1.2 数控机床电气控制系统图

根据国家电气制图标准，用规定的电气符号及图线来表示系统中各电气设备、装置及元器件的连接关系的图纸就是电气控制系统图。电气控制系统图包括电气原理图、元件布置图和安装接线图。

1.2.1 电气原理图

电气原理图表示电流从电源到负载的传送情况和各电气元件的动作原理及相互关系，而不考虑各电气元件的实际安装位置和实际连线情况。

1.普通机床的电气原理图

1）电气原理图中的图形符号与文字符号

（1）图形符号。图形符号是用来表示一台设备或某一概念的图形、标记或字符。例如，“～”表示交流，国家电气图用符号标准GB/T4728规定了电气简图中图形符号的画法，该标准及国家电气制图标准GB/T6988于1997年1月1日正式开始执行。

（2）文字符号。文字符号是用来表示电气设备、装置、元器件的名称、功能、状态和特征的字符代码。文字符号分为两种。

① 基本文字符号：表示电气设备、装置及元器件的器件名称。如R表示电阻类器件、F表示保护类器件、RT表示热敏电阻、FU表示熔断器、FR表示热继电器等。

② 辅助文字符号：表示电气设备、装置、元器件及电路的功能、状态和特征。如SYN表示同步、RD表示红色等。

2）电气原理图的绘制原则

（1）主电路用粗线条画在左边；控制电路用细线条画在右边。

（2）电气元件采用国家标准规定的图形符号和文字符号表示。

（3）需要测试和拆接外部引线的端子，应用图形符号“空心圆”表示；电路的连接点用“实心圆”表示。

（4）同一电气元件的各部件可不画在一起，但文字符号要相同。若有多个同一种类的电气元件，可在文字符号后加上数字符号的下标，如KM1、KM2等。

（5）所有按钮、触点均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出。

（6）控制电路的分支电路，原则上按动作顺序和信号流自上而下或自左至右绘制。

（7）电路图应按主电路、控制电路、照明电路、信号电路分开绘制。直流和单相电源电路用水平线画出，一般画在图样上方，相序自上而下排列。中性线（N）和保护接地线（PE）放在相线之下。主电路与电源电路垂直画出。控制电路与信号电路垂直画在两条水平电源线之间。耗电元件（如电器的线圈、电磁铁、信号灯等）直接与下方水平线连接。控制触点连接在上方水平线与耗电元件之间。

（8）当图形垂直放置时，各元器件触点图形符号以“左开右闭”的原则绘制；当图形水平放置时，以“上闭下开”的原则绘制。

如图1-33所示是CW6132型普通车床的电气原理图。

3）电气原理图符号位置的索引

较复杂的电气原理图中，在继电器、接触器线圈下方均列有触点表以说明线圈和触点的从属关系，即“符号位置索引”。也就是在相应线圈的下方，给出触点的图形符号（有时也可省去），对未使用的触点用“×”标明（或不作标明）。元器件相关触点位置的索引用图号、页次和区号组合表示，如图1-34所示。接触器和继电器的触点位置描述如图1-35所示。

4）电气原理图的识图方法与步骤

（1）识图方法。

① 结合电工基础知识识图。在掌握电工基础知识的基础上，准确、迅速地识图。如改变电动机电源相序，即可改变其旋转方向的控制。

② 结合典型电路识图。典型电路就是常见的基本电路（如电动机的启动、制动、顺序控制等电路）。不管多复杂的电路，几乎都是由若干基本电路组成的。因此，熟悉各种典型电路，是看懂较复杂电气原理图的基础。

③ 结合制图要求识图。在绘制电气原理图时，为了加强图纸的规范性、通用性和示意性，必须遵循一些规则和要求，利用这些制图的知识能够准确地识图。

（2）识图步骤。

① 准备。了解生产过程和工艺对电路提出的要求；了解各种用电设备和控制电器的位置及用途；了解图中的图形符号及文字符号的意义。

② 主电路。首先要仔细看一遍电气原理图，弄清电路的性质，是交流电路还是直流电路。然后从主电路入手，根据各元器件的组合判断电动机的工作状况（如电动机的启停、正反转等）。

③ 控制电路。分析完主电路后，再分析控制电路，要按动作顺序对每条小回路逐一分析研究，然后再全面分析各条回路间的联系和制约关系，要特别注意与机械、液压部件的动作关系。

④ 阅读保护、照明、信号指示及检测等部分的电路。

2.数控机床的电气原理图

这里以南京日上自动化设备有限责任公司生产的CK0625数控车床为例，针对其电气原理图进行介绍。CK0625数控机床电气图纸详见本书附录A。

1）电气原理图中的图形符号与文字符号

数控机床电气原理图中的图形符号与文字符号与普通机床的规定是完全相同的。

2）电气原理图的绘制原则

数控机床与普通机床电气原理图绘制原则的相同之处将不再赘述，在此只介绍二者的不同之处。

（1）在设计及绘制数控机床电气原理图的过程中，其电气原理图由多页图纸组成，每一页图纸上都只画出了部分电路，只有所有页电气图纸的内容组合在一起才构成一个完整的数控机床电气原理图。

（2）不存在“主电路用粗线条画在左边；控制电路用细线条画在右边”的绘制原则。

3）电气原理图符号位置的索引

与普通机床的电气原理图一样，在数控机床电气原理图中也是通过“符号位置索引”搜索电气元件的。数控机床电气原理图的位置索引使用“页次和区号”的组合表示。如在附录A的CK0625数控机床电气图纸中，每一页的右下角都标识有“共××页”及“第××页”的字样，这就是“页次”；而电气图纸每一页的上、下方，均有用数字表示的分割区域，这些数字就是“区号”。

例如，图纸中某电气元件文字符号下方的标识若是“5.3”，则说明该电气元件具有同样文字符号的其他部分（如触点或线圈）在第5页图纸的3号区域内。

若在导线（如2L1、2L2、2L3）的前方/后方标识有“2.10”字样，则说明该导线与第2页图纸的10号区域内具有同样文字符号的导线相连。

4）电气原理图识图方法与步骤

（1）识图方法。掌握了数控机床电气原理图的设计规律，就可以轻松地识图。一般来说，数控机床的电气原理图都是按照功能对电路进行划分并分别设计在不同的页上。下面以附录A CK0625数控机床电气图纸为例，详细介绍该机床电气原理图的设计规律。

① 画数控机床三相五线制动力电源供给电路（附录A CK0625数控机床电气图纸的第1页）。

② 画电源分配电路（附录A CK0625数控机床电气图纸的第2、3、4页）。

③ 辅助运动的主电路部分（附录A CK0625 数控机床电气图纸的第3 页“刀架转位电机”）。

④ 伺服及主轴驱动器供电控制电路、辅助运动（如刀架电机正反转控制电路等）及数控系统上电控制电路（附录A CK0625数控机床电气图纸的第5页）。

⑤ 伺服驱动模块的外部接线及控制电路图（附录A CK0625 数控机床电气图纸的第6页）。

⑥ 主轴驱动模块（如变频器）的外部接线及控制电路图（附录A CK0625数控机床电气图纸的第7页）。

⑦ 数控系统主机单元及I/O模块的外部接线图（附录A CK0625数控机床电气图纸的第8页）。

⑧ PLC（I/O）接口输入信号接线图（附录A CK0625数控机床电气图纸的第9～13页）。

⑨ PLC（I/O）接口输出信号接线图（附录A CK0625数控机床电气图纸的第14～15页）。

另外，在每一页数控机床电气原理图的上方，都用文字标识出当页每部分电路的功能，如第3页中的“主轴变频器电源”和“刀架转位电机”等文字标识。

由于普通机床没有数控系统，进给运动及主轴运动也不需要调速装置驱动，因此在普通机床的电气原理图中就不会出现上述④～⑦所描述的功能电路。

（2）识图步骤。

① 准备。除了与普通机床一样，需了解各种用电设备和控制电器在图中的位置及功能、了解图中的图形符号及文字符号的意义外，还要了解数控系统的组成及控制原理、了解PLC接口所有输入/输出信号的意义、了解所涉及的数控机床有哪些运动需要控制。

② 识图。可以按照电气原理图的设计顺序读图，也可以从实现机床某个功能的电路入手读图。在进行故障维修时，建议使用后者，因为这种读图方法可以缩小读图范围，使维修人员少走弯路，有助于提高排故速度。例如，发生与主轴有关的故障时，应首先将读图范围定位到主轴电动机所在的页面（附录A CK0625数控机床电气图纸的第7页），分析实现主轴电动机运转的条件、驱动的原理及控制过程，然后按照分析结果在数控机床上进行必要的测量，找出故障点并进行修复，最终将故障排除。

1.2.2 电气元件布置图及安装接线图

电气元件布置图详细绘制出电气设备、零件的安装位置。图中各电器代号应与有关电路原理图和电器清单上所列元器件代号相同。

1.电气元件布置图

电气元件布置图反映各电气元件的实际安装位置，在图中电气元件用实线框表示，而不必按其外形画出。在图中往往还留有10%以上的备用面积及导线管（槽）的位置，以供走线和改进设计时用。在图中还需要标注出必要的尺寸。如图1-36所示为电气元件布置图的一个样例。

2.安装接线图

安装接线图用来表明电气设备各单元之间的接线关系。图中表明了电气设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接，是实际安装接线的依据。

1.2.3 同步训练：电气原理图的识图

1.训练目的

（1）能将数控机床电气柜中的电气设备和元件与电气原理图中的一一对应。

（2）能知道电气原理图中每个设备或电气元件的功能。

（3）能通过符号位置索引的方法，在图纸中进行元器件的搜索。

2.训练仪器和设备

（1）数控车床，4台。

（2）交流接触器、继电器、自动断路器、熔断器及主令开关等低压电器，至少各1个/数控机床。

（3）万用表，1块/数控机床。

3.训练步骤

（1）将数控机床电气柜中的各电气设备和元件与电气原理图中的一一对应。

（2）将数控机床操作面板上的各按钮/开关与电气原理图中的一一对应。

（3）指出电气原理图中每个设备或电气元件的功能。

（4）通过符号位置索引的方法，在图纸中进行元器件的搜索，找出：

① 交流接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5线圈所在的位置；搜索各自的触点。

② 中间继电器KA1、KA2、KA3、KA4、KA5、KA6线圈所在的位置；搜索各自的触点。

（5）按照图纸提示指出：

① 线号为0L1、0L2及0L3的电源线之间电压的性质及大小。

② 线号0L1、0L2及0L3之中的任意一个与0N之间电压的性质及大小。

③ 变压器TC1和TC2的容量、原边及副边电压的大小。

（6）机床通电，用万用表的欧姆挡测量并验证上述（5）中提到的电压值。

（7）叙述刀架转位电机正转及反转的条件。