课题一：FANUC0IMATETD数控系统基本配置.doc

课题一：fanuc 0i mate数控系统结构与连接一、 学习目标：1、 了解fanuc数控系统的发展2、 正确认识fanuc 0i mate数控系统的构成3、 认识fanuc数控系统的硬件连接接口定义二、实训设备：亚龙cnc fmate-td数控机床智能实训考核设备三、知识准备：1、产品发展历史fanuc公司是全球最大、最著名的cnc生产厂家，其产品以高可靠性著称，其技术居世界领先地位。fanuc公司的主要产品生产与开发情况：1956年，开发日本第1台点位控制的nc1959年，开发日本第1台连续控制的nc1960年，开发了日本第1台开环步进电机直接驱动的nc1966年，采用集成电路的nc开发成功1968年，全世界首台计算机群控数控系统（dnc）开发成功。1977年，开发了第一代闭环控制的cnc系列产品fanuc5/7与直流伺服电机1979年，开发了第二代闭环数控系统系列产品fanuc6系统1982年，开发了第二代闭环功能精简型数控系统fanuc3系统与交流伺服电机。1984年，开发了第三代闭环数控系统fanuc10/11/12,采用了光缆通讯技术。1985年，开发了第三代闭环功能精简型数控系统fanuc 0系统。1987年，开发了fanuc15系列的cnc1995-1998年，开始在cnc中应用it网络与总线技术2000年，开发了fanuc 0i model a数控系统2002年，开发了fanuc 0i model b数控系统2003-2005年，相继开发了fanuc 30i/31i/32i系统与fanuc 0i model c数控系统2008年，在中国市场推出fanuc 0i model d数控系统 2、控制单元结构正面lcd存储卡接口软键 反面 图 fanuc 0i d/0i mate d系统接口图系统各端子的功能如表1-2-1：端 口 号 用 途cop10a伺服fssb总线接口，此口为光缆口cd38a以太网接口ca122系统软键信号接口ja2系统mdi键盘接口jd36a/jd36brs-232-c串行接口1/2ja40模拟主轴信号接口/高速跳转信号接口jd51ai/o link总线接口ja41串行主轴接口（到驱动器ja7b）/ 主轴独立编码器接口（模拟主轴）cp1系统电源输入（dc24v）3、fanuc伺服控制单元及fssb总线（1）、fanuc伺服系统的构成 如果说cnc控制系统是数控机床的大脑和中枢，那么伺服和主轴驱动就是数控机床的四肢，他们是大脑的执行机构。 fanuc驱动部分从硬件结构上分，主要有下面四个组成部分: (a)轴卡-就是我们在介绍系统接口时，接光缆的那块pcb板，在现今的全数字伺服控制中，都已经将伺服控制的调节方式、数学模型甚至脉宽调制以软件的形式融入系统软件中，而硬件支撑采用专用的cpu或dsp等，这些部件最终集成在轴控制卡。轴卡的主要作用是速度控制与位置控制。如图图 轴卡 (b)放大器-接收轴卡（通过光缆）输入的光信号转换为脉宽调制信号，经过前级发达驱动igbt模块输出电机电流。如图1-2-3 图1-2-3 放大器(c)电机-伺服电机或主轴电机，放大器输出的驱动电流产生旋转磁场，驱动转子旋转。如图1-2-4 图1-2-3 伺服电机(d)反馈装置-由电机轴直连的脉冲编码器作为半闭环反馈装置。fanuc早期的产品使用旋转变压器做半闭环位置反馈，测速发电机作为速度反馈，但今天这种结构已经被淘汰。如图1-2-5。图1-2-5 伺服电机编码器 (1)- (4)的相互关系是：轴卡(1)接口cop10a输出脉宽调制指令，并通过fssb(fanuc serial servo bus发那科串行伺服总线)光缆与伺服放大器(2)接口cop10b相连，伺服放大器整形放大后，通过动力线输出驱动电流到伺服电机(3)，电机转动后，同轴的编码器(4)将速度反馈和位置反馈到fssb总线上，最终回到轴卡上进行处理。见图1-2-6图1-2-6 ffsb连接示意图 （2）、fanuc伺服放大器与接口的含义 放大器外形 i (psm-spm-svm3)sv20 型 (i 2,4,8 电机用) 变频主轴数控车用的就是这种（a）i系列伺服的连接 i系列伺服由psm(电源模块)、spm（主轴放大器模块）、svm（伺服放大器模块）三部分组成。fanuc放大器连接见图图 放大器连接图图 驱动模块图 psm（电源模块）-是为主轴和伺服提供逆变直流电源的模块，3相200v输入经psm处理后。向直流母排输送dc300v电压供主轴和伺服放大器使用。另外，psm模块还有输入保护电路，通过外部急停信号或内部继电器控制mcc主接触器，起到保护作用。 图1-2-93相220v交流输入mcc触点急停信号输入控制电源直流24v输出控制用输入电源ac200/230v电源模块状态显示直流300v 图 psm电源模块 spm（主轴放大器模块）-接收cnc数控系统发出的串行主轴指令，该指令格式是fanuc公司主轴产品通讯协议，所以又被称为fanuc数字主轴，与其他公司产品没有兼容性。该主轴放大器经过变频调速控制向fanuc主轴电机输出动力电。该放大器jy2和jy4接口分别接收主轴速度反馈和主轴位置编码器信号。图1-2-10ja7b- nc串行信号伺服主轴动力电源jy2- 接主轴电机编码器直流24v控制电源输入主轴模块状态显示 图 主轴放大器 svm（伺服放大器模块）-接收通过fssb输入cnc轴控制指令，驱动伺服电机按照指令运转，同时jf1、jf2接口伺服电机编码器反馈信号，并将位置信息通过ffsb光缆再在转输到cnc中。图1-2-11光缆接口伺服电机动力电源伺服电机编码器接口24v控制电源输入编码器电池接口伺服放大器状态 图 伺服放大器svm伺服放大器的接口功能介绍（变频车）接 口 表说 明1、强电指示灯 2、主电源输入（220v三相）l1/l23、外接制动电阻dcc/dcp浪涌吸收器4、伺服电机动力接口 u/v/w5、mcc控制接口cx296、急停接口cx307、外接制动电阻过热信号接口cxa208、dc24v直流电源输入接口cxa19b9、dc24v直流电源输出接口cxa19a10、fssb光缆接口，来自nc端cop10b11、fssb光缆接口，去往下一驱动cop10a12、伺服报警指示灯14、连接状态指示灯15、伺服电机编码器接口jf116、dc24电源指示17、绝对编码器电池cx5x18、接地端4、svpm伺服放大器的接口功能介绍接口表-（来自b-65322资料）说 明1、主轴状态指示 2、伺服状态指示3、mcc端口 4、急停端口5、24v电源端口6、fssb接口（接系统cop10a）7、绝对编码器电池接口8、第一轴编码器接口9、第二轴编码器接口10、第三轴编码器接口12、负载表接口13、主轴信号输入（与系统ja41接口连）14、主轴信号输出（连下一个驱动器）15、主轴mi/mzi编码器接口16、主轴位置编码器接口20、动力电源输入tb121、第一轴动力电源接口(l)22、第二轴动力电源接口(m)23、第三轴动力电源接口(n)24、主轴动力电源接口tb2（3）fanuc 的pmc单元与i/o link连接fanuc pmc是由内装pmc软件、接口电路、外围设备（接近开关、电磁阀、压力开关等）构成。连接主控系统与从属i/o接口设备的电缆为高速串行电缆，被称为i/o link，它是fanuc专用i/o总线，如图1-2-12，工作原理与欧洲标准工业总线profibus类似，但协议不一样。另外，通过i/o link可以连接fanuc 系列伺服驱动模块，作为i/o link轴使用。通过rs232或以太网，fanuc系统可以连接pc机，对pmc接口状态进行在线诊断、编辑、修改梯形图。图1-2-12 i/o link连接图jd1b：连接nc端jd1a：接到下个i/o模块ja3：连接手轮连接dc24v电源,上电时要优先系统上电四、