數(shù)控技術(shù)第9章典型數(shù)控系統(tǒng)ppt課件

1、典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 第9章 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用喬鵬典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 第9章 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 9.1 FANUC數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 9.2 SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 9.3 FAGOR數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 9.4 華中華中HNC-21T/MM數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 小結(jié)小結(jié) 習題習題典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 導(dǎo)讀 本章主要介紹了FANUC 0、西門子SINUMERIK 840D、FAGOR 8055和華中“世紀星等典型數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品。通過本章介紹，了解常見數(shù)控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和功能特點，熟悉數(shù)控系統(tǒng)的端口連接和應(yīng)用方法，以便更好地使用和維護數(shù)控系統(tǒng)。典

2、型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 9.1 FANUC數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)9.1.1 FANUC數(shù)控產(chǎn)品特點數(shù)控產(chǎn)品特點 FANUC數(shù)控系統(tǒng)功能完善，品種齊全，數(shù)控系統(tǒng)功能完善，品種齊全，穩(wěn)定可靠，性能價格比高，在機械制造領(lǐng)穩(wěn)定可靠，性能價格比高，在機械制造領(lǐng)域擁有較大的市場份額。歸納起來，域擁有較大的市場份額。歸納起來，F(xiàn)ANUC數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品具有以下主要特點。數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品具有以下主要特點。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （1系統(tǒng)在設(shè)計中大量采用了模塊化結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)易于拆裝，各個控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于維修、改換。（2具有很強的抵抗惡劣環(huán)境影響的能力。其工作環(huán)境溫度為0

3、45，相對濕度為75%，安全可靠。（3有較完善的保護措施。FANUC對自身的系統(tǒng)采用比較好的保護電路。（4FANUC系統(tǒng)所配置的系統(tǒng)軟件具有比較齊全的基本功能和選項功能。對于一般的機床來說，基本功能完全能滿足使用要求。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （5提供大量豐富的PMC信號和PMC功能指令，這些豐富的信號和編程指令便于用戶編制機床側(cè)PMC控制程序，而且增加了編程的靈活性。（6具有很強的DNC功能，系統(tǒng)提供串行RS232C傳輸接口，使PC和機床之間的數(shù)據(jù)傳輸能夠可靠完成，從而實現(xiàn)高速的DNC操作。（7提供豐富的維修報警和診斷功能。 FANUC維修手冊為用戶提供了大量的報警信息，并且以不

4、同的類別進行分類。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 9.1.2 FANUC 0系列數(shù)控系統(tǒng)系列數(shù)控系統(tǒng)1.主要功能特點主要功能特點 FANUC 0系列數(shù)控系統(tǒng)分為系列數(shù)控系統(tǒng)分為A型、型、B型、型、C型和型和D型產(chǎn)品，目前在國內(nèi)使用較多的是型產(chǎn)品，目前在國內(nèi)使用較多的是普及型普及型FANUC 0D和全功能型和全功能型FANUC 0C兩個子系列，其功能特點如下。兩個子系列，其功能特點如下。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （1采用高速的微處理器芯片 FANUC的0系列產(chǎn)品使用Inte1 80386芯片，1988年以后的產(chǎn)品改用使用Inte1 80486DX2。（2采用高可靠性的硬件設(shè)計及

5、全自動化生產(chǎn)制造 該產(chǎn)品采用了高品質(zhì)的元器件，并且大量采用了專用VLSIVery Large Scale Lntegration，超大規(guī)模集成電路芯片，在一定程度上提高了數(shù)控系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的集成度。使用表面安裝元件SMD），進一步提高了數(shù)控系統(tǒng)的集成度，使數(shù)控系統(tǒng)的體積大幅度減小。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （3豐富的系統(tǒng)控制功能 在系統(tǒng)的功能上具有刀具壽命管理、極坐標插補、圓柱插補、多邊形加工、簡易同步控制、Cf軸控制主軸回轉(zhuǎn)由進給伺服電動機實現(xiàn)，回轉(zhuǎn)位置可與其它進給軸一起參與插補和Cs軸控制主軸電機不是進給伺服電機，而是FANUC主軸電機，由裝在主軸上的編碼器檢測主軸位置，可

6、與其它進給軸一起參與插補）、串行和模擬的主軸控制、主軸剛性攻絲、多主軸控制功能、主軸同步控制功能、PLC梯形圖顯示和PLC梯形圖編輯功能需要編程卡）、PLC軸控制功能等。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 該系統(tǒng)除了通用的宏程序功能以外，還增加了定制型用戶宏程序，這樣為用戶提供了更大的個性化設(shè)計的空間。用戶可以通過編程對顯示屏幕、處理過程控制等進行編輯，以實現(xiàn)個性化機床的設(shè)計。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （4高速高精度的控制 FANUC 0C數(shù)控系統(tǒng)采用了多CPU方式進行分散處理，實現(xiàn)了高速連續(xù)的切削。為了實現(xiàn)在切削路徑中的高速、高精度，在系統(tǒng)功能中增加了自動拐角倍率，伺服前饋控

7、制等，大大地減少了伺服系統(tǒng)的誤差。 對PLC的接口增加了高速M、S、T接口功能，進一步縮短了執(zhí)行時間，提高了系統(tǒng)的運行速度。 為了提高系統(tǒng)處理外部數(shù)據(jù)的速度，F(xiàn)ANUC 0C系統(tǒng)在硬件上增加了遠程緩沖控制，系統(tǒng)可以實現(xiàn)高速的DNC操作。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （5全數(shù)字伺服控制結(jié)構(gòu) FANUC 0C系統(tǒng)采用全數(shù)字伺服控制結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)伺服控制的數(shù)字化，大大地提高了伺服運行的可靠性和自適應(yīng)性，改善了伺服的性能。 由于實現(xiàn)了全數(shù)字的伺服控制，可以實現(xiàn)高速、高精度的伺服控制功能。 可以實現(xiàn)伺服波形位置、偏向、電流的CRT顯示，用于伺服系統(tǒng)的診斷調(diào)試。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用

8、（6全數(shù)字的主軸控制 FANUC 0C系統(tǒng)除了模擬主軸接口以外，還提供了串行主軸控制僅限于使用FANUC的主軸放大器）。主軸控制信號通過光纜與主軸放大器連接，連接方便、簡約、可靠。 可以實現(xiàn)主軸的剛性攻絲、定位，雙主軸的速度、相位同步以及主軸的Cs輪廓控制。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 2.基本構(gòu)成 FANUC 0系統(tǒng)由數(shù)控單元本體，主軸和進給伺服單元以及相應(yīng)的主軸電機和進給電機，CRT顯示器、系統(tǒng)操作面板、機床操作面板，附加的輸入輸出接口板B2），電池盒，手搖脈沖發(fā)生器等部件組成，下面對它的主要部件的基本配置做簡要的說明。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 FANUC 0系統(tǒng)的C

9、NC單元為大板結(jié)構(gòu)?；九渲糜兄饔∷㈦娐钒錚CB）、存儲器板、圖形顯示板、可編程機床控制器板PMCM）、伺服軸控制板、輸入輸出接口板、子CPU中央處理器板、擴展的軸控制板、數(shù)控單元電源和DNC控制板。各板插在主印刷電路板上，與CPU的總線相連。FANUC 0系統(tǒng)數(shù)控單元的結(jié)構(gòu)如圖9.1所示，各部件的功能如下。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 主印刷電路板MASTER PCB）L/A第7 、8軸控制板（AXA）第5 、6軸控制板（AXS）子CPU板SUB）存儲器板MEM）輸入輸出接口板基本軸控制板PMC控制板圖形顯示板NC電源圖9.1 FANUC 0系統(tǒng)數(shù)控單元結(jié)構(gòu)圖 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典

10、型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （1主印刷電路板PCB）。連接各功能板、故障報警等。主CPU在該板上，用于系統(tǒng)主控。（2數(shù)控單元電源。主要提供+5，+15，-15v，+24，-24直流電源，用于各板的供電，24V直流電源，用于單元內(nèi)繼電器控制。（3圖形顯示板。提供圖形顯示功能，第2、3手搖脈沖發(fā)生器接口等。 （4PC板PMCM9 PMCM型可編程機床控制器，提供擴展的輸入輸出板的接口。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （5基本軸控制板AXE）。提供X、Y、Z和第4軸的進給指令，接收從X、Y、Z和第4軸位置編碼器反饋的位置信號。（6輸入輸出接口。通過插座M1，M18和M20提供輸入點，通過插座M2，M19

11、和M20提供輸出點，為PMC提供輸入輸出信號。（7存儲器板。接收系統(tǒng)操作面板的鍵盤輸入信號，提供串行數(shù)據(jù)傳送接口，第1手搖脈沖發(fā)生器接口，主軸模擬量和位置編碼器接口，存儲系統(tǒng)參數(shù)、刀具參數(shù)和零件加工程序等。（8子CPU板。用于管理第5，6，7，8軸的數(shù)據(jù)分配，提供RS232C和RS422串行數(shù)據(jù)接口等。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （9擴展軸控制板AXS）。提供第5，6軸的進給指令，接收從第5，6軸位置編碼器反饋的位置信號。 （10擴展軸控制板AXA）。提供第7，8軸的進給指令，接收從第7，8軸位置編碼器反饋的位置信號。（11擴展的輸入輸出接口。通過插座M61，M78和M80提供輸入點

12、,通過插座M62，M79和M80提供輸出點，為PMC提供輸入輸出信號。（12通信板DNC2）。提供數(shù)據(jù)通信接口。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 3.控制單元的連接 如圖9.2所示，為FANUC 0系統(tǒng)基本軸控制板AXE與伺服放大器、伺服電機和編碼器連接圖。M184M199為軸控制板上的插座編號，其中M184、M187、M194、M197為控制器指令輸出端；M185、M188、M195、M198是內(nèi)裝型脈沖編碼器輸入端，在半閉環(huán)伺服系統(tǒng)中為速度位置反饋，在全閉環(huán)伺服系統(tǒng)中作為速度反饋；M186、M189、M196、M199只作為在全閉環(huán)伺服系統(tǒng)中的位置反饋，可以接分離型脈沖編碼器或光柵尺。

13、H20表示20針HONDA插頭，M表示“針”，F(xiàn)表示“孔”。如果選用絕對編碼器，CPA9端接相應(yīng)電池盒。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 圖9.2 FANUC 0系統(tǒng)軸控板連接圖 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 存儲器板存放著工件程序、偏移量和系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)斷電后由電池單元供電保存。同時連接著顯示器、MDI單元、第一手搖脈沖發(fā)生器、串行通信接口、主軸控制器和主軸位置編碼器、電池等單元，如圖9.3所示。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 圖9.3 FANUC 0系統(tǒng)存儲器板、電源單元連接圖 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 在電源單元中，CP15為24V DC輸出端，供顯示單元

14、使用，BN6.F為6針棕色插頭；CP1是單相AC 220V輸入端，BK3.F為3針黑色插頭；CP3接電源開關(guān)電路；CP2為AC 220V輸出端，可以接冷卻風扇或其他需要AC 220V設(shè)備。 內(nèi)置IO接口連接如圖9.4所示，其中M1、M18為IO輸出插座，共計80個IO輸入點；M2、M19為IO輸出插座，共計56個IO輸出點；M20包括24個IO輸入點和16個IO輸出點。這些IO點可以用于強電柜中的中間繼電器控制，機床控制面板的按鈕和指示燈、行程開關(guān)等開關(guān)量控制。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 圖9.4 FANUC 0系統(tǒng)IO板連接圖典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 4伺服系統(tǒng)的基本

15、配置（1進給伺服系統(tǒng)的基本配置 常用的S系列交流伺服放大器分l軸型、2軸型和3軸型3種。其電源電壓為200230V，由專用的伺服變壓器供給，AC 100V制動電源由NC電源變壓器供給。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 1軸型和2軸型伺服單元的基本配置和連接方法分別如圖9.5、圖9.6所示。圖中電纜K1為NC到伺服單元的指令電纜，K2S為脈沖編碼器的位置反饋電纜，K3為AC 230200V電源輸入線K4為伺服電機的動力線電纜，K5為伺服單元的AC 100V制動電源電纜，K6為伺服單元到放電單元的電纜，K7為伺服單元到放電單元和伺服變壓器的溫度接點電纜。QF和MCC分別為伺服單元的電源輸入斷路

16、器和主接觸器，用于控制伺服單元電源的通和斷。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 圖9.5 FANUC 0系統(tǒng)1軸型伺服單元典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 圖9.6 FANUC 0系統(tǒng)2軸型伺服單元 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 伺服單元的接線端T24和T25之間有一個短路片，如果使用外接型放電單元，則應(yīng)將它取下，并將伺服單元印刷電路板上的短路棒S2設(shè)置到H位置，反之則設(shè)置到L位置。 伺服單元的連接端T41和T42為放電單元和伺服變壓器的溫度接點串聯(lián)后的輸入點，上述兩個接點斷開時將產(chǎn)生過熱報警。如果使用這對接點，應(yīng)將伺服單元印刷電路板上的短路棒S1設(shè)置到L位置。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用

17、典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 在2軸型伺服單元中，插座CN1L、CN1M、CN1N可分別用電纜Kl和數(shù)控系統(tǒng)的軸控制板上的指令信號插座相連，而伺服單元中的動力線端子T15L，6L，7L和T15M，6M，7M以及T15N，6N，7N則應(yīng)分別接到相應(yīng)的伺服電機，從伺服電機的脈沖編碼器返回的電纜也應(yīng)一一對應(yīng)地接到數(shù)控系統(tǒng)的軸控制板上的反饋信號插座即L，M，N分別表示同一個軸）。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 FANUC的CNC與Alpha系列2軸交流驅(qū)動單元組成的伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖9.7所示，伺服電機上的脈沖編碼器作為位置檢測元件也作為速度檢測元件，它將檢測信號反饋到CNC中，由CNC完成位置處理和速度處

18、理。CNC將速度控制信號、速度反饋信號以及使能信號輸出到伺服放大器的JVBl和JVB2端口。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 圖9.7 CNC與AIpha系列2軸伺服系統(tǒng)連接 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （2S系列主軸伺服系統(tǒng)的基本配置 S系列主軸伺服系統(tǒng)的連接方法如圖9.8所示，其中Kl為從伺服變壓器副邊輸出的AC 220 V三相電源電纜，應(yīng)接到主軸伺服單元的U，V，W和G端，輸出到主軸電機的動力線，應(yīng)與接線盒蓋內(nèi)面的指示相符。K3為從主軸伺服單元的端子T1上的R0，S0和T0輸出到主軸風扇電機的動力線，應(yīng)使風扇向外排風。K4為主軸電機的編碼器反饋電纜，其中PA，PB，RA和R

19、B用做速度反饋信號，0H1和0H2為電機溫度接點，SS為屏蔽線。K5為從NC和PMC輸出到主軸伺服單元的控制信號電纜，接到主軸伺服單元的50芯插座CN1。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 圖9.8 S系列主軸伺服系統(tǒng)的連接方法 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 5數(shù)字伺服有關(guān)參數(shù)的設(shè)定（1柔性齒輪比的設(shè)定 在以往的伺服參數(shù)中，絲杠的螺距和傳動機構(gòu)絲杠與電動機軸之間的減速比確定后，才可以確定脈沖編碼器的脈沖數(shù)。所調(diào)整的參數(shù)一般比較固定，使用較為不便。使用柔性齒輪比功能，脈沖編碼器的脈沖數(shù)可以適應(yīng)各種不同的傳動機構(gòu)。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 如圖9.9所示，描述了柔性齒輪比參數(shù)

20、的實際意義，當反饋的脈沖數(shù)不能和指令的脈沖數(shù)相同時，就可以通過該nm的值進行調(diào)整，具體的設(shè)定方法如下。中的設(shè)定方法圖最小公約數(shù)轉(zhuǎn)時位置反饋的脈沖數(shù)電動機旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時希望的脈沖數(shù)電動機旋轉(zhuǎn)9 . 84000 10000 10mn典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 圖9.9 柔性齒輪比參數(shù)示意圖 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 當電動機為Alpha系列電動機，伺服為半閉環(huán)系統(tǒng)時，不管使用何種串行位置編碼器，電動機旋轉(zhuǎn)時位置反饋的脈沖數(shù)取1000000Pr。 當不需要柔性齒輪比功能時，可以將該軸的nm值設(shè)定為0。 參數(shù)PRM37 #3#0用于選擇是否使用分離型的反饋系統(tǒng)，當設(shè)定為l時，伺服的位置

21、反饋由分離型的接口輸入。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （2伺服電動機代碼和自動設(shè)定以及伺服的優(yōu)化 在數(shù)字伺服的軟件中，包括了所有電動機非負載情況下最佳的伺服控制參數(shù)，該參數(shù)在機床的調(diào)試時將被設(shè)定。具體方法可以通過伺服設(shè)定畫面設(shè)定，在該畫面集中了各個控制軸主要參數(shù)，如圖9.10所示。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 圖9.10 伺服設(shè)定畫面典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 初始設(shè)定位initial set bits）：#1位為0時進行參數(shù)自動設(shè)定。設(shè)定完成后，該為恢復(fù)為1。 電動機代碼Motor ID No）：電動機的代碼099用于每種電動機。 AMR：當使用Alpha系列電動

22、機時，該值為0。 CMR2指令倍乘比。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 柔性齒輪比nm：根椐上述介紹的公式設(shè)定。 方向設(shè)定Direction Set：用于設(shè)定正確的電動機方向。 速度脈沖數(shù)velocity Pulse：使用A1pha系列電動機時為8192819。 位置脈沖數(shù)Position pulse：當系統(tǒng)為半閉環(huán)，Alpha系列電動機為125001250；當系統(tǒng)使用全閉環(huán)時，取決于反饋脈沖數(shù)轉(zhuǎn)。 參考計數(shù)器Ref.Counter：用于參考點回零的計數(shù)器。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 在上述的參數(shù)設(shè)定完成以后，當初始設(shè)定位#1位為0時，該軸的伺服參數(shù)會進行自動參數(shù)設(shè)定，設(shè)定如果正

23、常完成后，該位變?yōu)?，一般以上參數(shù)都是由機床廠家在機床調(diào)試時進行設(shè)定的。但是由于自動設(shè)定的參數(shù)是FANUC公司在系統(tǒng)設(shè)計時非負載情況下調(diào)試出來的最佳參數(shù)，實際上該參數(shù)不能夠滿足各種不同負載和機械條件下的最佳參數(shù)，所以一般要根據(jù)實際的機床情況進行參數(shù)的優(yōu)化。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 6系統(tǒng)應(yīng)用 FANUC的0系列產(chǎn)品自1985年開發(fā)成功以來，該系列產(chǎn)品在車床、銑床加工中心、圓柱平面磨床、沖床等機床中得到廣泛的應(yīng)用。目前，國內(nèi)很多機床生產(chǎn)廠家都可以根據(jù)用戶要求，選用FANUC 0系列數(shù)控系統(tǒng)，部分機床產(chǎn)品如表9.1所示。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 表9.1 選用FANUC

24、0系列數(shù)控機床舉例典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 9.1.3 FANUC 0i系列數(shù)控系統(tǒng)系列數(shù)控系統(tǒng)1主要功能及特點主要功能及特點（1FANUC 0i系統(tǒng)與系統(tǒng)與FANUC161821等系統(tǒng)等系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相似，均為模塊化結(jié)構(gòu)。主的結(jié)構(gòu)相似，均為模塊化結(jié)構(gòu)。主CPU板上除了板上除了主主CPU及外圍電路之外，還集成了及外圍電路之外，還集成了FROMSRAM模塊，模塊，PMC控制模塊，存儲器和主軸模塊，伺服控制模塊，存儲器和主軸模塊，伺服模塊等。其集成度較模塊等。其集成度較FANUC 0系統(tǒng)的集成度更高，系統(tǒng)的集成度更高，因因0i控制單元的體積更小，便于安裝排布?？刂茊卧捏w積更小，便于安裝排

25、布。（2采用全字符鍵盤，可用采用全字符鍵盤，可用B類宏程序編程，使類宏程序編程，使用方便。用方便。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （3用戶程序區(qū)容量比0MD系統(tǒng)大一倍，有利于較大程序的加工。（4使用編輯卡編寫或修改梯形圖，攜帶與操作都很方便，特別是在用戶現(xiàn)場擴充功能或?qū)嵤┘夹g(shù)改造時更為便利。（5使用存儲卡存儲或輸入機床參數(shù)、PMC程序以及加工程序，操作簡單方便。使復(fù)制參數(shù)、梯形圖和機床調(diào)試程序過程十分快捷，縮短了機床調(diào)試時間，明顯提高數(shù)控機床的生產(chǎn)效率。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （6系統(tǒng)具有HRV高速矢量響應(yīng)功能，伺服增益設(shè)定比0MD系統(tǒng)高一倍，理論上可使輪廓加工誤差減少一半

26、。以切削圓為例，同一型號機床0MD系統(tǒng)的圓度誤差通常為0.020.03mm，換用0i系統(tǒng)后圓度誤差通常為0.010.02 mm。（7機床運動軸的反向間隙，在快速移動或進給移動過程中由不同的間隙補償參數(shù)自動補償。該功能可以使機床在快速定位和切削進給不同工作狀態(tài)下，反向間隙補償效果更為理想，這有利于提高零件加工精度。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （80i系統(tǒng)可預(yù)讀12個程序段，比0MD系統(tǒng)多。結(jié)合預(yù)讀控制及前饋控制等功能的應(yīng)用，可減少輪廓加工誤差。小線段高速加工的效率、效果優(yōu)于0MD系統(tǒng)，對模具三維立體加工有利。（9與0MD系統(tǒng)相比，0i系統(tǒng)的PMC程序基本指令執(zhí)行周期短，容量大，功能指令

27、更豐富，使用更方便。（100i系統(tǒng)的界面、操作、參數(shù)等與18i、16i、21i基本相同。熟悉0i系統(tǒng)后，自然會方便地使用上述其他系統(tǒng)。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （110i系統(tǒng)比0M、0T等產(chǎn)品配備了更強大的診斷功能和操作信息顯示功能，給機床用戶使用和維修帶來了極大方便。（12在軟件方面0i系統(tǒng)比0系統(tǒng)也有很大提高，特別在數(shù)據(jù)傳輸上有很大改進，如RS232串口通信波特率達19200bs，可以通過HSSB高速串行總線與PC機相連，使用存儲卡實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 2.基本構(gòu)成 FANUC 0i系統(tǒng)由主板和I0兩個模塊構(gòu)成。主板模塊包括主CPU、內(nèi)存、P

28、MC控制、IOLink控制、伺服控制、主軸控制、內(nèi)存卡IF、LED顯示等；IO模塊包括電源、IO接口、通信接口、MDI控制、顯示控制、手搖脈沖發(fā)生器控制和高速串行總線等。各部分與機床、外部設(shè)備的連接插槽或插座如圖9.11所示。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 圖9.11 FANUC 0i系統(tǒng)控制單元典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 3.部件的連接 如圖9.12所示，為FANUC 0i系統(tǒng)的連接圖。圖中，系統(tǒng)輸入電壓為DC 24V10，電流約7A。伺服和主軸電動機為AC 200V不是220V，其他系統(tǒng)如0系統(tǒng)，系統(tǒng)電源和伺服電源均為AC 200V輸入。這兩個電源的通電及斷電順序是有要求

29、的，不滿足要求會出現(xiàn)報警或損壞驅(qū)動放大器。原則是要保證通電和斷電都在CNC的控制之下。具體順序如表9.2所示。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 圖9.12 FANUC 0i系統(tǒng)接線圖 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 表9.2 FANUC 0i系統(tǒng)接通電源和關(guān)斷電源順序 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 伺服的連接分A型和B型，由侗服放大器上的一個短接捧控制。A型連接是將位置反饋線接到CNC系統(tǒng)；B型連接是將其接到伺服放大器。0i和近期開發(fā)的系統(tǒng)用B型。0系統(tǒng)大多數(shù)用A型。兩種接法不能任意使用，與伺服軟件有關(guān)。連接時最后的放大器JX1B需插上FANUC提供的短接插頭，如果遺忘會出現(xiàn)

30、401報警。另外，若選用一個伺服放大器控制兩個電動機，應(yīng)將大電動機電樞接在M端子上，小電動機接在L端子上，否則電動機運行時會聽到不正常的嗡嗡聲。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 FANUC系統(tǒng)的伺服控制可任意使用半閉環(huán)或全閉環(huán)，只需設(shè)定閉環(huán)型式的參數(shù)和改變接線，非常簡單。 主軸電動機的控制有兩種接口：模擬010V DC和數(shù)字串行傳送輸出。模擬口需用其他公司的變頻器及電動機。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 用FANUC主軸電動機時，主軸上的位置編碼器一般是1024線信號應(yīng)接到主軸電動機的驅(qū)動器上JY4口）。驅(qū)動器上的JY2是速度反饋接口，兩者不能接錯。 目前使用的IO硬件有兩種：內(nèi)裝

31、IO印刷板和外部IO模塊。IO板經(jīng)由系統(tǒng)總線與CPU交換信息；IO模塊用I0 Link電纜與系統(tǒng)連接，數(shù)據(jù)傳送方式采用串行格式，典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 所以可遠程連接。編制梯形圖時這兩者的地址區(qū)是不同的。而且，IO模塊使用前需首先設(shè)定地址范圍。 為了使機床運行可靠，應(yīng)注意強電和弱電信號線的走線、屏蔽及系統(tǒng)和機床的接地。電平4.5以下的信號線必須屏蔽，屏蔽線要接地。連接說明書中把地線分成信號地、機殼地和大地。另外，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)、伺服和主軸控制單元及電動機的外殼都要求接大地。為了防止電網(wǎng)干擾，交流的輸入端必須接浪涌吸收器。如果不處理這些問題，機床工作時會出現(xiàn)#910、#930報警或

32、是不明原因的誤動作。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 4.機床參數(shù) 數(shù)控機床的參數(shù)是數(shù)控系統(tǒng)所用軟件應(yīng)用的外部條件。他決定了數(shù)控機床的功能、控制精度，是否會正確執(zhí)行用戶編寫的指令以及解釋連接在其上的不同部件等，CNC必須知道機床的特定數(shù)據(jù)。例如，連接軸的數(shù)量和名稱、進給率、加速度、反響、跟隨誤差、比例增益、自動換刀裝置等。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 只有正確、合理地設(shè)置這些參數(shù)，數(shù)控機床才能正常工作。數(shù)控機床在出廠前，已將所采用的CNC系統(tǒng)設(shè)量了許多初始參數(shù)來配合，適應(yīng)相配套的每臺數(shù)控機床的具體情況，部分參數(shù)還要經(jīng)過調(diào)試來確定。在數(shù)控維修中，有時要利用機床某些參數(shù)調(diào)整機床，有些

33、參數(shù)要根據(jù)機床的運行狀態(tài)進行必要的修正。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 FANUC 0i系列0iTA、0iMA包括坐標系、加減速度控制、伺服驅(qū)動、主軸控制、固定循環(huán)、自動刀具補償、基本功能等43個大類的機床參數(shù)。這些參數(shù)的數(shù)據(jù)形式如表9.3所示。對于位型和位軸型參數(shù)，每個數(shù)據(jù)號由9位組成，每一位有不同的意義。軸型參數(shù)允許分別設(shè)定給每個控制軸。由于篇幅所限，下面僅對主要參數(shù)加以介紹。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 表9.3 機床參數(shù)的數(shù)據(jù)形式 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （10000號參數(shù)如圖9.13所示。有效位含義如表8.4所示，無效位在參數(shù)輸入時應(yīng)填補0。圖9.13

34、000號參數(shù)數(shù)的有效位 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 表9.4 000號參數(shù)的有效位含義 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （20020號參數(shù)如圖9.14所示，為字節(jié)型參數(shù)。為了和外部輸入輸出設(shè)備或計算機進行數(shù)據(jù)的輸入輸出，CNC提供兩個IO設(shè)備接口RS232C串行口1，2），該參數(shù)用來設(shè)定選用哪個接口進行數(shù)據(jù)的輸入輸出，數(shù)據(jù)為字節(jié)型，如表9.5和圖9.15所示。圖9.14 0020號參數(shù) 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 I/O卡卡RS232C串行接口串行接口lRS232C串行接口串行接口2RS232C I/O設(shè)備設(shè)備I/O通道通道=0，1（通道（通道1）RS232C I/O

35、設(shè)備設(shè)備I/O通道通道=2（通道（通道2）表9.5 0020號參數(shù)說明圖9.15 輸入輸出連接 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 通過設(shè)定0020號參數(shù)，選擇IO設(shè)備是使用RS232C串行口1還是RS232C串行口2。而且，還要確認與各通道相連的IO設(shè)備的規(guī)格例如波特率和停止位及其他參數(shù)），必須預(yù)先設(shè)定對應(yīng)接口的相應(yīng)參數(shù)，如圖9.16所示。其中對于通道1，由兩組參數(shù)設(shè)定輸入輸出設(shè)備的規(guī)格。參數(shù)0101、0102、0103以及各通道共用參數(shù)0010的設(shè)置如圖9.17和表9.6所示。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 0101停止位、其他0102輸入/輸出設(shè)備規(guī)格0103波特率0111停止位

36、、其他0112輸入/輸出設(shè)備規(guī)格0113波特率0121停止位、其他0122輸入/輸出設(shè)備規(guī)格0123波特率I/O通道=0（通道1）I/O通道=1（通道1）I/O通道=2（通道2）圖9.16 參數(shù)說明 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 圖9.17 各參數(shù)的有效位 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 表9.6 各參數(shù)含義 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 表9.6 各參數(shù)含義 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （31020號參數(shù)如圖9.18所示，為字節(jié)軸型參數(shù)，用來定義各軸的程序名稱，名稱定義如表9.7所示。圖9.18 1020號參數(shù) 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 表9.7

37、1020號參數(shù)說明 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （41023號參數(shù)如圖9.19所示，為字節(jié)軸型參數(shù)，用來定義各軸的伺服軸號，設(shè)定各軸為對用的第幾號伺服軸。通常，控制軸號與伺服軸號的設(shè)定值相同。 圖9.19 1023號參數(shù) 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （51010號參數(shù)為字節(jié)型參數(shù)，如圖9.20所示。用來設(shè)定CNC可控的最大軸數(shù)。假定控制軸為：x軸、Y軸、z軸、A軸，其中F軸、y軸、z軸為CNC控制軸，A軸是PMC控制軸，則設(shè)定值為3。圖9.20 1010號參數(shù) 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 5.系統(tǒng)應(yīng)用 目前在國內(nèi)，F(xiàn)ANUC 0i系列已成為主流產(chǎn)品，各機床生產(chǎn)廠家

38、已大量采用，部分機床產(chǎn)品如表9.8所示。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 表9.8 選用FANUC 0i系列數(shù)控機床 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 9.1.4 FANUC 16i/18i/21i系列數(shù)控系統(tǒng)系列數(shù)控系統(tǒng)1.功能及特點功能及特點（1超小型、超薄型。超小型、超薄型。FANUC 16i18i21i系列產(chǎn)品系列產(chǎn)品比比0i系統(tǒng)體積進一步縮小，將液晶顯示器與系統(tǒng)體積進一步縮小，將液晶顯示器與CNC控制部分控制部分溶為一體，實現(xiàn)了超小型化和超薄型化無擴展槽時厚度溶為一體，實現(xiàn)了超小型化和超薄型化無擴展槽時厚度只有只有60 mm）。）。（2納米插補。以毫微米為單位計算發(fā)送到數(shù)字

39、伺服控納米插補。以毫微米為單位計算發(fā)送到數(shù)字伺服控制器的位置指令，極為穩(wěn)定，在與高速、高精度的伺服控制器的位置指令，極為穩(wěn)定，在與高速、高精度的伺服控制部分配合下能夠?qū)崿F(xiàn)高精度加工。通過使用高速制部分配合下能夠?qū)崿F(xiàn)高精度加工。通過使用高速RISC處處理器，可以在進行納米插補的同時，以適合于機床性能的理器，可以在進行納米插補的同時，以適合于機床性能的最佳進給速度進行加工。最佳進給速度進行加工。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （3超高速串行通信。利用光導(dǎo)纖維將CNC控制單元和多個伺服放大器連接起來的高速串行總線，可以實現(xiàn)高速度的數(shù)據(jù)通信并減少連接電纜。（4伺服HRVHigh Response

40、 Vector高響應(yīng)向量控制。借助于納米CNC的穩(wěn)定指令和高響應(yīng)伺服HRV控制的高增益伺服系統(tǒng)，以及高分辨率的脈沖編碼器16 000 000Pr實現(xiàn)高速、高精度加工。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （5豐富的網(wǎng)絡(luò)功能。FANUC 16i18i21i系統(tǒng)具有內(nèi)嵌式以太網(wǎng)控制板21i為選購件），可以與多臺電腦同時進行高速數(shù)據(jù)傳輸，適合于構(gòu)建在加工線和工廠主機之間進行交換的生產(chǎn)系統(tǒng)。并配以集中管理軟件包，以一臺電腦控制多臺機床，便于進行監(jiān)控、運轉(zhuǎn)作業(yè)和NC程序傳送的管理。（6遠程診斷。通過因特網(wǎng)對數(shù)控系統(tǒng)進行遠程診斷，將維護信息發(fā)送到服務(wù)中心。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （7操作與維

41、護。可以通過接觸摸畫面上所顯示的按鍵進行操作；可以利用存儲卡進行各類數(shù)據(jù)的輸入輸出；可以以對話方式診斷發(fā)生報警的原因，顯示出報警的詳細內(nèi)容和處置辦法；顯示出隨附在機床上的易損件的剩余壽命；存儲機床維護時所需的信息；通過波形方式顯示伺服的各類數(shù)據(jù)，便于進行伺服的調(diào)節(jié)；可以存儲報警履歷和操作人員的操作履歷，便于發(fā)生故障時查找原因。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （8控制個性化。通過C語言編程，實現(xiàn)畫面顯示和操作的個性化；用宏語言編程，實現(xiàn)CNC功能的高度定制；通過C語言編程，可以構(gòu)建與由梯形圖控制的機器處理密切相關(guān)的應(yīng)用功能。（9高性能的開放式CNC。FANUC Series 160i180

42、i210i是與Windows 2000對應(yīng)的高功能開放式CNC。這些型號的CNC與Windows2000對應(yīng)，可以使用市面上出售的多種軟件，不僅支持機床制造商的機床個性化和智能化，而且還可以與終端用戶自身的個性化相對應(yīng)。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （10軟件環(huán)境。為了與CNCPMC進行數(shù)據(jù)交換，提供可以用C語言或BASIC語言調(diào)用的FOCAS1驅(qū)動器和庫函數(shù)；提供CNC基本操作軟件包，它是在電腦上進行CNCPMC顯示、輸入、維護的應(yīng)用軟件，通過用戶界面向操作人員提供“狀態(tài)顯示、位置顯示、程序編輯、數(shù)據(jù)設(shè)定等操作畫面；CNC畫面顯示功能軟件，是在電腦上顯示出與標準的i系列CNC相同畫面

43、的應(yīng)用軟件；DNC運轉(zhuǎn)管理軟件包，可以完成從電腦上的硬盤高速地向CNC傳輸NC程序并加以運行。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 2.基本構(gòu)成及連接 FANUC 16i18i21i系統(tǒng)由液晶顯示器一體型CNC、機床操作面板、伺服放大器、強電盤用IO模塊、IO Link 放大器、便攜式機床操作面板及適配器、i系列AC伺服電機、i系列AC主軸電機、應(yīng)用軟件包等部分組成。連接如圖9.21所示。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 操作單元Operation unit機床操作面板MachineOperationpanel伺服放大器1伺服放大器1伺服放大器1主軸伺服放大器1伺服電機強電盤用I/O模塊

44、I/O link放大器伺服電機伺服電機主軸電機伺服電機便攜式機床操作面板用適配器具有液晶顯示和手動脈沖發(fā)生器便攜式機床操作面板圖9.21 FANUC Series 16i18i21i連接示意圖 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 3.進給與主軸控制 （1進給控制 進給控制框圖如圖9.22所示，為實現(xiàn)高速度、高精度、高效率加工，控制系統(tǒng)采用以毫微米為插補計算單位，因此，發(fā)送到數(shù)字伺服控制器的指令極為穩(wěn)定，由此來提高表面加工精度。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 由于采用高響應(yīng)向量High Response Vector控制的高增益伺服系統(tǒng)，可以實現(xiàn)高速加工，為避免機械諧振，系統(tǒng)增加了HR

45、V濾波器，實現(xiàn)穩(wěn)定的高增益伺服控制。為實現(xiàn)高速、穩(wěn)定的進給，系統(tǒng)采用高性能i系列AC伺服電機、高精度的電流檢測和高分辨率的脈沖編碼器標準件為1 000 000rev，選購件為16 000 000rev以及高性能的伺服控制典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 納米插補Nano interpolation位置控制PostionControl高增益速度控制High GainVelocity contro1HRV濾波器HRV FiterHRV濾波器HRV CunrentControl伺服放大器Servo smpliflerCNC伺服HRV控制SERVO HRV Control HRV高精度電流反饋Hi

46、gh resolution current feedback高響應(yīng)、高分辨率反饋 Quick response andhigh resolution feedback16.000 000/rev圖9.22 FANUC Series 16i18i21i進給控制框圖 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （2主軸控制 如圖9.23所示,為主軸控制框圖，主軸控制通過采用高速DSPDigital signal processing），改善控制軟件算法主軸HRV控制），設(shè)法提高電路的響應(yīng)性和穩(wěn)定性。通過控制回路運算周期的縮短和高分辨率檢測回路的有機結(jié)合，實現(xiàn)高響應(yīng)型和高精度的主軸控制。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用

47、典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 位置控制PostionControl高速運算速度控制High speedVecity contro1主軸HRV控制SPINDLE HRVCorlod 高分辨率內(nèi)插回路High resotutionInterpolation circuit 高分辨率內(nèi)插回路High resotutionInterpolation circuit新主軸放大器模塊New SPINDLE AMPLIFIER MOOULE+速度反饋信號Velocity feedbaclc Signa位置反饋信號Position feedbaclc Signa電流反饋信號Current feedbaclc Signa

48、位置指令MCMD主軸電機Spindle motor主軸Spindle圖9.23 FANUC Series 16i18i21i主軸控制框圖 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 9.2 SIEMENS數(shù)控系統(tǒng) 西門子SIEMENS公司的SINUMERIK系列數(shù)控系統(tǒng)，功能完善，穩(wěn)定可靠，具有較高的性能價格比，在我國數(shù)控機床行業(yè)被廣泛應(yīng)用。如圖9.24所示，為目前市場常見的SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)品類型，主要包括802、810、840等系列。下面以SINUMERK 840數(shù)控系統(tǒng)為例，介紹其硬件組成及各模塊間的聯(lián)系。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 802D840D802C810D802S

49、高性能、低價位高性能型普及型611UE數(shù)字伺服驅(qū)動器611U模擬伺服驅(qū)動器STEPDRIVE C步進驅(qū)動器圖9.24 SINMENS數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品類型 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 9.2.1 功能特點功能特點 SINUMERK 840D是是20世紀世紀90年代中年代中期開發(fā)設(shè)計的全數(shù)字化數(shù)控系統(tǒng)，具有高期開發(fā)設(shè)計的全數(shù)字化數(shù)控系統(tǒng)，具有高度模塊化及規(guī)范化的結(jié)構(gòu)，它將度模塊化及規(guī)范化的結(jié)構(gòu)，它將CNC和驅(qū)動和驅(qū)動控制集成在一塊板子上，將閉環(huán)控制的全控制集成在一塊板子上，將閉環(huán)控制的全部硬件和軟件集成在一平方厘米的空間中，部硬件和軟件集成在一平方厘米的空間中，便于操作、編程和監(jiān)控。便于操作

50、、編程和監(jiān)控。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 SINUMERK 840D保持了西門子前兩代系統(tǒng)SINUMERIK 880和SINUMERIK 840C的三CPU結(jié)構(gòu)，由人機通信CPUMMC-CPU）、數(shù)字控制CPUNC-CPU和可編程邏輯控制器CPUPLC-CPU三個CPU分工協(xié)調(diào)工作，快速高效。在物理結(jié)構(gòu)上，NC-CPU和PLC-CPU合為一體，合成在NCUNumerical Control Unit中，但在邏輯功能上相互獨立。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 SINUMERK 840D與西門子611D數(shù)字化伺服驅(qū)動模塊及西門子S7300PLC模塊構(gòu)成的全數(shù)字化數(shù)控系統(tǒng)，能實現(xiàn)鉆

51、削、車削、銑削、磨削等數(shù)控功能，也能應(yīng)用于剪切、沖壓、激光加工等數(shù)控加工領(lǐng)域。840D數(shù)控系統(tǒng)具有如下主要功能及特點。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （1控制類型 采用32位微處理器，實現(xiàn)CNC控制，可用于完成CNC連續(xù)軌跡控制以及內(nèi)部集成式PLC控制。（2機床配置 可實現(xiàn)鉆、車、銑、磨、切割、沖、激光加工和搬運設(shè)備的控制，備有全數(shù)字化的SIMODRIVE 611D數(shù)字驅(qū)動模塊。最多可控制31個進給軸和主軸，進給和快速進給的速度范圍為103mm/min999 mmin。其插補功能有樣條插補、三階多項式插補、控制值互聯(lián)和曲線表插補，這些功能為加工各類曲線曲面零件提供了便利條件。此外還具備進

52、給軸和主軸同步操作的功能。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （3操作方式 其操作方式主要有AUTOMATIC自動）、JOG手動）、TEACH IN示教編程）、MDA手動數(shù)據(jù)自動化）。（4輪廓和補償 840D可根據(jù)用戶程序進行輪廓的沖突檢測、刀具半徑補償?shù)倪M入和退出策略及交點計算、刀具長度補償、螺距誤差補償和測量系統(tǒng)誤差補償、反向間隙補償、過象限誤差補償?shù)取５湫蛿?shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （5安全保護功能 數(shù)控系統(tǒng)可通過預(yù)先設(shè)置軟極限開關(guān)的方法，進行工作區(qū)域的限制及程序執(zhí)行中的進給減速，同時還可以對主軸的運行進行監(jiān)控。（6NC編程 840D系統(tǒng)的NC編程符合DIN 66025標準德國工

53、業(yè)標準），具有高級語言編程特色的程序編輯器，可進行公制、英制尺寸或混合尺寸的編程，程序編制與加工可同時進行，系統(tǒng)具備1.5兆字節(jié)的用戶內(nèi)存，用于零件程序、刀具偏置、補償?shù)拇鎯?。典型?shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （7） PLC 編程 840D的集成式PLC完全以標準SIMATICS7模塊為基礎(chǔ)，PLC程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存可擴展到288KB，IO模塊可擴展到2048個輸入輸出點，PLC程序能以極高的采樣速率監(jiān)視數(shù)據(jù)輸入，向數(shù)控機床發(fā)送運動停止起動等指令。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （8操作部分硬件 840D系統(tǒng)提供有標準的PC軟件、硬盤、奔騰處理器，用戶可在MSWindows982000下

54、開發(fā)自定義的界面。此外，2個通用接口RS232可使主機與外設(shè)進行通信，用戶還可通過磁盤驅(qū)動器接口和打印機并行接口完成程序存儲、讀入及打印工作。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （9顯示部分 840D提供了多語種的顯示功能，用戶只需按一下按鈕，即可將用戶界面從一種語言轉(zhuǎn)換為一種語言，系統(tǒng)提供的語言有中文、英語、德語、西班牙語、法語、意大利語。顯示屏上可顯示程序塊、電動機軸位置、操作狀態(tài)等信息。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （10數(shù)據(jù)通信 840D系統(tǒng)配有RS232CTTY通用操作員接口，加工過程中可同時通過通用接口進行數(shù)據(jù)輸入輸出。此外，用PCIN軟件可以進行串行數(shù)據(jù)通訊，通過RS2

55、32接口可方便地使840D與西門子編程器或普通的個人電腦連接起來，進行加工程序、PLC程序、加工參數(shù)等各種信息的雙向通訊。用SINDNC軟件可以通過標準網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳送，還可以用CNC高級編程語言進行程序的協(xié)調(diào)。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 9.2.2 系統(tǒng)基本構(gòu)成系統(tǒng)基本構(gòu)成SINUMBRK 840D數(shù)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖數(shù)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖9.25所示，主所示，主要包括以下幾部分。要包括以下幾部分。（1數(shù)控單元電源數(shù)控單元電源 主要提供主要提供+5，+15V，15V，+24，24V直流直流電源，用于各板的供電，電源，用于各板的供電，24直流電源，用于單元內(nèi)繼電直流電源，用于單元

56、內(nèi)繼電器控制。器控制。（2主電路板主電路板 主電路板應(yīng)用模塊式組合，連接各功能板、故障報主電路板應(yīng)用模塊式組合，連接各功能板、故障報警等。主警等。主CPU在該板上，在該板上，CPU選用選用Pentium處理器，用于處理器，用于系統(tǒng)主控。系統(tǒng)主控。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 圖9.25 SINUMBRK 840D數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （3基本軸控制板 提供X、Y、Z和其他軸的進給指令，接收從X、Y、Z 和其他軸位置編碼器反饋的位置信號。（4存儲器板 接收系統(tǒng)操作面板的鍵盤輸入信號，提供串行數(shù)據(jù)傳送接口，手搖脈沖發(fā)生器接口，主軸模擬量和位置編碼器接口，存儲系

57、統(tǒng)參數(shù)，刀具參數(shù)和零件加工程序等。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （5伺服系統(tǒng) 由FM354和SPWM、SIMODRIVE611、IFK6IFK6IFT5D等組成，實現(xiàn)對機床的運動控制。（6位置檢測系統(tǒng) 采用增量直線位移測量元件，實現(xiàn)機床的閉環(huán)檢測。（7操作面板 操作面板使用全數(shù)控鍵盤布局。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （8機床控制面板 機床控制面板按鈕使用圖形符號，使操作更加容易。（9顯示器 顯示器選用10.4彩色顯示器，便于觀察機床運行狀態(tài)。（10輸入輸出接口 通過2個RS232C和RS444485實現(xiàn)與外部設(shè)備的連接。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 9.2.3 9.2

58、.3 內(nèi)部硬件組成內(nèi)部硬件組成 SINUMERIK 840D SINUMERIK 840D系統(tǒng)硬件組成原理如系統(tǒng)硬件組成原理如圖圖9.269.26所示。包括如下主要功能單元。所示。包括如下主要功能單元。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 軟件驅(qū)動器MMC-CPU鍵 盤OP031操作員面板串行接口并行接口NCU模塊PLC輸入輸出接口HHU手持單元PLC輸入輸出接口MCP機床控制面板PC編程器主 軸 驅(qū)動系統(tǒng)進 給 驅(qū)動系統(tǒng)1進 給 驅(qū)動系統(tǒng)nMPIPROPIBUSMPIMPIMPID -BOS圖9.26 SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)硬件組成框圖 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用

59、（1數(shù)字控制單元NCU NCUNumerical Control Unit是SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)的控制中心和信息處理中心，數(shù)控系統(tǒng)的直線插補、圓弧插補等軌跡運算和控制、PLC系統(tǒng)的算術(shù)運算和邏輯運算都是由NCU完成的。在SINUMERIK 840D中，NC-CPU和PLC-CPU采用硬件一體化結(jié)構(gòu)，合成在NCU中。 （2人機通信中央處理單元MMC-CPU MMC-CPU的主要作用是完成機床與外界及與PLC-CPU、NC-CPU之間的通信，內(nèi)帶硬盤，用以存儲系統(tǒng)程序、參數(shù)等。 典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （3操作員面板OP031 操作員面板OP的作用是：顯示數(shù)據(jù)及圖形，

60、提供人機顯示界面；編輯、修改程序及參數(shù)；實現(xiàn)軟功能操作。 在SINUMERIK 840D中有OP031、OP032、OP032S、OP030以及PHG等5種操作員面板。其中，OP031是常使用的操作員面板。典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用典型數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用 （4機床控制面板MCP MCP的主要作用是完成數(shù)控機床的各類硬功能鍵的操作。主要有以下列6個硬功能鍵操作。1.操作模式鍵區(qū)。可選擇的操作模式有JOG、MD、TEACH IN和AUTO 等4種操作模式。 2.軸選擇鍵區(qū)。實現(xiàn)軸選擇，完成軸的點動進給、回參考點和增量進給。 3.自定義鍵區(qū)。供用戶使用，通過PLC的數(shù)據(jù)塊實現(xiàn)與系統(tǒng)的聯(lián)系，完成機床生產(chǎn)廠所要求的