（中职）数控系统第7章教学课件.ppt

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1、Y CF正版可修改PPT（中职）数控系统第7 章教学课件第7章 典型数控系统 第一节 经济型数控系统 第二节 FANUC 数控系统 第三节 SIEMENS 802D 型数控系统第一节 经济型数控系统 经济型数控系统从控制方法来看，一般是指开环数控系统。它具有结构简单、造价低、维修调试方便、运行维护费用低等优点，但受步进电动机矩频特性及精度、进给速度、力矩三者之间相互制约，性能的提高受到限制。所以，经济型数控系统常用于数控线切割机床及一些速度和精度要求不高的经济型数控车床、铣床等，它在普通机床的数控化改造中也得到了较广泛的应用。下一页 返回第一节 经济型数控系统 一、经济型数控系统 经济型数控系

2、统根据驱动和定位方式，可以分为:步进电动机驱动的开环系统、交流电动机驱动的点位式数控系统和直流伺服电动机驱动的半闭环数控系统。下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统 1.步进电动机驱动的开环数控系统 该系统无反馈装置，不能纠正伺服系统的误差，同时因为造价的因素，一般不采用其他措施补偿位置误差。驱动采用步进电动机，因而输出转矩不太大，机床的空行程速度较低。这种系统具有23 种插补功能，通过软件控制接口，可加工锥面、螺纹、简单的外形曲面等。由于该系统性能价格比较适中，在技术和经济上能达到一般中小型企业的承受能力，因此易于普及和推广。下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统 2.交流电动机驱动

3、的点位式数控系统 该系统采用光栅检测装置实施点位控制，具有较高的定位精度。光栅分辨率可达1 m,重复定位精度可达5 m，所以加工精度较高。由于采用交流电动机变频驱动，功率大，可进行大切削用量加工。分辨率为10 m 时，空行程速度可达6 m/min。这种系统在盘类、轴类零件加工中，效果尤为显著，但只能加工柱面，不能加工曲面和螺纹。因为该系统的功能有一定的局限性，而且成本较高，性能价格比相对较低，所以只适用于专业化工厂，一般使用较少。下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统 3.直流伺服电动机驱动的半闭环数控系统 该系统采用光电编码器进行位移检测，实现半闭环连续控制。由于采用高性能直流伺服电动机

4、驱动，输出转矩大，速度高，过载能力大，可进行强力切削。当丝杠螺距6 mm 时，速度可达10m/min 以上，且不丢步，效率高。该系统功能齐全，还带有可编程控制器，使强电控制设计大大简化，但价格较高，性能价格比较低，不适宜在中小企业推广。下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统 二、NICS-51 系列单片机组成的经济型数控系统(一)MCS-51 系列单片机 目前，我国经济型CNC 多数是以8位或16位单片计算机或者以8位或16位微处理器(简称MPU)为主构成的系统。单片计算机的典型代表是Intel 公司的MCS-48,MCS-51 和MCS-96 系列，其中MCS-48 和MCS-51 是8

5、位机，MCS-96 是16位机。国内的经济型数控系统多数采用MCS-51 系列单片机。下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统 1.MCS-51 系列单片机的基本特性及其引脚功能 MCS-51 系列单片机是Intel 公司在MCS-48 系列单片机基础上推出的产品，是一种集片内存储器、片内输入/输出部件和CPU 部件于一体的性能优良的单片机。下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统(1)MCS-51 系列单片机基本特征MCS-51 系列有8031、8051、8751三个典型产品，它们的引脚和指令系统完全兼容，仅在ROM 的结构上有区别。8031内部没有ROM，必须外加程序存储器才能工作。8

6、051内部有4KB 的ROM,程序在芯片制造时即写入，此后不能修改。8751内部有4KB 的EPROM(即紫外线擦除可编程ROM),程序可以多次修改，但其价格比前两种高。8031虽然内部无ROM，但外接EPROM 后，就相当于8051，且其价格又低，所以在国内使用最为广泛。下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统 MCS-51 系列单片机的基本特性如下(以8031为例):.8位CPU;128KB RAM(8051、8751还具有4KB ROM);21 个特殊功能寄存器;4 个8位I/O 端口，32根I/O 线;可扩展64 KB 的外部数据存储器和64 KB 的外部程序存储器;.两个16位定时

7、/计数器;下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统.有中断结构，具有两个优先级、5个中断源;.一个可编程全双工串行I/O 口;具有位寻址能力，可进行逻辑运算;片内有一个振荡器和时钟发生电路，每执行一条指令的时间为2s 和1 s。下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统(2)MCS-51 系列单片机的引脚功能 MCS-51 系列单片机是一个具有40根引脚的双列直插式器件，其引脚及逻辑符号如图7-1(a)所示。I/O 口P0、Pl、P2、P3 共4个8位口，P0 可驱动8个TYL 门电路，P1、P2、P3 口则只能驱动4个TTL 门路。P3 口是双重功能口，第一功能可作一般I/O 口;第二功能

8、为特殊功能，其定义如下:下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统.控制线:地址锁存使能/编程信号端。在存取外部存储器时，锁存低8位地址，高电平有效;对8751进行EPROM 编程时，该端线是编程脉冲输入端，实现第二功能。:外部程序存储器使能引脚。这是外部程序存储器的读选通信号，低电平有效。下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统 EA/VPP:外部存储器选择信号。当其为低电平时，CPU 只执行外部存储器中的程序。对8031,EA 必须接低电平。RESET/VPD:复位/备用电源端。当振荡器工作时，在此端持续给出两个机器周期的高电平，以完成复位。第二

9、功能是备用电源输入端。下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统.时钟XTAL1:接内部时钟振荡器反相放大器输入。当使用外部时钟振荡电路必须接低电平。XTAL2:接内部时钟振荡器反相放大器输出，它同时是单片机芯片内部时钟发生电路的输入。当使用外部时钟振荡电路时，此端接收外部的时钟振荡器信号。.电源Vcc:接+5 V,Vss接地。下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统(3)总线结构 MCS-51 系列单片机的三总线结构如图7-1(b)所示。.地址总线AB 为16位，低8位A0A7 由PO 口经地址锁存器提供，而高8位A8-A15 由P2 口直接提供。.数据总线DB 为8位，由P0 口直接提供

10、。.控制总线CB 由P3 口的第二功能状态和四根独立的控制线 组成。下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统 2.MCS-51 系列单片机常用系统扩展芯片(1)程序存储器(ROM)程序存储器主要是紫外线擦抹的可编程只读存储器EPROM。通常采用标准芯片，如2716(2 KB x 8)、2732(4 KB x 8)、27 64(8 KB x 8)、27128(16KB x 8)、27256(32KB x 8)和27512(64 KB x 8)等。(2)数据存储器(RAM)数据存储器有静态RAM 和动态RAM两种。静态RAM 无需刷新，但功耗大成本高;动态RAM 功耗小、成本低，但须刷新。一般控

11、制系统多采用静态RAM。目前常用的静态RAM 是6116(2 KB x 8)和6264(8 KB x 8)、6225 6(32 KB x8)等。下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统(3)I/O 扩展集成芯片 MCS-51 系列单片机在数控系统的应用中，必须进行I/O 口的扩展，才能满足实际应用的要求。常用的I/O 接口芯片有:可编程并行接口电路8255、可编程RAM I/O 扩展接口电路8155、可编程定时器/计数器8253、可编程中断控制器8259、可编程键盘/显示控制器8279、可编程通信控制器8251等。下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统 8155是一个有40条引脚的双列直

12、插式RAM I/O/CTC 扩展器件。它含有256KB 的RAM，两个8位并行I/O 口(PA 口和PB 口)，一个6位并行I/O 口(PC 口)，一个14位二进制定时器/计数器(CTC)。两个8位并行I/O 口可工作于基本输入/输出方式或选通输入/输出方式。PC 口可编程为输入、输出或作为PA 口和PB 口的控制信号线。8155可直接和MCS-51 系列单片机接口，不需要增加任何硬件逻辑。下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统(二)MCS-51 系列单片机组成的经济型数控系统 由8031单片机组成的CNC 系统，其数控装置枢图如图7-2所示。该系统按模块化设计，它主要由主控制板、CRT

13、控制板、键盘操作板和存储控制板等组成。系统主控制板以8031为控制器，板上包含内存为816 KB 的RAM(供用户输入和调试加工程序用)，内存为16 KB 的EPROM。若采用LED 显示，则LED 控制板和键盘操作板可用一块键盘/显示操作板代替，经济型数控系统常采用这种形式。下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统 从图上可以看出，系统中的RAM、EPROM、可编程I/O 扩展器芯片的数据线和低8位地址线，在8031地址锁存信号输出端ALE 及地址锁存器的控制下，公用一组 8031的8位总线(P0口)。高8位地址及片选信号，则由8031的另一组8位总线(P2口)结合译码器提供。因8031的

14、外部ROM 由PSEN 信号选通，外部RAM 和扩展I/O 端口由W/R信号选通，所以RAM 与EPROM 的地址可以重复。下一页 返回 上一页第一节 经济型数控系统 8031的P1 口输出环形分配脉冲信号(软件环形分配)或输出控制指令经环形分配器输出环形分配脉冲信号(硬件环形分配)，经光电隔离和驱动放大电路驱动步进电动机。8031的P3 口工作在第二功能状态，完成回转刀架，主轴脉冲发生器(光电编码器)信号及外部中断控制等工作。可编程的I/O 扩展芯片在监控程序控制下扫描键盘(或键盘/LED 数码显示控制板)，并输出组合逻辑信号来控制主轴电动机的速度转换。我国生产的几种典型经济型数控系统的性能

15、及技术参数见表7-1。返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 日本FANUC 公司是专门从事生产数控系统及工业机器人的厂家，该公司自20世纪50年代末期生产数控系统以来，已开发出40多种系列的数控系统，特别是20世纪70年代中期开发出FS5、F57 系统以后，所生产的系统都是CNC 系统。20世纪80年代，FANUC 公司较有代表性的系统是F6 和F11。目前，主要产品有F0、F15、F18、F21、F33 等系1列。下一页 返回第二节 FANUC 数控系统 一、结构和性能特点 1.F6 系列 采用大板结构，上面插有电源模块、存储器板等小板。该CNC 系列为多微处理器控制系统，其CPU、PM

16、C 所用的CPU 以及图形显示的CPU 均为8086。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 2.F11 系列 主板也是采用大板结构，它也是一种多微处理器控制系统，其CPU 为68000。在控制线路中采用下列专用大规模集成电路:BAC(总线仲裁控制器)、I/OC(输入/输出控制器)、MB87103(位置控制芯片)、OPC(操作面板控制器)以及SSU(系统支持单元)。在系统中还采用了4兆位大容量磁泡存储器、大容量I/O 模块、A/D 和D/A 模块以及ATC(自动刀具交换装置)和APC(自动托盘交换装置)控制用定位模块。CNC系统和操作面板、I/O 单元之间采用光缆连接，从而使连接简单

17、，抗干扰能力强。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 3.F15 系列 它是一种模块化、多总线结构的微处理器控制系统，也被称为AI(人工智能)CNC,其CPU 采用32位的68020。F15 系列共有F15-MA、F15-TA、F15-TF、F15-TTA 及F15-TTF 等六种规格，它们具有下述特点:在插补功能上除了具有直线、圆弧、螺旋线插补外，还具有假想轴插补、极坐标插补、圆柱面插补、指数函数插补、渐开线插补及样条插补等;下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 在补偿功能方面，具有螺距误差补偿，丝杠反向间隙补偿，坡度补偿，线性度补偿以及各种刀具补偿;在切削进给加/减

18、速功能方面，具有插补前直线加/减速，插补后直线加/减速以及插补后钟形加/减速等;.在故障诊断方面，引进了专家系统，即采用了人工智能。该系统以知识库作依据，采用推理软件来查找故障原因。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 4.F0 系列 这是目前在中国市场上销售量较大的一种系统，它是一种采用高速犯位微处理器的CNC。在结构上采用传统的结构方式，即在主板上插有存储器板、I/O 板、轴控制模块以及电源单元。只是其主板较其他系列的主板要小得多，因此，在结构上显得非常紧凑，体积很小，FANUC 公司自称它是世界上最小的系统。F0 系列共有F0-MA、F0-TA、F0-MC、F0-TC、F0-

19、MD、F0-TD 等多种规格。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 其中F0-MD 和F0-TD 是在F0-MA 及F0-TA 的基础上简化而成的，所以大家也称它为简易型数控系统。F0 系列数控系统具有以下特点:系统是一种小型软件固定型CNC。控制电路中采用了高速微处理器、专用LSI(大规模集成电路)、半导体存储器等，不仅系统可靠性较好，性能价格比也较高。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 为了便于系统的维修，内部具备多种自诊断功能:.微处理器不断地监视系统内部的工作状态，并能分类显示CNC 内部状态一旦发生故障，报警指示灯立即发亮，并使CNC 停止工作，同时在C R

20、T 上可分类显示出故障详细内容;.在CRT 显示器上，可显示出从CNC 输出或向CNC 输入的接通、关断信号;.通过MDI(手动数据输入)可以“位”为单位接通、关断从CNC 输出的接通、关断信号。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 可用CRT 显示检查数控系统的快速送给速度、加/减速时间常数等各种参数设定值。由于采用了高速微处理器的数字式交流伺服系统，无漂流影响，实现了高速、高精度的控制。在0系列中还有一种规格是0-PC，它是专为转塔冲床开发的高性能CNC，有下述特点:.电子器件采用表面安装的LSI 及超薄型显示单元;.高性能的数字伺服系统;下一页 返回 上一页第二节 FANUC

21、 数控系统.利用M、S、T 和B 代码直接加工指令，缩短了加工循环时间，提高加工效率;.超级控制功能。它除了0系列的标准功能外，还增加了冲压功能、晶格点阵功能、多段数据加工功能和C 轴控制功能等。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 5.F-20 系列 它是继0系列之后开发的系统，适合于一般的数控铣床和车床，它的特点是:具有高效的手动操作能力，在手动方式下具有引导功能，能用手轮操作加工圆弧、斜线，而且能将手轮操作的过程存储和再生。可提高批量加工能力。另外，数控程序也很容易用引导功能建立起来，在引导画面直接操作，很快地编制出简单加工程序。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系

22、统 6.F-16/18 系列及160/180 系列 它是专门为工厂自动化设计的数控系统，在美国、日本、欧洲的制造业中已普遍使用。它具有以下特点:(1)采用超大规模集成电路 该系统的开发与微机芯片发展同步，采用了超大规模集成芯片，如CPU 为80486，主频为66MHz;机床强电的控制程序和零件加工程序存储在快闪(FLASH)存储芯片和存储器卡中。用户可方便地修改、调整PMC 程序，并省却了EPROM 的写入设备。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 加工程序、系统参数、机床参数均可存入存储卡，更换与操作极为方便;为了提高系统的运行速度和处理能力，采用了64位的RISC(Reduce

23、d Instruction Sel Computer)芯片，与80486并行运行;伺服进给使用了32位数字信号处理器;除了通用芯片外，FANUC 公司还开发了专用超大规模逻辑电路的芯片。如:地址译码和锁存，位置反馈信号的处理，细插补、位置误差的比较与误差的脉宽调制，串行数值信号的处理与数据传送，电子手轮信号的处理等20余种，大大地提高了系统的可靠性，缩小了系统的体积。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统(2)对立体化、高密集的元件安装 上述提到的超大规模集成芯片均为表面安装方式，而全部元件均采用立体化的安装方式(FANUC 公司的专利技术)。印刷电路板除主板外，均按物理功能分成小模

24、板，根据用户的要求和系统的规模分别插在主板上，使得系统扩展容易，维修方便，简化了系统的总体设计，体积小。全部数控系统只有380 mm x 150 mm x 200 mm 左右。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统(3)采用超薄型液晶显示器 它是一个8.4in 或9.5in TFT彩色液晶显示器，有4096种颜色，256种颜色同时显示，色彩丰富，清晰度高，小型化的显示器，非常适于图形显示。(4)可靠性高 数控系统所用的元件，全部经过严格的高温存储，耐老化和筛选。印刷电路板上的元件、部件的插装、焊接及系统组装全部自动化，大部分的工作都由机器人完成。产品经温升、高压、欠压等考验，产品出了

25、前还经过高温连续运行试验，因此产品质量可靠。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统(5)系统功能强这表现在以下两个方面:高速、高精度。系统采了64位的RISC 处理器，与80486协调工作，大大提高了数据的处理能力。另外也提高了系统的分辨率，可达0.1 m。系统具有超前预侧控制功能，可实现微小程序段(即短距离移动)的连续轮廊的高速加工，且加工误差小，适合于复杂的立体型面的模具加工;有多种特殊曲线的插补功能。如渐开线、抛物线、指数函数曲线、圆弧螺纹、多头螺纹、变螺距螺纹、锥螺纹、端面螺纹、柱面体型槽、极坐标插补等，并有多种固定加工循环。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统(

26、6)系统内可以集成通用微机板 可使用MS-DOS 和Windows 操作系统，可共享IBM微机的应用软件。在此基础上，FANUC 公司还开发了MMC 人机会话功能，方便了系统的操作、诊断与维修;系统具有操作历史和报警历史的记忆与显示，伺服波形图的显示，还有Help 功能，该功能实际上是一个用于系统维护的专家系统。当出现报警和故障时，提示操作和维修人员应采用的处理措施。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统(7)高速PMC 该PMC 基本指令的执行时间为每步0.1 s，梯图形最高可达24 000。它由一个独立的32位微处理器处理，可直接在系统的操作面板上编制梯形图，也可用PC 机(如I

27、BM)编制，然后通过串行口在CNC 系统上调试PMC 程序。调好的程序不必用EPROM 写入器写入，可直接存入快闪存储器，另外，也可用C 语言写PMC 程序。FANUC 公司还在此系统上开发了显示PMC 程序的流程图软件。(8)多种在机编程方法 如菜单编程、图形会话编程(Super CAP)、符号图形编程(Symbolic CAP)以及示教编程。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统(9)高精度、智能型数字式交流伺服系统的应用 使伺服电动机即使在极低转速下、满负荷运行，转速脉动率也小于1%。伺服单元的伺服控制采用单独的32位数字信号处理器控制，根据现代控制理论，具有预测控制、前惯控制

28、、电子式电流最佳控制(即HRV 控制)等功能。位置脉冲编码器为每转65 536个脉冲，可用增量式或绝对式位置编码器，还可实现双位置环反馈。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 此外，智能型高效率数字式交流主轴系统的控制系统采用32位高速信号处理器控制，通过高速串行接口与CNC 交换数据，它实际上也是一个位置闭环控制系统，除能调节转速外，还可实现主轴径向的任意位置定位，C 轴的轮廓控制，双主轴的精确同步，并具有非正常负载的检测功能，可检测出刀具的折断、磨损和加工中的负载故障。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统(10)联网功能 F-16/18 系统既可单机运行，也可通过R

29、emole buffer 接口与个人计算机相连，由计算机控制加工，实现信息传递。该系统还可通过I/O Link(串行口)接多种设备，如机器人、运动控制器、强电设备等，组成柔性线的基本单元。另外，经DNC1 或DNC2 接口可与Cell Controlle:连接，也可接以太网，由主机控制实现车间的自动化。FANUC 公司自动化工厂已有多条柔性线在运行，用于自己产品的生产。而F-160/180 系列是在F-16/18 系列的基础上开发出来的，它提供了一个开放系统接口，如与IBM PC 兼容的功能，便于用户实现具有个性化的功能。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 二、FANUC 数控系

30、统PNI C 简介 简单地说，FANUC 数控系统可以分为两部分，控制伺服电动机和主轴电动机动作的动力系统部分和控制辅助电气部分的PMC。PMC 与PLC 非常相似，因为专用于机床，所以称为可编程序机床控制器。与传统的继电器控制电路相比较，PMC 的优点有:时间响应快、控制精度高、可靠性好、控制程序可随应用场合的不同而改变、与计算机的接口及维修方便。另外，由于PMC 使用软件来实现控制，可以进行在线修改，所以有很大的灵活性，具备广泛的工业通用性。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 FANUC 0 系统使用的PMC 有PMC-L 和PMC-M 两种型号，它们所需硬件不同，性能也有所

31、区别。PMC-M 需要一块专门的电路板，地址范围也有所扩大，使用时应注意。表7-2 为PMC-L 和PMC-M 的部分性能比较表。下面主要以PMC-L 为例进行说明。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 PMC 的程序称为顺序控制程序，用于机床或其他系统顺序控制，使CPU 执行算术处理。顺序程序的编制步骤如下:.根据机床的功能确定I/O 点的分配情况;.根据机床的动作和系统的要求编制梯形图;.利用系统调试梯形图;.将梯形图程序固化在ROM 芯片内。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 PMC 程序的工作原理可以简述为由上至下，由左至右，循环往复，顺序执行。因为它是对程序

32、指令的顺序执行，应注意到在微观上与传统继电器控制电路的区别，后者可认为是并行控制的。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 以图7-3、图7-4 两个电路为例，在A 触头接通以后，B、C线圈会有什么动作?如果是继电器电路，可以认为是并行控制，动作与电路的分布位置无关。图7-3、图7-4 的情况相同，均为B、C 先同时接通，然后B 断开。如果是PMC 程序，两图的情况会有所不同。在图7-3 中，与继电器的情况相同，B、C 先接通，然后由于C 的接通而断开B。在图7-4 中，按顺序执行的话，却只有C 接通，因为C 的接通使B 线圈不能接通。在实际运用中，图7-3 中的B 线圈可以用作输入

33、信号A 的上升沿脉冲信号。B 的接通时间只有一个循环周期。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 PMC 顺序程序按优先级别分为两部分:第一级和第二级顺序程序。划分优先级别是为了处理一些宽度窄的脉冲信号，这些信号包括紧急停止信号以及进给保持信号。第一级顺序程序每8ms 执行一次，这8ms 中的其他时间用来执行第二级顺序程序。如果第二级顺序程序很长的话，就必须对它进行划分，划分得到的每一部分与第一级顺序程序共同构成8ms的时间段。梯形图的循环周期是指将PMC 程序完整执行一次所需要的时间。循环周期等于8ms 乘以第二级程序划分所得的数目，如果第一级程序很长的话，相应的循环周期也要扩展。

34、下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 在PMC 顺序程序中，为了提高安全性，应该注意使用互锁处理。对于顺序程序的互锁处理是必不可少的，然而在机床电气柜中的电气电路终端的互锁也不能忽略。即使在顺序程序上使用了逻辑互锁(软件)，但当用于执行顺序程序的硬件出现问题时，互锁将失去作用。所以，在电气柜中也应提供互锁以确保机床的安全。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 PMC 顺序程序的地址表明了信号的位置。这些地址包括对应机床的输入输出信号和对CNC 的输入/输出信号、内部继电器、计数器、保持型继电器、数据表等。每一地址由地址号(每8个信号)和位号(0 到7)组成。可在符号表中

35、输入数据表明信号名称与地址之间的关系。地址有以下种类，不同类别地址符号也不相同。如下:X:由机床至PMC 的输入信号(MTPMC);Y:由PMC 至机床的输出信号(PMCMT);下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 F:由NC 至PMC 的输入信号(CNCPMC;G:由PMC 至NC 的输出信号(PMCCNC);R:内部继电器;D:非易失性存储器。FANUC 0 系统提供专用操作面板，使用时面板的按键和LED(发光二极管)通过地址G、F 与PMC 进行通信，此时不能使用输入地址X20、X22 和输出地址Y51，因为它们被面板用于对按键和LED 进行扫描。另外，此时应在编辑顺序程序时

36、的参数设定中选择使用操作面板。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 PMC 的地址中有R 与D，它们都是系统内部存储器，但是它们之间有所区别。R 地址中的数据在断电后会丢失，在上电时其中的内容为0。而D 地址中的数据断电后可以保存，因而常用来做PMC 的参数或用作数据表。通常情况下，R 地址区域R300R699 共400字节。应注意D 区域与R 区域的地址范围总和也是400字节。此时在R 地址内为D 地址划分出一定范围。比如，给D 地址定义出200个字节，那么它们的地址范围为D300D499，而此时R 地址的区域为R500R699。必须在编辑顺序程序时在参数设定中以D 地址的数目设

37、定。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 在PMC 顺序程序的编制过程中，应注意到输入触头X 不能用作线圈输出，系统状态输出F 也不能作为线圈输出。对于输出线圈而言，输出地址不能重复，否则该地址的状态不能确定。此外，PMC 的定时器指令和计数器指令都要用到5个字节的存储器地址，通常使用D 地址，这些地址也只能使用一次而不能重复。另外，定时器号和计数器号也不能重复。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 PMC 的指令有两类:基本指令和功能指令。基本指令只是对二进制位进行与、或、非的逻辑操作;而功能指令能完成一些特定功能的操作，而且是对二进制字节或字进行操作，也可以进行数学

38、运算。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 三、FANUC 数控系统PNI C 控制程序设计 FANUC 系统的PMC 轴控制指令都是由PMC 指令控制的，而PMC 指令的执行是按先进先执行的固定格式运行的。PMC 控制程序设计就要按照这一规律，根据控制要求编制符合动作顺序要求的满足“先进先执行”规律的控制程序。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统(1)PMC 轴的控制要求 在应用实例中，要求有4个CNC控制轴和1个固定动作的PMC 轴。PMC 轴的控制程序设计的控制要求如下，见图7-5。要求PMC 轴参考点到上返向点的速度和距离可用CNC 程序修改;.暂停时间可用D

39、参数修改;.往复速度和距离可用CNC 程序修改;.往复速度在面板上可调。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 根据图7-5，确定其数据传送顺序如下:传送PMC 轴零位到A 点的指令(01H)、速度(Vb)和距离(Sa);传送到达A 点后的暂停指令(04H),暂停时间(Ta);传送A 点到B 点的指令(01H)、速度(Vb)和距离(Sb);传送到达B 点后的暂停指令(04H),暂停时间(Tb);传送B 点到A 点的速度(-Vb)和距离(-Sb);M29 指令动作后，传送PMC 轴回零指令。其中，AB 点之间为往复运动，M28 启动往复运动，M29终止其往复运动并执行回零，应用实例中暂

40、停时间(Ta)由D参数修改。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统(2)PMC 轴的指令数据传送要求 从FANUC 0MC 系统的连接功能手册中可查得PMC 轴的指令数据传送要求，如图7-6 所示。PMC 轴的指令数据传送波形图见图7-7。在图7-7 中，当命令1 执行完成后，数据传送如下:命令2 执行缓冲器，命令3 等待缓冲器，命令4 输入缓冲器。命令2 启动执行后，命令5 可传送到CNC 中。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统(3)PMC 轴的指令数据接收条件 从FANUC 0MC 系统的连接功能手册中可查得PMC 轴的指令数据接收条件，见表7-3。(4)PMC 轴

41、的控制程序设计 根据PMC 轴的控制要求，可设计指令数据传送图，见图7-8。“指令数据传送条件”梯形图，见图7-9。“指令数据传送时序电路”梯形图，见图7-10 和“指令数据传送”梯形图(略)。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统(5)CNC 控制程序下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 此设计充分使用了系统的多种功能。但必须选订aL 系列小惯量电动机，以确保系统在PMC 轴高速往复运动时不会产生过流(12t)报警。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 四、用于FANUC 数控系统的DNC 软件 1.DNC 加工技术简介 早期数控机床加工程序输入方式是用穿孔

42、纸带记载加工程序，通过纸带阅读机把加工程序读入数控系统的缓冲寄存器。当时存储器技术还不完善，人们只好借助穿孔纸带记录和保存加工程序。纸带体积庞大，还要为其准备专门的阅读机装置，稍有不慎或使用多次会造成破损，导致输入错误。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 现在，存储器技术的发展已经淘汰纸带和阅读机。过去640 m 纸带所记载的程序容量相当于现在256k 字节的存储器，其体积仅为一个30mm x 15mm x 3mm 的集成电路模块。用软件读入和读出，不占空间。用手工编制的加工程序一般都不太长，加工一个有钻、镗、铣、攻螺纹等工序的汽车变速箱长程序大约有2KB 字节就够了。在256K

43、B 程序存储器的FANUC 数控系统里，可存储100个加工零件的程序。目前，中高档数控机床都采用了这种程序存储器方式。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 随着三轴乃至四、五轴联动功能的出现，因为靠手工是无法实现加工三维空间曲面的编程的。CAD/CAM(计算机辅助设计/制造)软件具有三维造型和编程的功能增多。由于模具制造加工的编程都属于三维实体，必须使用这些软件进行造型和编程。计算机应用上述软件生成的加工程序都很长，少则13MB 多则几十至几百兆字节。这样长的程序在FANUC 数控系统没有可存放的空间，它们只能存放在另外的计算机硬盘中。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系

44、统 当需要加工时，利用电缆连接计算机和数控系统的RS-232C 串行接口，通过DNC 软件把加工程序一部分、一部分地传送给数控系统。机床运行完一部分程序后，会请求计算机再发送一部分，直到加工完成，这就是所谓的DNC 加工。当然，对于基于PC 机的开放式数控系统，如华中“世纪星”则可在数控系统中加接硬盘，解决长程序的存储问题，深受用户的欢迎。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 2.适用于FANUC 数控系统的Cimco DNC 软件 早期的DNC 软件有Asia、Dik15、Qmodem、Xtalk 等。由于这些软件都开发得较早，运行在DOS 界面。它们的最高传送波特率大多在9 6

45、00左右。传输波特率低，直接影响到DNC 的加工精度。尤其在高速、高精度的加工时，要实现微小线段的高速精细加工，波特率应设置在19 200以上。这样才能减少因预读缓冲区不足或RS-232 C(计算机串行通信)传输速度过慢所造成的加工停顿现象。所以，基于DOS 版本的DNC 传输软件满足不了现代数控机床的加工要求。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 基于Windows 操作系统的Cimco DNC 传输软件具有以下几方面优点:安装简单，目前的计算机操作系统大多数为Windows 98、Windows 2000 等。在这些机器上安装是非常简单的，将Cimco 复制到硬盘，再启动执行一

46、次Cimco.cxc 文件就可以了;操作方便，窗口菜单式，每次操作仅需按动两、三次键;下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统.数设置范围广，波特率设置最高达到25 600，几乎所有的数控系统都能使用，如在FANUC 0i、16i、18i、21i 的系统上都能发挥其传愉波特率高的优势。下面是Cimco DNC 传输软件用在配置FANUC 0i-MA 数控系统的立式加工中心机床上，DNC 传输时的电缆连接情况及参数设置。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统(1)数控系统参数设置(FANUC 0i-MA)下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统(2)Cimco 参数设置

47、下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 注:以上设置中/为空白。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 3.FANUC 数控系统DNC 接口的发展 当前，用DNC 方式加工模具已经相当普及，许多用户用Cimco DNC 软件取代低速率的软件来提高加工质量。为了提高加工效率而采用高速、高效的数控机床，原来需要几十个小时才能完成的工件加工，现在只需要几个小时即可完工。这些高速机床部分采用了FANUC16i/160i、18i/180i、21i/2101 数控系统及FANUC ai 系列伺服电动机。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 为了进一步提高精细高速加工的精度，

48、在这些系统上设置了串行通信接口板，即远程遥控DNC1、DNC2。DNC1 为RS-422 接口，DNC2 为RS-232 C 接口。由于在这些板上有缓冲寄存器，可解决预处理空间不足的问题。如果选用了DNC1 遥控接口，Cimco DNC 软件的传输波特率能达到86400。但需要增加一个转换模块，把RS-2320 接口转换成RS-422 接口。如果使用DNC2 接口，就与RS-232 C 接口的连接完全一样，Cimco DNC 软件同样使用。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 另外，还有高速串行总线HSSB，而HSSB 高速串行总线传输的波特率可达256 000。HSSB 高速串行

49、总线带有两块模板，其中一块安装在数控系统的空槽上，另一块装在编程计算机上，有专门配好的光缆连接。使用HSSB 高速串行总线运行DNC，可把高速精细加工提升到更高的一个档次。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 五、FANUC 数控系统与机床的连接和调整 1.系统与机床的连接 以FANUC 0i 系统为例，其连接图如图7-11 所示。图中系统输入电压为DC 42V 10%,电流约7A。伺服和主轴电动机为AC 200V(不是220 V)输入。这两个电源的通电及断电顺序是有要求的，不满足要求会出现报警或损坏驱动放大器。原则是要保证通电和断电都在数控系统的控制之下。具体时序请见FANUC

50、0i 连接说明书(硬件)。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 伺服的连接分A 型和B 型，由伺服放大器上的一个短接棒控制。A 型连接是将位置反馈线接到CNC 系统;B型连接是将其接到伺服放大器。0系统大多数用A 型，但0i 用B 型。两种接法不能任意使用，与伺服软件有关。连接时最后一级放大器的JX1B 需插上FANUC 提供的短接插头，如果遗忘会出现#401报警。另外，若选用一个伺服放大器控制两个电动机，应将大电动机电枢接在M 端子上，小电动机接在L 端子上，否则电动机运行时会听到不正常的嗡嗡声。下一页 返回 上一页第二节 FANUC 数控系统 FANUC 系统的伺服控制可任意使