FANUC_0i_Mate_MC数控加工中心电气设计和调试

前 言数 控 机 床 集 计 算 机 技 术 、 电 子 技 术 、 自 动 控 制 、 传 感 测 量 、 机 械 制 造 、 网 络通 信 技 术 于 一 体 ， 是 典 型 的 机 电 一 体 化 产 品 ， 它 的 发 展 和 运 用 ， 开 创 了 制 造 业的 新 时 代 ， 改 变 了 制 造 业 的 生 产 方 式 、 产 业 结 构 、 管 理 方 式 ， 使 世 界 制 造 业 的格 局 发 生 了 巨 大 变 化 。 现 代 的 CAD/CAM、 FMS、 CIMS 等 ， 都 是 建 立 在 数 控 技 术之 上 。 数 控 技 术 水 平 的 高 低 已 成 为 衡 量 一 个 国 家 制 造 业 水 平 的 核 心 标 志 ， 实 现加 工 机 床 及 生 产 过 程 的 数 控 化 ， 已 经 成 为 当 今 制 造 业 的 发 展 方 向 。我 国 是 世 界 上 机 床 产 量 最 多 的 国 家 ， 但 数 控 机 床 的 产 品 竞 争 力 在 国 际 市 场 中仍 处 于 较 低 水 平 ， 即 使 在 国 内 市 场 也 面 临 着 严 峻 的 形 势 ： 一 方 面 国 内 市 场 对 各类 机 床 产 品 特 别 是 数 控 机 床 有 大 量 的 需 求 ， 而 另 一 方 面 却 有 不 少 国 产 机 床 滞 销积 压 ， 国 内 机 床 产 品 充 斥 市 场 ， 严 重 影 响 我 国 数 控 机 床 自 主 发 展 的 势 头 。 这 种现 象 的 出 现 ， 除 了 有 经 营 上 、 产 品 质 量 上 和 促 销 手 段 上 等 的 原 因 外 ， 一 个 最 主要 的 原 因 就 是 新 产 品 （ 包 括 基 型 、 变 型 和 专 用 机 床 ） 的 开 发 周 期 长 ， 不 能 及 时针 对 用 户 的 需 求 提 供 满 意 的 产 品 。本 论 文 采 用 的 是 FANUC 数 控 加 工 中 心 系 统 ， 深 入 浅 出 地 介 绍 了 FANUC 数控 加 工 中 心 的 电 气 原 理 图 、 PMC 程 序 的 编 制 和 简 单 系 统 的 调 试 等 。 电 气 原 理 图与 PLC 程 序 设 计 是 这 次 设 计 中 的 重 点 内 容 ， 同 时 也 是 难 点 。 由 于 本 人 水 平 有限 ， 设 计 中 的 错 误 和 不 足 之 处 在 所 难 免 ， 敬 请 各 位 指 导 老 师 和 验 收 老 师 批 评指 正 。目 录前 言 .1第 一 章 绪 论 .31.1 选 题 背 景 .31.2 FANUC 数 控 系 统 概 述 .41.2.1 FANUC 数 控 系 统 的 主 要 类 型 .41.2.2 FANUC 数 控 系 统 的 特 点 .41.2.3 FANUC 0 系 列 的 主 要 功 能 及 特 点 .51.2.4 FANUC 0i 系 列 的 主 要 功 能 及 特 点 .51.3 FANUC 数 控 加 工 中 心 的 创 新 与 应 用 .6第 二 章 FANUC 加 工 中 心 电 气 原 理 图 的 设 计 .72.1 常 用 电 器 的 选 型 .72.1.1 伺 服 电 机 的 选 型 .72.1.2 低 压 元 器 件 选 择 .82.2 电 气 原 路 图 的 基 础 知 识 .92.2.1 电 气 原 理 图 .92.2.2 电 气 原 路 图 的 构 成 要 素 .92.2.3 电 气 原 路 图 的 画 法 规 则 .92.3 电 气 原 理 图 的 设 计 原 则 和 设 计 步 骤 .102.3.1 电 气 原 理 图 中 的 图 形 符 号 、 文 字 符 号 和 接 线 端 子 标 记 .102.3.2 电 气 原 理 图 .102.4 电 气 原 理 图 电 路 示 例 .13第 三 章 FANUC PMC 程 序 的 设 计 .153.1 概 述 .153.2 PMC 的 地 址 .163.3 PMC 程 序 的 结 构 .163.4 基 本 指 令 .173.5 功 能 指 令 .193.5.1 功 能 指 令 的 格 式 .203.5.2 部 分 功 能 指 令 说 明 .203.6 FANUC 数 控 加 工 中 心 PMC 的 分 析 .253.6.1 I/O 分 配 表 .253.6.2 PLC 完 成 M 功 能 信 号 的 处 理 .26第 四 章 系 统 的 调 试 .274.1 FANUC Oi Mate-MC 数 控 系 统 操 作 面 板 .274.2 参 数 的 显 示 .294.3 用 MDI 设 定 参 数 .304.4 重 要 参 数 的 设 定 .314.4.1 有 关 “SETTING”的 参 数 .314.4.2 有 关 轴 控 制 /设 定 单 位 的 参数 324.4.3 有 关 存 储 式 行 程 检 测 的 参数 354.4.4 有 关 进 给 速 度 的 参数 354.4.5 有 关 加 减 速 控 制 的 参 数 .364.4.6 有 关 伺 服 的 参 数 .364.4.7 有 关 DI/DO 的 参 数 .374.4.8 有 关 MDI、 显 示 和 编 辑 的 参 数 .384.4.9 有 关 程 序 的 参 数 .394.4.10 有 关 螺 距 误 差 补 偿 的 参 数 .404.4.11 有 关 主 轴 控 制 的 参 数 .40结 论 .41致 谢 .42参 考 文 献 .43第 一 章 绪 论1.1 选 题 背 景加 工 中 心 （ Machining Center， 简 称 MC） 是 一 种 备 有 刀 库 并 能 自 动 更 换 刀具 对 工 件 进 行 多 工 序 加 工 的 数 控 机 床 。 它 是 适 应 省 力 、 省 时 和 节 能 的 时 代 要 求而 迅 速 发 展 起 来 的 ， 它 综 合 了 机 械 技 术 、 电 子 技 术 、 计 算 机 软 件 技 术 、 气 动 技术 、 拖 动 技 术 、 现 代 控 制 理 论 、 测 量 及 传 感 技 术 以 及 通 讯 诊 断 、 刀 具 和 应 用 编程 技 术 的 高 技 术 产 品 ， 将 数 控 铣 床 、 数 控 镗 床 、 数 控 钻 床 的 功 能 并 聚 集 在 一 台加 工 设 备 上 ， 且 增 设 有 自 动 换 刀 装 置 和 刀 库 ， 可 在 一 次 安 装 工 件 后 ， 数 控 系 统控 制 机 床 按 不 同 工 序 自 动 选 择 和 更 换 刀 具 ， 自 动 改 变 机 床 主 轴 转 速 、 进 给 量 和刀 具 相 对 工 件 的 运 动 轨 迹 及 其 他 辅 助 功 能 ， 依 次 完 成 多 面 和 多 工 序 的 端 平 面 、孔 系 、 内 外 倒 角 、 环 形 槽 及 攻 螺 纹 等 加 工 。 由 于 加 工 中 心 能 集 中 完 成 多 种 工 序 ，因 而 可 减 少 工 件 装 夹 、 测 量 和 调 整 时 间 ， 减 少 工 件 周 转 、 搬 运 存 放 时 间 ， 使 机床 的 切 削 利 用 率 高 于 通 用 机 床 3 4 倍 ， 达 80%以 上 。 所 以 说 ， 加 工 中 心 不 仅提 高 了 工 件 的 加 工 精 度 ， 而 且 是 数 控 机 床 中 生 产 率 和 自 动 化 程 度 最 高 的 综 合 性机 床 。随 着 电 子 技 术 的 迅 速 发 展 ， 以 及 各 种 性 能 良 好 的 传 感 器 的 出 现 和 运 用 ， 加 工中 心 的 功 能 日 趋 完 善 ， 这 些 功 能 包 括 ： 刀 具 寿 命 的 监 视 功 能 ， 刀 具 磨 损 和 损 伤的 监 视 功 能 ， 切 削 状 态 的 监 视 功 能 ， 切 削 异 常 的 监 视 、 报 警 和 自 动 停 机 功 能 ，自 动 检 测 和 自 我 诊 断 功 能 及 自 适 应 控 制 功 能 等 。 加 工 中 心 还 与 载 有 随 行 夹 具 的自 动 托 板 进 行 有 机 连 接 ， 并 能 进 行 切 削 自 动 处 理 ， 使 得 加 工 中 心 成 为 柔 性 制 造系 统 、 计 算 机 集 成 制 造 系 统 和 自 动 化 工 厂 的 关 键 设 备 和 基 本 单 元 。1.2 FANUC 数 控 系 统 概 述1.2.1 FANUC 数 控 系 统 的 主 要 类 型FAUNC 数 控 系 统 的 主 要 类 型 有 以 下 几 类 ：（ 1） 高 可 靠 性 的 Power Mate 0 系 列 。（ 2） 普 及 型 CNC 0D 系 列 。（ 3） 全 功 能 型 的 0C 系 列 。（ 4） 高 性 能 /价 格 比 的 0i 系 列（ 5） 具 有 网 络 功 能 的 超 小 型 、 超 薄 型 CNC 16i/18i/21i 系 列 。1.2.2 FANUC 数 控 系 统 的 特 点 FANUC 数 控 系 统 是 控 制 单 元 与 LCD 集 成 于 一 体 ， 具 有 网 络 功 能 ， 超 高 速 串行 数 据 通 信 。FANUC 数 控 系 统 以 其 高 质 量 、 低 成 本 、 高 性 能 、 较 全 的 功 能 ， 适 用 于 各种 机 床 和 生 产 机 械 等 特 点 ， 在 市 场 的 占 有 率 远 远 超 过 其 他 的 数 控 系 统 ， 主 要 体现 在 以 下 几 个 方 面 。（ 1） 系 统 在 设 计 中 大 量 采 用 模 块 化 结 构 。 这 种 结 构 易 于 拆 装 ， 各 个 控 制 板高 度 集 成 ， 使 可 靠 性 有 很 大 提 高 ， 而 且 便 于 维 修 、 更 换 。（ 2） 具 有 很 强 的 抵 抗 恶 劣 环 境 影 响 的 能 力 。 其 工 作 环 境 温 度 为 045 ，相 对 湿 度 为 75%。 有 较 完 善 的 保 护 措 施 。 FANUC 对 自 身 的 系 统 采 用 比 较 好 的 保护 电 路 。（ 3） FANUC 系 统 所 配 置 的 系 统 软 件 齐 全 。 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 。 对 于 一 般 的 机 床 来 说 ， 基 本 功 能 完 全 能 满 足 使 用要 求 。（ 4） 提 供 丰 富 的 PMC 指 令 。 提 供 大 量 丰 富 的 PMC 信 号 和 PMC 功 能 指 令 ，这 些 丰 富 的 信 号 和 编 程 指 令 便 于 用 于 编 制 机 床 侧 PMC 控 制 程 序 ， 而 且 增 加 了 编程 的 灵 活 性 。（ 5） 具 有 很 强 的 DNC 功 能 。 系 统 提 供 串 行 RS-232C 传 输 接 口 ， 使 PC 和机 床 之 间 的 数 据 传 输 能 够 可 靠 完 成 ， 从 而 实 现 高 速 的 DNC 操 作 。（ 6） 提 供 丰 富 的 维 修 报 警 和 诊 断 功 能 。 FANUC 维 修 手 册 俄 日 用 户 提 供 了大 量 的 报 警 信 息 ， 并 且 以 不 同 的 类 别 进 行 分 类 。1.2.3 FANUC 0 系 列 的 主 要 功 能 及 特 点FANUC 0 系 列 的 主 要 功 能 及 特 点 有 以 下 几 点 ：（ 1） 采 用 高 速 的 微 处 理 器 芯 片 。（ 2） 采 用 高 可 靠 性 的 硬 件 设 计 及 全 自 动 化 生 产 制 造 。（ 3） 丰 富 的 系 统 控 制 功 能 。（ 4） 高 精 度 的 控 制 。（ 5） 全 数 字 伺 服 控 制 结 构 。（ 6） 全 数 字 的 主 轴 控 制 。1.2.4 FANUC 0i 系 列 的 主 要 功 能 及 特 点FANUC 0i 系 列 的 主 要 功 能 及 特 点 有 以 下 几 点 ：（ 1） FANUC 0i 系 统 与 FANUC 16/18/21 等 系 统 的 结 构 相 似 ， 均 为 模 块 化 结构 。 主 CPU 板 上 除 了 主 CPU 及 外 围 电 路 之 外 ， 还 集 成 了 PROM&SRAM 模 块 、 PMC控 制 模 块 、 存 储 器 和 主 轴 模 块 、 伺 服 模 块 等 。 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 ， 特 别 是 在 用 户现 场 扩 充 功 能 或 实 施 技 术 改 造 时 更 为 便 利 。（ 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 相 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 。（ 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 ， 如 RS-232 串 行 通 信 波 特 率 达 19200bit/s， 可 以 通 过 HSSB（ 高 速串 行 总 线 ） 与 PC 机 相 连 ， 使 用 存 储 卡 实 现 数 据 的 输 入 /输 出 。1.3 FANUC 数 控 加 工 中 心 的 创 新 与 应 用加 工 中 心 是 典 型 的 集 高 新 技 术 与 一 体 的 机 械 加 工 设 备 ， 它 的 发 展 代 表 了 一 个国 家 设 计 、 制 造 水 平 ， 因 此 在 国 内 外 企 业 界 都 受 到 高 度 重 视 。 目 前 ， 加 工 中 心已 成 为 现 代 机 床 发 展 的 主 流 方 向 ， 广 泛 应 用 于 机 械 制 造 中 。 与 普 通 数 控 机 床 相比 ， 加 工 中 心 具 有 以 下 几 个 突 出 的 特 点 。(1) 工 序 集 中(2) 加 工 精 度 高(3) 适 应 性 强(4) 生 产 效 率 高(5) 经 济 效 应 好(6) 劳 动 强 度 低 、 工 作 条 件 好(7) 有 利 于 生 产 管 理 的 现 代 化加 工 中 心 适 合 加 工 形 状 复 杂 、 加 工 工 序 多 、 精 度 要 求 较 高 、 需 要 用 多 种 类 型的 普 通 机 床 和 众 多 的 工 艺 设 备 ， 且 需 经 多 次 装 夹 和 调 整 才 能 完 成 加 工 的 零 件 。第 二 章 FANUC 加 工 中 心 电 气 原 理 图 的 设 计2.1 常 用 电 器 的 选 型2.1.1 步 进 电 机 的 选 型步 进 电 机 是 电 气 元 件 选 型 的 依 据 。 机 床 的 机 械 设 计 完 成 后 ， 根 据 各 个 坐 标 传动 系 统 的 机 械 数 据 以 及 该 轴 的 设 计 指 标 ， 可 以 选 择 出 合 适 的 步 进 电 机 ， 合 理 的 选 择 步 进 电 机 是 从 驱 动 机 械 设 备 的 具 体 对 象 、 加 工 规 范 ， 也 就 是 说 从机 械 设 备 的 使 用 条 件 出 发 ， 经 济 、 合 理 、 安 全 等 多 方 面 考 虑 是 电 动 机 能 够 安 全可 靠 的 运 行 。 步 进 电 机 选 型 的 三 大 前 提 为 ：（ 1） 传 动 方 式（ 2） 步 进 电 机 负 载 的 大 小（ 3） 步 进 电 机 的 转 速依 据 以 上 准 则 选 定 的 各 个 电 机 的 型 号 为 ：主 轴 电 机 ： A068-1446-B103 X 轴 电 机 ： A06B-0077-B103Y 轴 电 机 ： A06B-0077-B103 Z 轴 电 机 ： A06B-0077-B4032.1.2 低 压 元 器 件 选 择低 压 元 器 件 是 指 工 作 在 直 流 1200V、 交 流 1500V 及 以 下 的 电 路 中 ， 以 实 现对 电 路 或 非 电 对 象 的 控 制 、 检 测 、 保 护 、 变 换 、 调 节 等 作 用 的 电 器 。1、 电 源根 据 自 动 装 配 机 控 制 系 统 的 功 能 要 求 和 实 际 输 入 输 出 设 备 的 情 况 。 系 统 选 用交 流 220V 50Hz 的 电 源 为 气 泵 供 电 。 并 经 直 流 变 压 器 变 为 24V 直 流 电 源 为 控制 系 统 PLC、 手 动 按 钮 、 传 感 器 及 电 磁 换 向 阀 线 圈 供 电 。2、 按 钮按 钮 在 低 压 控 制 电 路 中 用 于 手 动 发 出 控 制 信 号 。 它 由 按 钮 帽 、 复 位 弹 簧 、 桥式 触 头 和 外 壳 等 组 成 ， 按 用 途 和 结 构 的 不 同 ， 分 为 启 动 按 钮 、 停 止 按 钮 和 复 位按 钮 等 。启 动 按 钮 带 有 常 开 触 头 ， 手 指 按 下 按 钮 帽 ， 常 开 触 头 闭 合 ； 手 指 松 开 ， 常 开触 头 复 位 。 启 动 按 钮 的 按 钮 帽 采 用 绿 色 。 停 止 按 钮 带 有 常 闭 触 头 ， 手 指 按 下 按钮 帽 ， 常 闭 触 头 断 开 ； 手 指 松 开 ， 常 闭 触 头 复 位 。 停 止 按 钮 的 按 钮 帽 采 用 红 色 。复 合 按 钮 带 有 常 开 触 头 和 常 闭 触 头 ， 手 指 按 下 按 钮 帽 ， 先 断 开 常 闭 触 头 再 闭 合常 开 触 头 ； 手 指 松 开 ， 常 开 触 头 和 常 闭 触 头 先 后 复 位 。3、 低 压 断 路 器低 压 断 路 器 俗 称 自 动 空 气 开 关 ， 由 操 作 机 构 、 触 头 、 保 护 装 置 （ 各 种 脱 扣 器 ）、 灭 弧 系 统 等 组 成 。 它 相 当 于 刀 开 关 、 熔 断 器 、 热 继 电 器 、 过 电 流 继 电 器 和 欠电 压 继 电 器 的 组 合 ， 是 一 种 既 有 手 动 开 关 作 用 又 能 自 动 进 行 欠 电 压 、 失 电 压 、过 载 和 短 路 保 护 的 电 器 。 低 压 断 路 器 的 选 用 依 据 一 下 几 点 。（ 1） 断 路 器 的 额 定 电 压 和 额 定 电 流 应 大 于 或 等 于 线 路 、 设 备 的 正 常 工 作电 压 和 工 作 电 流 。（ 2） 断 路 器 的 极 限 通 断 能 力 应 大 于 或 等 于 电 路 最 大 短 路 电 流 。（ 3） 欠 电 压 脱 扣 器 的 额 定 电 压 应 等 于 线 路 的 额 定 电 压 。（ 4） 过 电 流 脱 扣 器 的 额 定 电 流 应 大 于 或 等 于 线 路 的 最 大 负 载 电 流 。4、 低 压 开 关低 压 开 关 又 称 低 压 隔 离 器 ， 是 低 压 电 器 中 结 构 比 较 简 单 、 应 用 广 泛 的 一 类 手动 电 器 。 主 要 有 刀 开 关 、 组 合 开 关 以 及 熔 断 器 式 刀 开 关 3 种 。低 压 开 关 主 要 在 电 源 切 除 后 ， 将 线 路 与 电 源 明 显 的 隔 离 ， 以 保 障 检 修 人 员 的安 全 。 熔 断 器 式 刀 开 关 由 刀 开 关 和 熔 断 器 组 合 而 成 ， 故 兼 有 两 者 的 功 能 ， 即 电源 隔 离 和 电 路 保 护 功 能 ， 可 分 断 一 定 的 负 载 电 流 。2.2 电 气 原 路 图 的 基 础 知 识2.2.1 电 气 原 理 图电 气 原 理 图 是 一 种 反 映 电 子 设 备 中 各 元 器 件 的 电 气 连 接 情 况 的 图 纸 。 电 路 图由 一 些 抽 象 的 符 号 按 照 一 定 的 规 律 构 成 。 通 过 对 电 路 图 的 分 析 和 研 究 ， 我 们 就可 以 了 解 生 产 机 械 及 设 备 的 电 路 结 构 和 工 作 原 理 。2.2.2 电 气 原 路 图 的 构 成 要 素一 张 完 整 的 电 路 图 由 若 干 要 素 构 成 ， 这 些 要 素 主 要 包 括 图 形 符 号 、 文 字 符 号 、连 线 以 及 注 释 性 字 符 等 。1、 图 形 符 号图 形 符 号 是 构 成 电 路 图 的 主 体 。 各 种 图 形 符 号 代 表 了 组 成 电 路 的 各 个 元 器 件 。各 个 元 器 件 图 形 符 号 之 间 用 连 线 连 接 起 来 ， 就 可 以 反 映 出 控 制 系 统 的 电 路 结 构 。2、 文 字 符 号文 字 符 号 是 构 成 电 路 图 的 重 要 组 成 部 分 。 为 了 进 一 步 强 调 图 形 符 号 的 性 质 ，同 时 也 为 了 分 析 、 理 解 和 阐 述 电 路 图 的 方 便 ， 在 各 个 元 器 件 的 图 形 符 号 旁 ， 标注 有 该 元 器 件 的 文 字 符 号 。 例 如 “QS”表 示 隔 离 开 关 ， “KA”表 示 继 电 器 等 。3、 注 释 性 字 符注 释 性 字 符 也 是 构 成 电 路 图 的 重 要 组 成 部 分 ， 用 来 说 明 元 器 件 的 数 值 大 小 或者 具 体 型 号 。2.2.3 电 气 原 路 图 的 画 法 规 则除 了 规 定 统 一 的 图 形 符 号 和 文 字 符 号 之 外 ， 电 路 图 还 要 遵 循 一 定 的 画 法 规 则 。1、 电 路 图 的 信 号 处 理 流 程 方 向电 路 图 中 信 号 处 理 流 程 的 方 向 一 般 为 从 左 到 右 或 从 上 到 下 ， 即 将 先 后 对 信 号进 行 处 理 的 各 个 单 元 电 路 ， 按 照 从 左 到 右 或 从 上 到 下 的 方 向 排 列 ， 这 是 最 常 见的 排 列 形 式 。2、 连 接 导 线元 器 件 之 间 的 连 接 导 线 在 电 路 图 中 用 实 线 表 示 。 导 线 的 连 接 与 交 叉 ， 如 横 竖两 导 线 交 点 处 画 有 一 圆 点 ， 表 示 两 导 线 连 接 在 一 起 ； 两 导 线 交 点 处 无 圆 点 ， 表示 两 导 线 交 叉 而 不 连 接 ； 导 线 的 丁 字 形 连 接 。3、 电 源 线 与 地 线电 路 图 中 通 常 将 电 源 引 线 安 排 在 元 器 件 上 方 ， 将 地 线 安 排 在 元 器 件 下 方 。2.3 电 气 原 理 图 的 设 计 原 则 和 设 计 步 骤为 了 清 晰 表 达 机 床 电 气 控 制 系 统 的 工 作 原 理 ， 便 于 使 用 、 安 装 、 调 试 和 检 修控 制 系 统 ， 通 常 根 据 机 械 运 动 形 式 对 电 气 控 制 系 统 的 要 求 ， 将 电 气 控 制 系 统 中各 电 气 元 件 及 其 连 接 关 系 ， 按 照 电 气 设 备 和 电 器 的 工 作 顺 序 ， 用 国 家 统 一 规 定的 电 气 图 形 符 号 和 文 字 符 号 表 达 出 来 ， 这 样 绘 制 出 来 的 图 就 是 电 气 原 理 图 。2.3.1 电 气 原 理 图 中 的 图 形 符 号 、 文 字 符 号 和 接 线 端 子 标 记机 床 电 气 原 理 图 中 ， 电 气 元 件 的 图 形 符 号 、 文 字 符 号 必 须 采 用 IEC 的 通用 标 准 或 国 家 最 新 标 准 ， 即 GB/T472819962000“电 气 简 图 用 图 形 符 号 ”和 GB/T6988.142002 “电 气 技 术 文 件 的 编 制 ”、 GB/T6988.61993 “控制 系 统 功 能 图 标 的 绘 制 ”、 GB/T71591987“电 气 技 术 中 的 文 字 符 号 制 定 通 则 ”， 并 按 照 GB/T69881977“电 气 制 图 ”要 求 绘 制 出 电 气 原 理 图 。2.3.2 电 气 原 理 图电 气 原 理 图 是 用 来 表 示 电 路 各 个 电 气 元 件 导 电 部 件 的 连 接 关 系 和 工 作 原 理 的图 。 此 图 应 根 据 简 单 、 清 晰 的 原 则 ， 采 用 电 气 元 件 展 开 的 形 式 绘 制 而 成 。 它 不按 电 气 元 件 的 实 际 位 置 来 画 ， 也 不 反 映 电 气 元 件 的 大 小 、 形 状 和 安 装 位 置 ， 只用 电 气 元 件 导 电 部 件 及 其 接 线 端 钮 来 表 示 电 气 元 件 ， 用 导 线 将 电 气 元 件 导 电 部件 连 接 起 来 ， 以 反 映 其 连 接 关 系 。现 以 图 2-1FANUC 加 工 中 心 原 理 图 来 阐 明 绘 制 电 气 原 理 的 原 则 和 注 意 事 项 。图 2-1 FANUC 加 工 中 心 电 气 原 理 图（ 一 ） 绘 制 电 气 原 理 图 的 原 则（ 1） 图 中 所 有 的 元 器 件 都 应 采 用 国 家 统 一 规 定 的 图 形 符 号 和 文 字 符 号（ 2） 电 气 原 理 图 的 组 成 电 气 原 理 图 由 主 电 路 和 辅 助 电 路 组 成 。 主 电 路 是 从 电 源 到 电 动 机 的 电 路 ， 其中 有 刀 开 关 、 熔 断 器 、 接 触 器 主 触 点 与 电 动 机 等 。 主 电 路 用 粗 线 绘 制 在 图 面 的左 侧 或 上 方 。 辅 助 电 路 包 括 控 制 电 路 、 信 号 电 路 及 保 护 电 路 等 。 它 们 由 继 电 器 、接 触 器 的 电 磁 线 圈 、 继 电 器 、 接 触 器 、 接 触 器 辅 助 触 点 、 隔 离 开 关 、 其 他 控 制元 件 触 头 、 控 制 变 压 器 及 控 制 开 关 等 组 成 ， 用 细 实 线 绘 制 在 图 面 的 右 侧 或 下 方 。（ 3） 电 源 线 的 画 法 原 理 图 中 直 流 电 源 用 水 平 线 画 出 ， 一 般 直 流 电 源 的 正 极 画 在 图 面 上 方 ， 负 极画 在 图 面 的 下 方 。 三 相 交 流 电 源 线 集 中 水 平 画 在 图 面 上 方 ， 相 序 自 上 而 下 依L1、 L2、 L3 排 列 ， 中 性 线 （ N 线 ） 和 保 护 接 地 线 （ PE 线 ） 排 在 相 线 之 下 。 主电 路 垂 直 于 电 源 线 画 出 ， 控 制 电 路 与 信 号 电 路 垂 直 在 两 条 水 平 电 源 线 之 间 。 耗电 元 件 直 接 与 下 方 水 平 电 源 线 相 接 ， 控 制 触 头 接 在 上 方 电 源 水 平 线 与 耗 电 与 元件 之 间 。（ 4） 原 理 图 中 电 气 元 件 的 画 法 原 理 图 中 的 各 电 气 元 件 均 不 画 实 际 的 外 形 图 ， 原 理 图 中 只 画 出 其 带 电 部 件 ，同 一 电 气 元 件 上 的 不 同 带 电 部 件 是 按 电 路 中 的 联 接 关 系 画 出 ， 但 必 须 按 国 家 标准 规 定 的 图 形 符 号 画 出 ， 并 且 用 同 一 文 字 符 号 标 明 。 对 于 几 个 同 类 电 器 ， 在 表示 名 称 的 文 字 符 号 后 加 上 数 字 序 号 ， 以 示 区 别 。（ 5） 电 气 原 理 图 中 电 气 触 头 的 画 法 原 理 图 中 各 元 器 件 触 头 状 态 均 按 没 有 外 力 作 用 时 或 未 通 电 时 触 头 的 自 然 状 态画 出 。（ 6） 原 理 图 的 布 局 原 理 图 按 功 能 布 置 ， 即 同 一 功 能 的 电 气 元 件 集 中 在 一 起 ， 尽 可 能 按 动 作 顺 序从 上 而 下 或 从 左 到 右 的 原 则 绘 制 。（ 7） 线 路 连 接 点 、 交 叉 点 的 绘 制 在 电 路 图 中 ， 对 于 需 要 测 试 和 拆 接 的 外 部 引 线 的 端 子 ， 采 用 “空 心 圆 ”表 示 ； 有 直 接 电 联 系 的 导 线 连 接 点 ， 用 “实 心 圆 ”表 示 ； 无 直 接 电 联 系 的 导 线交 叉 点 不 画 黑 圆 点 ， 但 在 电 气 图 中 尽 量 避 免 线 条 的 交 叉 。（ 8） 原 理 图 的 画 质 要 层 次 分 明 ， 各 电 器 元 件 及 触 头 的 安 排 要 合 理 ， 即 要做 到 所 用 元 器 件 最 少 ， 耗 能 最 少 ， 又 要 保 证 电 路 运 行 可 靠 ， 节 省 连 接 导 线 以 及安 装 、 维 修 方 便 。（ 二 ） 关 于 电 气 原 理 图 图 面 区 域 的 划 分为 了 便 于 确 定 电 路 图 的 内 容 和 组 成 部 分 在 图 中 的 位 置 ， 可 在 各 种 幅 面 的 图 样上 分 区 。 每 个 分 区 内 竖 边 方 向 用 大 写 的 拉 丁 字 母 编 号 ， 横 边 方 向 用 阿 拉 伯 数 字编 号 。 编 号 的 顺 序 应 从 与 标 题 栏 相 对 应 的 图 幅 的 左 上 角 开 始 ， 分 区 代 号 用 该 区的 拉 丁 字 母 和 阿 拉 伯 数 字 表 示 。 有 时 为 了 分 析 方 便 ， 也 把 数 字 区 放 在 图 的 下 面 。为 了 方 便 读 图 ， 利 于 理 解 电 路 工 作 原 理 ， 常 在 图 面 区 域 对 应 的 上 方 标 明 该 区 域的 元 件 或 电 路 的 功 能 ， 如 图 2-1 所 示 。（ 三 ） 继 电 器 、 接 触 器 触 头 位 置 的 索 引电 气 原 理 图 中 ， 在 继 电 器 、 接 触 器 线 圈 的 下 方 注 有 该 继 电 器 、 接 触 器 触 头 所在 图 中 位 置 的 索 引 代 号 ， 索 引 代 号 用 图 面 区 域 号 表 示 。 其 中 左 栏 为 常 开 触 头 所在 图 区 号 ， 右 栏 为 常 闭 触 头 所 在 图 区 号 。 如 图 2-1 所 示 。（ 四 ） 电 气 图 中 技 术 数 据 的 标 注电 气 原 理 图 中 的 电 气 元 件 的 相 关 数 据 ， 常 在 电 气 原 理 图 中 电 器 元 件 文 字 符号 下 方 标 注 出 来 。 如 图 隔 离 开 关 文 字 符 号 QS 下 方 标 有 0.4A， 该 数 据 为 该 隔 离开 关 的 动 作 直 流 值 范 围 。2.4 电 气 原 理 图 电 路 示 例根 据 所 选 电 机 、 电 气 元 件 和 导 线 等 ， 再 结 合 机 床 本 身 的 系 统 绘 制 出 电 气 原 理图 ， 现 以 部 分 电 气 原 理 图 为 例 ， 如 下 图 2-2（ 1） 主 板 原 理 图 、 2-2（ 2） 强 电原 理 图 、 2-2（ 3） I/O 输 入 原 理 图 所 示 。图 2-2（ 1） 主 板 图分 析 ： 此 主 板 是 由 驱 动 接 口 、 I/O 接 口 、 RS232 通 讯 设 备 和 MDI 组 成 的 。图 2-2（ 2） 强 电 图分 析 ： 此 图 讲 述 的 是 冷 却 系 统 和 自 动 润 滑 系 统 ， 由 空 气 开 关 控 制 ， 熔 断 器 作短 路 和 过 电 流 保 护 作 用 ， 在 三 相 电 源 下 ， 正 常 的 工 作 。图 2-2（ 3） I/O 输 入 接 口 图分 析 ： 此 图 是 I/O 输 入 接 口 ， 分 别 控 制 了 刀 库 进 、 退 ； 刀 杆 松 、 紧 ； 回 参考 点 ； 对 X、 Y 和 Z 三 轴 方 向 的 限 位 ； 刀 位 计 数 和 刀 库 定 位 。详 细 FANUC加 工 中 心 电 气 原 理 图 见 附 录 1。第 三 章 FANUC PMC 程 序 的 设 计3.1 概 述数 控 机 床 用 FANUC PMC 有 PMC-A、 PMC-B、 PMC-C、 PMC-D、 PMC-G 和 PMC-L 等 多 种 型 号 ， 它 们 分 别 适 用 于 不 同 的 FANUC 数 控 系 统 ， 组 成 内 装 式 的PLC。 PMC 编 程 使 用 惯 用 的 继 电 器 符 号 和 简 单 的 逻 辑 指 令 功 能 指 令 来 编 制 梯 形图 ， 其 读 /写 存 储 器 RAM 主 要 用 于 存 放 随 机 变 化 的 数 据 、 表 格 等 ， 接 有 锂 电 池 能实 现 断 电 自 保 ， 输 出 负 载 能 力 一 般 小 于 5VA， 最 大 可 达 25VA。 FANUC PMC 的输 入 信 号 是 来 自 机 床 侧 的 直 流 信 号 ， 规 格 为 30V， 16mA。 直 流 输 出 信 号 有 两 类 ：一 类 是 晶 体 管 集 电 极 开 路 输 出 的 无 触 点 信 号 ， 可 驱 动 机 床 侧 的 继 电 器 线 圈 ， 最大 负 载 电 流 为 200mA， 额 定 电 流 为 40 mA， 工 作 电 压 小 于 30V， 这 类 输 出 带 继电 器 线 圈 时 ， 应 在 线 圈 反 向 并 联 续 流 二 极 管 ； 另 一 类 为 干 簧 继 电 器 的 有 触 电 输出 ， 触 点 容 量 为 额 定 电 流 小 于 500 mA， 电 压 小 于 50V。 这 两 类 负 载 带 白 炽 指 示灯 负 载 时 ， 应 接 入 限 流 电 阻 。在 FANUC 系 列 的 PMC 中 ， 有 基 本 指 令 和 功 能 指 令 两 种 指 令 ， 型 号 不 同 时 ，只 是 功 能 指 令 的 数 目 有 所 不 同 ， 除 此 以 外 ， 指 令 系 统 是 完 全 一 样 的 。在 基 本 指 令 和 功 能 指 令 执 行 中 ， 用 一 个 堆 栈 寄 存 器 暂 存 逻 辑 操 作 的 中 间 结 果 ，堆 栈 寄 存 器 有 9 位 ， 如 图 3-1 所 示 ， 按 先 进 后 出 、 后 进 先 出 的 原 理 工 作 。 “写 ”操 作 结 果 压 入 时 ， 堆 栈 各 原 状 态 全 部 左 移 一 位 ； 相 反 地 ， “取 ”操 作 结 果 时 ，堆 栈 全 部 右 移 一 位 ， 最 后 压 入 的 信 号 首 先 恢 复 读 出 。图 3-1 堆 栈 寄 存 器 操 作 顺 序3.2 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） 。 地 址号 的 开 头 必 须 指 定 一 个 字 母 表 示 信 号 的 类 型 ， 字 母 与 信 号 类 型 的 对 应 关 系 如 表3-1 所 示 。表 3-1 地 址 字 母 与 信 号 类 型 的 对 应 关 系字 母 信 号 的 种 类X 由 机 床 向 PLC 的 输 入 信 号 （ MT PLC）Y 由 PLC 向 机 床 的 输 出 信 号 （ PLC MT）F 由 NC 向 PLC 的 输 入 信 号 （ NC PLC）G 由 PLC 向 NC 的 输 出 信 号 （ PLC NC）R 内 部 继 电 器A 报 警 显 示 请 求 信 号K 保 持 型 继 电 器3.3 PMC 程 序 的 结 构顺 序 程 序 一 般 由 第 一 级 程 序 、 第 二 季 程 序 及 若 干 个 子 程 序 组 成 。在 PMC 程 序 中 使 用 子 程 序 的 结 构 形 式 主 要 是 做 到 结 构 化 设 计 ， 以 方 便 日 后查 找 、 调 用 和 管 理 。 将 每 一 个 功 能 类 别 的 程 序 归 纳 到 每 一 个 子 程 序 中 ， 也 就 相当 于 将 不 同 类 型 的 文 件 归 类 到 不 同 的 文 件 夹 中 。 使 用 子 程 序 的 结 构 增 强 了 程 序的 可 读 性 ， 当 程 序 运 行 出 现 错 误