第八章新型数控系统简介.ppt

第八章 新型数控系统简介,现代数控系统发展趋势,现代数控机床是新一代制造技术（如柔性制造技术FMS、计算机集成制造系统CIMS等）的技术基础 国家发展战略 发展数控技术作为装备制造业发展的战略重点,现代数控系统发展趋势,现代数控系统发展的主要目标： 进一步降低价格 增加可靠性 拓宽功能 提高操作舒适性 提高集成性 提高系统的柔性和开放性 减小体积 提高数控机床的生产能力,现代数控系统发展趋势,研制开发出软、硬件都具有开放式结构的智能化全功能通用数控装置 从数控系统硬、软件和各个子系统功能来讲，其发展趋势见下表,现代数控系统发展趋势,随着微电子技术、计算机技术以及以互联网为代表的信息化技术的发展，为数控技术的进步提供了新的条件。 体现在如下方面：,一、高速度化,实现数控设备高速化的过程 CNC系统读入NC代码和加工指令数据后，高速处理并计算出系统的移动量 伺服系统高速作出反应，驱动执行机构,一、高速度化,为使 在极短的空程内达到高速度 在大行程高速度情况下保持高定位精度 必须具有： 高加（减）速度 高精度的位置检测系统 高精度的伺服系统 主轴转速、进给率、刀具交换、托盘交换高速化,一、高速度化,日本MAZAK公司卧式加工中心FF510 性能指标： 加（减）速度1.0g 主轴最高转速15000r/min 具有高加（减）角速度，仅需1.8s即可从0提速到15000r/min 换刀速度0.9s（刀到刀）和2.8s（切削到切削） 工作台（滑板）交换速度6.3s,一、高速度化,实现途径 采用32位微处理器，主频可达几十到几百兆 例如： 日本FANUC15/16/18/21系列，在最小设定单位为1um时， 最大快速进给速度达240m/min，即4m/s； 单个程序段处理时间仅为0.5ms； 连续1mm微小程序段的移动指令，可实现最大进给速度为 120m/min。,一、高速度化,实现途径 提高主轴转速，采用内装式主轴电动机，即主轴驱动不需变速箱，直接将电动机与主轴连接成一体后装入主轴部件 例如：日本立式加工中心V240，主轴转速50000m/min； 加工一个钢模具，普通机床用9小时，在该机床上需1213分 日本UHS10型超高速数控立式铣床，主轴最高转速100000r/min;,一、高速度化,实现途径 改变机械传动机构，即使用直线电动机技术取代滚珠丝杠 例：美国CINCINNATI开发的卧式加工中心使用直线滚珠刀轨 优点：直线进给速度高于箱式导轨结构 刚度、磨损寿命高于传统的滚珠导轨系统 美国GE FANUC Automation与多家公司合作开发出一种机床， 用直线电动机作为主要传动装置，采用全数字式CNC硬件和软 件，性能指标： 保持35m轮廓加工精度，达到3750070000mm/min轮廓加工 速度，达到1.5g的加速度,一、高速度化,超高速加工技术近10年来迅速崛起的一项先进制造技术，理论基础： 在超高速切削条件下，塑性材料变脆 随着切削速度的提高，切削从带状、片状向碎屑形态转变，切削力减小； 切削温度虽高，但来不及传给工件，故工件表面的变质层很小，精度反而容易控制 特别对于非铁金属，切削温度甚至比常规切削加工还要低,一、高速度化,超高速加工技术的发展 20世纪30年代 德国人萨罗蒙 20世纪70年代 美国空军和Lockheed飞机公司首先研究了铝合金的超高速切削，在航空工业上获得了应用 20世纪80年代 德国达姆斯塔特大学的舒尔茨对超高速加工进行了系统全面的研究 20世纪90年代 日本在超高速机床的研制和生产方面走在世界最前，主要供应商,一、高速度化,超高速加工与常规切削加工的区别 切削速度提高后，若刀具每齿切削厚度不变，进给速率可相应提高510倍，材料切除率可增加36倍，缩短零件加工工时，提高生产效率 切削力降低30%以上，尤其径向切削分力大幅降低，特别有利于提高薄壁件、细长件等刚性差的零件加工精度 95%以上切削热被切屑带走，工件基本可保持冷态，特别适合加工容易热变形的零件 激振频率远离“机床-工件-刀具”工艺系统的固有频率，加工平稳，振动小，能加工出精密和光洁的零件，可省去车削、铣削后的精加工,一、高速度化,超高速加工相关技术 高速精密主轴轴承 高速调频主轴部件 快速数控进给系统 直线电动机 高速导轨副 高熔点、高强度的刀具材料,二、高精度化,精度和速度是CNC系统的两个重要技术指标，直接关系到加工产品的质量和效率，但互相制约、互相矛盾 提高数控设备精度，通过两个途径： 减小CNC系统的控制误差 采用补偿技术,二、高精度化,减小CNC系统的控制误差 提高CNC系统的分辨率 以微小程序段实现连续进给，使CNC控制单位精细化 提高位置检测精度（日本交流伺服电动机中已每转可产生100万个脉冲的脉冲编码器，其位置检测精度能达到0.01m/脉冲） 位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制,二、高精度化,采用补偿技术 齿隙补偿 丝杠螺距误差补偿 刀具磨损补偿 热变形误差补偿 空间误差的综合补偿技术 主轴回转误差补偿 运动部件（如工作台）颠摆角误差,二、高精度化,在高精度加工的基础上发展出超精密和微细加工技术 应用在尖端产品和现代化武器制造中。例如： 提高导弹命中精度，决定于惯性仪表的精度。如1kg的陀螺仪质心偏离对称轴0.5nm，会引起100m射程误差 人造卫星的仪表轴承是真空无润滑轴承，其圆度、圆柱度、表面粗糙度均以nm计 雷达的波导管内腔表面和端面表面粗糙度在0.01m以下，平面度和垂直度小于0.1m,二、高精度化,各国超精密加工技术发展情况 美国：20世纪80年代，展开超精密金刚石切削机床研究，实现大型零件微英寸级超精密加工 日本：民用产品、办公自动化设备、计算机外部设备、声像设备、精密测量仪器、医疗器械和人造器官等，尤其是加工小型精密零件,二、高精度化,战略重要性 随着高新技术产品的不断涌现，要求超精密加工的零件越来越多。 产品小型化和集成化以及微电子技术和光电技术产品的开发都以超精密加工技术为基础。,二、高精度化,微细加工技术 微机械制造系统 纳米制造,金刚石切削 磨粒加工法 超精密机床 超精密金刚石刀具 恒温隔振超净环境控制技术 微型机器人 微型传动装置 微型电动机 微型传感器,三、复合化,工序复合化 功能复合化 工件在一台设备上一次装夹后，通过自动换刀等各种措施，来完成多种工序和表面的加工,三、复合化,一台数控设备上完成多工序切削加工，优点： 减少装卸时间 省去搬运时间 提高每台机床加工能力 减少半成品库存量 保证和提高定位精度,三、复合化,发展趋势 加工中心：通过主轴头的立卧自动转换和数控工作台来完成五面和任意方位上的加工 美国Ingersoll公司的Masterhead龙门五面体加工中心典型代表 日本MAZAK公司的Integex30车铣中心车削中心和加工中心的复合体,四、智能化,智能制造：应用人工智能技术控制制造过程，包括制造过程的建模、监控、决策等 计算机软硬件技术、人工智能技术的发展，使机床控制器具备了应用人工智能技术的条件,四、智能化,（一）引进自适应控制技术 20世纪60年代末 自适应控制系统出现 产生背景 通常CNC机床按规划的程序控制，但随机因素难以预测。为保证加工质量，会采取保守加工用量，降低了加工效率,四、智能化,（一）引进自适应控制技术 实现原理： 自适应控制器可对机床主轴转矩、切削力、切削温度、刀具磨损等参数值进行自动测量 CPU进行比较运算后发出修改主轴转速和进给量大小的信号，确保处于最佳切削状态,四、智能化,（一）引进自适应控制技术 应用领域宇航等工业部门特种材料的加工 例：三菱公司 数控电火花成形机床 Miracle Fuzzy自适应控制器，利用基于模糊逻辑的自适应控制技术，自动控制和优化加工参数，使操作者不再需要具备专门的技能,四、智能化,（二）引入专家系统指导加工 基本思想：将切削专家的经验、切削加工的一般规律与特殊规 律存入计算机中，以加工工艺参数数据库为支撑，建立具有人 工智能的专家系统，提供经过优化的切削参数，使加工系统始 终处于最优和最经济的工作状态 好处： 提高编程效率 降低对操作人员技术水平的要求 大大缩短生产准备时间,四、智能化,（三）数控程序编制的智能化 高档数控系统大多通过会话式自动编程系统来自动选择刀具，生成工艺路线，计算背吃刀量和切削速度，实现切削仿真，大大提高了在线编程和对复杂型面编程的效率,四、智能化,（四）加工过程智能化监控 数控系统通过对影响加工精度和效率的物理量进行测量、建模，提取特征来感知系统的运行状态，快速做出实现最佳目标的决策，对进给速度和主轴转速进行实时的调整，使整个加工过程处于合理状态 应用：刀具的磨损和破损监控,四、智能化,（五）故障诊断智能化 故障诊断专家系统为数控设备提供了一个包括二次监控、故障诊断、安全保障和经济策略等方面在内的智能诊断及维护决策信息集成系统,四、智能化,（六）智能化交流伺服驱动装置 目前已开始研究能自动识别负载，并自动调整参数的智能化伺服系统，包括智能化主轴交流伺服驱动装置和智能化进给伺服驱动装置 存在的问题： 人工智能算法不能满足实时控制要求，如何提高智能算法的速度是影响智能算法应用的重要问题 控制器不开放，没有提供集成智能技术的接口，影响智能技术在CNC中的应用,五、开放化,传统数控系统 专用的封闭式的结构 各个厂家的产品之间、通用计算机之间不兼容 维修、升级困难 解决方法： 开放式数控系统,六、网络化,FMC、FMS、CIMS要求设备联网 实现方法 RS232串行接口 带远程缓冲功能的DNC接口 MAP或以太网接口 作用 实现控制器间连接、控制器与主机连接 实现DNC和单元控制功能 将不同制造厂的数控设备用标准化通信网络连接 远程操作、遥控、故障诊断成为可能,七、高可靠性化,提高可靠性的措施 提高线路集成度 建立由设计、试制到生产的一整套质量保证体系 小型化,第二节 开放式数控系统,一、开放式数控系统产生背景,要求控制器能够灵活配置、修改、扩充和重组，甚至要求控制器能够重新生成，即“开放” 原因在于： 机床制造商根据用户需要设计机床 控制器生产商提供的是通用的全功能的CNC系统，许多参数要根据具体机床来设定，系统要提供设定参数的接口，供机床制造商调整和修改 机床制造商并不需要全功能,由此可见，数控系统“开放”的要求来自制造系统的发展，来自用户和机床制造厂对附加技术的要求，也来自数控装置自身追求高质量、低成本和提高产品竞争力的需要。,二、开放式数控系统的基本特征,模块化 标准化 移植性 可再次开发性 网络化,模块化,数控功能模块化 用户根据自己的要求选装所需的数控功能 系统体系结构模块化系统配置、重组的基础 数控系统内部实现各功能的算法可分离、可替换,标准化,由机床领域的公司和研究机构组成联盟，全面制定控制器的标准，包括硬件和软件的各种接口，并在行业内公布 各公司根据该标准和技术特长，开发控制器中的部件和功能模块,移植性,CNC软件的运行不依赖于特定的硬件平台和操作系统平台 通过具体平台的应用程序接口来编写接口程序，这样在支持API的编程环境中重新编译就可实现软件的跨平台移植,可再次开发性,所谓二次开发，指用户可根据CNC装置应用场合的具体要求来自行制定其硬件资源、软件功能和各种参数等 二次开发具有层次性。例： 简单的二次开发包括用户界面重新设计、参数设置等 更深层次的二次开发应允许用户将自己按照规范设计的标准功能模块集成到开放式系统中,网络化,网络技术支持下的多处理器并行计算的控制器，如现场总线协议、网络协议等 目前现状 通过网络向数控系统传送NC代码、加工指令或远程监控，网络技术尚未有机地融入控制器的体系结构,三、开放式数控系统体系结构,开放式数控系统目前没有统一的标准，而世界上比较成熟的体系结构形式： 美国的SOSAS 欧共体OSACA 日本的OSEC等。,美国的NGC计划和SOSAS 美国是开放式数控系统的发起人，并于1987年提出了NGC(Next Generation Workstation/Machine Controller)计划 通过实现基于相互操作和分级式软件模块的“开放式系统体系结构标准规范”(Specification for an Open System Architecture Standard, SOSAS)，找到解决传统数控系统存在的“专用、封闭”的问题 在NGC计划中提出了“开放式系统体系结构”的新一代数控的概念，一个开放式系统体系结构能够使供应商为实现专门应用选择最佳方案去订制控制系统,美国的SOSAS,我国发展现状,国内目前所涌现出来的开放式数控系统可大致分成四种类型： PC连接CNC型 PC嵌入CNC型 CNC嵌入PC型 全软件CNC型,（一）开放式数控系统体系结构的研究 全面描述控制器组织结构的模型，包括控制器功能模块的硬件和软件的划分 充分考虑各类控制器共性和个性 共性部分应当成为开放式体系结构的主体 个性部分应当成为体系结构中可扩展的主要因素,四、开放式数控系统的关键技术,四、开放式数控系统的关键技术,（一）开放式数控系统体系结构的研究 研究方法上可采取的技术路线： 以欧洲OSACA为代表，从建立理想模型入手，逐步保证新开发的控制器产品遵循理想模型 以日本OSEC为代表，建立中性语言，在现有CNC系统基础上，通过这种机制使CNC部分地向用户开放,四、开放式数控系统的关键技术,（二）开放式数控系统标准的研究 无论何种技术路线，均需确定严格的标准接口， 即确定开放式的标准。原则： 科学合理 具有一定的前瞻性 标准的实现 应详细定义软件模块和硬件结构的接口 业界的支持和严格遵守 政府部门的支持与参与,第三节 并联机床,一、概述,数控机床方面的突破性进展当属20世纪90年代中期问世的并联机床 也称虚拟轴机床或并联运动机床 机器人技术与数控机床技术相结合的产物，学科交叉的结果 以空间并联机构为基础，充分利用计算机数字控制的潜力，以软件取代部分硬件，以电气装置和电子器件取代部分机械传动,传统机床,以笛卡尔坐标直线位移为基础的机床结构和运动学原理 传统机床布局的特点是以床身、立柱、横梁等作为支承部件，主轴部件和工作台的滑板沿支承部件上的直线导轨移动 按照X、Y、Z坐标运动叠加的串联运动学原理，形成刀头点的加工表面轨迹。,并联机床,以机床框架为固定平台的若干杆件组成空间并联机构，主轴部件安装在并联机构的动平台上，改变杆件长度或移动杆件支点，按照并联运动学原理形成刀头点的加工表面轨迹,并联机床的优点,刚度重量比大 因采用并联闭环静定或非静定杆系结构，且在准静态情况下，传动构件理论上为仅受拉压载荷的二力杆，故传动机构的单位重量具有很高的承载能力 响应速度快 运动部件惯性的降低，有效改善了伺服系统的动态性能，减小了伺服滞后和轮廓误差，允许动平台获得很高的进给速度和加速度，加上采用了电主轴和直线电动机等机电一体化部件，特别适合于各种高速数控加工,并联机床的优点,环境适应性强 便于可重组和模块化设计，可构成形式多样的布局和自由度组合。在动平台上安装刀具，可进行多轴联动的铣、钻、磨、抛光以及异型刀具刃磨等加工。如果装备机械手腕、高能束源或CCD摄像机等末端执行器，还可完成精密装配、特种加工与测量等作业 技术附加值高 并联机床具有“硬件”简单，“软件”复杂的特点，是一种技术附加值很高的机电一体化产品，因此可望获得高额的经济回报,并联机床的发展历程,1895年 数学家Cauchy研究一种“用关节连接的八面体”， 开始人类历史上并联机器的研究 1938年 Pollard提出采用并联机构来给汽车喷漆 1949年 Caough提出用并联机构的机器检测轮胎，这是真 正得到运用的并联机构 1965年 德国人Stewart发明了六自由度并联机构，并作为 飞行模拟器用于训练飞行员 1978年 澳大利亚人Hunttichu把六自由度的Stewart平台 机构作为机器人机构,Stewart平台,上平台活动 下平台固定 6个并联、可独立自由伸缩的杆件 每根杆和平台间通过两个球铰链连成 输入：伸缩杆的位移 输出：动平台的空间位移和姿态,并联机床设计理论,方案设计 运动学设计 动力学设计 精度设计 数控系统设计,方案设计,在给定所需自由度的条件下，寻求一个动平台的并联机构杆副配置、驱动方式和总体布局的各种可能组合 按支链中伺服驱动器数目不同，并联机床分为：并联、串并联、混联 前两者：一条支链上仅含一个或一个以上的驱动器，生成36个自由度 后者：通过两个或多个少自由度并联或串联机构的串联组合，生成所需的自由度,并联机构局限性,受铰约束、支链干涉，特别是位置与姿态耦合等因素影响，致使动平台实现姿态能力有限，难以适应大倾角多坐标数控加工需要 趋势：采用混联机构分别实现平动和转动自由度。特点： 使平动与转动控制解耦； 工作空间大，可重组,运动学设计,工作空间定义与描述 各支链工作子空间的交集，一般由多个空间曲面围成的闭包。 通常将灵活度工作空间的规则内接几何形体定义为机床的编程工作空间 动平台实现位置和姿态的能力是相互耦合的，即随着姿态的变化，工作空间缩小，通常会用降维的位置空间或姿态空间,运动学设计,工作空间分析与综合 已知尺度参数和各关节变化范围的条件下，评价动平台实现位姿的能力； 尺度综合 根据编程空间内预先给定的位姿能力，通过相应的解耦算法，确定各关节变量的变化范围和尺度参数,动力学设计,已知动平台的运动规律，求解铰内力和驱动力 建模方法：牛顿-欧拉法、拉格朗日方程、虚功原理、凯恩方程等 虚功原理首选 原理：易于由雅各比和海塞矩阵建立操作空间和关节空间的速度和加速度的映射关系，从而构建各运动件的广义速度和广义惯性力,动力学设计,动态性能：并联机床加工效率、精度的指标 动力性能评价指标： 动态条件数 动态最小奇异值 动态可操作性椭球半轴长几何均值 动态设计目标 提高整机单位重量的静刚度 通过质量和刚度的合理匹配，使振动能量平衡 有效降低刀具与工件间相对动柔度的最大负实部，抵抗切削震颤,精度设计,并联机床误差来源 静态误差 零部件制造与装配 铰链间隙 伺服控制 稳态切削载荷 热变形 动态误差 系统动特性与切削过程耦合引起振动而产生的误差,精度设计,精度设计可概括为精度预估与精度综合两个互逆的过程 精度预估： 按某一精度等级设定零部件的制造公差 根据闭链约束建立误差模型 统计预估刀具在工作空间的位姿方差， 最后通过灵敏度分析修改相关工艺参数 达到预期精度,精度设计,精度综合： 预先给定刀具在工作空间中的最大允许位姿误差 反求应分配给零件的制造公差,数控系统设计,从机床运动学观点看： 并联机床与传统机床的区别：动平台在笛卡尔空间中的运动是关节空间伺服运动的非线性映射 并联机床的控制 通过位置正解模型，将事先给定的刀具位姿及速度信息变换为伺服系统的控制指令，并驱动并联机构实现刀具的期望运动,数控系统设计,高速高精度轨迹控制高性能硬件和软件 软件： 用户界面 数据预处理 插补计算 虚实变换 PLC控制 多任务实时操作系统,数控系统设计,插补算法 根据精度要求在操作空间中离散刀具轨迹 根据硬件提供的插补周期，按时间轴对离散点作粗插补 通过虚实变换将数据转换到关节空间 送入开放式多轴运动控制卡精插补,操作空间中两离散点间的直线匀速运动 对应到关节空间中各轴的变速运动 若关节空间中各轴作匀速运动 对应在操作空间中合成复杂的曲线轨迹,第四节 若干国内外数控系统简介,FANUC系统 广州数控,FANUC数控系统,FANUC数控系统,单元一 FANUC数控系统概述 单元二 FANUC数控系统的部件连接 单元三 FANUC PMC程序设计(一) 单元四 FANUC PMC程序设计(二) 单元五 FANUC数控系统参数 单元六 FANUC数控系统的数据保护,FANUC数控系统,单元一 FANUC数控系统概述,一、FANUC数控系统的发展概况 日本FANUC公司自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70年代中期开发出FS5、FS7系统以后，所生产的系统都是CNC系统。从此，FANUC公司的CNC系统大量进入中国市场，在中国CNC市场上处于举足轻重的地位。 80年代，FANUC公司较有代表性的系统是F6和F11系列。 80年代，其主要产品有F0和F15系列。 目前，以F0i与F16i、18i最为常见。,FANUC数控系统,一、FANUC数控系统的发展概况,FANUC数控系统的特点： （1）系统在设计中大量采用模块化结构。 （2）具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力 。 （3）有较完善的保护措施 。 （4）FANUC系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功能。 （5）提供大量丰富的PMC信号和PMC功能指令 。 （6）具有很强的DNC功能 。 （7）提供丰富的维修报警和诊断功能 。,FANUC数控系统,二、FANUC数控系统的系列与特点,（1）FANUC 0i系统与FANUCl6/18/21等系统的结构相似，均为模块化结构。其集成度较FANUC 0系统的集成度更高，因此0i控制单元的体积更小，便于安装排布。 （2）采用全字符键盘，可用B类宏程序编程，使用方便。 （3）用户程序区容量比0MD系统大一倍，有利于较大程序的加工。 （4）使用编辑卡编写或修改梯形图，携带与操作都很方便。 （5）使用存储卡存储或输入机床参数、PMC程序以及加工程序，操作简单方便。 （6）系统具有HRV(高速矢量响应)功能，伺服增益设定比0MD系统高一倍，理论上可使轮廓加工误差减少一半。,FANUC数控系统,二、FANUC数控系统的系列与特点,（7）机床运动轴的反向间隙，在快速移动或进给移动过程中由不同的间隙补偿参数自动补偿。 （8）0i系统可预读12个程序段，比0MD系统多。 （9）与0MD系统相比，0i系统的PMC程序基本指令执行周期短，容量大，功能指令更丰富，使用更方便。 （10）0i系统的界面、操作、参数等与18i、16i、21i基本相同。 （11）0i系统比0M、0T等产品配备了更强大的诊断功能和操作信息显示功能，给机床用户使用和维修带来了极大方便。 （12）在软件方面0i系统比0系统也有很大提高，特别在数据传输上有很大改进。,FANUC数控系统,单元二 FANUC数控系统的部件连接,一、控制单元的连接(FANUC 0i-MB),图6-1 控制单元的构成,图6-2 控制单元各部位的名称,图6-3 控制单元的连接原理图1,图6-4 主板插座配置图,数控系统概述,图6-5 控制单元的连接原理图2,数控系统概述,图6-6 I/O板插座配置图,FANUC数控系统,图6-7 控制单元的连接原理图3,FANUC数控系统,二、主轴控制单元的连接,图6-8 高速串行总线接口板,FANUC数控系统,图6-10 模拟主轴连接,图6-9 串行主轴连接,FANUC数控系统,图6-11 串行主轴连接插座信号,FANUC数控系统,图6-12 串行主轴连接插座信号,FANUC数控系统,图6-13 模拟主轴连接位置编码器插座信号,FANUC数控系统,图6-14 伺服放大器模块的接口信号,三、伺服放大器模块的连接,数控系统概述,图6-15 分离型增量式检测装置的连接,如果采用分离型增量式检测装置（通常用光栅尺），需按下图方式连接。,FANUC数控系统,四、各模块的LED状态显示,控制单元主板的LED状态显示位于控制单元主板的上方位置,1、电源模块的LED显示,1）当未接通控制电源或控制电源出现异常时，如图6-16 2）电源模块未准备好。即主回路电源未接通、系统处于急停状态，如图6-17,图6-16,图6-17,FANUC数控系统,1、电源模块的LED显示,图6-18,图6-19,3）电源模块准备好。即主回路电源接通，电源模块可以开始正常工作，如图6-18 4）电源模块处于报警状态。当有故障发生时，ALM指示灯亮，两位7段数字显示管显示报警号。如图6-19,FANUC数控系统,2、伺服模块的LED显示,图6-20,图6-21,1）当未接通电源、连接导线出现异常和伺服模块本身出现异常时，如图6-20 2）伺服模块未准备好，即主回路电源未接通，系统处于急停状态，如图6-21,FANUC数控系统,2、伺服模块的LED显示,图6-22,图6-23,3）伺服模块准备好，即主回路电源接通，伺服模块可以开始正常工作，如图6-22 4）电源模块处于报警状态，当有故障发生时，一位7段数字显示管显示报警号，如图6-23,FANUC数控系统,3、主轴模块的LED显示,图6-24,图6-25,1）当未接通控制电源或控制电源出现异常时，如图6-24,2）当NC数控系统电源未接通，主轴模块在等待串行通信和参数 的加载时，两位7段数字显示管闪烁，如图6-25,FANUC数控系统,3、主轴模块的LED显示,3）当接通控制电源1s后，会在两位7段数字显示管显示主轴模块ROM的序列号，大约0.5s后会显示主轴模块ROM的版本号，如图6-26,图6-26,FANUC数控系统,3、主轴模块的LED显示,4）当参数加载完成，主回路电源未接通、系统处于急停状态时，如图6-27,图6-27,FANUC数控系统,3、主轴模块的LED显示,5）主轴模块处于报警状态，当有故障发生时，两位7段数字显示管显示报警号，同时，ALARM指示灯会点亮显示报警代号，如图6-28 6）主轴模块处于不正确的参数设定和不适当的序列，当有故障发生时两位7段数字显示管显示错误号，同时ERR指示灯点亮，如图6-29,图6-28,图6-29,FANUC数控系统,五、急停与超程解除控制线路,急停：用于在紧急情况下，停止机床的运动,一般用其按钮触点控制切断强电。 超程解除：数控系统通常可提供两种行程保护功能，一种为在机床各坐标轴的极限位置安装限位开关，当其被压下时，向数控系统发出超程信号使之减速停止。另一种为存储行程极限，它允许在机床坐标系中设定多个坐标值形式的区域，禁入区域可以由用户指定为设定区域的内侧或外侧，当机床移动进入禁入区域则停止移动，并显示超程报警。,数控系统概述,图6-30 急停与超程解除控制线路,FANUC数控系统,六、机床I/O接口的连接,FANUC 0iMA数控系统的控制单元有内置的I/O卡，用于机床各检测元件信号的采集和控制各种气、液压阀组件，指示灯等的动作。 在控制单元内置的I/O卡，其输入点的点数为96点，输出点点数为64点。如输入输出数量未能满足要求时，就需要通过控制单元上的I/O LINK扩展I/O单元来满足使用的要求，并在编写PMC程序时，对各I/O设备的地址进行分配。,FANUC数控系统,单元三 FANUC PMC程序设计（一）,1、FANUC PMC的接口,PMC与控制伺服电动机和主轴电动机的系统部分，以及与机床 侧辅助电气部分的接口关系。,图6-31,FANUC数控系统,2、FANUC PMC的基本编程指令,FANUC数控系统,3、FANUC PMC的功能指令,(1) TMR(定时器)功能指令,TMR为设定时间可更改的定时器。 工作原理：当控制条件ACT=0时定时继电器TM断开；当ACT=1时，定时器开始计时，到达预定的时间后，定时继电器TM接通。,TMR,TM,控制条件 指令 定时器号 输出地址,FANUC数控系统,(2) DEC(译码)功能指令,工作原理：当控制条件ACT=0时，不译码，译码结果继电器R断开；当ACT=1时执行译码，当指定译码信号地址中的代码与译码规格数据相同时，输出R1，否则R=0，译码输出R的地址由设计人员确定。,DEC,R,控制条件,指令,译码信号地址,译码规格数据,译码结果输出地址,FANUC数控系统,4、FANUC PMC的编程指令应用举例,主轴定向控制：,FANUC数控系统,单元四 FANUC PMC程序设计（二） 软件安装,一、FANUC PMC的编程方法,1、FAPT LADDER III软件界面:,FANUC数控系统,2、使用网络进行PMC传输步骤( 录像 ) 机床端设置：,FANUC数控系统,计算机端设置：,FANUC数控系统,计算机端设置：,FANUC数控系统,计算机端通信连接：,FANUC数控系统,从机床 PMC装载：,FANUC数控系统,选择传输PMC梯形图程序、PMC参数：,显示传输的过程：,FANUC数控系统,二、FANUC PMC程序的工作原理,1、梯形图概要 在PMC程序中，使用的编程语言是梯形图。对PMC程序的执行，可以简要地总结为，从梯形图的开头由上到下，然后由左到右到达梯形图结尾后再回到梯形图的开头，循环往复，顺序执行。,FANUC数控系统,2、PMC程序的分级,PMC程序由第一级程序和第二级程序两部分组成。在PMC程序执行时，首先执行位于梯形图开头的第一级程序，然后执行第二级程序。 FANUC OiMA数控系统的PMC规格有SA1和SA3两种，而SA3比SA1多了子程序和标记地址的功能。,FANUC数控系统,3、PMC的地址,PMC程序中的地址，也就是代号，用于代表不同的信号，不同的地址分别有机床侧的输入（X）、输出线圈（Y）信号、NC系统部分的输入（F）、输出线圈（G）信号，内部继电器（R），信息显示请求信号（A），计数器（C），保持型继电器（K），数据表（D），定时器（T），标号（L），子程序号（P）.,X 110 . 3,位号（07）,地址号,地址类型,FANUC数控系统,单元五 FANUC数控系统参数,一、FANUC数控系统参数的分类与功能,FANUC OiMA数控系统的参数按照数据的形式大致可分为位型和字型。其中位型又分位型和位轴型，字型又分字节型、字节轴型、字型、字轴型、双字型、双字轴型共8种。轴型参数允许参数分别设定给各个控制轴。,FANUC数控系统,二、设置（或调整）FANUC数控系统参数( 录像 ),数控系统的参数可以分为许多类型，在本单元我们只介绍系统参数的显示、MDI设定参数以及伺服参数的初始化。,(1)按MDI面板上的功能键,几次或一次后，再按软键参数，,选择参数页面,(2)参数页面有多页组成，通过(a)、(b)两种方法显示需要的参数页面,(a)用翻页键或光标移动键，显示需要的参数页面。 (b)从键盘输入想显示的参数号，然后按软键NO.检索。可以显示指定的参数所在页面。光标在指定的参数位置上闪动。,1、系统参数的显示方法,FANUC数控系统,FANUC数控系统,2、MDI方式设定参数,(1)将NC置于MDI方式下 (2)按下急停按钮，使机床处于急停状态 (3)按以下步骤使参数处于可写状态,FANUC数控系统,(a)按功能键一次或几次后，再按软键SETTING，可显示参数设定页面。 (b)将光标移至“PARAMETER WRITE”处 (c)设定“PARAMETER WRITE”=1，按软键 ON:1 ，或者直接输入1，再按软键输入，这样参数成为可写入的状态。同时CNC产生P/S100报警（允许参数写入）。 (d)如果参数设定完毕，需将参数设定页面的“PARAMETER WRITE=”设定为0，禁止参数设定。 (e)复位CNC，解除P/S100报警。此时需关断电源再开机。,FANUC数控系统,单元六 FANUC数控系统的数据保护( 录像 ),一、在引导系统屏幕画面进行数据的备份和恢复,机床通电后，FANUC-0i-MA数控系统就会自动启动引导系统，并读取NC软件到DRAM中去运行，而引导系统屏幕画面在一般的正常情况下，是不会显示的，但进行数据的备份和恢复时，就必须调出引导系统屏幕画面。,1、调出引导系统画面 操作提示：系统通电后，两手指同时按住屏幕下方右侧两软键。,FANUC数控系统,2、备份PMC程序,FANUC数控系统,按软键“UP”或“DOWN”选择“SYSTEM DATA SAVE” (2) 按下“SELECT”键，进入系统数据备份画面 (3) 按软键“UP”或“DOWN”选择“PMC-RA”,然后按下“SELECT”键 (4) 按软键“YES”，进行“PMC”程序的备份 (5) 按下“SELECT”键,完成PMC程序的备份,FANUC数控系统,3、恢复PMC程序,(1) 选择“SYSTEM DATA LOANING”,然后按下“SELECT软件”,FANUC数控系统,(2)选定对应的PMC-RA.000文件，然后按下“SELECT软件”,FANUC数控系统,FANUC数控系统,FANUC数控系统,FANUC数控系统,FANUC数控系统,二、用户数据的备份与恢复,存储在控制单元SRAM中的用户数据（包括参数、加工程序和刀具补偿等）在机床切断电源后，是由安装在控制单元上的电池单元进行保存。对所有SRAM中的用户数据进行备份的操作方法如下：,FANUC数控系统,1、对用户数据进行备份,FANUC数控系统,FANUC数控系统,FANUC数控系统,FANUC数控系统,2、对用户数据进行恢复,FANUC数控系统,FANUC数控系统,FANUC数控系统,谢谢大家,