编程和数控的区别范文

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一、提高教师队伍的责任心

指导教师都应该带有一种很强的责任感，尽职尽责地指导学生参加实习，而且要自始至终地，容不得半点松懈。同时，教师的所作所为、敬业精神也会影响到学生的实习态度，以至于直接影响到学生的学习效果。例如在学生操作机床时，教师要做到不离现场，而且还要来回反复巡看学生的操作过程，发现问题要及时指出并进行讲解更正。

二、加强实践环节

数控技术是现代先进制造技术的主要组成部分，实践性强，因此，在教学中结合专业特点采用的是理论和实践紧密结合的方法，以典型的数控设备―――数控机床为主，围绕数控加工的过程控制开展教学与实践。

2.1理论教学的实践性

在理论教学中，介绍数控机床的基本概念、原理、计算和设计方法，着重阐述计算机数控系统的硬件和软件结构、进给伺服系统、检测装置、数控加工程序的手工编制和计算机辅助数控加工编程等内容。以数控机床为主线，根据加工过程中数控系统内部信息流处理过程展开阐述、由浅入深、循序渐进，理论密切联系实际，并注重机电结合和系统理念，反映当今世界机床数控系统技术的发展前沿。对数控技术的几个重要内容、核心技术和最新技术成果作较为系统、深入的叙述。例如，在讲解手工编程和自动编程的教学内容中，着重强调以下几个方面：（1）引出编制程序的基本功能指令，它是数控机床自动加工工件的基础。首先，讲授数控机床的五大功能指令的作用；其次，介绍每个指令的含义，要求学生能牢记并能正确理解和应用。只有掌握了这些指令的区别与联系，才能选用符合加工要求的指令。例如，在加工中途工件尺寸的检验或排屑，合适的指令只能是MOO和M01。（2）介绍编制加工程序的格式。目前，常用的数控系统有FANUC系统和SIEMENS系统，这两种数控系统程序的格式框架基本相同，但也有一些区别。针对我校的实际数控系统，要求学生熟练掌握FANUC系统和SIEMENS系统的程序格式。（3）通过大量编制程序的练习，达到熟悉编程的方法和步骤，提高程序编制的准确率。当然，对于其他的理论教学内容，比如插补原理、刀补原理、速度控制原理等，尽可能的注意理论教学的实践性。在进行了理论课程的学习后，如果直接通过实际操作来验证程序的实用性，在学生没有实践经验的前提下，应该说是非常危险的。因为，虽然在实习老师的指导下操作机床，但因缺乏经验，熟练程度欠佳，可能会有不正确的操作，造成刀具和机床损坏。因此，在实习环节之前增加数控加工仿真系统的学习和练习对更好的掌握这门技术非常必要的。

2.2实际操作训

练有了前两个环节，使学生较好的掌握了编程方法，通过仿真验证了程序的准确性，接下来的实践环节，就是让学生在实习教师的指导下动手加工零件。

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中图分类号：G424 文献标识码：A

1 课程设计分析

理论与实践，对于高职学生来说，都非常重要，缺一不可。只有对理论知识理解透彻，才能体现与中职学生的区别，才能针对不同的零件编写出高质量的数控加工程序，在遇到问题的时候，能够针对不同的问题进行分析和解决，体现知识和能力的拓展。在对零件进行数控加工工艺分析，编写数控加工程序之后，就要操作数控机床及其工艺装备，进行加工。不能通过规范的操作进行加工，纯粹的工艺分析和编程就是“纸上谈兵”，没有意义，企业也不欢迎这类“书呆子”。所以理论和实践两个部分缺一不可，相互依存。无论是只会理论还是只会操作，都是失败的教学，对进入企业实际岗位上班工作都远远不够。

如何把理论和实践教学有效衔接起来进行教学，切实提高学生的理论分析能力和动手能力，是数控教学的重点和难点。

2 课程设计案例

选择好数控编程与加工的项目，非常重要，一门课程中的项目选择要具备几个要点：对知识点的涵盖、与企业产品的相近性、符合学生认知规律、实训室装备能够生产等。数控编程作为制造类经典课程，案例很多，但是要找典型的包含更多知识点的案例，不是很容易。笔者通过各类教材、网络、期刊、企业等途径，针对数控车削加工和数控铣削（加工中心）选取各3个课内案例和各1个课外案例（共8个）。学生通过数控加工工艺分析和编程，带动各知识点的学习。在经过8个案例的编程训练之后，学生能够掌握数控车、数控铣国家职业鉴定标准中级工难度的零件的数控编程。

但是，作为一个完整的过程，操作机床直至加工出零件是一个必不可少的环节，在教学中讲解机床操作和其它实践环节，是一个十分枯燥的环节。在以前的教学中，教师对着PPT（图片）逐一讲解，学生听着昏昏欲睡，不知所以，下课之后学生就忘记了。语言学家富兰克林说过：“告诉我，我会忘记；演示给我看，我可能会记住；让我参与其中，我就会理解了。”所以如何在课堂上让学生参与到数控机床操作中来，是一个大问题。

3 数控加工仿真软件

目前，市场上存在几类数控加工仿真软件，比较知名的有：宇龙数控、斯沃（SWCNC）等。数控加工仿真软件与实际操作数控机床基本相同。通过软件操作，可以学习数控机床的开关机、程序输入与编辑、手动与手轮模式、自动加工模式、刀具选择与安装、工件确定与安装以及零件的自动加工等所有操作。可以理解为，学生坐在教室（机房）里面，就可以进行数控机床的操作和编程。它就像一座桥梁，连接着数控理论和实践学习。

虽然实际机床与仿真软件存在一些区别，但是总体上学生能够通过操作虚拟的数控机床能够掌握“数控工艺分析-数控编程-工件与刀具安装-数控加工”整个过程，虽然不能代替实际操作，但是对数控操作的理解起到很重要的辅助作用。

但是数控仿真软件也有缺点。首先是对切削参数的选择不能验证和观察切削效果，无论选择什么样的切削参数，最后的形状都是一样的；其次，学生长期使用会降低学生的安全警惕性，在一种没有安全隐患和威胁的环境里操作数控机床，会造成学生不严谨的工作作风，对以后实际上机床操作机床带来风险；再就是盗版的数控仿真软件不能运行宏程序，加工表面不能真实反映实际情况，有时候还会出现莫名其妙的走刀路径。

4 理论实践一体化设计

有些学校融合了理论和实践课程成为一（下转第119页）（上接第66页）门课程，做到了一体化设计与教学。大部分学校不能做到，主要有两点原因：一是学校没有足够的设备，比如我校学生实践课程需要到共享的现代工业中心数控基地租用机床，二是现在制定专业培养方案，相关部门规定了理论与实践总课时比，在这个比例范围内制定专业培养方案，融合成一门课程，因为课时很多，所以无论这门课程算是理论课程还是实践课程，其它课程很难安排。

选择好教学项目（案例），通过课堂教学学习数控加工工艺与编程，再通过数控仿真软件进行操作机床进行加工，在加工过程中不断修改和优化数控程序，让学生有一个直观的认识，尤其是现在的仿真软件，增加了一些动态效果和声音效果，越来越接近实际机床加工的状态，很容易激起学生的学习兴趣。在这种兴趣驱动下，学生很容易就上手数控机床的操作。

在实践课程上，还是选择同样的项目，作为必做项目。通过实际操作数控机床加工出来。教师在课堂上一定要规范操作机床作为示范，在示范中讲解安全注意事项以及规范操作要点，另外要特别强调两点“高压线”，是绝对不能触及的，否则会存在安全隐患。另外再分别设计数控车床和数控铣床各2个项目作为选做项目，训练和提高学生的自学能力。

5 理论实践一体化教学侧重点

理论教学侧重点在于数控加工工艺与编程，对于无法直观体会的切削参数设置、工件装夹与调整等内容，没有必要讲解过多的理论分析，直接告诉学生切削参数。

在实践教学中，有一些是无法通过理论教学实现的知识点，如下：工件的装夹与调整：夹具和工件的调整直接决定加工精度。量具的使用、刀具补偿参数的设置与调整、粗加工与精加工的切削参数设置等等。这些内容要通过多次的加工才能慢慢体会，在观察中改善切削参数，才能慢慢提高。只有直观的体会才能设置合适的切削参数，教材上的理论知识往往不是很实用。

在实践教学中还有一个问题就是设备太少，一般5～7人一台设备，每天的训练一个人还不足一个小时。其他时间可以用来安排编程和写总结，可以在旁边观察其他同学的实操训练。

6 小结

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数控技能人才是目前国家稀缺、企业急需的高技能人才，同时也是既能动脑又能动手的复合型技能人才的突出代表。根据工作岗位，我们把数控技能人才分为三个层次：“蓝领层”、“灰领层”、“金领层”，如图1所示。其中“蓝领层”数控技能人才是指在生产岗位上承担数控机床的具体操作及日常简单维护工作的技术工人；“灰领层”数控技能人才是指在生产岗位上承担数控编程的工艺人员和数控机床维护、维修人员；“金领层”数控技能人才是指具备并精通数控机床操作、数控工艺编程和数控机床维护、维修所需要的综合知识，并在实际工作中积累了大量实际经验，知识面很广的人员。

为培养数控技能人才，秉承“推举数控产业精英，打造应用科技盛典”、“塑造赛事品牌，托举技能精英”的口号，近几年来，全国各地举办的各类数控技能赛事不断，通过比赛发现和造就了一大批优秀技能型人才，许多选手在赛场上得到了锻炼，更多的数控机床操作人员也希望通过比赛展示自己的才华，提高数控机床操作技能。2004、2006、2008年三届全国数控技能大赛的成功举办，极大地鼓舞了数控从业人员的动力。怎样才能在比赛中获得理想成绩，是教练和选手们广为关注的问题。本人历经两届大赛，在此以参赛选手和指导教师的双重身份，将全国数控技能大赛的基本情况和本人积累的经验与大家探讨。

一、职校生学习的现状

虽然职校生在校接触过一些实践技能操作，但实践经验不够丰富。另外，从全国数控技能大赛的竞赛内容来看，职校生要想在竞赛中取得好的成绩必须有针对性地训练。目前职校生学习的现状具有以下特征：

1.缺乏明确的学习目的，学习积极性不高；

2.学习基础差，缺乏基本的学习方法；

3.知识结构单一，综合运用能力较差。

二、大赛基本情况介绍

为贯彻全国职业教育工作会议精神和《国务院关于大力发展职业教育的决定》，落实“三年五十万新技师培养计划”和“职业院校制造业和现代服务业技能型紧缺人才培养培训工程”，推动职业院校深化教育改革，加快数控高技能人才培养，提高劳动者的技能水平，劳动和社会保障部、教育部、科学技术部、国防科工委、中华全国总工会、中国机械工业联合会共同举办全国数控技能大赛活动。

为帮助更多数控同行了解和关注全国数控技能大赛，使其深入人心，现将大赛的基本技术文件汇总如下：

1.竞赛项目

全国数控技能大赛分为学生组、教师组和职工组三个组别，每个组别均包含数控车床操作工、数控铣床操作工和加工中心操作工三个工种，其依据为《数控车工》、《数控铣工》、《加工中心操作工》国家职业标准。

2.竞赛内容与方式

各工种的竞赛内容包括理论知识、软件应用和操作技能三个部分。

（1）理论知识

理论知识竞赛采取答卷方式进行。竞赛内容包括数控原理与数控机床基础知识、机械技术基础、数控加工工艺、编程技术等。

（2）软件应用

软件应用竞赛应用CAD/CAM软件和数控加工仿真软件（仅学生组和教师组），在计算机机房采用上机操作方式进行。竞赛内容包括零件几何造型、加工参数设置、刀具路径与加工轨迹的生成、代码生成与后置处理和加工仿真等。

（3）操作技能

操作技能竞赛以现场实际机床操作的方式，按图纸要求完成试件加工。

三、赛前准备

1.心理准备

数控技能比赛是在特定的环境下，考验选手理论知识、软件应用、实际操作能力和水平的一项综合赛事。参赛选手要以紧张有序、忙而不乱的工作作风应对比赛中各个比赛环节。比赛中心态要平和，从容应对，要把平时从各种途径学到的新知识、新工艺和掌握的数控机床操作技能及传统加工经验，最终形成具有个人特点的、较完善的数控机床加工规程，通过比赛充分展示出来。实践证明，凡是心理准备充分的，考试成绩都比较理想，很多选手在比赛中展示了自己的才能，获得了荣誉，得到了社会的认可。

2.技术准备

技术准备中最关键的是：综合运用数控技术的基础知识应对理论知识考试；在实操考试中，熟练操作数控机床，掌握工件快速定位、找正、装夹的方法，合理地选择刀具，优选切削参数，灵活运用数控系统功能，实现快速高效加工。

四、赛场应试与技巧

1.工艺准备

实操比赛能全面、集中展示选手工艺知识、编程能力、操作技能水平，最终决定选手的排名顺序。实操比赛总的要求是：以最合理的工艺方案、最佳的刀具路径，在最短的时间内完成试件加工。工艺准备的核心是：在实操考试中，准备多种工艺方案，优选合理的加工路线，把握得分点，这样才可能得高分。

2.编程准备

数控加工是按照编制的程序实现工件加工，编程水平决定着加工效率和精度。程序形式多种多样，为了适用不同工件的加工需要，加工程序有以下几种类型：（1）孔类加工程序，以模块化结构为主；（2）平面和型槽类加工程序，应以单一程序为主，粗精加工可用宏指令来划分；（3）型腔加工程序。

3.实操考试的技巧

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关键词:课程改革;数控加工技术;教学总结

数控加工是机械制造中的先进加工技术,广泛应用于机械制造行业。《数控加工技术》是高职高专机电类专业的一门主干专业课,它以培养学生了解数控设备结构及其控制原理,掌握数控设备的基本编程技能和应用能力为目标。根据高职高专学生的培养目标,学习了戴仕雄教授的项目一体化教学,学校提倡教师进行课程改革,所以在这个学期我觉得有必要对《数控加工技术》这门课程进行教学改革,从教学内容,课程体系,教学方法与手段和实践教学体系进行改革,以提高教学质量,培养掌握数控技术的应用型、技能型人才,满足市场对该类人才的需求。

一、教学内容的改革

根据高职教育的特点,课程教学内容要围绕知识、能力、素质这三方面来进行,同时,必须有基础性、实用性、时效性和新颖性。《数控加工技术》理论教学内容包括数控加工技术基础,数控机床各组成及其控制原理,数控车削铣削加工中心编程,数控特种加工技术和数控自动编程MasterCAM等内容。由于数控技术发展很快,课程的总学时只有72学时,时间紧迫,为了让学生在最短的时间学到最多的知识,因此,《数控加工技术》这门课程应紧跟数控技术的发展,将目前有关数控技术应用方面的新知识、新技术及时传授给学生,所以,应对课程内容与教材随时进行更新和调整。教材以讲明基本概念、基本原理为度,应删去一些繁锁的计算过程和一些过时的教学内容。

二、教材内容的教学目标

在《数控加工技术》课程教材的建设中,应以课程的基本要求为基础。我校选择了普通高等教育“十一五”国家级规划教材明兴祖主编的《数控加工技术》。根据教学目标分类学理论,我认为可将认知领域的教学目标分为知识、理解、应用、分析、综合等5个类别。知识级涉及的主要是心理过程的记忆。本课程知识级主要教学目标是:数控编程基本概念的名称、定义;数控编程中的基本规则以及数控编程中常用代码的意义、用途。“理解” 是能力发展的一个基本层次,是对知识材料的转换、解释、推断。本课程理解级教学目标是理解数控编程的定义、字与字的功能、程序格式;解释坐标系规则、定义,并识别各典型机床坐标系;理解数学处理的基本方法;解释常用代码的定义、使用方法及编写格式,各代码间的区别与联系;理解典型数控机床加工程序编制的基础(机床主要功能、加工工艺范围、工艺装备、编程特点等)。“应用”是将知识和技能运用到实际中解决新问题。本课程应用级主要教学目标:掌握典型数控机床的常规编程方法;进行一般形状零件加工程序的分析及编

制。

三、教学手段和实践教学的改革

随着计算机技术的普及, 通讯技术和传媒手段迅猛发展,教学方法、教学手段应随着科学的发展而改变。一张嘴、一本书、一块黑板、一支粉笔的传统教学方法已不适合现代学习的要求,取而代之的将是幻灯、录像、多媒体电脑,以其丰富的信息储备、快速的运行速度、强烈的感染力成为教师首选的教学手段。利用多媒体课件进行《数控加工技术》课程的教学,可以使教学生动、形象,提高学生学习兴趣。

《数控加工技术》是一门实践性很强的课程。为了达到数控技术和其他机械类专业对本课程的要求,必须建立本课程独立的实践教学体系,即数控机床的编程及数控机床仿真操作实训──综合实践数控机床操作训练。

1.课程实验 主要开设数控机床结构实验,使学生了解数控机床的机械结构,同时开设数控编程的实验,手工编程:每个学生一台模拟编程器,完成数控车床、铣床、加工中心编程及仿真训练。对学生进行数控车床、铣床和加工中心仿真操作训练,使学生掌握数控机床、加工中心的程序输入、刀具参数设置、机床调整、机床维护知识,使学生能够操作数控机床并加工出合格零件,培养学生操作机床的基本技能。

2.综合实践训练 学生自己选择中等复杂程度的零件,分析零件结构、制订工艺过程、工艺路线,选择数控机床、刀具、夹具等,编制加工程序,自己动手操作加工出零件,培养学生综合运用所学理论知识解决实际问题的能力。

四、考试方法的改革

考试是教师和学生每学期都必须经历的事情。然而,考试教育并不受学生欢迎,考试成绩并不代表学生学到的知识,学生为了考试而学习,效果是很不好的。所以怎样考核学生,是十分重要的。好的考试方法,可以调动学生学习的积极性。培养学生自主学习的能力,改善学生学习的风气,促进教学。为了寻找一种科学的、合理的、有效的考试方法,我认为有必要对目前的考试方法进行改革。考试应该采取多种形式进行,才能反映学生各方面能力水平。考试成绩可以由三项内容组成:

经过这一个学期的项目化教学,学生的学习兴趣大大地提高了,学习效果比以往好,但由于这是第一次实施课程改革,有些地方还有待完善,希望在以后的教学进行更深的探讨,相信在教与学,学与做一体化后,学生会学到真正的技能,能适应社会的发展。

参考文献:

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1、引言

近年来，随着我国制造业的迅速崛起和科学技术的不断提高，数控机床在各个领域得到了广泛的应用，机床数量呈几何倍数增加，使得整个制造业对数控人才的需求也变得极为旺盛。作为数控操作人员培训的核心教程，数控铣削编程的教学就显得极为重要。但是，目前我国中职、高职学校学生大多数学习能力、理解能力较差，不管是从生理还是从心理方面都很不成熟，很多学生自由散漫，再加上数控铣削编程是理论性与实践性并重的学科，不仅包含了大量现在机床加工知识和数字制造知识，还有大量实践性应用技术，因此其教学难度较大，必须突破传统学科体系教学模式，根据劳动力市场对人才的需求实际出发，以提高学生职业应用能力为基础，才能取得良好的效果。下面，本文从数控铣削编程教学实践出发，就如何进行数控铣削编程教学进行一番浅要的探讨。

2、数控铣削编程教学基本思想

数控铣削编程是理论性与实践性并重的学科，其产生是由于数控机床在现代制造业广泛应用的原因，整个课程包含了大量机械加工知识、现代数字制造知识以及大量实践性技术，因此采用传统教学模式很明显与课程内容不符。而数控铣削课程的设置主要是为了提高学生的职业技术水平，对学生进行职业实践性应用培训，因此整个教学过程都应当紧密围绕学生职业能力的提高而进行。这就要求教师在进行教学时，要以学生就业作为导向，着眼于学生职业生涯，营造出职业岗位实际工作氛围进行教学，让学生能够体验生产第一线的情境以提高学生职业能力。同时，对于数控编程，应当以典型的、常见的生产实际零件加工作为案例，从零件的设计、工艺分析到编程实行一体化教学。此外，还要让学生多观察、多动手、多思考，充分激发学生自主学习、自由思考的积极性，潜移默化的提高学生综合素质，培养学生实践操作应用能力。

3、数控铣削编程教学策略

传统观念认为数控铣削编程教学，其难点在于编程，只要学生将编程学会了，操作就没什么问题，将编好的程序输入机床自动运行即可，但实际上却并非如此，编程与实际加工两者都是这门课程的重点，同时也是难点，在实际教学中，应当将两者结合起来，形成一体化教学模式。

3.1 程序编写教学

程序是数控机床运行的基础，是数控机床完成自动机械加工制作的指令集合。作为整个数控铣削编程教学中最重要的理论知识部分，大量的指令极容易让学生感觉枯燥乏味，生涩难懂。因此，教师在实际教学中，应当尽量同实践应用相结合，对相关指令进行讲解，从而让学生明白每一条指令所代表的意义，在数控机床运行中所起的作用。程序编写教学内容包括编程指令的讲解、简单零件编程、外形轮廓铣削编程、孔系零件编程、键槽铣削编程、型腔铣削编程等。教师在教学中，可以举一些实际例子进行讲解，还可以结合仿真软件或机床实践进行讲解。

比如数控铣床编程中非常重要的刀具补偿，学生对于刀具补偿的理解往往仅停留于表面，处于似懂非懂的状态，在实际应用中极容易出错，尤其在对工件轮廓进行数控铣削加工时，刀具半径的存在使刀具的中心同编程轨迹不重合，此时如果不考虑刀具半径加工出来的零件尺寸在加工外轮廓时必然小一圈，在加工内轮廓时则又大一圈，因此必须用G41或G42进行左补偿或右补偿来确定刀具半径补偿偏置方向。在零件刀具半径补偿轨迹加工完成后，刀具撤回工件回到退刀点，这一过程则应取消刀具半径补偿，其指令则用G40。其中G41和G42是模态指令，G41和G42必须同G40成对使用。

通过这种相似指令对比教学，能有效的帮助学生归纳记忆，区分各指令所代表的意义，避免学生对数控程序产生混乱而出现程序输入错误现象。

3.2 铣床实控操作

在数控铣床的实际操作过程中，经常会因为各种问题而造成加工过程的中断。因此，数控铣削编程教学不能仅局限于单纯的数控指令意义、编写的教学，还应当让学生在学会输入程序的同时，对数控铣床操作过程中将会遇到的各种问题有所了解，并掌握相应的处理方法，训练学生独立解决实际操作过程中各种问题的能力，这样才算是真正培养了学生的职业操作技能。

比如刀具方向的准确控制，这对于学生来说是非常重要的，只有学生辩清方向，才可以避免手动加工时出现撞刀现象，尤其是在刀架移动超程需要取消超程操作时，如果方向不正确将会直接造成铣床的损坏。而在编写程序时，既便正确编写了程序但出现了错误的输入，都会造成扎刀与撞刀现象，这种现象在学生中是极常见的。因此，要通过实践培养学生仔细检查、图形模拟、单步运行等习惯，避免在实际应用中出现错误造成不必要的麻烦。比如为保证工件轮廓不会产生过切，编程时就必须注意加工程序的结构，严格根据编程规则进行，如刀具半径补偿规则，在建立好刀具半径补偿之后，不能连续出现两断z轴移动指令，否则将会出现补偿位置不正确现象，使系统无法正确判断补偿矢量方向。

4、结束语

数控铣削编程课程是理论性与实践性相结合的一门课程，具有很强的操作性、实践性和应用性，是学生职业能力培养的重要组成部分，其实践操作性的特点使传统教学模式根本无法满足课程教学的要求，必须根据课程实际和学生实际，采用理论教学与实践操作相结合的教学方法，才能真正提高学生的数控铣削编程水平，使学生形成职业实践应用能力，达到课程设置的目的。

参考文献

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中图分类号 O29 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）113-0198-02

0 引言

一般的数控系统只提供直线和圆弧轮廓两种基本的插补指令，对于其他典型的轮廓要素，如椭圆、抛物线、双曲线等，一般用近似逼近的方法来加工。本文针对椭圆曲线的特点，分析椭圆曲线方程，提炼出确定椭圆要素及在零件中的相对位置的相关参数，利用FANUC数控车系统提供的宏指令编写了适合数控车上应用的椭圆插补指令，应用时仅仅需要调用其插补指令，设置若干椭圆形状特征的参数即可。

1 椭圆插补指令的编程实现

1.1 椭圆轮廓的数学处理

椭圆有一般方程和参数方程，编程时为了确定椭圆加工范围的方便，笔者选择了一般方程的标准型：

（a、b表示椭圆的长、短半轴）

实际中要将坐标系转换成和数控车一致的坐标系统，根据实践经验数控车床上的椭圆轮廓方程几乎都是平行与坐标轴，因此为了将椭圆轮廓加工统一起来需要解决以下3个问题：

1）椭圆轮廓中心与编程坐标系不重合；

2）椭圆加工范围确定；

3）椭圆的凸凹判断。

椭圆轮廓中心与编程坐标系中心不重合问题可用数学中坐标系平移方法来解决，指令中用X、Z两参数实现，这样通过平移可解决任意位置的椭圆问题；椭圆加工范围可通过C、D两参数确定椭圆的加工范围；对于椭圆的凸凹，由于本文选用的是椭圆的标准方程，它虽避免了参数方程角度计算的麻烦，但带来新的问题就是由C、D两参数确定椭圆的加工范围后存在两个椭圆轮廓的可能（这和圆弧R编程类似），一个为凸，一个为凹，以示区别可设计参数T，T=1为凸，T=0为凹。

1.2 椭圆插补的程序实现

通过分析可将椭圆要素的特征参数提炼出来，并用宏变量定义如下：

椭圆宏程序变量的定义：

变量 变量说明

#24=X 椭圆中心在编程坐标系的X坐标值

#26=Z 椭圆中心在编程坐标系的Z坐标值

#1=A 椭圆长半轴

#2=B 椭圆短半轴

#3=C 椭圆加工起点

#7=D 椭圆加工终点

#8=E 步长

#20=T 凸凹椭圆控制

#9=F 进给量

具体的程序及指令说明如下：

O9010

WHILE［［#3 GE #7］AND［#20 EQ 1］］DO 1；

#10=#2*SQRT［#1*#1-#3*#3］/#1；

G01 X［#24+2*#10］Z［#26+#3］F#9；

#3=#3-#8；

END 1；

WHILE［［#3 GE #7］AND［#20 EQ 0］］DO 2；

#10=-#2*SQRT［#1*#1-#3*#3］/#1；

G01 X［#24+2*#10］Z［#26+#3］F#9；

#3=#3-#8；

END 2；

M99；

说明：

X为标准椭圆中心在编程坐标系中的X坐标值（直径值）；

Z为标准椭圆中心在编程坐标系中的Z坐标值；

A为椭圆的长半轴；

B为椭圆的短半轴；

C为标准椭圆加工起点X坐标值；

D为标准椭圆加工终点X坐标值；

E为每次加工椭圆时Z向变化的步长值（确定加工精度）；

T为凸凹椭圆控制参数，外轮廓：实体为凸椭圆时为1，实体为凹椭圆时为0；内轮廓：实体为凸椭圆时为0，实体为凹椭圆时为1；

F为椭圆加工时的进给速度；

此程序已经调试过，可以使用，实际零件中可能还有其他轮廓要素与椭圆衔接，实践中可与G71、G72、G73配合使用。

2 椭圆插补的G 代码

FANUC系统为了利用G 代码进行的宏程序调用的方便，通过在参数（No.6050~6059）中设定一个用来调用宏指令的G 代码号（-9999~9999），即可调用用户宏程序O9010~O9019，调用方法与用G65 调用相同。设定了负的G 代码时，成为模态调用（相当于G66）。通过事先在参数中设定一个用来调用宏指令的G 代码号，即可调用宏程序调用方法与简单调用（G65）相同。参数号与程序号的对应关系如图1所示：

参数号 程序号

6050

6051

6052

6053

6054

6055

6056

6057

6058

6059 O9010

O9011

O9012

O9013

O9014

O9015

O9016

O9017

O9018

O9019

图1

图2

上述扩展指令宏程序编写完成后，在FANUC系统中找到参数号6050，将参数号6050的内容改为我们需要调用的指令号，用户以后就像调用G代码一样的调用椭圆加工指令了。

比如，本文可将将参数号6050的内容改180（如图2），以后就直接就用G180指令来加工椭圆要素了。

3 结论

通过上述的方法可使得椭圆轮廓要素的加工变得和圆弧插补指令一样的简单快捷，并且在使用中看不到宏程序的编程，留给用户的问题就是简单的设置指令的参数，这和圆弧指令使用一样了，且加工的精度由用户方便的设置，使得复杂的问题变得简单，本文的方法也可用于构建其它特殊轮廓的插补指令，这对于提升数控编程效率具有重要的现实意义。

参考文献

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中图分类号:TP29 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)12-0021-01

1、引言

随着计算机科技的不断发展，计算机辅助软件在数控加工制造中得到越来越广泛的应用。数控加工制造中，CAM软件的性能将直接影响零件的加工作业、加工质量和生产效率。

常见的CAM软件较多，例如Pro/ENGINEER，Uni-graphics，MasterCAM等。选用软件要根据实际需求，一般情况下，从设计到制造的过程中，要在深入分析零件的特征、加工的工艺决策、生成的刀具轨迹信息文件，以及对后置处理生成的数控加工代码的要求等等的基础上，对比现有不同软件的性能特点，选择最合适的CAM软件。下面以Pro/ENGINEER为例进行分析。

2、 Pro/E区别于其他计算机辅助软件的优势

Pro/E软件是美国PTC旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/E软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，Pro/E作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。

Pro/E软件采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证设计者可以按照自己的需要进行选择使用。

单一数据库；Pro/E是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。

3、计算机辅助制造过程分析

计算机辅助制造是指在机械制造业中，利用电子数字计算机技术通过各种数值控制机床和设备，自动完成离散产品的加工、装配 、检测和包装等制造过程，简称CAM。CAM系统一般具有数据转换和过程自动化两方面的功能。CAM所涉及的范围，包括计算机数控，计算机辅助过程设计。计算机辅助制造的核心是计算机数值控制(简称数控)，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。

从自动化的角度看，数控机床加工是一个工序自动化的加工过程，加工中心是实现零件部分或全部机械加工过程自动化，计算机直接控制和柔性制造系统是完成一族零件或不同族零件的自动化加工过程，而计算机辅助制造是计算机进入制造过程这样一个总的概念。

计算机辅助制造系统的组成可以分为硬件和软件两方面：硬件方面有数控机床、加工中心、输送装置、装卸装置、存储装置、检测装置、计算机等，软件方面有数据库、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助数控程序编制、计算机辅助工装设计、计算机辅助作业计划编制与调度、计算机辅助质量控制等。

数控系统是机床的控制部分，它根据输入的零件图纸信息、工艺过程和工艺参数，按照人机交互的方式生 成数控加工程序，然后通过电脉冲数，再经伺服驱动系统带动机床部件作相应的运动。

传统的数控机床（NC）上，零件的加工信息是存储在数控纸带上的，通过光电阅读机读取数控纸带上的信息，实现机床的加工控制。后来发展到计算机数控（CNC），功能得到很大的提高，可以将一次加工的所有信息通过阅读机实现。更先进的CNC机床甚至可以去掉光电阅读机，直接在计算机上编程，或者直接接收来自CAPP的信息，实现自动编程。后一种CNC机床是计算机集成制造系统的基础设备。现代CNC系统常具有以下功能：(1)多坐标轴联动控制；(2)刀具位置补偿；(3)系统故障诊断；(4)在线编程；(5)加工、编程并行作业；(6)加工仿真；(7)刀具管理和监控；(8)在线检测。

所谓数控编程是根据来自CAD的零件几何信息和来自CAPP的零件工艺信息自动或在人工干预下生成数控代码的过程。常用的数控代码有ISO（国际标准化组织）和EIA（美国电子工业协会）两种系统。

采用数控语言编程虽比手工编程简化许多，但仍需要编程人员编写源程序，仍比较费时。为此，后来又发展了CAD/CAM编程技术。到目前几乎所有大型CAD/CAM应用软件都具备数控编程功能。在使用这种系统编程时，编程人员不需要编写数控源程序，只需要从CAD数据库中调出零件图形文件，并显示在屏幕上，采用多级功能菜单作为人机界面。编程过程中，系统还会给出大量的提示。这种方式操作方便，容易学习，又可大大提高编程效率。一般CAD/CAM系统编程部分都包括下面的基本内容：查询被加工部位图形元素的几何信息；对设计信息进行工艺处理；刀具中心轨迹计算；定义刀具类型；定义刀位文件数据。

对于一些功能强大的CAD/CAM系统，甚至还包括数据后置处理器，自动生成数控加工源程序，并进行加工模拟，用来检验数控程序的正确性。

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《金工实习》是一门实践基础课，是机械类各专业学生学习工程材料及机械制造基础等课程必不可少的先修课，可以使学生更好地了解传统的机械制造工艺和现代机械制造技术。随着装备制造业的发展，数控技术在金属加工领域的应用越来越广泛，数控实训在《金工实习》中的比重也越来越大。在珠海市颁发的《2008―2009年珠海市紧缺技工工种目录》中，即包括数控车工、数控铣工。可见增加数控环节的实训，不仅有助于学生更好地熟悉数控工艺及编程知识和数控机床的操作技能，对学生毕业后的就业工作也大有好处。笔者所在的学校是一所以培养应用型人才为主的独立学院，对于学生的动手能力极为重视，相应地增加了数控实训的课时数，而且与市劳动局合作开展了数控车、数控铣床操作高级工的考评工作，使学生能在实训过程中真正学到了一些实用的技术。

在数控铣床实训过程中，经常有学生在一些环节掌握不牢或搞混，笔者总结如下。

1.概念不清

（1）分不清刀具半径左/右补偿。

在数控铣床上进行轮廓的铣削加工时，由于刀具半径的影响，刀具中心轨迹和工件轮廓不重合。为了避免计算刀具中心轨迹、直接按照零件图样上的轮廓尺寸编程，可使用数控系统提供的刀具半径补偿功能。刀具半径补偿分为左补偿G41和右补偿G42，其中当刀具中心轨迹沿前进方向位于零件轮廓左边时称为左补偿，反之称为右补偿。当不需要进行刀具半径补偿时，使用G40取消刀具半径补偿。

（2）对刀具长度补偿理解不到位。

刀具长度补偿可以使刀具在Z方向上的实际位移量大于或小于程序的给定值，这样在数控编程过程中就无需考虑刀具长度，避免加工运行过程中要经常换刀而每把刀具长度的不同会给工件坐标系的设定带来的困难。刀具长度补偿指令是G43和G44，其中G43为刀具长度正补偿，G44是刀具长度负补偿。指令G49用于取消刀具长度补偿。

2.数控铣床操作不熟练

（1）数控铣床对刀不熟练。

数控铣床对刀的目的是把机床坐标系和工件编程坐标系统一起来，其对刀操作分为X、Y向对刀和Z向对刀。对刀的准确程度将直接影响加工精度。对刀方法一定要同零件加工精度要求相适应。根据使用的对刀工具的不同，常用的对刀方法分为以下几种：试切对刀法、百分表对刀法、采用寻边器和Z轴设定器等工具对刀法、顶尖对刀法、专用对刀器对刀法等。另外根据选择对刀点位置和数据计算方法的不同，又可分为单边对刀、双边对刀、转移间接对刀法、分中对刀法等。我系在实训中主要采用光电式寻边器和Z轴设定器进行分中对刀。步骤如下：

①开机，向右旋起急停按钮。在“回零”状态下使机床回到参考点。

②将工件在工作台上定位并夹紧，把光电式寻边器装到机床主轴上。在MDI方式下输入“M03 S500；”，执行该指令使主轴以500转/分的速度正转。

③使用光电式分中棒进行X、Y向对刀。先对工件进行X向分中，将机床运动模式旋转到“手轮”，调整运动速率为X100，使寻边器迅速移动到工件附近(离工件左侧20mm左右，寻边器的测头要低于工件的上表面)，调整手轮运动速率为X10，通过手轮缓慢地移动工作台，使寻边器测头和工件左侧接触，寻边器上的灯亮，表示寻边器已经和工件接触。反向稍微移动使灯熄灭，再将手轮的移动倍率降低到X1，继续移动工作台，使寻边器的灯刚好亮起来，这时寻边器刚好和工件接触，在面板上输入X，在屏幕下方点击“起源”按钮，把当前位置设置为相对零点。再向上抬高寻边器高于工件上表面，移动寻边器用同样的方法接触工件的右侧，这时X向的相对坐标会有一个读数A，把A除以2，向上移动寻边器高于工件上表面，移动机床使X向的相对坐标变为A/2，这时就找到了工件X向的中心，在G54坐标系设定中移动光标到X，通过面板输入“X0.”，之后点击屏幕下方的测量键，把当前X向的位置设定为加工坐标系X向的零点。用同样的方法找到Y向的中心设置为Y向的坐标零点。

④使用Z轴设定器进行Z方向对刀。停止主轴，将寻边器取下，把要使用的刀具装到主轴上、Z轴设定器放到工件上表面。向下移动刀具缓慢和Z轴设定器接触，当接触之后Z轴设定器的灯会亮起来，这时记下当前机床的Z坐标，再用此值减去Z轴设定器的高度，把计算后的值填到相应的长度补偿寄存器中即可。

（2）由于不熟练导致的错误。

①在进行刀具长度补偿设置时，有些学生在把补偿值输入到机床的长度补偿寄存器时分不清【输入】键与【+输入】键的区别，错按【+输入】键，把要输入的数值与寄存器当前值进行叠加，导致在加工时很容易撞刀。

②在进行程序手动输入操作时，有些学生由于不认真，忘掉数字前面的负号或忘掉小数点，解决此种问题的办法就是在正式运行程序时先将机床锁住，通过数控机床的图形功能观察走刀路线是否正确。

③不熟悉机床坐标系的设定规则。机床坐标系采用的是右手直角笛卡尔坐标系，是假定工作台不动，刀具相对于工作台运动的方向进行设定的。对于多数数控铣床来说其运动方式都是主轴旋转实现主运动并在Z方向升降，而X、Y方向的运动是通过工作台的移动实现的，所以机床在实际运动过程中，在X、Y方向的运动和我们习惯的方向正好相反，这样就使一些不熟练的学生由于走错方向导致机床超程报警或撞刀。

3.编程错误或加工工艺不合理

（1）在进行手动编程练习时，经常有学生省略整数数据后面的小数点。

如“X50.”被写成“X50”，如果有小数点，表示的单位是mm，而没有小数点的单位则是μm。

（2）加工顺序安排不合理。

在加工如下所示的零件时，如果按照1-2-3-4-5-6的顺序加工，由于5、6孔与1、2、3、4孔定位方向相反，在X方向反向间隙会使定位误差增加，而影响5、6孔与其他孔的位置精度。而如果按照1-2-3-4路线在加工完孔4后向左移动一段距离到P点，然后折回来加工5、6孔，这样方向一致，可避免反向间隙的引入，提高5、6孔与其他孔的位置精度。

以上问题是笔者针对数控铣床实训过程中出现的问题进行的总结。另外，进行数控实训，安全始终是第一位的。我们必须要求学生谨记安全操作规程，切不可麻痹大意。

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中图分类号：TG547 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0161-01

作为《数控车床编程与操作》、《数控加工工艺学》二者合二为一的专业理论课教师，在教学过程中不断研究与探索，随着现代科技的不断发展，发现数控仿真软件运用到数控教学中来，解决了一系列相关迫切的问题，在使用中学生学中做、做中学，既满足了教学中的不同需求。下面我结合在教学实践中的体会浅谈一下数控仿真软件在数控教学中的使用感触。

1 数控仿真软件在数控教学使用中的优越性

1.1 利用仿真软件可以弥补教学设备不足，降低学校成本

由于数控加工机床设备价格比较昂贵，数控机床类型繁多，常用的有数控车床、车削中心、数控铣床，加工中心、数控刨床、数控磨床等，一台普通数控车床或者数控铣床至少也要7、8万，还有20万左右的。一般一台加工中心30万左右，更多则达百万甚至到上千万不等，学校不仅受投资和办学场地的限制，无法购置大量数控机床设备来提供学生实习实训使用。则数控仿真系统可以弥补这方面的不足，使大部分的实习实训操作在数控仿真软件中实现，从而解决学校在数控机床设备上不足和场地不够的现状，使数控技术的教学达到投入少、类型多、见效快、培养的初学者学生动手能力强目的。数控仿真软件使学生增加了有效上机时间，学习效果大幅提高，降低学校成本。

1.2 利用仿真软件的直观性提高教学效果、方便教师授课

数控编程与操作因是一门单纯的纯理论教学，在没有使用仿真软件之前和其它课程一样，直接在黑板上书写，而在黑板上讲按键的作用与程序编写、操作，易使学生感到枯燥无味，也不容易理解和检验程序的对错，只有通过老师作业的批改，而数控仿真软件的引入使用学生可以直观的看到机床操作面板各个按键的表示符号、作用及功能，也可以通过模拟演示功能看到真实图形大小、尺寸的多少、观察机床及工件的不同视角以及刀具的形状以及刀具的走刀轨迹是否合理，是否为最佳合理刀具走刀轨迹。等这些都可由操作者自己进行设计以满足不同零件的加工需求。学生通过仿真软件对所编写程序进行加工与验证同时，还可提高学生对数控技术的学习兴趣和编程能力，更好的去理解数控技术这块内容，所以数控仿真软件是一种既经济实惠、实用、功能多样又安全可靠的数控技术教学辅助工具。从而提高纯理论教学效果，提高学生学习编程能力的提高，同时也为下面学习实际操作奠定了基础。

2 数控仿真软件在教学使用中存在的弊端及解决措施

2.1 只注重仿真训练，易忽视实训操作

数控加工仿真软件只是模拟加工过程并非真实加工过程，所以无法代替学生在真实切削加工的实际感受，数控机床加工全过程的仿真包括机床的选择、毛坯的选择与装夹、刀具以及夹具的选择与定义；切削用量、进给量的选择，数控程序输入、编辑、刀具参数的设置等，由于是虚拟的操作，即使出现是不是人为的操作与编程的失误，也不会伤害到人身与机床设备的安全。学生则可以大胆的操作，可以在比较短的时间里尽可能多得熟练不同机床，不同系统的操作方法，从而能激发学生学习兴趣和动力。实际加工零件时，由于切削量、进给量的选择，以及对安全的疏忽都可能会出现打刀现象或着影响零件实际的加工质量、降低生产效率等问题。因此对教师应引起足够的重视，在仿真教学中即时提醒学生在真正数控机床加工时，二者的区别和注意问题。例如利用车刀在数控仿真系统上加工工件时，只要背吃刀量不大于刀刃长度就可以直接切削，而在实际数控机床上加工，则会因受到机床、刀具、夹具和材料等各方面性能的影响。不可能选取太大背吃刀量；还有切断刀在实际加工中只可以用来切槽和切断加工。而在仿真系统中即使用来车削外圆，也不会有报警显示来提醒等这些问题就需要我们在教学过程中一直反复强调避免将来学生在实际操作时，因一直使用仿真，而忽略实际操作。造成不必要的人、机、伤亡事故。

2.2 长期使用仿真，易使学生依赖于计算机

因部分学生自控能力差，长期使用仿真软件教学，会使学生产生惰性而依赖于计算机，而懒于机床操作。有些学生还会趁机上网和玩游戏，如应对于技校学生，本身基础差、自控能力差，教师在讲课时，可以运用远程来进行控制学生电脑，让学生可以更清楚去理解所学内容，学生自动练习时，可以关闭学生网络信号，使学生无法上网以免长期使用电脑来操作仿真软件，依赖于计算机，应合理安排仿真软件与实际操作上课的时间和顺序。这就要求老师加强责任心、提高管理、适当改进教学方法，减少数控仿真软件在教学中的负效应。

3 结语

数控仿真软件有机的将数控编程和实践操作结合在一起，通过学中做、做中学，使学生把学到的知识灵活的应用到真正的实践中去，它不仅提高了学生的学习兴趣和数控技术的教学效果，而且减少了学校因数控设备少的现状，同时也提高了数控技术人才的培训效率。数控仿真软件存在这些优点的同时也存在一定的缺点，教师应灵活掌握运用，则可以更大的发挥数控仿真软件在教学中的使用。

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关键词 ：数控编程教学 一体化 教学方法

在职业院校的课程中，数控编程是一门理论性与实践性都比较强的课程。这门课程的主要教学目的是培养学生根据零件要求编制程序和进行数控加工的能力。在以前的教学中，通常是理论课程在前，实习课程在后，就是先学习一个学期的数控编程理论课，理论课以教师为主体进行讲解，学生跟随教师的讲解学习理论知识；在学习了理论知识之后，再让学生进行实习课的学习，在实习课上学生可以对数控机床产生感性认识，熟悉数控车床的面板和基本操作，进而掌握相应的数控车床的操作技能，从而结合第一学期的理论课知识，对所学知识融会贯通，完成对数控车床零件的程序编制，并在数控车床上加工出符合图样要求的零件。这种教学方法有一个很大的缺点，就是造成了理论教学与实习教学的脱节。学生前期学习数控编程理论课时，由于对机床没有感性认识，因此理解编程知识很困难，学习速度较慢，而在第二学期进行实习教学时，又因为所需理论知识已经学习了很长时间，时间跨度大，很多知识都已经记不清或者不明确，这时教师就要再对学生进行理论辅导。这种状况造成了学生学习时间和教师精力的浪费，教学效果不好。

针对这一弊端，对数控课教学进行教学改革，采用理论课、仿真课和实习课三者相结合的方式，合理选用教学方法，改善教学效果。

一、实习一体化教学，处理好理论课和实习课的关系

在教学中，处理好理论教学与实习教学的关系是老师应着重注意的一个问题。只有处理好这一关系，才能激发出学生学习的积极性，提高他们的学习兴趣，在学生学习到理论知识的同时提高动手操作的能力。实行一体化教学是解决这一问题的一个比较好的方法。实习一体化教学后，教研组应该按照专业的发展来配置，由理论课老师和实习课老师组成。在教学计划中，理论课与实习课交叉或者同步进行，使理论教学和实习教学有机结合在一起。同时，院校还应培养一批一体化双师型教师。这些教师既能够进行理论教学也能够进行实习教学。

二、合理使用仿真软件

近年来，各类仿真软件开发出了很多。在教学中合理使用仿真软件对数控教学可以极大地提高教学效果。在数控教学中合理使用仿真软件，可以把数控编程的理论知识和动手实习的技能有机结合起来，让学生在学习理论时可以练习，在练习时可以巩固理论知识，从而提高学生的学习兴趣，改善学习效果。

同时，合理使用仿真软件，还解决了职业院校中在数控教学上存在的某些问题，例如降低实习危险性，数控设备和师资的不足等。

三、不能放弃普车实习教学

现在有的人认为，数控技术发展很快，传统机械加工将被淘汰，因此在教学中忽略了普车实习。笔者认为这是一种错误的认识。

从数控车教学这一方面来讲，普车实习的学习也很重要而且很必要。普车实习是数控车实习的基础。不懂普车，学习数控车时就不能把数控程序和数控加工结合在一起，而不懂加工，程序就成了废纸。因此应该在数控车学习之前，先进行普车技能和车工工艺的学习，使学生掌握相应的工艺和加工知识以及必要的技能操作，例如基本的外圆、螺纹和特形面的加工等。

四、多种数控系统的使用

由于职业院校的学生毕业后是要面向企业的，因此作为培养技术人才的职业院校，我们有必要让学生掌握多种数控系统的编程和操作，使他们到企业后可以熟练操作。由于受到资金的限制，职业院校中数控设备的数量都不太多。这就要求教师想方法为学生创作条件，让学生在有限的实习时间内熟悉多种系统。例如在讲授编程时以某一种系统为主要内容讲解，讲解完这种系统后，对比讲解其他系统；利用现有设备进行练习，没有的系统可以利用仿真软件进行练习。

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0引言

电气自动化是工业自动化的重要组成部分，也是工业经济发展的一项重要技术，是一个国家现代化发展的重要标志，可以说电气自动化水平代表着一个国家的工业发展水平。随着电气自动化的快速发展，各种先进的科学技术开始全面用于电气自动化当中，如远程控制技术、智能控制技术等。PLC技术是基于计算机技术而产生的一种可编程控制器，是智能控制技术的一种，这种技术已经开始应用到电气自动化当中，并且显著提高了电气自动化水平。

1PLC技术与电气自动化

1.1PLC技术

PLC技术是可编程控制器的简称，它虽然本身属于计算机技术，却是为工业控制应用专门设计制造的一种控制器。早期的可编程控制器又被称为可编程逻辑控制器，随着计算机技术的发展和PLC本身的逐渐成熟，现在所使用的PLC已经远远超出了逻辑控制的范围，不过习惯上仍称之为PLC。PLC的控制原理主要分为3个步骤，即输入采样阶段、用户程 序 执 行 阶段和输出刷新阶段。在输入阶段，PLC利用数据扫描器一次读入所有的输入状态和数据，并存在PLC的I/O映像区内。然后按照由上到下的基本顺序扫描用户程序，一般呈现出一个梯形图，扫描完成后进行逻辑运算，根据运算的结果刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应的位状态。扫描用户程序以后，就进入输出刷新阶段，控制器中的CPU向系统发出指令，按I/O映像区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，在经过输出电路驱动外设，达到控制电器系统的目的。

1.2电气自动化

所谓电气自动化主要是指研究与电气工程相关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、实验分析、研制开发以及电子和计算机等领域的一门科学。随着经济的 发 展 和 各 种科学技术的运用，我国的电气自动化走上了快速发展的道路，电气自动化水平不断提高。目前，电气自动化已经运用于工业生产的各个领域，并且已经在电气自动化中融入了嵌入式网络通信技术等，收到了良好的效果。尤其是 PLC 技术的应用，显著提升了电气自动化的灵活性和控制性，大大拓展了其应用领域和应用范。

2PLC技术在电气自动化中的应用

PLC技术在电气自动化中的应用是非常广泛的，如在中央空调控制系统设计、公路交通系统设计、数控系统设计等方面，都有着比较广泛的应用。笔者就 PLC 技术在这些自动化系统中进行了详细的分析，以下将具体阐述。

2.1PLC在中央空调上的应用

中央空调与工农业生产和生活有着密切的关系，无论是在工业生产中，还是在城市居民的日常生活中，都是不可缺少的一种工业系统。例如，在一些对温度要求比较高的电子企业中，中央空调是车间生产的必备设备，一般要借助中央空调来稳定车间内的温度。目前，中央空调冷冻系统的控制方式主要有3种，即早期的继电器控制系统、直接数字式控 制 器（DDC）以及可编程序控制器（PLC）控制系统。其中，PLC 控制系统不仅智能化水平较高，而且具有良好的抗干扰能力，并且对控制系统的结构也没有硬性的要求，运行的可靠性大大提高，使用和维护起来也很方便，目前已经成为中央空调中应用最广泛的控制系统。

2.2PLC在公路交通系统上的应用

随着城市的快速发展，公路交通系统在很大程度上决定了城市的秩序，尤其是交通秩序，立交桥等城市交通系统的复杂化，使交通信号灯的控制更加困难。传统的交通信号灯的控制方式，已经不适应公路交通系统快速发展的需要。因此，现在很多城市将PLC技术应用到交通信号灯系统设计中，形成了PLC型交通信号灯控制器，对交通信号灯的控制能力大大增加，使其对城市发展的适应力能力明显地提高。这是因为PLC控制器对外部环境的适应力很强，并且内部也具有丰富的定时器资源，对城市交通发展中常用的“渐进式”信号灯能够进行精确的控制，特别是能够实现对岔路口的控制。目前，国内使用的PLC交通信号灯控制系统在内部具有实时时钟，通过PLC编程控制可以对交通信号进行全天候的无人管理。由于PLC控制器自身具有联网通讯的功能，这样就能够帮助交通部门对各个信号灯进行局域网式的统一调 度和管理，最大程度地缩小车辆信号灯的等候时间，从而更加科学地对城市交通进行管理。

2.3PLC在数控系统中的应用

随着我国工业技术的发展，数控技术已经成为工业生产中一种不可缺少的技术，而数控技术的实现与PLC应用有着密切的关系。目前常见的数控系统主要有3种，即点位控制系统、直线控制系统、连续控制系统。在工业生产中，数控系统主要用于机械加工，其中点位控制一般用于孔加工机床，如钻孔机床、镗孔机床等，其是为了在加工过程中实现由一个位置向另一个位置的精确移动，一般来说并不考虑加工物体的运动轨迹，移动过程中一般不进行加工。目前，数控系统的实现主要有2种方式，即全功能数控装置和单板机控制，这2种控制系统都应用了PLC，只不过在功能和应用范围上有很大的区别。全功能数控装置的功能非常完善，但是价格非常昂贵，对于一些企业来说这种装置的许多功能完全是多余的。为了满足一般企业的发展需要，市场上出现了基于PLC的单板机数据系统，其是为了解决传统单片机中长期存在的O计硬件电路、接口电路、驱动电路和抗干扰问题，不仅能根据生产需要调整机床功能，还能根据技术进步对机床功能进行升级，这一点满足了很多中小企业的发展需要，增加了企业经营管理的灵活性。

3结语

随着科技的不断发展与进步，PLC应用前景将更加广阔，其对电气自动化的提升作用将更加明显。基于PLC的电气自动化控制系统的规格、种类、应用范围将会进一步拓展，以满足不同工业控制场合的需求。因此，国家要加大对该系统的科研投入力度，使更多的先进技术能够应用于电气自动化中，为工业和企业发展提供更加先进的电气自动化控制设备。

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一、制造业发展进步的需要

现代机械制造业已经突破了以往的精细程度，一个国家的先进制造能力重要标志之一，就是高精度数控机床的占有比率。主要体现在两个方面，一是数控机床的自主研发生产能力，二是数控机床操作者的数量和技术素质程度。

好的数控机床生产技术装备，还需要有高素质的技术人才熟练掌控才能发挥作用。现在各种层次院校培养了大批有数控机床操作基础的基础人才，但目前突出矛盾是：刚毕业的技术人才缺乏制造工艺经验，而有制造工艺经验的从业者又对数控技术知识不了解，两者都需要时间来完善提高技术素质，才能真正实现先进制造强国转型。经验需要长时间积累才能丰富，掌握数控机床的知识和能力可以通过提高学习效率来迅速实现。开发数控机床多媒体说明书，就是使有制造工艺经验的从业者迅速了解数控技术知识并能熟练操作掌控数控机床，加快实现先进制造强国转型的进程。

二、校企合作开发数控机床多媒体说明书是最佳途径

数控机床生产企业有研发生产数控机床优势，但是为了有效销售数控机床，对数控机床操作使用培训却投入了大量人力物力，影响制约了先进装备制造企业的发展。各层次的院校开展数控教学工作经过多年积累了丰富的人才培养经验，有制作多媒体教学课件的坚实基础，但是因资金和数控系统种类多及数控技术更新等原因，造成了培养出来数控技术人才与市场需求不相匹配。国家对职业教育非常重视，资金投入大幅增加，特别是教学科研经费投入增幅明显，如果我们能够冲过投入职教科研资金的初衷来看，院校与企业建立紧密的合作关系，把像共同开发数控机床多媒体说明书这样有创新的具体工作做好，实现教学、科研、企业研发生产优势互补，我国成为先进加工制造业强国的脚步将会更加坚实。

院校在与企业的合作过程中可以更加深入地了解企业，准确调整培训专业、内容以适应企业对技术人才的市场需求。同时，在与企业的合作过程中可以获得相应知识产权，即使不求获得利润，也为院校自己打了广告，并且为学员毕业后就业提供了广告支持。教师在与企业研发生产技术人员合作的过程中，可以对教授地数控专业了解更加深入，授课时将会更加生动具体地教授课程内容，以利于学生提高学习效率。当数控机床多媒体说明书开发成功后，可以作为课件在多媒体教室使用，上合班课提高教学效率，更体现了教师人力资源的价值。

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中图分类号：F407.6 文献标识码： A

目前，随着社会时代和科学技术的不断变化和进步，电气自动化越来越深入到社会生产生活的各个角落中，影响和改变着人们的生活方式和工作环境。而PLC技术就是电气自动化中的一项新的高新控制技术，它能够有效的提高电气自动化设备设施的工作效率，降低工业生产设备对恶劣环境的要求，极大的推进了电气自动化的发展。

1 PLC技术的概述

1.1 PLC技术的概念

PLC，即Programmable Logic Controller，中文翻译为可编程逻辑控制器，它主要指的是一种将可编程存储器应用在内部系统的存储程序，从而执行面向用户的一系列定时、顺序控制、逻辑运算、算术和计数操作等指令，同时通过模拟或数字形式对各类机械以及生产过程进行输人/输出控制的技术。

1.2 PLC的结构

PLC技术的本质是应用于工业控制的计算机技术，因此，它的硬件结构组成同大多数计算机结构是基本一致的，都包括有：电源，CPU(中央处理器)、存储器、功能模块、通信模块、输人/输出接口电路等等。

1 .3 PLC技术的原理

PLC的工作过程主要经历三个阶段：输入采样、用户程序执行和输出刷新。完成这三个阶段既一个扫描周期。可编程逻辑控制器在整个运行期间，都重复执行上述三个步骤。

1.3.1输入采样阶段

在这个阶段，可编程逻辑控制器依次通过扫描来读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内，输入采样完成后，开始用户程序执行和输出刷新的阶段。因为在这两个阶段中，输入状态和数据的变化，并不能使I/O映象区中的相应单元的状态和数据改变，所以对于脉冲信号的输入，则其宽度不能小于一个扫描周期，这样才保证了任何情况下的输入均能被读入。

1.3.2用户程序执行阶段

PLC在这个阶段总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。在进行每一条梯形图扫描时，PLC先扫描梯形图由各触点构成的左边控制线路，按照先上后下、先左后右的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

1.3.3输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。

1 .4 PLC技术的特点

PLC技术主要包括有以下几个方面的特点，即：(1)安装方便、简单，便干维护和检修；(2)编程简单，容易使用，通常是采用逻辑图、梯形图以及语句表等语言进行编程；(3)组合灵活、功能完善、实用性强、方便扩展；(4)对运行环境的要求较低，且易学易用；(5)可靠性和抗干扰能力较强。

2电气自动化

所谓电气自动化主要是指研究与电气工程相关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、实验分析、研制开发以及电子和计算机等领域的一门科学。随着经济的发展和各种科学技术的运用，我国的电气自动化走上了快速发展的道路，电气自动化水平不断提高。目前，电气自动化已经运用于工业生产的各个领域，并且已经在电气自动化中融入了嵌入式网络通信技术等，收到了良好的效果。尤其是PLC技术的应用，显著提升了电气自动化的灵活性和控制性，大大拓展了其应用领域和应用范围。

3 PLC技术在电气自动化中的应用

PLC技术在电气自动化中的应用是非常广泛的，如在中央空调控制系统设计、公路交通系统设计、数控系统设计等方面，都有着比较广泛的应用。

3.1 PLC在中央空调上的应用

中央空调与工农业生产和生活有着密切的关系，无论是在工业生产中，还是在城市居民的日常生活中，都是不可缺少的一种工业系统。例如，在一些对温度要求比较高的电子企业中，中央空调是车间生产的必备设备，一般要借助中央空调来稳定车间内的温度。目前，中央空调冷冻系统的控制方式主要有3种，即早期的继电器控制系统、直接数字式控制器（DDC）以及可编程序控制器（PLC）控制系统。其中，PLC控制系统不仅智能化水平较高，而且具有良好的抗干扰能力，并且对控制系统的结构也没有硬性的要求，运行的可靠性大大提高，使用和维护起来也很方便，目前已经成为中央空调中应用最广泛的控制系统。

3.2 PLC在公路交通系统上的应用

随着城市的快速发展，公路交通系统在很大程度上决定了城市的秩序，尤其 是交通秩序，立交桥等城市交通系统的复杂化，使交通信号灯的控制更加困难。传统的交通信号灯的控制方式，已经不适应公路交通系统快速发展的需要。因此，现在很多城市将PLC技术应用到交通信号灯系统设计中，形成了PLC型交通信号灯控制器，对交通信号灯的控制能力大大增强，使其对城市发展的适应力能力明显地提高。这是因为PLC控制器对外部环境的适应力很强，并且内部也具有丰富的定时器资源，对城市交通发展中常用的“渐进式”信号灯能够进行精确的控制，特别是能够实现对岔路口的控制。目前，国内使用的PLC交通信号灯控制系统在内部具有实时时钟，通过PLC编程控制可以对交通信号进行全天候的无人管理。由于PLC控制器自身具有联网通讯的功能，这样就能够帮助交通部门对各个信号灯进行局域网式的统一调度和管理，最大程度地缩小车辆信号灯的等候时间，从而更加科学地对城市交通进行管理。

3.3 PLC在数控系统中的应用

随着我国工业技术的发展，数控技术已经成为工业生产中一种不可缺少的技术，而数控技术的实现与PLC应用有着密切的关系。目前常见的数控系统主要有3种，即点位控制系统、直线控制系统、连续控制系统。在工业生产中，数控系统主要用于机械加工，其中点位控制一般用于孔加工机床，如钻孔机床、镗孔机床等，其是为了在加工过程中实现由一个位置向另一个位置的精确移动，一般来说并不考虑加工物体的运动轨迹，移动过程中一般不进行加工。目前，数控系统的实现主要有2种方式，即全功能数控装置和单板机控制，这2种控制系统都应用了PLC，只不过在功能和应用范围上有很大的区别。

全功能数控装置的功能非常完善，但是价格非常昂贵，对于一些企业来说这种装置的许多功能完全是多余的。为了满足一般企业的发展需要，市场上出现了基于PLC的单板机数据系统，其是为了解决传统单片机中长期存在的设计硬件电路、接口电路、驱动电路和抗干扰问题，不仅能根据生产需要调整机床功能，还能根据技术进步对机床功能进行升级，这一点满足了很多中小企业的发展需要，增加了企业经营管理的灵活性。

3.4 PLC在电池生产线控制系统

随着我国电池产业的快速发展，电池生产线中也开始应用PLC控制技术，不仅有效增加了对生产过程中各个环节的控制，也提高了产品的质量。如FDK

全自动碱性高能电池生产线，全线采用了PLC、变频器、步进电机、触摸屏等高科技产品，可以精确地控制设备的运行。这种电池生产线运用PLC控制系统，在生产过程中对各个节点，尤其是可能影响电池质量的一些环节，如人工环节等进行有效的控制，当生产过程中出现故障时，能够及时排除。目前，国内一些较大的电池生产厂家，其生产系统中都使用了这一技术。

4 .PLC在电气自动化中的发展趋势

伴随着科技的发展，全球工业计算机控制领域已经发生巨大变革，PLC几乎 到处都有，对于PLC控制器的核心—控制软件来讲，开放式的编程组态工具软件以及开放式通信网络技术的突破，将PLC推向了更加开放的工业控制行业。

PLC控制系统在高端应用方面，将和工业PC控制系统相媲美，因为这两者在微处理器和内存芯片方面十分相似，将来的发展趋势是将更多的功能进一步集成到一个控制箱内，以方便用户的操作和使用，像顺序控制和过程控制将会采用功能化方式进行处理，其他类似运动控制等也能够共享到相同的控制结构体系中。可以相信，PLC技术的发展继续沿着开放式控制系统的方向，尤其是基于工业PC的控制系统。为了更好的提供用户使用，PLC在人机界面方面要做的完美、通信设备要更加完备、现场总线通信能力要更加的成熟，这样才能更好地适应各种不同工业控制场合的需求。除了在灵活性方面比传统PLC具有截然不同的优势外，还要做到能够缩短系统投放到市场的周期，并能降低系统投资费用，提高从工厂底层到企业办公自动化的数据信息流动效率等，这将是PLC未来发展不可抵挡的趋势。

参考文献：