第4章 典型数控系统 的结构和原理

第四章典型数控系统的结构和原理,本章学习内容,第一节：数控系统的发展简介,第二节：Fanuc-oi系统功能介绍,第三节：fanuc_0ib系统的构成、硬件连接,第四节：系统的参数及设定,第五节：I/O接口及PMC编程,第六节：SINUMERIC840D特点介绍，及主要功能,第七节：SINUMERIC840C系统的结构及各部分的功能,第四章典型数控系统的结构和原理,第一节数控系统的发展简介,1国外主流厂家产品,国内数控常见产品介绍,第四章典型数控系统的结构和原理,第二节Fanuc-0i系统功能介绍,刚性攻丝,复合加工循环,圆柱插补,直接尺寸编程,记忆型螺距误差补偿,CNC内装PMC编程功能,使用了随机存储模块,多种显示装置,FANUC伺服电机,系统结构图,第四章典型数控系统的结构和原理,第三节：fanuc-0ib系统的构成、硬件连接,系统构成,综合联线介绍,数控系统的电源连接介绍,数控系统与主轴单元的连接及控制信号,数字伺服的原理,I/O连接,第四章典型数控系统的结构和原理,第四节：系统的参数及设定,参数的意义,参数的显示、输入方法及存储,参数的分类,与数控维修有关的的参数的调整定方法,第四章典型数控系统的结构和原理,第五节I/O接口及PMC编程,编制简单的PMC程序,常用PMC指令的解释,顺序程序的执行过程,PMC顺序程序编制的流程,重要接口信号的解释,接口地址的意义及分配,第四章典型数控系统的结构和原理,第六节SINUMERIC840D特点介绍及主要功能,1显示功能（display）,2操作功能（operation）,3操作方式,4驱动及轴的配置,5主轴配置功能,6CNC编程,7PLC编程,8存储能力,9数据交换,10安全和诊断功能,第四章典型数控系统的结构和原理,第七节SINUMERIC840C系统的结构及各部分的功能,系统介绍,各模块的功能,系统的连接,驱动模块,第四章典型数控系统的结构和原理,第一节数控系统的发展简介,Fanuc-0ib系统,第四章典型数控系统的结构和原理,第二节Fanuc-0i系统功能介绍,刚性攻丝,主轴控制回路为位置闭环控制，主轴电机的旋转与攻丝轴（Z轴）进给完全同步，从而实现高速高精度攻丝。,第四章典型数控系统的结构和原理,第二节Fanuc-0i系统功能介绍,复合加工循环,复合加工循环可用简单指令生成一系列的切削路径。比如定义了工件的最终轮廓，可以自动生成多次粗车的刀具路径，简化了车床编程。,第四章典型数控系统的结构和原理,第二节Fanuc-0i系统功能介绍,圆柱插补,该功能最适用于切削圆柱上的槽。能够按照圆柱表面的展开图进行编程。,第四章典型数控系统的结构和原理,第二节Fanuc-0i系统功能介绍,直接尺寸编程,可直接指定诸如直线的倾角、倒角值、转角半径值等尺寸，这些尺寸在零件图上指定，这样能简化部件加工程序的编程。,第四章典型数控系统的结构和原理,第二节Fanuc-0i系统功能介绍,记忆型螺距误差补偿,利用该补偿功能，可对丝杠螺距误差等机械系统中的误差进行补偿，补偿数据以参数的形式存储在CNC的存储器中。,第四章典型数控系统的结构和原理,第二节Fanuc-0i系统功能介绍,CNC内装PMC编程功能,PMC对机床和外部设备进行程序控制。,PMC-SA15s/step5000steps,PMC-SB70.033s/step24000steps(限于0i),第四章典型数控系统的结构和原理,第二节Fanuc-0i系统功能介绍,使用了随机存储模块,MTB(机床厂)可在CNC上直接改变PMC程序和宏执行器程序。由于使用的是闪存芯片，故无需专用的RAM写入器或PMC的调试RAM。,第四章典型数控系统的结构和原理,第二节Fanuc-0i系统功能介绍,多种显示装置,第四章典型数控系统的结构和原理,第二节Fanuc-0i系统功能介绍,FANUC伺服电机：i系列,第四章典型数控系统的结构和原理,第二节Fanuc-0i系统功能介绍,FANUC伺服电机：i系列,第四章典型数控系统的结构和原理,第二节Fanuc-0i系统功能介绍,系统构成,第四章典型数控系统的结构和原理,第三节Fanuc-0ib系统的构成、硬件连接,显示状态/报警的LED,综合联线,第四章典型数控系统的结构和原理,第三节Fanuc-0ib系统的构成、硬件连接,系统模块,与系统连接的伺系统，及外围部件,数控系统的电源连接,第四章典型数控系统的结构和原理,第三节Fanuc-0ib系统的构成、硬件连接,数控系统与主轴单元的连接及控制信号,系统提供两种控制方式,）串行主轴接口：系统与主轴间采用串行电缆通讯,）模拟主轴接口：系统向主轴单元提供指令电压及其他控制指令，主轴单元向系统输出其状态,第四章典型数控系统的结构和原理,第三节Fanuc-0ib系统的构成、硬件连接,串行主轴接口：系统与主轴间采用串行电缆通讯,第四章典型数控系统的结构和原理,第三节Fanuc-0ib系统的构成、硬件连接,模拟主轴的接口及信号,第四章典型数控系统的结构和原理,第三节Fanuc-0ib系统的构成、硬件连接,主板的接口，插针的定义,模拟主轴的接口电缆连接,第四章典型数控系统的结构和原理,第三节Fanuc-0ib系统的构成、硬件连接,数字伺服的原理,数字伺服方框图（位置控制）,第四章典型数控系统的结构和原理,第三节Fanuc-0ib系统的构成、硬件连接,数字伺服的原理,伺服放大器方框图,第四章典型数控系统的结构和原理,第三节Fanuc-0ib系统的构成、硬件连接,伺服连接,第四章典型数控系统的结构和原理,第三节Fanuc-0ib系统的构成、硬件连接,插头插座连接,I/O连接,内装I/O卡上的接口CB104、CB105、CB106、CB107四个接口连接操作面板及机床的输入和输出，这些地址有确定的含义，在PMC编程时要使用到。,输入输出接口插针及地址对应表,第四章典型数控系统的结构和原理,第三节Fanuc-0ib系统的构成、硬件连接,插座号,1参数的意义,第四章典型数控系统的结构和原理,第四节系统的参数及设定,数控系统的参数完成数控系统与机床结构和机床各种功能的匹配，这些参数在数控系统中按一定的功能组进行分类，例如：伺服轴参数配置数控机床的轴数，各轴伺服电机数据、速度及位置反馈元件类型及反馈元件数据，串行通讯口参数对串行口进行数据传输时的波特率、停止位等进行赋值，等等。,2参数的显示、输入方法及存储,第四章典型数控系统的结构和原理,第四节系统的参数及设定,。参数的存储：人工抄录参数清单使用存储卡利用串型通讯，将参数传入计算机。,。参数的显示：按MDI面板的“SYSTEM”键几次或一次后，再按软键“参数”选择参数画面。,定位期望参数的方法：按翻页键直到期望的参数号。使用键盘输入期望的参数号码，再按“NO键索”。,。参数的输入：在MDI方式或急停状态，首先修改参数写保护设定。按“OFFSETSETTING”键，再按”SETTING”软键，显示如右画面。修改写保护参数：PARAMETERWRITE=1。在进入参数显示画面，找到希望修改的参数，使用键盘输入数据，按“INPUT”键,3参数的分类,第四章典型数控系统的结构和原理,第四节系统的参数及设定,系统参数分类成组，按照其功能分为以下几类,1有关“SETTING”的参数2有关阅读机/穿孔机接口的参数2.1所有通道共用的参数2.2有关通道1的参数(I/O=0)2.3有关通道1的参数(I/O=1)2.4有关通道2的参数(I/O=2)3有关POWERMATE管理器的参数4有关轴控制、设定单位的参数5有关坐标系的参数6有关存储式行程检测的参数7有关进给速度的参数8有关加减速控制的参数9有关伺服的参数10有关DI/DO的参数11有关MDI、显示和编辑的参数12有关程序的参数13有关螺距误差补偿的参数,14有关主轴控制的参数15有关刀具补偿的参数16有关固定循环的参数16.1有关钻削固定循环的参数16.2有关螺纹切削循环的参数16.3有关多重固定循环的参数16.4有关小孔钻削循环的参数17有关刚性攻丝的参数18有关缩放/坐标旋转的参数19有关单一方向定位的参数20有关极坐标插补的参数21有关法线方向控制的参数22有关分度盘分度的参数23有关用户宏程序的参数24有关图案数据输入的参数25有关跳步功能的参数26有关自动刀具补偿(T系列)和自动刀具长度补偿(M系列)的参数,27有关外部数据输入/输出的参数28有关图形显示的参数29有关运行时间和加工零件数显示的参数30有关刀具寿命管理的参数31有关位置开关功能的参数32有关手动运行和自动运行的参数33有关手动手轮进给和手动插入的参数34有关用档块设定参考点的参数35有关软操作面板的参数36有关程序再起动的参数37有关多边形加工的参数38有关PMC轴控制的参数39有关基本功能的参数40有关简易同步控制的参数41有关顺序号校对停止的参数42其它参数43有关维修的参数,4与数控维修有关的的参数的调整定方法,第四章典型数控系统的结构和原理,第四节系统的参数及设定,1.设定机床坐标轴的参数,2.设定机床主轴的参数,3.设定机床串行通讯的参数,4.设定机床软件限位的参数,本节主要讲授以下几类参数：,5.有关机械调整的参数(间隙补偿、螺距补偿),6.伺服参数,第四章典型数控系统的结构和原理,第五节I/O接口及PMC编程,接口地址的意义及分配,接口是连接CNC系统-PLC-机床本体的节点，节点是信息传递和控制的通道,向PMC输入的信号有从NC来的输入信号（M功能，T功能信号），从机床来的输入信号（循环启动，进给暂停信号等）。从PMC输出的信号有向NC的输出信号（循环启动，进给暂停信号等），向机床输出的信号（刀架回转，主轴停止等）。,第四章典型数控系统的结构和原理,第五节I/O接口及PMC编程,PMC顺序程序编制的流程,重要接口信号的解释(见课本的附录）,第四章典型数控系统的结构和原理,第五节I/O接口及PMC编程,顺序程序的执行过程,常用PMC指令的解释,第四章典型数控系统的结构和原理,第五节I/O接口及PMC编程,基本指令见下表,功能指令：下一页,常用PMC指令的解释,第四章典型数控系统的结构和原理,第五节I/O接口及PMC编程,功能指令：见下表1、表2,常用PMC指令的解释,第四章典型数控系统的结构和原理,第五节I/O接口及PMC编程,功能指令：表2,编制简单的PMC程序,第四章典型数控系统的结构和原理,第五节I/O接口及PMC编程,。编制一个程序，实现方式控制（手动，MDI,编辑，自动）。编制一个程序，实现输入M指令在面板上的指示灯上显示。编制一个程序，实现输入T指令在面板上的指示灯上显示。编制程序，实现冷却液的控制（手动、执行M指令两种方式）。编制一个会令程序：1.单步X-灯亮、Y灯亮、Z灯亮。2.动按一个按钮实现XYZ依次完成。编制一个程序，当XYZ移动时，对应的灯亮。编制一个润滑控制的PMC程序，要求：1.起动机床开始，15秒钟润滑。2.15秒钟润滑后停止25分钟。3.润滑中15秒后为达到压力报警。4.25分钟后压力未下降报警。,第四章典型数控系统的结构和原理,第六节SINUMERIC840D特点介绍及主要功能,1显示功能（display）,屏幕文本可以在五种语言中切换（德，英，法，意，西）；可显示坐标实际值和剩余距离值，多通道显示，并具有屏幕保护功能。,2操作功能（operation）,第四章典型数控系统的结构和原理,第六节SINUMERIC840D特点介绍及主要功能,操作安操作区域划分为：MACHINESPARAMETERSPROGRAMMINGSSERVICESDIAGNOSIS,3操作方式,第四章典型数控系统的结构和原理,第六节SINUMERIC840D特点介绍及主要功能,自动方式：程序的自动运行，加工程序中断后，从断点恢复运行；可进行进给保持及主轴停止，跳段功能，单段功能，空运转,JOG方式（SETUP）示教（TEACHIN）手动输入运行（MDA）,4驱动及轴的配置,第四章典型数控系统的结构和原理,第六节SINUMERIC840D特点介绍及主要功能,适用于车床，铣床以及特殊应用，具有公英制两种显示系统，可进行两种系统的切换。输入分辨率可选：0.010.00001mm，0.010.00001度位置控制分辨率：0.050.00005mm，0.050.00005度位置控制输出可选：模拟10v/2ma或数字连接SIMODRIVE611-D进给及快移速度：最小进给：0.01mm/min最大速度：10000mm/min,5主轴配置功能,第四章典型数控系统的结构和原理,第六节SINUMERIC840D特点介绍及主要功能,.主轴定向.恒切削速度.变螺距螺纹.主轴转速从0.1rpm99000rpm.最高8挡切换.可模拟10v/2ma或数字连接SIMODRIVE611-D,6CNC编程,第四章典型数控系统的结构和原理,第六节SINUMERIC840D特点介绍及主要功能,加工的同时进行：.程序的输入.程序的编辑.程序的删除.程序的拷贝.PLC报警文本的编辑.程序中插入注释语句.绝对值及增量值编程,7PLC编程,第四章典型数控系统的结构和原理,第六节SINUMERIC840D特点介绍及主要功能,STEP5编程语言，带有扩展指令集可用LAD，STL，CSF进行编程,具有以下能力：.1024个输入地址.1024个输出地址.128个计数器.128个计时器,8存储能力,第四章典型数控系统的结构和原理,第六节SINUMERIC840D特点介绍及主要功能,.硬盘可存储32000个程序.1MB到3MB的RAM用于存储用户的加工程序及参数.32KB的PLC用户程序存储器.8KB的PLC参数存储.硬盘上至少40M的用户数据存储空间,9数据交换,第四章典型数控系统的结构和原理,第六节SINUMERIC840D特点介绍及主要功能,.通用RS232C接口.两个附加RS232C接口.在加工的同时可进行程序的读入和输出,10安全和诊断功能,第四章典型数控系统的结构和原理,第六节SINUMERIC840D特点介绍及主要功能,安全程序监视测量电路，系统温度，电池，电压，存储，限位开关，风扇等。接口诊断，带有日期和时间的报警记录存储；轮廓监视，主轴监视，PLC内部状态显示，可编程工作区域限制。,第四章典型数控系统的结构和原理,第七节SINUMERIC840C系统结构及功能,系统介绍,系统的组成,数控系统各部分,数字驱动模块,驱动模块,数控系统模块,显示、输入单元,I/O接口,第四章典型数控系统的结构和原理,第七节SINUMERIC840C系统结构及功能,系统介绍,系统的组成,数控系统各部分,数字驱动模块,第四章典型数控系统的结构和原理,第七节SINUMERIC840C系统结构及功能,系统介绍,系统的组成,数控系统各部分,数字驱动模块,功率模块,控制模块,各模块的功能,第四章典型数控系统的结构和原理,第七节SINUMERIC840C系统结构及功能,中央控制器：中央控制器的基本部件是：电源模块，中央服务板，PLCCPU135WD，作为各功能模块的框架，为其他功能模块提供电源及数据总线。CSB(中央服务板)：为RAM存储器提供数据保持电池；提供电子手轮，探测头，快速NC输入的接口；提供风扇电源，发出NC准备信号；监视电池电压、电