11.plc的组成、技术指标

　　可编程序控制器plc实质上是一种专用工业控制计算机，其组成包括硬件和软件两大部分。其硬件包括基本组成部分、i／0扩展部分和外部设备三大部分。基本部分包括cpu及存储器、输入输出接口、电源等；i／o扩展部分是为系统扩展输入输出点数而设计的；外部设备是开发plc控制系统（设计、调试应用程序）的辅助设备，主要有编程器、eprom写入器、磁带机、打印机、监视器等。plc软件包括系统软件和应用软件。系统软件由plc生产厂家编制，一般固化在rom中，随机提供给用户。应用软件由用户根据控制需要编写，可存储在带锂电池保护的ram中、eprom模块（盒）中或盒式磁带中。plc机插入装有用户程序的eprom模块，则执行eprom模块中的程序，没有eprom模块插入，则执行ram中的程序。

　　plc的主要技术指标包括存储容量、扫描速度、i／o点数、编程语言等。

　　12.plc的特点

　　plc的特点有控制程序可变，具有良好的柔性；采用面向过程的语言编程，编程方便；功能完善；扩展方便，配置灵活；系统构成简单，安装调试方便；可靠性高等。正因为它具有上述特点才在数控机床及机械制造中得到广泛应用。

　　13.应用于数控机床中的两种plc的型式、特点、区别

　　可编程序控制器应用于数控机床中有两种型式，即内装型和独立型。

　　内装型plc的特点是：

　　（1）它的性能指标由所属的cnc装置的性能规格确定。其硬件和软件被作为cnc装置的基本功能统一设计，具有结构紧凑、适配性强等优点。

　　（2）它有与cnc共用微处理器和具有专用微处理器两种类型。前者利用cnc微处理器的余力来完成plc的功能，i／o点数较少；后者由于有独立的微处理器，多用于顺序程序复杂及动作速度要求快的场合。

　　（3）它与cnc其他电路同装在一个机箱内，共用一个电源和地线。

　　（4）它的硬件电路可与cnc其他电路制作在同一块印刷电路板上，也可以单独制成一块附加印刷电路板。

　　（5）它对外没有单独配置的i／o接口电路，而是使用cnc装置本身的i／o接口电路。

　　（6）采用内装型plc，扩大了cnc内部直接处理的窗口通信功能，可以采用梯形图编辑和传送高级控制功能，且造价低，提高了cnc的性能／价格比。

　　独立型plc的特点是：

　　①可根据数控机床对控制功能的要求灵活选购或自行开发。

　　②有自己的i／o接口电路，plc与cnc装置、plc与机床侧的连接都通过i／0接口电路连接。plc本身采用模块化结构，装在插板式笼箱内，i／o点数可通过i／0模块或插板的增减灵活配置。

　　③可以扩大cnc的控制功能，可以形成两个以上的附加轴控制。

　　④在性能／价格比上不如内装型plc.

　　由内装型和独立型plc的特点不难看出它们之间的区别：

　　①内装型plc其硬件和软件被作为cnc装置的基本功能统一设计，其性能指标由所属的cnc装置的性能，规格确定。而独立型plc是根据数控机床对控制功能要求进行灵活选购或自行开发的单独的plc机。

　　②内装型plc可以与cnc共用一个微处理器，而独立型plc不与cnc共用一个微处理器。

　　③内装型plc与cnc其他电路同装在一个机箱内，共用一个电源和地线。而独立型plc本身采用模块化结构，单独装在插板式笼箱内，i／o点数可通过i／0模块或插板的增减灵活配置。

　　④内装型plc对外没有单独配置的i／o接口电路，而是使用cnc装置本身的i／0接口电路。而独立型plc有自己的l／0接口电路，plc与cnc装置、plc与机床侧的连接都通过l／o接口电路连接。

　　⑤独立型plc可以扩展cnc的控制功能，可以形成两个以上的附加轴控制。而内装型plc则不可以。

　　⑥在性能／价格比上，内装型plc高于独立型。

　　14.plc在工业控制中的应用

　　plc广泛应用于工业控制中，可以应用plc进行顺序控制和开关逻辑控制、闭环过程控制、组合数字控制，可以组成多级控制系统及控制机器人等，plc也可以用于位置控制中。

　　15.伺服系统的分类以及数控机床对伺服系统的要求

　　按照控制对象和使用目的的不同，数控机床伺服系统可分为进给伺服系统、主轴伺服系统和辅助伺服系统。按照伺服系统调节理论，数控机床的进给伺服系统可分为开环、闭环和半闭环伺服系统；按驱动部件的动作原理又可将其分为电液控制系统和电气控制系统。电气控制系统又有步进电动机驱动系统、直流伺服电动机驱动系统和交流伺服电动机驱动系统。按照反馈控制方式，数控机床进给伺服系统有脉冲比较、相位比较、幅值比较和全数字等伺服系统等。

　　数控机床的进给伺服驱动系统应该满足高精度、快速响应、调速范围宽、低速大转矩、可靠性高等要求。数控机床的主轴驱动系统不仅应该具有宽的调速范围，而且能在尽可能宽的调速范围内保持恒功率输出。另外，为了满足不同数控机床的加工要求，主轴驱动系统还应该满足一些特殊要求。例如，为了能在数控车床上加工螺纹要求主轴驱动与进给驱动实行同步控制；为了保证端面加工的表面粗糙度，要求数控车床、数控磨床等机床的主轴驱动具有恒线速切削功能；加工中心的主轴驱动系统应具有高精度的主轴停位控制功能，以便进行自动换刀；有的数控机床还要求主轴驱动系统具有角度控制功能。

　　16.步进电动机的工作原理及特点

　　步进电动机是一种同步电动机，定子磁场在空间旋转时，转子跟随定子磁场同步旋转。定子磁场的激磁磁势为脉冲式，使磁场以一定频率步进式旋转，转子也就一步一步旋转。可见，步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移（或直线位移）的执行元件。给步进电动机供电的电源是脉冲电源，而不是直流电源或正弦交流电源。步进电动机的特点是：

　　（1）步进电动机转子的转速主要取决于脉冲的频率，转子总的角位移取决于总的脉冲数，转子的转向取决于分配脉冲的相序。其步距值不受各种干扰因素的影响。

　　（2）步进电动机每走一步所转过的角度（实际步距值）与理论步距值之间总有一定的误差。从某一步到任何一步，即走任意步数后，也总会有一定的累积误差，但每转一圈的累积误差为零，亦即步距溪差不长期积累。

　　（3）步进电动机带负载的能力比较差。

　　17.步进电动机的主要性能指标

　　步进电动机的主要性能指标有：

　　（1）步距精度。我国生产的步进电动机的步距精度一般在±10～±30分的范围，有些可达±2～±5分。

　　（2）最大静转矩。用以衡量步进电动机带负载的能力。

　　（3）起动频率。是使步进电动机能够由静止定位状态不失步地起动，并进入正常运行的控制脉冲最高频率。在电动机空载情况下，称为空载起动频率。在有负载情况下，不失步起动所允许的最高频率将大大降低。

　　（4）连续运行频率。步进电动机起动后，其转速将跟随控制脉冲频率连续上升而不失步的控制脉冲的最高频率称为连续运行频率的最高工作频率。步进电动机的连续运行频率随负载的增大而下降，但步进电动机连续运行频率远高于其起动频率。

　　18.常用的反应式、永磁感应子式步进电动机的主要区别

　　永磁感应子式步迸电动机的定子结构与反应式步进电动机的定子结构基本相同，也分成若干个极，极上有齿和控制线圈。但永磁感应子式步进电动机的转子由两段铁心和位于中部的环形磁钢组成。由于磁路内含有永久磁钢，故当定子绕组断电后仍具有一定的定位转矩。

　　19.步进电动机的转数和转速的计算

　　步进电动机的步距角用下式计算：