FANUC系统机电联调毕业设计

1、安徽机电职业技术学院毕 业 论 文FANUC系统的机电联调系 别 数控工程系 专 业 数控设备应用于维护 班 级 数设3091班 姓 名 汪 平 学 号 1403093036 指导教师 张 涛 2011 2012 学年第 1 学期摘 要 机床数控系统，即计算机数字控制(CNC)系统是在传统的硬件数控(NC)的基础上发展起来的。它主要由硬件和软件两大部分组成。通过系统控制软件与硬件的配合，完成对进给坐标控制、主轴控制、刀具控制、辅助功能控制等。CNC系统利用计算机来实现零件程序编辑、坐标系偏移、刀具补偿、插补运算、公英制变换、图形显示和固定循环等。使数控机床按照操作设计要求，加工出需要的零件。装

2、备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。数控技术专业培养学生从事数控加工、机械产品设计与制造、生产技术管理方面的高等工程技术应用型人才。要求学生能在生产现场从事产品制造、开发工作，或在技术部门从事工艺、管理工作。主要培养学生数控编程、加工及数控车床、数控铣床、数控加工中心及其它数控设备的操作维修、维护方

3、面的理论知识和专业知识。并能获得国家劳动和社会保障部颁发的数控工艺员技术等级证书，车钳工等级证书。主要学习课程有机械制图及计算机绘图，工程力学，机械设计，机械加工工艺与装备，机械制造技术基础，电工电子基础，电气控制技术，数控机床控制技术和系统，数控机床原理及应用，数控机床编程与操作，液压传动，数控机床维修技术。AUTOCAD平面绘图,UG三维设计,以及车钳工实训，数控车铣床实训 。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

4、的错误与不足之处在所难免，敬请指导老师批评指正。目录摘要2第一章 绪论51.1 选题背景51.2 FANUC数控系统概述51.2.1 FANUC数控系统的主要类型51.2.2 FANUC数控系统的特点51.2.3 FANUC 0i系列的主要功能及特点61.3 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2.1 常用电器的选型82.1.1 伺服电机的选型82.1.2 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102.3 电气原理图的设计原则和设计步骤102.3.1 电气

5、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112.4 电气原理图电路示例13第三章 FANUC PMC程序的设计3.1 概述153.2 PMC的地址163.3 PMC程序的结构173.4 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213.6 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4.1 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304.4.1 有关“SETT

6、ING”的参数314.4.2 有关轴控制/设定单位的参数314.4.3 有关存储式行程检测的参数344.4.4 有关进给速度的参数354.4.5 有关加减速控制的参数36 4.4.6 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 404.4.10 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42致谢43参考文献44第一章 绪论1.1 选题背景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

7、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。现代工业生产中，基于FANUC数控系统和加工中心在各自领域中的地位和优越性，二者的紧密结合在生产中发挥着越来越重要的作用，有着广阔的市场前景。 FANUC数控系统功能强，适用性广。本论文采用FANUC数控系统，以XK715加工中心为控制对象，对机床电气控制系统进行设计。论文在详细介绍了FANUC加工中心系统硬件连接资料、FANUC PMC梯形图编程及其他

8、相关性资料的基础上，主要从硬件和软件两个方面对设计进行了详尽地阐述。硬件方面，对FANUC加工中心控制系统电气原理图、机床控制面板进行了设计，并说明了相关电路的工作原理；软件方面，分别编制了机床操作面板程序、机床本体控制程序、加工中心刀库程序等。通过本文，可以很明了的透视FANUC系统的各个模块和功能，为以后开发系统奠定坚实的基础。 本设计无疑具有很好的实用性。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0

9、i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

10、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 0i系列的主要功能及特点FA

11、NUC 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、P

12、MC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

13、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

14、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

15、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

16、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

17、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

18、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 电气原理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

19、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 电气原理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

20、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

21、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

22、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

23、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

24、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

25、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

26、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。图一分析：此主板是由驱动接口、I/O接口、RS232通讯设备和MDI组成的。图二分析：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

27、，正常的工作。图三分析：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。图四第三章 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。

28、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

29、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

30、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（MTPLC）Y由PLC向机床的输出信号（PLCMT）F由NC向PLC的输入信号（NCPLC）G由PLC向NC的输出信号（PLCNC）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时，易于找出原因。一般

31、数控机床的PLC程序处理时间为几十毫秒至上百毫秒，对数控机床的绝大多数信息，这个处理速度已足够了。但对某些要求快速响应的信号，为适应不同控制信号对相应速度的不同要求，第一级程序仅处理短脉冲信号，如急停、超程、进给暂停等紧急动作。第一级程序每8ms执行一次。在向CNC的调试RAM中传送程序时，第二级程序被分割，第一级程序的执行将决定如何分割第二级程序，若第二级程序的分割数为n，则顺序程序的执行顺序如果3-5所示。可见，当第二级程序的分割数为n时，一个循环的执行时间为8nms，第一级程序每8ms执行一次，第二级程序每8×nms执行一次。如果第一级程序的步数增加，那么在8ms内第二级动作的

32、步数就相应减少，因此分割数变多，整个程序的执行时间变长。因此第一级程序应编得尽可能短。图3-2 顺序程序的执行周期3.4 基本指令 基本指令共12条，基本指令和处理内容如表3-1所示。表3-2 基本指令和处理内容序号指令处理内容1RD读指令信号的状态，并写入ST0中。在一个梯级开始的节点是常开节点时使用2RD.NOT将信号的“非”状态读出，送入ST0中，在一个梯级开始的节点是常闭节点时使用3WRT输出运算结果（ST0的状态）到指定地址4WRT.NOT输出运算结果（ST0的状态）的“非”状态到指定地址5AND将ST0的状态与指定地址的信号状态相“与”后，再置于ST0中6AND.NOT将ST0的状

33、态与指定地址的信号的“非”状态相“与”后，再置于ST0中7OR将指定地址的状态与ST0相“或”后，再置于ST08OR.NOT将指定地址的“非”状态与ST0相“或”后，再置于ST09RD.STK堆栈寄存器左移一位，并把指定地址的状态置于ST010RD.NOT.STK堆栈寄存器左移一位，并把指定地址的状态取“非”后再置于ST011AND.STK将ST0的ST1的内容执行逻辑“与”，结果存入ST0，堆栈寄存器右移一位12OR.STK将ST0的ST1的内容逻辑“或”，结果存入ST0，堆栈寄存器右移一位如RD100.5，其中，RD为操作指令码，100.5为操作数据，即指令操作对象。它实际上是PMC内部数

34、据存储器某一个单元中的一位。100.5表示第100号存储单元中的第5位。RD100.5执行的结果，就是把100.5这一位的数据状态“1”或“0”读出并写入结果寄存器ST0中。图3-3所示为梯形图的例子及用编程器向PMC输入的程序语句表。RD X0010.2 RD.NOT.STK R0310.0OR.STKRD.STK R0402.4 RD.NOT.STK R0402.5OR.STKAND.STKAND.NOT X0010.1AND.NOT F0001.0WRT R0310.0图3-3 梯形图及语句表3.5 功能指令数控机床用的PMC指令必须满足数控机床信息处理和工作控制的特殊要求，例如，CNC

35、输出的M、S、T二进制代码信号的译码（DEC）；机械运动状态或液压系统动作状态的延时（TMR）确认；加工零件的计数（CTR）；刀库、刀度工作台沿最短路径旋转和现在位置至目标位置步数的计算（ROT）；换刀时数据检索（DSCH）和数据变址传送指令（XMOV）等。对于上述的译码、定时、计数、最短路径选择，以及比较、检索、转移、代码转换、四则运算、信息显示等控制功能，仅用一些操作的基本指令编程，实现起来将会十分困难，因此要增加一些具有专门控制功能的指令，这些专门指令就是功能指令。功能指令都是一些子程序，应用功能指令就是调用相应的子程序。FANUC PMC的功能指令数目视型号不同而有所不同，其中PMC-

36、A、C、D为22条，PMC-B、G为23条，PMC-L为35条。表3-3所示为PMC-L功能指令和处理内容。表3-3 PMC-L功能指令和处理内容序号指令处理内容格式1用于梯形图格式2用于纸带穿孔和程序显示格式3用于程序输入1END1SUB1S11级（高级）程序结束2END2SUB2S22级程序结束4TMRTMRT定时器处理5TMRBSUB24S24固定定时器处理6DECDECD译码7CTRSUB5S5计数处理8ROTSUB6S6旋转控制9MOVESUB8S8数据“与”后传输10CODBSUB27S27二进制代码转换11COMPBSUB32S32二进制数比较12NUMEBSUB40S40定义二

37、进制常数13DISPSUB49S49在CNC的CRT上显示信息3.5.1功能指令的格式功能指令不能使用继电器的符号，必须使用图3-4所示的格式符号。这种格式包括控制条件、指令标号、参数和输出几个部分。图3-4 功能指令格式及语句表（1） 控制条件，控制条件的数量和意义随功能指令的不同而变化。控制条件存入堆栈寄存器中，其顺序是固定不变的。（2） 指令。功能指令的种类可见表3-2，指令有三种格式，格式1用于梯形图；格式2用于纸带穿孔和程序显示；格式3是用编程器输入程序时的简化指令。对于TMR和DEC指令在编程器上有其专用指令键，其他功能指令则用SUB键和其后的数字键输入。（3） 参数。功能指令不同

38、于基本指令，可以处理各种数据，数据本身或存有数据的地址可作为功能指令的参数，参数的数量和含义随指令的不同而不同。（4） 输出。功能指令的执行情况可用一位“1”和“0”表示，把它输出到软继电器，软继电器的地址可随意确定，但有些功能指令不用，如MOVE、COM、JMP等。3.5.2部分功能指令说明1、 顺序程序结束指令（END1、END2）END1：高级顺序程序结束指令； END2：低级顺序程序结束指令。指令格式：其中，i=1或2，分别表示高级和低级顺序程序结束指令。2、 定时器指令（TMR、TMRB）在数控机床梯形图编制中，定时器是不可缺少的指令，用于顺序程序中需要与时间简历逻辑关系的场合。（1

39、） TMR定时器TMR指令为设定时间可更改的定时器，指令格式如图3-6所示。图3-6 TMR指令格式定时器的工作原理是：当控制条件ACT=0时，定时继电器TM断开；当ACT=1，定时器开始计时，到达预定的时间后，定时继电器TM接通。定时器可以由CNC的CRT/MDI单元进行设置。对于1至8号定时器，设定时间的单位为48ms，对于9至40号定时器设定时间的单位为8ms。对于定时器1至8，少于48ms的时间被舍弃。定时器9至40设定的时间以8ms为单位。任何余数都要被忽略。（2） TMRB定时器TMRB为设定时间固定的定时器。TMRB与TMR的区别在于，TMRB的设定时间编在梯形图中，在指令和定时

40、器号的后面加上一项参数预设定时间，与顺序程序一起被写入EPROM，所设定的时间不能用CRT/MDI改写。3、 二进制代码转换指令（CODB）此指令将二进制格式的数据转换为1字节，2字节或4字节格式的二进制数据。转换数控地址、转换表和转化数据输出地址对于数据转换指令是必须的，而且转化表的容量最大可控制至256。CODB指令的格式如图3-7所示。图3-7 CODB指令格式二进制代码转换的工作原理是：当复位指令RST=0时，不复位；RST=1时，将错误输出W1复位。当控制指令ACT=0时，不执行CODB指令；ACT=1时，执行CODB指令。4、 二进制译码指令（DECB）此指令可对一、二或四字节的二

41、进制代码数据译码，所指定的八位连续数据之一与代码数据相同时，对应的输出数据位为1；没有相同的数时，输出数据为0.用于M或T功能的数据译码。DECB指令的格式如图3-8所示。图3-8 DECB指令格式二进制译码的工作原理是：当控制指令ACT=0时，将所有输出位复位；ACT=1时，进行数据译码，处理结果设置在输出数据地址。5、 计数器指令（CTRC）此指令中的数据都是二进制的，根据应用情况有几个功能：（a）预置型计数器：对计数值进行预置，如果计数达到预置值输出信号；（b）环形计数器：计数值到达预置值时，输入计数信号，复位到初始值，并重新计数；（c）加/减计数器：这是可逆计数器，既可用于做加，也可做

42、减；（d）初始值的选择：初始值可为0或1。CTRC指令的格式如图3-9所示。图3-9 CTRC指令格式计数器的工作原理是：当指定初始值CNO=0时，计数从0开始，0，1，2，3n;CNO=1时，计数从1开始，1，2，3n。当指定加/减计数器UPOWN=0时，加计数器；UPOWN=1时，减计数器，初始值为预置值。当复位RST=0时，不复位；RST=1时，复位，W1复位为0，累计值为预置值。当计数信号ACT=0时，不工作，W1不变化；ACT=1时，该信号的上升沿计数器计数。6、 二进制旋转控制指令(ROTB)此指令用于控制旋转部件包括刀架，ATC（自动刀具交换器），旋转台等。为旋转部件分度位置号指

43、定一个地址，即使在编程后仍允许改变。所处理数据均为二进制格式。ROTB指令的格式如图3-10所示。图3-10 ROTB指令格式二进制旋转控制的工作原理是：当指定转台的起始号RNO=0时，转台的位置号由0开始；RNO=1时，转台的位置号由1开始。当是否由短路径选择旋转方向DIR=0时，不选择，旋转方向仅为正向；DIR=1时，进行选择，旋转方向依具体情况而定。当指定操作条件POS=0时，计数目标位置；POS=1时，计数目标前一位置的位置。当指定位置数或步数INC=0时，计数位置数，如要计算目标位置的前一位置，指定INC=0和POS=1；INC=1时，计数步数，如要计算当前位置与目标位置之间的差距，

44、指令INC=1和POS=0。当执行指令ACT=0时，不执行ROTB指令，W1不改变；ACT=1时，执行指令。7、 二进制数据大小判别指令（COMPB）此指令可比较1，2和4字节长的二进制数据之间的大小，比较结果存放在运算结果寄存器(R9000)中。需在存储区中指定足够的字节来存储输入数据和比较数据。COMPB指令的格式如图3-11所示。图3-11 COMPB指令格式二进制数据大小判别的工作原理是：当控制指令ACT=0时，不执行指令；ACT=1时，执行指令。8、 寄存器移位指令（SFT）此指令可使2字节长（16位）数据左移或右移1位。数据“1”在最左方（15位）左移或最右方（0位）右移移出时，W

45、1=1.SFT指令的格式如图3-12所示。图3-12 SFT指令格式寄存器移位的工作原理是：当指定移动方向DIR=0时，左移；DIR=1时，右移。当状态指定CONT=0时，向指定的方向偏移1位。每位的状态都被相邻的状态所取代，在左移后，设定0位为“0”。同样在右移后，设定15位为“0”；CONT=1时，原本是“1”位的，其“1”状态被保留。当复位移位输出数据(W1=1)为(W1=0)时，RST=0,W1不复位；RST=1，复位W1（W1=0）。在执行条件中，ACT=1时执行移位，如果仅移动1位，在指令执行完后要设ACT为0.9、 定义二进制常数指令（NUMEB）此指令用于指定1，2和3字节长二

46、进制常数。在编制顺序程序中输入的十进制数据在顺序执行时转换为二进制数据，存放在指定的存储地址中。NUMEB指令的格式如图3-13所示。图3-13 NUMEB指令格式定义二进制常数的工作原理是：当控制指令ACT=0时，不执行指令；ACT=1时，执行指令。3.6 FANUC数控加工中心PMC的分析3.6.1 I/O分配表在设计PMC控制程序时，需要了解机床的动作要求，并且对I/O进行分配，如下表3-3所示。表3-3 I/O分配输入输出X4.0刀库进到位X9.0X 零点（固定地址）Y0.0冷却X4.1刀库退到位X9.1Y零点（固定地址）Y0.1润滑X4.2刀杆松到位X9.2Z零点（固定地址）Y0.2

47、抱闸开X4.3刀杆紧到位X9.3轴选择旋钮Y0.5刀库电机正转X4.4换刀X9.5轴选择旋钮Y0.6刀库电机反转X4.5润滑X9.6正向Y0.7刀库进X4.6冷却X9.7负向Y1.1主轴电机风扇X4.7跳步X10.0主轴正转Y1.2刀杆松X5.0X+限位X10.1主轴停止Y1.3吹气X5.1X-限位X10.2主轴反转Y2.0参考点灯X5.2Y+限位X10.3选择停止Y2.1跳步灯X5.3Y-限位X10.4循环启动Y2.2单段灯X5.4Z+限位X10.5进给保持Y2.3进给保持灯X5.5Z-限位X10.6单段Y2.4循环启动灯X5.6刀位计数X10.7复位Y2.5主轴正转灯X5.7刀库定位Y2.

48、6主轴停止灯X6.0快移倍率开关Y2.7主轴反转灯X6.1Y3.0冷却指示灯X6.2Y3.1复位灯X6.3Y3.2故障灯X8.0进给倍率选择开关Y3.3选择停止灯X8.1Y3.4换刀指示灯X8.2Y3.5电源灯X8.3X8.4急停（固定地址）X8.5工作方式选择开关X8.6X8.7X9.43.6.2 PLC完成M功能信号的处理CNC系统发出辅助功能指令M，主轴转速指令S和刀具选择指令都是编写在零件加工程序段中的，只有在这些指令完成以后，加工程序才能进入下一个程序段。为了简单起见，下面以M功能为例说明其完成信号的处理方法。图3-16所示为M功能信号处理梯形图，其中M00为加工程序暂停指令，M01

49、为只有在选择停止为ON时启动，M02和M30为程序结束，M03、M04和M05分别为主轴的正转，反转和停止，M08和M09分别为切削液的开和关。从图3-16中可以看出，主轴正转且冷却接通命令M13的完成条件为冷却泵接通，主轴正转命令信号发出以及主轴速度到信号，而主轴正转命令M03的完成条件为SFR=1以及SAR1=1.主轴反转且冷却接通命令M14的完成条件为冷却泵接通，主轴反转命令发出以及主轴速度到达，而主轴反转M04的完成条件是SRV=1和SAR1=1。主轴停止命令M05的完成条件为进给运动停止以及主轴正转、反转命令均取消或者主轴速度为“0”。图3-16 M功能梯形图详细FANUC PMC程

50、序见附录2。第四章 系统的调试4.1 FANUC Oi Mate-MC数控系统操作面板数控系统操作面板又称MDI（Manuanl Data Input，手动数据输入）面板。数控系统的MDI面板及显示单元是选购数控系统的必选设备。MDI面板分为手动数据输入面板和功能选择面板两大部分。1、 字母键/数字键字母键/数字键主要用于程序指令输入、参数设置。对于有多个字母的按键，通过SHIFT键切换输入内容。2、 程序编辑键在程序编辑模式下进行程序编辑。替换键“ALTRE”：对程序中光标指定位置进行修改。插入键“INSERT”：在程序中光标指定位置插入字符或数字。删除键“DELETE”：删除程序中光标指定

51、位置的字符或数字。3、 换挡键“SHIFT”对于那些有两个字符的字母键/数字键，按下SHIFT键可以在两个字符之间切换。4、 取消键“CAN” 取消键用于删除写入缓存区的字符。5、 输入键“INPUT”当按下一个字母键或数字键时，该键数据被输入到缓存区，并且显示在屏幕上，若要将输入到缓存区的数据复制到偏置寄存器中，需按下“INPUT”键。该键的功能与屏幕底端的操作软键中的INPUT键功能相同。6、 功能键功能键用于选择将要显示的屏幕的种类。MDI面板上的功能键包括如下几种。（1） 位置屏幕显示功能键“POS”按POS键并结合扩展功能软键，可显示当前位置在机床坐标系、工件坐标系、相对坐标系中的坐标值，以及在程序执行过程中各坐标轴距指定位置的剩余移动量。(2) 程序屏幕显示功能键“PROG”在EDIT（编辑）模式下，可进行程序的编辑、修改、查找，结合扩展功能软键可进行CNC系统与计算机程序传输。在MDI模式下，可写入指令值，控制机床执行相应的操作；在AUTO模式下，可显示程序内容及其执行进度。(3) 偏置/设置屏幕显示功能键“OFFSET SETTING”偏置/设置屏幕显示功能键有以下功能。设定加工参数：结合扩展功能键软键可进入刀具长度补偿，刀具半径补偿值设定界面。系统状态设定：按下此功能键，再按翻页键，系统显示的与系统运行方式有关的参数设定界面工件坐标系设定界面：按下此功能键