FANUC 0i系统.ppt

FANUC 0i系统,FANUC 0i系统主CPU板的构成框图,BEIJING-FANUC 0系统的CNC单元为大板结构基本配置有主板、存储器板、I/O板、伺服轴控制板和电源各板插在主板上,与CPU的总线相连1)主板　主CPU在该板上主CPU用于系统主控,原来用80386,从1998年起改用80486/DX2此外,显示的CRT控制也在该板上2)存储器板　该板上有:①系统的控制软件ROM(共5片)BEIJING-FANUC 0系统可控制车床(0-T系统)、铣床(镗床,钻床)及加工中心(0-M系统)、磨床(0-G系统)、冲床(0-P系统)不同类型的机床控制软件不同;,②伺服控制软件ROM 1片;③PMC-L的ROM芯片2片,用于存储机床的强电控制逻辑程序; ④RAM芯片,用于寄存CPU的中间运算数据,根据需要安装⑤CMOS RAM,用于存储系统和机床参数、零件加工程序根据用户要求配置,最大可为128K字节CMOS RAM与4.5 V电池相连,关机时保存信息3)I/O板　该板是CNC单元与机床强电柜的接口接收或输出24 V直流信号,由PMC实施输入/输出控制I/O点数可根据机床的复杂程度选择。

标准配置为104个输入点,72个输出点4)进给伺服控制板　BEIJING-FANUC 0系统全部用数字式交流伺服控制其控制板装在CNC单元内,插在主板上，即CNC单元与进给伺服为一体化设计伺服板上有2个CPU(TMS320),用于伺服的数字控制每个CPU控制2个轴,一块板可控制4个轴该板接受主CPU分配的伺服控制指令,输出6个相位各差60°的脉宽调制信号(每轴),加于各轴的伺服驱动的功率放大器上0-D系统为4轴(最大配置)控制,4轴联动只用一块伺服板0-C最多可控制6个轴,控制6个轴时需用2块板5)电源　主要有5 V直流电，用于各板的供电24 V直流电,用于单元内各继电器控制除上述这些板外,还有图形控制板、PMC-M板、远程缓冲器(REMOTE BUFFER)板这些板用户可根据要求选订显示BEIJING-FANUC 0系统的显示器可用CRT,也可用液晶显示器(LCD),标准为9″黑白CRT,高密度字符显示也可配彩色显示器    BEIJING-FANUC 0系统有图形显示功能:①对编制的加工程序进行加工前的图形模拟,模拟刀尖的轨迹或加工件的三维实体形状；②在加工过程中显示刀尖的轨迹,使操作员能够监视切削过程。

图形可局部放大,以便观察细部显示图形必须用图形控制板,该板为专用微机,CPU用80186PMC控制PMC就是可编程序机床控制器,是专门用于控制机床的PLCBEIJING-FANUC 0系统的PMC只有47条指令（基本指令有12条,功能指令有35条）基本指令为2进制位的逻辑运算，功能指令主要有数据定义、数据变换、译码和代数运算    BEIJING-FANUC 0系统用梯形图编制PMC顺序逻辑程序由于有功能指令,使得PMC程序编制非常容易,简捷梯形图可用下述两种方法编制:①用专用的编辑卡利用CRT显示画面在系统上现场编制②在计算机上装入专用软件用计算机编制,然后经RS-232C口将梯形图程序传送到数控系统调试好的程序要用写入器写入EPROM    BEIJING-FANUC 0系统PMC控制有PMC-L和PMC-M 2种PMC-L的处理机与主机共用，其处理时间为6 μs/步,最大步数为5000步PMC-M为专用处理机,微处理器为80186，专用一块板,插在主板上，处理时间为2 μs/步,最大步数为8000步2种PMC的扫描周期均为16 ms进给伺服驱动   BEIJING-FANUC 0系统进给轴的驱动使用交流同步电动机,目前为α系列。

根据其负载特性和快速性分为:α(标准型)、αM(高加速特性)、αC(经济型)和αL(低惯量型)最大力矩为400 N.m0-C配置α型;0-D配置αC型αM加速特性好,从0至最高转速的启动过程为24 ms，故用于高速加工电机轴上装有脉冲编码器,每转发出65 536个脉冲(经电路倍频),用做位置反馈和速度反馈这种位置反馈,是间接测量工作台的直线位移,所以称为半闭环伺服系统但是,只要设定相应的参数,BEIJING-FANUC 0系统可以使用直线光栅尺,使系统接成全闭环除此之外,还可接成双位置反馈,即同时具有上述2个闭环这样,既可以提高系统的稳定性,还可以提高系统的快速性和加工精度进给伺服单元的控制用前述的轴控制板,该板输出控制指令信号到功率放大器功率放大器为模块化结构,分为整流模块和逆变模块，使用IPM元件    LSI是专用位置控制大规模集成电路芯片ROM中存储的控制程序主要有同步电机的快速响应矢量控制、IP调节器、速度和位置的反馈控制、前馈和提前前馈控制和状态观测器此外,还有许多非线性补偿与控制,如单脉冲抑制、超调抑制、反向间隙加速补偿、机床的速度反馈等还有运行过程的监测及保护由于有这些控制,使得BEIJING-FANUC 0系统运行可靠、快速、平稳、精度高。

主轴驱动    BEIJING-FANUC 0系统可以同时控制2个主轴电动机,可以是2个数字式控制的电机,也可以一个数字式,另一个为模拟式控制电机模拟控制指令是0～10 V的直流电压该系统的主轴电机为异步电机,目前为α系列,有以下品种:α:标准型,恒功率调速范围4∶1；αP:恒功率宽调速范围型(8∶1);αC:经济型;αT:与主轴直连型主轴电机的最大功率为37 kW,最高转速可达15 000 r/min，用数字式矢量控制主轴驱动有速度控制和位置控制2种工作方式，普通加工为速度控制主轴电机轴上装有圆型的磁性传感器,用做速度反馈位置控制用于主轴同步、主轴定向、刚性攻丝、Cs轴轮廓控制因此需要控制主轴的转角或转位,轮廓控制时要与其它轴插补此时需在机床的主轴上装位置编码器,位置编码器有光电式和磁性传感器普通为每转发出1 024个脉冲,高精度的发出360 000个脉冲/转    主轴控制用单独的CPU控制，处理器为TMS-320从CNC单元输出的控制指令用一条光缆送到主轴的控制单元,数据为串行传送，因此可靠性比较高RS-232C口及数据通讯    BEIJING-FANUC 0系统有2个串口(RS-232C),分4个通道，用于系统与外部设备的数据交换。

交换的数据包括:系统及机床的设定参数、PMC参数、零件加工程序、刀具补偿值、设定的工件坐标系、丝杠的螺补值等与计算机相连时,计算机内必须装有数据传送软件最快的传送速率为9600 bps除上述的信息交换外,利用串行通讯还可实现下列方式的加工与机床的DNC管理:,(1)纸带方式的加工　加工复杂零件时,加工程序非常长,CNC的内存容量不够用，可将程序存于外设,如计算机的软盘用电缆将PC机与CNC经串口连接后,启动自动加工,CNC预读15个程序段,开始加工此后加工一段读入一段,直至结束    (2)远程缓冲(REMOTE BUFFER)　上述方式虽然解决了长程序的存储问题,但由于数据的边读入、边处理、边加工,所以加工速度慢对于小程序段、快速加工,走刀有停顿现象，为此,开发了REMOTE BUFFER功能该功能可实现数据块的传送,有2种工作方式: ①计算机存储的加工程序是通常的加工代码指令方式缓冲器接受后变为2进制,然后送到CNC执行②计算机存储的加工程序是按2进制编制的缓冲器收到后不经转换即送往CNC执行这2种方式都比纸带方式的加工速度快，数据传送速率最快为77900 bps最快加工速度为15 m/s，电缆最长可达100 m(无调制解调器时)。

3)DNC2　它可使8台CNC机床与主计算机远程相连,实现多台机床的加工监控与管理连接方式为点-点式，数据传输协议为LVS2，传送速率最高为19200 bps    CNC与主计算机交换的信息除了系统和机床的参数、加工程序、加工的设定值外,还可传送机床的工作状态,如自动加工启动、停止、加工中、暂停、报警等DNC2共设计了60多条指令主计算机必须根据这些指令格式编制相应的处理程序,编程语言用C为方便用户,可提供宏指令库调机、维护与故障诊断    (1)伺服参数设定与调整　为了方便调机,系统的CRT有进给伺服参数设定画面和调整画面在参数的设定画面上,只需设定初始化位、电机代码等参数即可设定好所用电机的标准参数,使电机稳定运行其中的柔性变速比可设定电机与滚珠丝杠及位置反馈传感器(脉冲编码器)之间的齿轮传动比该变比可以不为整数    在伺服调整画面上可以定量地读出机床工作台移动时各轴的伺服增益、伺服误差及其变动情况据此,可判断系统运行是否稳定、有无爬行以及跟随精度等，根据情况进行适当的调整有故障时该画面还显示伺服的报警2)主轴参数设定　输入主轴电机的代码及初始化位即可设定好主轴电机的标准参数,电机即可稳定运行。

主轴运行有监视画面,在该画面上可读出主轴电机的转速、负载百分比及主轴的转速,从而可以省去通常的转速表和负载表 (3)加工程序错误显示　程序出错时,CRT上显示报警号根据报警号可由说明书中查出错误原因,报警表是多年经验的积累,几乎所有的编程错误都可从该表中查出4)运行故障显示　CNC控制软件的运行、硬件的各主要元件、伺服控制、主轴控制等出现故障时,CRT上均显示相应的报警号BEIJING-FANUC 0系统对这些故障有较好的保护例如,伺服反馈断线形成大开环时,既不会撞车,也不会损坏元件    (5)I/O信号诊断　CRT可显示梯形图，在该图上可以检查机床强电信号的工作CRT还有诊断画面,通过该画面,根据信号的地址检查0/1状态变化,可判断其是否正常工作系统的功能    BEIJING-FANUC 0系统为全功能型下列一些功能增加了系统的应用范围和操作的方便：①Cs轴轮廓控制可以省掉Cf轴,用主轴的转动做为回转坐标与其它直线轴插补,加工轮廓曲线②刚性攻丝Z轴进给与主轴转动同步,不用弹簧卡头实现攻丝，从而提高了螺纹的加工精度③PMC轴控制用梯形图程序控制伺服进给轴，用于回转轴分度或定量位置进给。

0-C系统PMC可控制2个进给轴④主轴双刀架⑤0.1μm分辨率系统分辨率标准设定为1μm可用参数设定为其1/10⑥加工程序的后台编辑自动切削过程中可以编辑新的程序⑦菜单编程⑧图形会话自动编程有多种形式,最新的是符号指令形式易学,易操作有工艺参数语句⑨用户宏程序一种参量编程软件包,用来编制加工程序(适合于成组工艺)或者用其接口变量编制PMC程序,控制CNC的运行状态。