第8講 數(shù)控機床硬件的連接

1、數(shù)控機床CNC系統(tǒng)硬件的連接一、工作任務(wù)導(dǎo)入一、工作任務(wù)導(dǎo)入數(shù)控機床CNC系統(tǒng)硬件的連接FANUC 0i C的硬件組成 FANUC 0i C數(shù)控系統(tǒng)綜合連接圖 （一）CNC系統(tǒng)模塊及接口作用1 1FANUC 0iFANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)概述數(shù)控系統(tǒng)概述二、學(xué)習(xí)情境二、學(xué)習(xí)情境 FANUC 0i系列至今推出了FANUC 0iA、FANUC 0iB、FANUC 0iC、FANUC 0iD四大產(chǎn)品系列，這四大系列在硬件與軟件設(shè)計上有較大區(qū)別，性能依次提高，但其操作、編程方法類似。每一系列又分為擴展型與精簡型兩種規(guī)格，前者直接表示，后者在型號中加“Mate”，如：FANUC 0iC/FANUC 0i

2、Mate C。 2 2CNCCNC模塊及接口模塊及接口 控制單元（CNC）是整個控制系統(tǒng)的核心，它主要用來對各坐標(biāo)軸進行插補控制、輸出主軸轉(zhuǎn)速給定值以及進行主軸定位控制。此外，它還對輸入的M、S、T指令進行譯碼，傳送給PMC等。 CNC功能框圖 軸卡、顯卡、CPU卡在主板上的安裝位置 FANUC 0iC接口位置及功用圖 （二）伺服系統(tǒng)模塊及接口作用iSPVM一體型伺服驅(qū)動單元 此系列伺服單元接口功能如下： 24V電源連接CXA2C（A1-24V，A2-0V）必須使用穩(wěn)壓電源，不可以與用于電動機制動的24V電源共同使用。 TB3 （SVPM的右下面）不要接線。 上部的兩個冷卻風(fēng)扇要自己接外部20

3、0V電源。 三個（或兩個）伺服電機的動力線放大器端的插頭盒是有區(qū)別的，CZ2L（第一軸）, CZ2M（第二軸）, CZ2N（第三軸）分別對應(yīng)為 XX，XY，YY， JF1、JF2、JF3伺服電機位置反饋接口。 CX4連接急?？刂评^電器的動合觸點。 CX5X絕對編碼器電池連接接口。 COP10B連接CNC的FSSB高速串行總線。 JX6斷電后備模件。 JY1連接負(fù)載表，速度表等。11 JA7B連接CNC的JA7A口。12 JA7A連接第二軸的輸出接口。13 JYA2連接主軸Mi、Mzi傳感器。14 JYA3位置編碼器（外部一轉(zhuǎn)信號）。15 JYA4未使用。 （三）主軸模塊及接口作用 數(shù)控機床的主

4、軸驅(qū)動裝置根據(jù)主軸速度控制信號的不同，可分為模擬量控制的主軸驅(qū)動裝置和串行數(shù)字控制的主軸驅(qū)動裝置兩類。模擬量控制的主軸驅(qū)動裝置采用變頻器實現(xiàn)主軸電動機控制，有通用變頻器控制通用電動機和專用變頻器控制專用變頻電動機兩種形式。FANUC 0i Mate系統(tǒng)使用i系列伺服單元時，主軸控制通常采用變頻器控制。CNC的JA40為模擬主軸的指令信號輸出接口，JA7A連接主軸編碼器。 模擬主軸接口信號圖 （四）I/O Link模塊及接口作用 在FANUC 0iC系統(tǒng)中，I/O Link從站（Slave Station）是網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)上的名稱，它是受主站（一般為PLC）控制，利用網(wǎng)絡(luò)通信方式進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腎/

5、O設(shè)備。在CNC系統(tǒng)上，它就是傳統(tǒng)意義上用于連接機床或操作面板中按鈕、行程開關(guān)、指示燈、電磁閥等開關(guān)量I/O的連接單元或PLC（PMC）的I/O模塊。 FANUC I/O Link 是一個串行接口，將CNC、單元控制器、分布式 I/O、機床操作面板或 Power Mate 連接起來，并在各設(shè)備間高速傳送 I/O信號（位數(shù)據(jù)）。當(dāng)連接多個設(shè)備時，F(xiàn)ANUC I/O Link 將一個設(shè)備認(rèn)作主單元，其它設(shè)備作為子單元。子單元的輸入信號每隔一定周期送到主單元，主單元的輸出信號也每隔一定周期送至子單元。（五）RS-232-C串行接口作用 FANUC i 系列提供兩個RS-232C接口，用于數(shù)控系統(tǒng)與外

6、部設(shè)備（計算機、上位機工作站等）進行數(shù)據(jù)交換，傳送程序或參數(shù)。 FANUC 0iC的RS-232C接口連接 三、任務(wù)實施三、任務(wù)實施（一）CNC系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)模塊接口連接FANUC 驅(qū)動部分從硬件結(jié)構(gòu)上分，主要有下面四個主要組成部分： 軸卡目前數(shù)控技術(shù)廣泛采用全數(shù)字伺服交流同步電機控制。在全數(shù)字伺服控制中，包括三菱和西門子數(shù)控產(chǎn)品，已經(jīng)將伺服控制的調(diào)節(jié)方式、數(shù)學(xué)模型、甚至脈寬調(diào)制以軟件的形式融入系統(tǒng)軟件中（寫入 F-ROM中），而硬件支撐采用專用的 CPU 或 DSP（Digital Signal Process 數(shù)字信號處理器） 等，并最終集成在軸控制卡上或軸控制芯片上，軸卡的主要作用是速度

7、控制和位置控制。 放大器接收軸控制卡輸入的脈寬調(diào)制信號，經(jīng)過前級放大驅(qū)動IGBT大功率晶體管輸出電機電流。 電機伺服電機或主軸電機，放大器輸出的驅(qū)動電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。 反饋裝置由電機軸直連的脈沖編碼器作為半閉環(huán)反饋裝置。FANUC早期的產(chǎn)品使用旋轉(zhuǎn)變壓器作為半閉環(huán)位置反饋，測速發(fā)電機作為速度反饋，但今天這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)被淘汰。CNC-伺服連接 CNC-伺服連接方式 0iC伺服/主軸放大器的連接詳圖 0iC i放大器實物連接圖 （二）CNC系統(tǒng)與主軸模塊接口連接 CNC系統(tǒng)中的主軸模塊用于控制驅(qū)動主軸電機。在加工中心上，主軸帶動刀具旋轉(zhuǎn)，根據(jù)切削速度、工件或刀具的直徑來設(shè)定相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，對所需加工的工件進行各種加工。而在車床上，主軸則帶動工件旋轉(zhuǎn)，根據(jù)切削速度、工件或刀具的直徑來設(shè)定相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，對所需加工的工件進行各種加工。CNC與主軸模塊的連接 （三）CNC系統(tǒng)與I/O Link模塊接口連接I/O Link的連接圖 0i Mate C系統(tǒng)的I/O連接 0i Mate C系統(tǒng)中I/O單元的接線圖 （四）CNC系統(tǒng)與RS-232-C串行接口的連接 RS-232C與電腦連接 四、技能拓展四、技能拓展（一）手輪接口及連接 手搖脈沖發(fā)生器是用來在手輪進給方式下，用手動移動坐標(biāo)軸的裝置 手輪接口的連接 I/O Link的手輪連接 （二）CNC控制單元電源