什么叫做伺服系統(tǒng)？
伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（ServoSystem）簡(jiǎn)稱(chēng)伺服系統(tǒng)，是一種以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)，例如數(shù)控機(jī)床等。使用在伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)要求具有響應(yīng)速度快、定位準(zhǔn)確、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ 使用在機(jī)電系統(tǒng)中的伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，為了能夠和絲杠等機(jī)械部件直接相連。伺服電機(jī)有一種專(zhuān)門(mén)的小慣量電機(jī)，為了得到極高的響應(yīng)速度。但這類(lèi)電機(jī)的過(guò)載能力低，當(dāng)使用在進(jìn)給伺服系統(tǒng)中時(shí)，必須加減速裝置。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量反映了系統(tǒng)的加速度特性，在選擇伺服電機(jī)時(shí)，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不能大于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的3倍。）較大等特點(diǎn)，這類(lèi)專(zhuān)用的電機(jī)稱(chēng)為伺服電機(jī)。當(dāng)然，其基本工作原理和普通的交直流電機(jī)沒(méi)有什么不同。該類(lèi)電機(jī)的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)單元稱(chēng)為伺服驅(qū)動(dòng)單元，有時(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)為伺服，一般其內(nèi)部包括電流、速度和/或位置閉環(huán)。
交流伺服電機(jī)的工作原理
伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。
4. 什么是伺服電機(jī)？有幾種類(lèi)型？工作特點(diǎn)是什么？
答：伺服電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降，
請(qǐng)問(wèn)交流伺服電機(jī)和無(wú)刷直流伺服電機(jī)在功能上有什么區(qū)別？
答：交流伺服要好一些，因?yàn)槭钦也刂?，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡(jiǎn)單，便宜。
永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)
20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國(guó)著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)已成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使原來(lái)的直流伺服面臨被淘汰的危機(jī)。90年代以后，世界各國(guó)已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)。交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置在傳動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)同直流伺服電動(dòng)機(jī)比較，主要優(yōu)點(diǎn)有：
⑴無(wú)電刷和換向器，因此工作可靠，對(duì)維護(hù)和保養(yǎng)要求低。
⑵定子繞組散熱比較方便。
⑶慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。
⑷適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。
⑸同功率下有較小的體積和重量。
什么是數(shù)控系統(tǒng) 什么是計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC）
什么是數(shù)控系統(tǒng)
數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)字控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)，英文名稱(chēng)為Numerical Control System，早期是由硬件電路構(gòu)成的稱(chēng)為硬件數(shù)控（Hard
NC），1970年代以后，硬件電路元件逐步由專(zhuān)用的計(jì)算機(jī)代替稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。
計(jì)算機(jī)數(shù)控（Computerized numerical
control,簡(jiǎn)稱(chēng)CNC）系統(tǒng)是用計(jì)算機(jī)控制加工功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)值控制的系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
CNC系統(tǒng)由數(shù)控程序、輸入裝置、輸出裝置、計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（CNC裝置）、可編程邏輯控制器（PLC）、主軸驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給（伺服）驅(qū)動(dòng)裝置（包括檢測(cè)裝置）等組成，如圖2-1所示。
圖 CNC系統(tǒng)的組成圖
CNC系統(tǒng)的核心是CNC裝置。由于使用了計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)具有了軟件功能，又用PLC代替了傳統(tǒng)的機(jī)床電器邏輯控制裝置，使系統(tǒng)更小巧，其靈活性、通用性、可靠性更好，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)控功能，使用、維護(hù)也方便，并具有與上位機(jī)連接及進(jìn)行遠(yuǎn)程通信的功能。
CNC
Computer Numerical Control 計(jì)算機(jī)數(shù)控,指用計(jì)算機(jī)作為一般數(shù)控系統(tǒng)中的控制裝置。
用途當(dāng)然是加工機(jī)械零件了。
數(shù)控沖床（CNC Turret punch）的特點(diǎn)
通常市場(chǎng)上說(shuō)的CNC培訓(xùn)主要指銑床，捎帶講加工中心，相對(duì)而言，工作機(jī)會(huì)比較多，工資也比其它機(jī)種高一些，但接受培訓(xùn)的人也多，只要看看華人培訓(xùn)學(xué)校的廣告就知道，沒(méi)有一家沒(méi)有這方面培訓(xùn)的，競(jìng)爭(zhēng)也十分激烈。相對(duì)而言，數(shù)控沖床則有很多大家不了解的地方： [ 相約加拿大:楓下論壇 rolia.net/forum ]
（1）數(shù)控沖床的培訓(xùn)至今在多倫多還沒(méi)有，我咨詢(xún)過(guò)4家公立學(xué)院，華人培訓(xùn)學(xué)校和一些洋人的培訓(xùn)學(xué)校，都沒(méi)有。因此競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)平和一些；
（2）沖床給大家的概念是很危險(xiǎn)的工種，因?yàn)樵趪?guó)內(nèi)，沖床經(jīng)常會(huì)發(fā)生沖掉手指等事故，但那是手工沖床。沒(méi)有紅外線保護(hù)，我最早看到進(jìn)口CNC沖床是在國(guó)內(nèi)的展覽會(huì)上，展示機(jī)器正在加工一個(gè)熊貓圖案的樣品，實(shí)際上數(shù)控沖床是十分安全的，這種沖床完全不同于你想象中國(guó)內(nèi)那種沖床，從安全性來(lái)講，操作員遠(yuǎn)離機(jī)器，僅僅是按一個(gè)START按鈕就可以了，連STOP鍵都不必按；同時(shí)，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)操作員遠(yuǎn)離機(jī)器，而操作員操作時(shí)機(jī)器則停著，即機(jī)動(dòng)人停，人動(dòng)機(jī)停，不可能沖動(dòng)手；全部的機(jī)器動(dòng)作由程序控制，一旦機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，只會(huì)停下來(lái)，給出一個(gè)報(bào)警信息，不會(huì)有其它事故發(fā)生；
（3）沖床是二維平面運(yùn)動(dòng)，很容易入門(mén)，實(shí)際上對(duì)新移民來(lái)講是更快捷的就業(yè)之路，尤其是對(duì)那些非機(jī)械專(zhuān)業(yè)的技術(shù)移民非常適合，不需要三維的想象能力要求，當(dāng)然如果你已經(jīng)學(xué)過(guò)CNC銑床再轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)學(xué)沖床就是非常容易的事了，另外也不要求你會(huì)編程，你只要會(huì)操作就可以了，頂多學(xué)會(huì)setup，而這都不是難事。
（4）是脫離純打工處境的捷徑，為什么這么講，大家知道，學(xué)銑床你必須學(xué)會(huì)編程你才算真正獨(dú)立工作，而沖床就不一樣，會(huì)SETUP就已經(jīng)可以了，編程則作為專(zhuān)門(mén)的職位，有專(zhuān)人在編程，你要做的就是把程序那里把零件加工出來(lái)，反過(guò)來(lái)講，一旦你成為programmer就不要在車(chē)間干活了，你就到office，到技術(shù)部門(mén)去編程了，不再屬于labor，而這個(gè)過(guò)程，如果你努力的話，有1年時(shí)間就可以達(dá)到，因?yàn)槟阋龅木褪菍W(xué)會(huì)Pro-engineer這個(gè)軟件的鈑金件設(shè)計(jì)功能，而同樣的時(shí)間內(nèi)，你能成為銑床的程序員嗎？你的銑床編程水平最高，你也得在車(chē)間干，我不是詆毀銑床，而正說(shuō)明銑床比較復(fù)雜，沖床更適合新移民學(xué)。
（5） 就業(yè)面廣，具有turret punch machine的工廠肯定有CNC punch press, CNC brake press machine, 相當(dāng)部分公司還會(huì)有laser cutting system（CNC），一部分公司有AMADA等全自動(dòng)punch machine，它們?nèi)渴?/span>CNC, 所以工作機(jī)會(huì)非常多，一旦有操作全自動(dòng)punch machine（如AMADA）經(jīng)驗(yàn)，工資起薪可達(dá)到18/小時(shí)，即使是junior再低也要15元/小時(shí)，也就是說(shuō)在這幾種工作中你可以不局限在某一個(gè)機(jī)種，只要找到其中一種機(jī)器，你就和CNC掛上鉤了，也和沖床掛上鉤了。
PLC
通常，我們上網(wǎng)的方式一般有：利用電話線的撥號(hào)﹑xDSL方式；利用有線電視線路的CABLE MODEM方式，或利用雙絞線的以太網(wǎng)方式。現(xiàn)在，我們又多了一種更方便，更經(jīng)濟(jì)的選擇：利用電線，這就是PLC！ PLC的英文全稱(chēng)是Power Line Communication，即電力線通信，是指利用電力線傳輸數(shù)據(jù)和話音信號(hào)的一種通信方式。該技術(shù)是把載有信息的高頻加載于電流，然后用電線傳輸，接受信息的調(diào)制解調(diào)器再把高頻從電流中分離出來(lái)，并傳送到計(jì)算機(jī)或電話，以實(shí)現(xiàn)信息傳遞。該技術(shù)在不需要重新布線的基礎(chǔ)上，在現(xiàn)有電線上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻等多業(yè)務(wù)的承載，也就是實(shí)現(xiàn)四網(wǎng)合一。終端用戶(hù)只需要插上電源插頭，就可以實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)接入，電視頻道接收節(jié)目，打電話或者是可視電話。。通過(guò)利用傳輸電流的電力線作為通信載體，使得PLC具有極大的便捷性，只要在房間任何有電源插座的地方，不用撥號(hào)，就立即可享受4.5~45Mbps的高速網(wǎng)絡(luò)接入，來(lái)瀏覽網(wǎng)頁(yè)﹑撥打電話，和觀看在線電影，從而實(shí)現(xiàn)集數(shù)據(jù)﹑語(yǔ)音﹑視頻，以及電力于一體的"四網(wǎng)合一"！另外，可將房屋內(nèi)的電話﹑電視﹑音響﹑冰箱等家電利用PLC連接起來(lái)，進(jìn)行集中控制，實(shí)現(xiàn)"智能家庭"的夢(mèng)想。目前，PLC主要是作為一種接入技術(shù)，提供寬帶網(wǎng)絡(luò)"最后
PLC之一——什么是PLC？
PLC（即可編程邏輯控制器，Programmable Logic Controller）是用來(lái)取代用于電機(jī)控制的順序繼電器電路的一種器件。PLC通過(guò)檢查輸入的狀態(tài)來(lái)控制它的輸出點(diǎn)的閉合與打開(kāi)。用戶(hù)輸入一段程序（通常是通過(guò)軟件），PLC就給出相應(yīng)的結(jié)果。
PLC在實(shí)際中用的很多。只要有工業(yè)的地方，就有PLC存在的機(jī)會(huì)。如果你就在機(jī)器制造、包裝、物料輸送、自動(dòng)裝配等行業(yè)中工作，那么你可能已經(jīng)在使用它了。如果沒(méi)有的話，你就是正在浪費(fèi)金錢(qián)和時(shí)間。幾乎所有需要電氣控制的地方都需要PLC。
例如，我們假設(shè)當(dāng)一個(gè)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，我們想讓一個(gè)電磁閥先開(kāi)啟5秒鐘，然后閉合，而不管開(kāi)關(guān)處于什么狀態(tài)。我們用一個(gè)簡(jiǎn)單的外部定時(shí)器就可心完成這一動(dòng)作。但是，如果該過(guò)程有10個(gè)開(kāi)關(guān)和10個(gè)電磁閥呢？我們需要10個(gè)外部定時(shí)器。如果在這一應(yīng)用中也需要對(duì)開(kāi)關(guān)的打開(kāi)次數(shù)單獨(dú)計(jì)量呢？我們需要大量的外部計(jì)數(shù)器。
可以看出，一個(gè)控制過(guò)程越復(fù)雜，我們就越需要使用PLC。使用PLC，我們可以很容易地對(duì)它的輸入計(jì)數(shù)，并且在指定的時(shí)刻開(kāi)啟電磁閥。
什么是plc
本人曾經(jīng)流浪在街頭找過(guò)工作，曾經(jīng)為不熟悉PLC而煩惱要跑書(shū)店，很多年過(guò)去了，我已不從事這方面的工作，現(xiàn)在我也難以用總結(jié)性的語(yǔ)言來(lái)為你描述，不過(guò)還好，轉(zhuǎn)貼一份給你，不是很理想，但對(duì)于一般人來(lái)說(shuō)，知道這些已經(jīng)足夠了（真正要掌握還是要靠實(shí)踐的）．
A＝＝＝＝＝＝＝＝自二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來(lái)，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，PLC的功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶(hù)需求的不斷提高，PLC在開(kāi)關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。
作為離散控的制的首選產(chǎn)品，PLC在二十世紀(jì)八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的PLC年增長(zhǎng)率保持為20%～30%。隨著工廠自動(dòng)化程度的不斷提高和PLC市場(chǎng)容量基數(shù)的不斷擴(kuò)大，近年來(lái)PLC在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的增長(zhǎng)速度放緩。但是，在中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家PLC的增長(zhǎng)十分迅速。綜合相關(guān)資料，2004年全球PLC的銷(xiāo)售收入為100億美元左右，在自動(dòng)化領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的位置。
PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來(lái)的，二十世紀(jì)七十年代的PLC只有開(kāi)關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車(chē)制造行業(yè)。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過(guò)數(shù)字輸入和輸出操作，來(lái)控制各類(lèi)機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。用戶(hù)編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲(chǔ)地址的程序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)行過(guò)程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，程序從起始步（步序號(hào)為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令），然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱(chēng)為一個(gè)掃描周期。不同型號(hào)的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級(jí)，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開(kāi)關(guān)量來(lái)處理，16位（也有32位的）為一個(gè)模擬量。大型PLC使用另外一個(gè)CPU來(lái)完成模擬量的運(yùn)算。把計(jì)算結(jié)果送給PLC的控制器。
相同I/O點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng)，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右）。PLC沒(méi)有專(zhuān)用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù)成本比DCS要低很多。一個(gè)PLC的控制器，可以接收幾千個(gè)I/O點(diǎn)（最多可達(dá)8000多個(gè)I/O）。如果被控對(duì)象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計(jì)企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。
近10年來(lái)，隨著PLC價(jià)格的不斷降低和用戶(hù)需求的不斷擴(kuò)大，越來(lái)越多的中小設(shè)備開(kāi)始采用PLC進(jìn)行控制，PLC在我國(guó)的應(yīng)用增長(zhǎng)十分迅速。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動(dòng)化水平的不斷提高，今后一段時(shí)期內(nèi)PLC在我國(guó)仍將保持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭。
通用PLC應(yīng)用于專(zhuān)用設(shè)備時(shí)可以認(rèn)為它就是一個(gè)嵌入式控制器，但PLC相對(duì)一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。實(shí)際工作中碰到的一些用戶(hù)原來(lái)采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。小松博客——匯集精品文章 http://liuhuisong.blogchina.com/在可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，PLC產(chǎn)業(yè)一定會(huì)有一個(gè)美好的未來(lái)．
B＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝PLC的工作原理
最初研制生產(chǎn)的 PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運(yùn)行方式是不相同的：
(1)繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式，即如果這個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn)（包括其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)）在繼電器控制線路的哪個(gè)位置上都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作。
(2)PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶(hù)程序的運(yùn)行方式，即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開(kāi)，該線圈的所有觸點(diǎn)(包括其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn))不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。
為了消除二者之間由于運(yùn)行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類(lèi)觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在 100ms以上，而PLC掃描用戶(hù)程序的時(shí)間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式---掃描技術(shù)。這樣在對(duì)于I/O響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合，PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒(méi)有什么區(qū)別了。
1、掃描技術(shù)
當(dāng) PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。
(1)輸入采樣階段
在輸入采樣階段， PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
(2)用戶(hù)程序執(zhí)行階段
在用戶(hù)程序執(zhí)行階段， PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶(hù)程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶(hù)程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。
(1)輸出刷新階段
當(dāng)掃描用戶(hù)程序結(jié)束后， PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。
比較下二個(gè)程序的異同：
程序 1：
程序 2：
這兩段程序執(zhí)行的結(jié)果完全一樣，但在 PLC中執(zhí)行的過(guò)程卻不一樣。程序1只用一次掃描周期，就可完成對(duì)%M4的刷新； 程序2要用四次掃描周期，才能完成對(duì)%M4的刷新。
這兩個(gè)例子說(shuō)明：同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，也可以看到：采用掃描用戶(hù)程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時(shí)間對(duì)整個(gè)運(yùn)行來(lái)說(shuō)可以忽略，那么二者之間就沒(méi)有什么區(qū)別了。
一般來(lái)說(shuō)， PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個(gè)掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶(hù)程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時(shí)間的總和。
2、PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間
為了增強(qiáng) PLC的抗干擾能力，提高其可靠性，PLC的每個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。
為了能實(shí)現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制， PLC采用了不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式（掃描技術(shù)）。
以上兩個(gè)主要原因，使得 PLC得I/O響應(yīng)比一般微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)滿(mǎn)的多，其響應(yīng)時(shí)間至少等于一個(gè)掃描周期，一般均大于一個(gè)掃描周期甚至更長(zhǎng)。
所謂 I/O響應(yīng)時(shí)間指從PLC的某一輸入信號(hào)變化開(kāi)始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號(hào)的改變所需的時(shí)間。其最短的I/O響應(yīng)時(shí)間與最長(zhǎng)的I/O響應(yīng)時(shí)間如圖所示：
最短 I/O響應(yīng)時(shí)間：
最長(zhǎng) I/O響應(yīng)時(shí)間：
以上是一般的 PLC的工作原理，但在現(xiàn)代出現(xiàn)的比較先進(jìn)的PLC中，輸入映像刷新循環(huán)、程序執(zhí)行循環(huán)和輸出映像刷新循環(huán)已經(jīng)各自獨(dú)立的工作，提高了PLC的執(zhí)行效率。在實(shí)際的工控應(yīng)用之中，編程人員應(yīng)當(dāng)知道以上的工作原理，才能編寫(xiě)出質(zhì)量好、效率高的工藝程序。
什么是數(shù)控
什么是數(shù)控(NC或CNC)
數(shù)控是數(shù)字控制的簡(jiǎn)稱(chēng)，英文為 Numerical
Control，簡(jiǎn)稱(chēng)NC。目前數(shù)控一般是采用通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制，因此數(shù)控也稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控(Computer Numerical
Control )，簡(jiǎn)稱(chēng)CNC，國(guó)外一般都稱(chēng)為CNC，很少再用NC這個(gè)概念了。下面詳細(xì)說(shuō)明之：
數(shù)控(Numerical Control,NC
數(shù)字控制)是指用數(shù)字、文字和符號(hào)組成的數(shù)字指令來(lái)實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制的技術(shù)。它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和與機(jī)械能量流向有關(guān)的開(kāi)關(guān)量。數(shù)控的產(chǎn)生依賴(lài)于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運(yùn)算的出現(xiàn)。1908年，穿孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問(wèn)世；19世紀(jì)末，以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明；1938年，香農(nóng)在美國(guó)麻省理工學(xué)院進(jìn)行了數(shù)據(jù)快速運(yùn)算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，包括計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)是與機(jī)床控制密切結(jié)合發(fā)展起來(lái)的。1952年，第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床問(wèn)世，成為世界機(jī)械工業(yè)史上一件劃時(shí)代的事件，推動(dòng)了自動(dòng)化的發(fā)展。
現(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)(Computer Numerical Control
)，目前它是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計(jì)算機(jī)按事先存貯的控制程序來(lái)執(zhí)行對(duì)設(shè)備的控制功能。由于采用計(jì)算機(jī)替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入數(shù)據(jù)的存貯、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件來(lái)完成。
什么是數(shù)控機(jī)床? 數(shù)控機(jī)床是什么?
什么是數(shù)控機(jī)床? 數(shù)控機(jī)床的組成
數(shù)字控制機(jī)床(Numerical Control Machine
Tools)簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控機(jī)床，這是一種將數(shù)字計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床的控制技術(shù)。它把機(jī)械加工過(guò)程中的各種控制信息用代碼化的數(shù)字表示，通過(guò)信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床的動(dòng)作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動(dòng)地將零件加工出來(lái)。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問(wèn)題，是一種柔性的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。
數(shù)控機(jī)床的組成:
數(shù)控機(jī)床的基本組成包括加工程序載體、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)床主體和其他輔助裝置。下面分別對(duì)各組成部分的基本工作原理進(jìn)行概要說(shuō)明。
1．加工程序載體
數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，不需要工人直接去操作機(jī)床，要對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制，必須編制加工程序。零件加工程序中，包括機(jī)床上刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡、工藝參數(shù)（進(jìn)給量主軸轉(zhuǎn)速等）和輔助運(yùn)動(dòng)等。將零件加工程序用一定的格式和代碼，存儲(chǔ)在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤(pán)等，通過(guò)數(shù)控機(jī)床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單元。
2．?dāng)?shù)控裝置
數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心?，F(xiàn)代數(shù)控裝置均采用CNC(Computer Numerical
Control)形式，這種CNC裝置一般使用多個(gè)微處理器，以程序化的軟件形式實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能，因此又稱(chēng)軟件數(shù)控(Software
NC)。CNC系統(tǒng)是一種位置控制系統(tǒng)，它是根據(jù)輸入數(shù)據(jù)插補(bǔ)出理想的運(yùn)動(dòng)軌跡，然后輸出到執(zhí)行部件加工出所需要的零件。因此，數(shù)控裝置主要由輸入、處理和輸出三個(gè)基本部分構(gòu)成。而所有這些工作都由計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)程序進(jìn)行合理地組織，使整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)地進(jìn)行工作。
（1）輸入裝置
將數(shù)控指令輸入給數(shù)控裝置，根據(jù)程序載體的不同，相應(yīng)有不同的輸入裝置。目前主要有鍵盤(pán)輸入、磁盤(pán)輸入、CAD/CAM系統(tǒng)直接通信方式輸入和連接上級(jí)計(jì)算機(jī)的DNC(直接數(shù)控)輸入，現(xiàn)仍有不少系統(tǒng)還保留有光電閱讀機(jī)的紙帶輸入形式。
1）紙帶輸入方式。可用紙帶光電閱讀機(jī)讀入零件程序，直接控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)，也可以將紙帶內(nèi)容讀入存儲(chǔ)器，用存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存的零件程序控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)。
2）MDI手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式。操作者可利用操作面板上的鍵盤(pán)輸入加工程序的指令，它適用于比較短的程序。
在控制裝置編輯狀態(tài)(EDIT)下，用軟件輸入加工程序，并存入控制裝置的存儲(chǔ)器中，這種輸入方法可重復(fù)使用程序。一般手工編程均采用這種方法。
在具有會(huì)話編程功能的數(shù)控裝置上，可按照顯示器上提示的問(wèn)題，選擇不同的菜單，用人機(jī)對(duì)話的方法，輸入有關(guān)的尺寸數(shù)字，就可自動(dòng)生成加工程序。
3）采用DNC直接數(shù)控輸入方式。把零件程序保存在上級(jí)計(jì)算機(jī)中，CNC系統(tǒng)一邊加工一邊接收來(lái)自計(jì)算機(jī)的后續(xù)程序段。DNC方式多用于采用CAD/CAM軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜工件并直接生成零件程序的情況。
（2）信息處理
輸入裝置將加工信息傳給CNC單元，編譯成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的信息，由信息處理部分按照控制程序的規(guī)定，逐步存儲(chǔ)并進(jìn)行處理后，通過(guò)輸出單元發(fā)出位置和速度指令給伺服系統(tǒng)和主運(yùn)動(dòng)控制部分。CNC系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)包括：零件的輪廓信息(起點(diǎn)、終點(diǎn)、直線、圓弧等)、加工速度及其他輔助加工信息(如換刀、變速、冷卻液開(kāi)關(guān)等)
，數(shù)據(jù)處理的目的是完成插補(bǔ)運(yùn)算前的準(zhǔn)備工作。數(shù)據(jù)處理程序還包括刀具半徑補(bǔ)償、速度計(jì)算及輔助功能的處理等。
（3）輸出裝置
輸出裝置與伺服機(jī)構(gòu)相聯(lián)。輸出裝置根據(jù)控制器的命令接受運(yùn)算器的輸出脈沖，并把它送到各坐標(biāo)的伺服控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)功率放大，驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)，從而控制機(jī)床按規(guī)定要求運(yùn)動(dòng)。
3．伺服系統(tǒng)和測(cè)量反饋系統(tǒng)
伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統(tǒng)的作用是把接受來(lái)自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大、整形處理后，轉(zhuǎn)換成機(jī)床執(zhí)行部件的直線位移或角位移運(yùn)動(dòng)。由于伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的最后環(huán)節(jié)，其性能將直接影響數(shù)控機(jī)床的精度和速度等技術(shù)指標(biāo)，因此，對(duì)數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)裝置，要求具有良好的快速反應(yīng)性能，準(zhǔn)確而靈敏地跟蹤數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)字指令信號(hào)，并能忠實(shí)地執(zhí)行來(lái)自數(shù)控裝置的指令，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)跟隨特性和靜態(tài)跟蹤精度。
伺服系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部分。驅(qū)動(dòng)裝置由主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元和主軸伺服電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)組成。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)是常用的驅(qū)動(dòng)裝置。
測(cè)量元件將數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的實(shí)際位移值檢測(cè)出來(lái)并經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置中，數(shù)控裝置對(duì)反饋回來(lái)的實(shí)際位移值與指令值進(jìn)行比較，并向伺服系統(tǒng)輸出達(dá)到設(shè)定值所需的位移量指令。
4．機(jī)床主體
機(jī)床主機(jī)是數(shù)控機(jī)床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作臺(tái)、主軸箱、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、刀架及自動(dòng)換刀裝置等機(jī)械部件。它是在數(shù)控機(jī)床上自動(dòng)地完成各種切削加工的機(jī)械部分。與傳統(tǒng)的機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床主體具有如下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
（1）采用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機(jī)床新結(jié)構(gòu)。通常用提高結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的靜剛度、增加阻尼、調(diào)整結(jié)構(gòu)件質(zhì)量和固有頻率等方法來(lái)提高機(jī)床主機(jī)的剛度和抗震性，使機(jī)床主體能適應(yīng)數(shù)控機(jī)床連續(xù)自動(dòng)地進(jìn)行切削加工的需要。采取改善機(jī)床結(jié)構(gòu)布局、減少發(fā)熱、控制溫升及采用熱位移補(bǔ)償?shù)却胧?，可減少熱變形對(duì)機(jī)床主機(jī)的影響。
（2）廣泛采用高性能的主軸伺服驅(qū)動(dòng)和進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置，使數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)鏈縮短，簡(jiǎn)化了機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
（3）采用高傳動(dòng)效率、高精度、無(wú)間隙的傳動(dòng)裝置和運(yùn)動(dòng)部件，如滾珠絲杠螺母副、塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等。
5．?dāng)?shù)控機(jī)床的輔助裝置
輔助裝置是保證充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床功能所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動(dòng)、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤(rùn)滑裝置，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和數(shù)控分度頭，防護(hù)，照明等各種輔助裝置。
數(shù)控加工的基本過(guò)程
數(shù)控加工，就是泛指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的工藝過(guò)程。數(shù)控機(jī)床是一種用計(jì)算機(jī)來(lái)控制的機(jī)床，用來(lái)控制機(jī)床的計(jì)算機(jī)，不管是專(zhuān)用計(jì)算機(jī)、還是通用計(jì)算機(jī)都統(tǒng)稱(chēng)為數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和輔助動(dòng)作均受控于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令。而數(shù)控系統(tǒng)的指令是由程序員根據(jù)工件的材質(zhì)、加工要求、機(jī)床的特性和系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式(數(shù)控語(yǔ)言或符號(hào))編制的。所謂編程，就是把被加工零件的工藝過(guò)程、工藝參數(shù)、運(yùn)動(dòng)要求用數(shù)字指令形式(數(shù)控語(yǔ)言)記錄在介質(zhì)上，并輸入數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程序指令向伺服裝置和其它功能部件發(fā)出運(yùn)行或終斷信息來(lái)控制機(jī)床的各種運(yùn)動(dòng)。當(dāng)零件的加工程序結(jié)束時(shí)，機(jī)床便會(huì)自動(dòng)停止。任何一種數(shù)控機(jī)床，在其數(shù)控系統(tǒng)中若沒(méi)有輸入程序指令，數(shù)控機(jī)床就不能工作。
機(jī)床的受控動(dòng)作大致包括機(jī)床的起動(dòng)、停止；主軸的啟停、旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速的變換；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向、速度、方式；刀具的選擇、長(zhǎng)度和半徑的補(bǔ)償；刀具的更換，冷卻液的開(kāi)起、關(guān)閉等。圖4-29是數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程框圖。從框圖中可以看出在數(shù)控機(jī)床上加工零件所涉及的范圍比較廣，與相關(guān)的配套技術(shù)有密切的關(guān)系。合格的編程員首先應(yīng)該是一個(gè)很好的工藝員，應(yīng)熟練地掌握工藝分析、工藝設(shè)計(jì)和切削用量的選擇，能正確地選擇刀輔具并提出零件的裝夾方案，了解數(shù)控機(jī)床的性能和特點(diǎn)，熟悉程序編制方法和程序的輸入方式。
數(shù)控加工程序編制方法有手工(人工)編程和自動(dòng)編程之分。手工編程，程序的全部?jī)?nèi)容是由人工按數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式編寫(xiě)的。自動(dòng)編程即計(jì)算機(jī)編程，可分為以語(yǔ)言和繪畫(huà)為基礎(chǔ)的自動(dòng)編程方法。但是，無(wú)論是采用何種自動(dòng)編程方法，都需要有相應(yīng)配套的硬件和軟件。
可見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工編程是關(guān)鍵。但光有編程是不行的，數(shù)控加工還包括編程前必須要做的一系列準(zhǔn)備工作及編程后的善后處理工作。一般來(lái)說(shuō)數(shù)控加工工藝主要包括的內(nèi)容如下：
(1) 選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的零件及內(nèi)容；
(2) 對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控加工的工藝分析；
(3) 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)；
(4) 對(duì)零件圖紙的數(shù)學(xué)處理；
(5) 編寫(xiě)加工程序單；
(6) 按程序單制作控制介質(zhì)；
(7) 程序的校驗(yàn)與修改；
(8) 首件試加工與現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理；
(9) 數(shù)控加工工藝文件的定型與歸檔。
