设计原则与方法：保证数控机床的安全、可靠运行

本书所述的系统是指以CNC为核心的电气控制系统，简称CNC系统。数控机床的CNC系统设计可分为总体设计、技术设计和技术文件编制三步进行。系统是保证设备安全、可靠运行的前提，设计必须以满足控制要求、保证安全、可靠运行为基本准则，并尽可能简化结构、改善操作性能、降低制造成本。

1.满足控制要求

CNC系统是保证数控机床达到规定的性能指标而采用的一种控制手段，系统设计必须确保机床全部动作和各项技术指标的实现。为此，系统设计前，需要认真了解机床的机械、气动、液压系统工作原理，了解机床的动作和功能要求，掌握各种电气元器件的性能与参数，才能确定控制方案。

在此基础上，设计者需要根据机床的技术性能、控制要求和价格，确定CNC系统的总体方案。例如，对于轮廓精度无很高要求的普及型CNC车床，可选择国产普及型CNC和使用通用型伺服驱动、变频器等低成本系统；对于轮廓精度有一定要求的普通数控车床，则可以选择FS-0iMateTD等精简型全功能CNC和βi系列伺服驱动，并根据要求选用变频器或βic、βi系列主轴驱动器；而对于高速、高精度加工的CNC车床，则需要选择FS-0iTD和αi系列伺服和主轴驱动等。

总体方案应得到企业主管、机械设计人员的同意和用户的认可。方案设计完成后，应进行讨论和评审。

2.确保安全可靠性

总体方案确定后，可进入具体的设计阶段，这一阶段称为技术设计。技术设计必须以设备的安全、可靠运行为最高准则。不能安全、可靠运行的设备，无论其功能有多强、性能有多先进，都不能用于工程实际，这点在CNC选择时需要特别引起注意。(www.xing528.com)

CNC系统的安全包括确保操作人员的人身安全和设备运行安全两大方面。

系统设计必须符合相关的安全标准（如CE标准），设计时应充分考虑到控制器件故障和操作者误操作的可能性，要通过安全电路、安全防护等措施，对于可能危及人身安全的动作，进行严格的保护，严防发生安全事故。

设备安全是系统设计人员需要认真对待的问题，它不仅会造成经济损失，而且可能引发安全事故。要保证设备运行过程中出现元器件故障和误操作时，能够迅速、可靠、安全地停机。采用符合EN标准要求的安全电路、进行严密的电气互锁等都是系统设计需要十分重视的问题。在满足控制要求、确保安全的前提下，简化系统、简化操作、简化电路、简化程序不仅可降低成本，而且也是提高可靠性的重要措施。

3.简化系统结构

在系统满足设备控制要求，确保安全、可靠运行的前提下，系统应尽可能简单、实用。设计应保证设备有良好的操作性能和友好的界面，操作应简捷、明了、方便、容易。电路的设计必须规范、标准，应尽可能减少不必要的元器件与连线。简单、实用的控制电路不仅可降低生产成本，而且可提高系统可靠性，方便使用与维修。

PMC程序等软件设计要尽可能简化，要杜绝人为地使程序复杂化、有意为他人理解程序增加困难的不正确态度。例如，梯形图应尽可能减少指令、内部继电器和触点等的使用数量，以方便检查、阅读、调试与维修。