小,与图3a所示情况相同。这样,在这种情况下的终点判别,首先应判别si的变化趋势,即若si变大,则不进行终点判别处理,直到越过分界点;若si变小再进行终点判别处理。
