《PLC在机床数字化控制上的高级应用与设计》共分9章，以PLC功能指令的应用和机床的定位控制为主线介绍了PLC控制技术在数控专用钻床、镗床、铣床及攻丝机上的应用设计与研究，分析了PLC在通用数控车床、数控铣床的数控系统中的应用、开发思路以及利用PLC实现磨床、滚齿机数控化改造的方法。《PLC在机床数字化控制上的高级应用与设计》适于机床电气控制开发设计人员、机械工程类专业学生及设备维修与改造人员使用。

    一个位置伺服驱动系统内部包含：位置控制单元、速度控制单元和伺服驱动单元。伺服驱动器与伺服电动机之间为闭环控制系统、伺服驱动器由编码器送回的数据对控制系统进行控制修正工作。各个单元的作用分别介绍如下。
    ①位置控制单元。位置控制单元主要完成指令脉冲数与编码器反馈脉冲数的比较，为偏差计数。位置控制单元将偏差量转换成修正位置的速度指令，由速度控制单元处理后送至伺服驱动单元再由驱动单元对伺服电动机进行驱动。位置控制单元的输出量与输入量只是一个比例增益的常量关系，输入量与输出量之间是一个比例控制器。位置控制单元的输入量与输出量是不同的，输入量为位置的偏差量，经过位置控制单元处理以后的输出量转换为速度。因此，在进行位置控制的过程中，若当前位置不等于指令给定的位置时，则需要输出与位置误差相反方向的速度对系统进行修正；若当前位置等于指令给定的位置时，则速度输出必须为零。
    ②速度控制单元。位置偏差量经过比例控制器运算后得到修正幅度，再送往速度控制单元进行速度控制，所以速度控制单元的速度设定值就是位置控制单元的预算结果。而要实现速度的闭环控制，通常采用PID控制算法，将电动机的实际转动速度经过编码器反馈到伺服驱动单元后，由PID根据位置控制单元的输出速度进行比例、微分、积分处理，从而控制电动机的实际速度与位置控制所需要的速度一致。
    ③伺服驱动单元。交流伺服电动机的伺服驱动单元部分基本上是一个变频系统。位置控制单元为了修正位置而改变速度，速度控制单元为了稳定速度而采用PID闭环控制，最后，由伺服驱动单元驱动电动机按照速度指令的要求运行。
    2）光电编码器。编码器是回转运动的测量元件，通常安装在电动机上或滚珠丝杠上，用于直接测量电动机或滚珠丝杠的角位移。光电编码器由光源、透镜、光栅板、光电码盘、光电元件及信号处理电路组成。其中，光电码盘是在一块玻璃圆盘上镀上一层不透光的金属薄膜，然后在上面制成圆周等距的透光的与不透光的相间条纹，光栅板上具有和光电码盘上相同的透光条纹。当光电码盘旋转时，光线通过光栅板和光电码盘产生明暗相间的变化，由光电元件接收，光电元件将光信号转换成电脉冲信号。光电编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度，而这与光电码盘圆周的条纹数有关，即分辨角。
    编码器按功能和结构分为绝对型编码器和增量型编码器。绝对型编码器结构复杂、价格较贵，增量型编码器结构相对简单，价格低廉。编码器一般给出两种方波，电气相位差为90。这两种方波通过通道A和通道B输出。任何一个通道的读数都能给出与转速相关的信息。同时，可通过A、B两通道的相位得到旋转方向的信息。绝对型编码器与增量型编码器的重大区别是：绝对型编码器在任何一个位置都能输出唯一的多位的二进制数据，即使电源断开，机械转动，在送电后读出的还是当前位置的数据。
    ……

前言
第1章 PLC高级应用知识简介
1.1 PLC功能指令概述
1.1.1 功能指令的表示与执行形式
1.1.2 数值处理
1.2 PLC功能指令
1.2.1 数学运算指令
1.2.2 传送与比较指令
1.2.3 循环与移位指令
1.2.4 数据处理指令
1.2.5 高速处理指令
1.2.6 外部设备指令
1.2.7 程序流程控制指令
1.3 PLC常用特殊数据寄存器和特殊辅助继电器
1.4 PLC定位指令

第2章 PLC控制步进电动机实现专用数控钻床的控制设计
2.1 概述
2.2 专用钻床的控制要求
2.3 运动控制系统
2.3.1 步进电动机
2.3.2 步进电动机控制技术
2.3.3 交流伺服电动机与驱动器
2.4 NC定位模块FX2N——1PG
2.5 电气控制系统硬件设计
2.6 专用数控钻床的控制程序设计
2.6.1 控制算法
2.6.2 梯形图设计与说明

第3章 PLC控制伺服电动机实现专用数控镗床的控制设计
3.1 零件加工工艺分析
3.2 变频器
3.2.1 变频器的接线
3.2.2 变频器参数的设定
3.2.3 变频器与PLC的通信
3.3 触摸屏与组态软件概述
3.3.1 触摸屏的功能
3.3.2 触摸屏的构成
3.3.3 触摸屏与组态软件
3.3.4 利用GT Designer2开发触摸屏与PLC人机界面的方法
3.4 专用数控镗床的控制设计
3.4.1 硬件系统设计
3.4.2 系统电气原理图及I/O分配
3.4.3 软件系统设计

第4章 数控车床系统的PMC控制
4.1 数控车床系统分析
4.1.1 数控车床CNC系统的功能
4.1.2 数控车床系统中的PMC信号传输
4.1.3 CNC代码在PMC上的实现方法
4.2 PMC在数控车床上的功能控制分析
4.3 PMC控制程序的设计与说明
4.3.1 CK-1数控车床系统的端口分配
4.3.2 数控车床系统的PMC程序分析
4.4 螺纹加工理论

第5章 利用PLC实现内圆磨床的数控改造
5.1 FX2N-10GM模块
5.1.1 FX2N-10GM模块介绍
5.1.2 FX2N-10GM定位程序与指令
5.1.3 FX2N-20GM程序设计与运动控制的实现
5.2 FX2N-4DA模拟量模块
5.3 M224内圆磨床的工作原理分析
5.3.1 M224内圆磨床简介
5.3.2 M224内圆磨床的控制分析
5.4 M224内圆磨床PLC改造的硬件设计
5.4.1 改造方案
5.4.2 系统硬件的选择设计
5.4.3 系统硬件端口与逻辑软元件设计
5.5 系统软件设计
本章总结

第6章 利用PLC实现专用数控攻丝机床的设计
6.1 数控加工螺纹概述
6.2 PID算法
6.3 专用数控攻丝机床的控制要求
6.3.1 PLC的中断处理
6.3.2 控制要求
……
第7章 利用PLC实现两轴专用数控铣床控制系统的设计
第8章 利用PLC改造数控铣床实现四轴联动控制
第9章 利用PLC实现数控滚齿机的控制系统设计
参考文献