本書從機床電氣工程師職前安全講起，詳細介紹了常用機床電氣元件的認知、選用與故障處理，對電氣原理圖在機床中的應用進行了有針對性的介紹，對機床PLC進行了較為完整的知識講解，詳細列舉了五個綜合的電氣改造案例，*后還介紹了機床物聯網方面的知識，對機床電氣技術的學習方向進行了引導和規劃。
本書可供企業新入職或轉崗的電氣工程師，尤其是數控機床電氣維修人員學習參考，也可供數控及自動化專業學生使用。
１、面向機床電氣培訓需求，緊密圍繞新學員在實際工作中常用的知識點和技能點，兼顧理論與實踐，突出重點和難點，在教授學員知識技能的同時，注重引導他們培養分析問題、解決問題的能力。
２、語言通俗，是一看就懂的入門級經典教程。
機床（Machine Tool，MT），是指能制造機器的機器，因此機床又稱為工業母機。小到手機，中到汽車火車，大到輪船飛機，其中大大小小的零件大都是由機床生產出來的。傳統普通機床的機械結構復雜，加工能力及效率有限，對技術人員更加倚重的是機械知識；而搭載了數控系統的數控機床，機械結構得到了大幅簡化，加工能力及效率卻大幅提高，對技術人員更加倚重的是數控技術的電氣知識。學好數控技術的電氣知識，會讓我們更加深入地認識數控機床。
當今是一個信息爆炸的時代，為我們學習技能帶來了很大的優勢。但凡事有利就有弊，互聯網上的海量信息反而在一定程度上讓我們找不到入門學習的方向與重點。
筆者現就職于武漢重型機床集團有限公司，曾在沈陽機床股份有限公司擔任電氣經理，從事數控機床的電氣技術相關工作十余年，工作內容包括電氣設計、技術培訓、技術支持與服務、數據采集與分析等，精通西門子、發那科、菲迪亞、海德漢、i5（沈陽機床股份有限公司自主研發）、倍福等國內外知名數控系統。在此希望借助本書，與院校學生、職場新人分享一些自己的心得，讓讀者在學習數控機床電氣技術上少走一些彎路。
正文部分的內容，理論知識與計算公式很少，更多的是結論性與經驗性的論述，讓諸位讀者對于要學習的內容有一個框架性的認識，避免過多的理論知識與計算公式讓各位讀者在學習的過程中產生眩暈感，進而失去了學習的興趣。
附錄部分的內容，重點講解正文中涉及的理論知識，相對比較枯燥晦澀，但如果讀者通讀正文后，再學習附錄中的內容，反而會有一種豁然開朗的感覺。
正文的內容是知其然，附錄中的內容是知其所以然。
本書開篇第1章，筆者花了很大的篇幅講安全教育，因為不論是對于企業還是個人來說，生命安全才是最重要的。對于職場新人，尤其是院校學生來說，需要認識的是，工廠不同于校園，工廠有各種各樣的機器和設備，常常會有一些安全隱患，我們需要時刻保持安全意識，避免安全事故的發生，這樣才能更好地為企業、為國家做貢獻。
本書由佟冬主編，華南理工大學宋小春、江門云科智能裝備有限公司邢煥武副主編，武漢重型機床集團有限公司雷學平、呂洪杰、邢福軍、陳超、楊洋、張圣平、郭蕾、張磊，沈陽機床股份有限公司黃麗梅、吳云峰、陳美良、李寧寧、苗松，江門云科智能裝備有限公司蔡世友，惠州技師學院陳建輝、丘建雄，廣東松山職業技術學院李福運，廣東創新科技職業學院梁柱，蘇州優備精密智能裝備有限公司孫源池參加編寫。
本書在審稿上得到了格勞博機床（中國）有限公司設計經理易剛先生與深圳創世紀機械有限公司電氣經理李慧賢女士的大力支持，在此致以誠摯的謝意。
由于筆者的水平有限，書中難免存在不足之處，歡迎廣大讀者批評指正。
佟冬
2019年7月28日
安全教育篇
第1章 機床很危險，使用需謹慎
1.1人身安全2
1.1.1安全符號4
1.1.2危險的機床5
(1)旋轉中的設備5
(2)旋轉設備是如何傷人的6
(3)破損的刀具7
(4)熾熱的廢屑8
(5)危險的冷卻液9
1.1.3觸電危險10
1.1.4危險的人11
1.2機床的安全13
1.2.1慎用修調模式13
1.2.2慎重修改權限13
電氣基礎知識篇
第2章 數控機床的電氣組成
2.1電纜種類及選擇16
2.1.1單芯線16
2.1.2多芯線17
2.1.3帶屏蔽的電纜18
2.2數控系統19
2.2.1CNC、NC、PLC與數控系統19
2.2.2數控系統的組成21
2.2.3總線（BUS）21
2.2.4操作站22
(1)功能鍵23
(2)操作鍵23
(3)鍵盤23
(4)控制面板24
(5)急停按鈕24
(6)倍率旋鈕25
(7)模式選擇26
2.2.5手持單元27
2.2.6伺服電動機28
2.2.7主軸電動機29
2.2.8放大器30
(1)放大器的作用31
(2)放大器的接口31
(3)放大器與變頻器33
2.2.9I/O模塊33
2.2.10光柵尺35
2.2.11數控系統硬件組成及接線35
第3章 常用電氣元件
3.1按鈕開關37
3.1.1操作面板上的按鈕38
3.1.2外置按鈕38
3.1.3按鈕的控制過程39
3.2機械型開關39
3.3感應開關40
3.4PNP與NPN，NC與NO41
3.5模擬量開關42
3.6電氣導軌44
3.7保護開關44
3.7.1空氣開關45
3.7.2電動機保護器46
3.7.3輔助觸點46
3.7.4電氣符號及接線46
3.8繼電器47
3.9接觸器50
3.10電磁閥51
3.11三相交流電動機52
3.12接線端子52
3.13電源55
3.13.1三相變壓器55
3.13.2穩壓電源56
3.14電網58
3.14.1電抗器58
3.14.2濾波器59
3.15電氣設計的重要事項60
3.15.1供電60
3.15.2電氣柜60
3.15.3接地61
(1)安全61
(2)消除干擾61
第4章 常用操作
4.1機床上電62
4.1.1軟鍵62
4.1.2報警查看63
4.2修改參數65
4.2.1允許修改參數65
4.2.2參數的表達形式66
4.2.3修改參數67
4.2.4禁止修改參數70
4.3回零操作70
4.4備份/恢復數據71
4.4.1備份/恢復數據準備72
4.4.2備份PLC程序及PLC參數73
4.4.3恢復PLC及PLC參數74
4.4.4備份CNC參數75
4.4.5備份螺距補償76
4.4.6其他數據備份76
4.4.7數據恢復76
第5章 電氣原理圖
5.1電氣原理圖的特點78
5.2電氣原理圖的組成79
5.3如何看懂電氣原理圖80
技能入門篇
第6章 PLC并不難
6.1PLC基礎知識86
6.1.1PLC種類86
6.1.2PLC入門的技巧87
6.1.3梯形圖的基本邏輯87
(1)讀取88
(2)寫入（賦值）88
(3)讀寫89
(4)邏輯關系89
6.2梯形圖PLC學習技巧90
6.2.1PLC運行原理及過程91
(1)PLC全局運行過程91
(2)PLC局部運行過程91
6.2.2PLC控制流程93
6.2.3控制流程具體過程94
(1)請求信號94
(2)使能條件94
(3)狀態輸出96
(4)報警處理96
6.2.4梯形圖的局限性96
6.2.5字節（BYTE）與位（BIT）97
6.2.6二進制與十進制的互相轉換98
(1)數字轉字節98
(2)字節轉數字99
(3)手輪有幾根線100
(4)伺服刀庫有幾根線101
6.2.7輸入輸出變量（X、Y變量）101
6.2.8中間變量（R變量）102
6.2.9系統變量（F、G變量）104
6.3發那科PLC的結構104
6.3.1發那科的PLC軟件104
6.3.2Title108
6.3.3Symbol Comment109
6.3.4LEVEL1110
6.3.5LEVEL2110
6.3.6Sub-program113
6.3.7Message113
6.4K參數115
6.4.1K參數設定方法115
6.4.2K參數的用途115
(1)功能程序調用115
(2)功能選擇118
(3)常開/常閉選擇118
6.4.3K參數的向下兼容120
6.5基本邏輯指令121
6.5.1PLC時序圖121
6.5.2上升沿檢測（SUB57，DIFU）122
6.5.3下降沿檢測（SUB58，DIFD）122
6.5.4功能程序調用（SUB65，CALL）123
6.5.5延時接通（SUB24，TMRB）123
(1)到位信號124
(2)控制按鈕125
(3)機床潤滑125
6.5.6TMRBF（SUB77，延時斷開）126
(1)夾具松開到位信號126
(2)保壓式液壓站126
6.6M代碼127
6.6.1標準M代碼127
6.6.2自定義M代碼127
6.6.3M代碼沖突128
6.6.4PLC處理128
(1)定義M代碼128
(2)M執行完成131
6.6.5調用子程序132
6.7強制輸出133
6.8動作控制134
6.9調試手冊135
技能應用篇
第7章 實際案例
7.1添加按鈕功能138
7.1.1定義按鈕輸入地址的中間變量139
7.1.2定義按鈕輸出地址的中間變量143
7.1.3按鈕的邏輯控制144
(1)添加邏輯控制144
(2)普通按鈕的邏輯控制（一）145
(3)普通按鈕的邏輯控制（二）147
(4)控制按鈕的邏輯控制148
(5)模擬運行150
(6)按鈕硬件接線152
7.2夾具的控制功能153
7.2.1查看M代碼是否被定義153
7.2.2M代碼保持控制154
7.2.3M代碼取消夾具夾緊155
7.2.4M87已被定義156
7.2.5夾具控制使能157
7.2.6夾具松開控制159
7.2.7M代碼完成159
7.2.8報警處理162
7.2.9電氣硬件部分164
7.2.10總結165
7.3添加照明燈功能165
7.3.1定義輸入輸出地址166
7.3.2新建照明燈功能程序166
7.3.3調用照明燈功能程序166
7.3.4照明燈的全部PLC代碼168
7.3.5電氣硬件部分169
(1)按鈕接線170
(2)照明燈電壓是DC24V170
(3)照明燈電壓是AC220V171
7.4增加排屑器功能171
7.4.1定義輸入輸出地址172
7.4.2PLC編寫172
(1)新建功能程序172
(2)調用功能程序173
(3)定義輸入輸出信號175
(4)定義按鈕部分175
(5)排屑器M代碼定義177
(6)M代碼控制排屑器180
(7)M代碼完成180
(8)軟件互鎖保護182
(9)硬件互鎖保護184
(10)輔助觸點報警184
7.5編譯PLC程序工作186
7.6生成PLC文件189
7.7恢復PLC191
7.7.1導入PLC191
7.7.2PLC生效192
第8章 常用電氣調試方法
8.1萬用表193
8.1.1萬用表的選擇193
8.1.2萬用表的使用194
(1)AC380V/220V的測量194
(2)DC24V的測量195
(3)電壓測量的注意事項195
(4)電阻的測量196
(5)蜂鳴器功能196
8.1.3機床上電前的準備工作196
8.2輸出信號的萬用表診斷197
8.3輸入信號的萬用表診斷198
8.4PLC診斷200
8.4.1K參數限制200
8.4.2輸入信號的限制201
8.4.3PLC查看201
第9章 工業4.0
9.1工業物聯網206
9.2第三方的函數庫（API）206
9.2.1發那科的FOCAS207
9.2.2聯機207
(1)電腦IP設定207
(2)數控系統IP設定208
(3)ping一下208
(4)安裝VB211
(5)編寫VB程序213
9.3讀取CNC數據215
9.3.1讀取軸的絕對坐標216
9.3.2讀取PLC信號223
9.3.3讀取NC參數229
9.3.4生成exe程序232
9.4工業物聯網的深層次開發234
附錄篇
第10章 本書相關理論
10.1PMC的解釋236
10.2功能塊重復檢測236
10.3FANUC Ladder其他功能238
10.3.1打印PLC238
10.3.2PLC顯示狀態切換239
10.3.3交叉表的不足240
10.3.4Address Map功能240
10.4電纜承載電流表242
10.5工業總線242
10.6CAT等級243
10.7屏蔽線原理245
10.7.1EMI245
10.7.2EMC245
10.7.3為什么地線不能纏繞246
10.8交流電動機的啟動電流與運行電流246
10.9電動機銘牌247
10.10星角切換248
10.11電動機保護器與空氣開關250
10.12同步電動機與異步電動機的區別250
10.13繼電器模組251
10.14交流電動機轉速計算公式251
10.15放大器控制原理252
10.15.1PWM與變頻器253
10.15.2諧波與濾波器254
10.16激光干涉儀254
10.16.1定位誤差與重復定位誤差255
10.16.2重復定位精度的重要性255
10.17球桿儀256
10.18電感放電特點257
10.19發那科梯形圖的優點與缺點258
10.20PLC代碼詳解259
10.21FLASH ROM和SRAM264
10.22引導頁面下的數據備份與恢復265
10.22.1備份PLC程序266
10.22.2恢復PLC程序266
10.22.3備份及恢復SRAM數據268
10.23強制輸入/輸出信號269
10.23.1強制輸入信號的利與弊270
10.23.2強制輸出信號的利與弊270
10.23.3如何強制輸入/輸出信號271
10.24IP等級275
10.25模式選擇（全）276
10.26F信號與G信號列表277
10.26.1特殊的F與G信號277
10.26.2標準的F與G信號279
10.27本書中的英文及縮寫293
10.28WIN7搜索不到文件名296
10.29FOCAS API查詢表297
10.29.1庫句柄及節點相關功能297
10.29.2伺服軸與主軸的相關功能298
10.29.3加工程序相關功能298
10.29.4CNC文件數據功能300
10.29.5刀具壽命管理功能301
10.29.6刀具管理功能302
10.29.7放大器控制相關功能302
10.29.8PLC/PMC相關功能303
10.29.9其他功能303
參考文獻
新書資訊