1、第7章 典型数控系统及应用 第第7 7章章 典型数控系统及应用典型数控系统及应用 7.17.1典型数控系统简介典型数控系统简介7.2 FANUC数控系统数控系统7.3 SIEMENS7.3 SIEMENS数控系统数控系统 7.4 7.4 华中数控系统华中数控系统 习题习题 第7章 典型数控系统及应用 7.1 典型数控系统简介典型数控系统简介 1.FANUC1.FANUC公司的主要数控系统公司的主要数控系统(1)高可靠性的Power Mate 0系列。其用于控制2轴的小型车床，取代步进电机的伺服系统，可配画面清晰、操作方便的中文显示CRT/MDI，也可配性能/价格比高的CRT/MDI。(2)普及
2、型CNC0-D系列。0-TD用于车床和0-MD用于铣床及小型加工中心，0-GCD用于圆柱磨床，0-GSD用于平面磨床，0-PD用于冲床。第7章 典型数控系统及应用(3)全功能型的0-C系列。0-TC用于通用车床和自动车床，0-MC用于铣床、钻床和加工中心，0-GCC用于内和外圆磨床，0-GSC用于平面磨床，0-TTC用于双刀架4轴车床。(4)高性能/价格比的0i系列。其拥有整体软件功能包，可以进行高速、高精度加工，并具有网络功能。0i-MB/MA用于加工中心和铣床，4轴4联动；0i-TB/TA用于车床，4轴2联动，0i-mate MA用于铣床，3轴3联动；0i-mate TA用于车床，2轴2联
3、动。第7章 典型数控系统及应用(5)具有网络功能的超小型、超薄型CNC 16i/18/21i系列。其控制单元与LCD集成于一体，具有网络功能以及超高速串行数据通讯。其中FS16i-MB的插补、位置检测和伺服控制以纳米为单位。16i最大可控8轴、6轴联信动；18i最大可控6轴、4轴联动；21i最大可控4轴、4轴联动。除此之外，还有实现机床个性化的CNC 16/18/160/180系列。第7章 典型数控系统及应用 2.SIEMEMS2.SIEMEMS公司的主要数控系统公司的主要数控系统(1)SINUMERIK 802S/C。其主要用于车床、铣床等，可控3个进给轴和1个主轴，802S适于步进电机驱动
4、，802C适于伺服电机驱动，具有数字I/O接口。(2)SINUMERIK 802D。其控制4个进给轴和1个主轴，PLC I/O模块，具有图形式循环编程，车削、铣削/钻削工艺循环，FRAME(包括移动、旋转和缩放)等功能，为复杂加工任务提供智能控制。第7章 典型数控系统及应用(3)SINUMERIK 810D。其用于数字闭环驱动控制，最多可控6轴(包括1个主轴和1个辅助主轴)紧凑型可编程输入/输出。(4)SINUMERIK 840D。其采用全数字模块化数控设计，用于复杂机床、模块化旋转加工机床和传送机床，最大可控31个坐标轴。第7章 典型数控系统及应用 3.FAGOR3.FAGOR数控系统数控系
5、统(1)CNC8070是目前FAGOR最高档的数控系统，代表FAGOR顶级水平。它是CNC技术与PC技术的结晶，是与PC兼容的数控系统，采用Pentium CPU，可运行Windows和MS-DOS。可同时控制16轴，3电子手轮和2主轴，可运行Visual Basic，VisualC程序，程序段处理时间小于1 ms，PLC可达1024输入点以及1024输出点，具有以太网、CAN、SERCOS通信接口，可选用10 V的模拟量接口。第7章 典型数控系统及应用(2)8055系列数控系统是FAGOR高档数控系统，可同时实现7轴7联动，主轴和手轮控制。按其处理速度不同分为8055/A、8055/B、80
6、55/C三种档次。适用于车床、车削中心、铣床、加工中心及其它数控设备。具有连续数字化仿形、RTCP补偿、内部逻辑分析、SERCOS接口、远程诊断等许多高级功能。(3)8040/8055-i标准系列属中高档数控系统，采用中央单元与显示单元合为一体的结构，8040可同时控制4轴4联动，主轴和2个手轮。8055-i可实现7轴7联动，主轴和2个手轮，两者用户内存均可达到1 MB字节且具有10 V的模拟量接口及数字化SEROCS光缆接口，可配置带CAN接口的分布式PLC。第7章 典型数控系统及应用(4)8040/8055-i/8055 TCO/8055MCO系列是一种开放式的数控系统，可供OEM再开发为
7、专用数控系统，适用于任何机床设备。(5)8040/8055-i/8055 TC/8055MC系列是人机对话式数控系统，其主要特点是无需采用ISO代码编程，可将零件图中的数据通过人机交互图面直接输入系统，从而实现编程，俗称傻瓜式数控系统。(6)8025/8035系列，8025系列是FAGOR公司的中档数控系统，适用于铣床、加工中心、车床及其他数控设备。可控25轴不等，该数控系统具有操作面板、显示器、中央单元合一的紧凑结构。8035是8040/8055-i/8055的简化型，同时也是8025的更新换代产品，采用32位CPU。第7章 典型数控系统及应用 4.4.华中数控系统华中数控系统华中数控以“世
8、纪星”系列数控单元为典型产品。HNC-21为车削系统，最大联动轴数为4轴；HNC-21/22M为铣削系统，最大联动轴数为4轴，采用开放式体系结构，内置嵌入式工业PC。伺服系统的主要产品包括：HSV-11系列交流伺服驱动装置，HSV-16系列全数字交流伺服驱动装置，步进电机驱动装置，交流伺服主轴驱动装置与电机，永磁同步交流伺服电机等。第7章 典型数控系统及应用 7.2 FANUC数控系统数控系统 FANUC数控系统以其高质量、低成本、高性能、较全的功能以及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它的数控系统。其特点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
9、种结构易于拆装，各个控制板高度集成，使其可靠性有很大提高，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045oC，精度为75%。(3)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。第7章 典型数控系统及应用(4)FANUC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。(5)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户编制机床PMC控制程序，而且增加了编程的灵活性。(6)具有很强的DNC功能，系统提供串行RS232C传输接口，使PC和机床之间的数据传输能够可靠地
10、完成，从而实现高速的DNC操作。(7)提供丰富的维修报警和诊断功能。FANUC维修手册为用户提供了大量的报警信息，并且以不同的类别进行了分类。第7章 典型数控系统及应用 7.2.1 FANUC 07.2.1 FANUC 0系列系列1.1.主要功能及特点主要功能及特点FANUC 0系列分别有A，B，C，D四种产品，各产品又有不同。在这四种产品中，目前在国内使用最多的是普及型FANUC 0-D和全功能FANUC 0-C两个系列。1)采用高速的微处理器芯片FANUC 的0系列产品使用Intel 80386芯片，1988年以后的产品改为使用Intel 80486DX2芯片。第7章 典型数控系统及应用
11、2)采用高可靠性的硬件设计及全自动化生产制造该产品采用了高品质的元器件，并且大量采用了专用VLSL(Very Large Scale Integration,超大规模集成电路)芯片，在一定程度上提高了数控系统的可靠性和系统的集成度。使用表面安装元件(SMD)，进一步提高了数控系统的集成度，使数控系统的体积大幅度减小。第7章 典型数控系统及应用 3)丰富的系统控制功能在系统的功能上具有刀具寿命管理、极坐标插补、圆柱插补、多边形加工、简易同步控制、CF轴控制(主轴回转由进给伺服电动机实现，回转位置可与其它进给轴一起参与插补)和CS轴控制(主轴电机不是进给伺服电机，而是FANUC主轴电机，由装在主轴
12、上的编码器检测主轴位置，可与其它进给轴一起参与插补)、串行和模拟的主轴控制、主轴刚性攻丝、多主轴控制功能、主轴同步控制功能、PLC梯形图显示与编辑功能(需要编程卡)、PLC轴控制功能等。该系统除了通用的宏程序功能外，还增加了定制型用户宏程序，这样为用户提供了更大的个性化设计空间。用户可以通过编程对显示屏幕、处理过程等进行编辑，以实现个性化机床的设计。第7章 典型数控系统及应用 4)高速高精度的控制FANUC 0-C数控系统采用了多CPU方式进行分散处理，实现了连续高速的切削。为了实现在切削路径中的高速和高精度，在系统中增加了自动拐角倍率和伺服前馈控制等，大大地减少了伺服系统的误差。对PLC的接
13、口增加了高速M、S、T接口功能，进一步缩短了执行时间，提高了系统的运行速度。为了提高系统处理外部数据的速度，FANUC 0-C系统在硬件上增加了远程缓冲控制，系统可以实现高速的DNC操作。第7章 典型数控系统及应用 5)全数字伺服控制结构FANUC 0-C系统采用全数字伺服控制结构，实现了伺服控制的数字化，大大地提高了伺服运行的可靠性和自适应性，改善了伺服的性能。由于实现了全数字的伺服控制，可以实现高速、高精度的伺服控制功能，也可以实现伺服波形(位置、偏差、电流)的CRT显示，以用于伺服系统的诊断调试。第7章 典型数控系统及应用 6)全数字的主轴控制FANUC 0-C系统除了模拟主轴接口以外，
14、还提供了串行主轴控制(仅限于使用FANUC的主轴放大器)。主轴控制信号通过光缆与主轴放大器连接，连接方便、简洁、可靠。其可以实现主轴刚性攻丝、定位，双主轴的速度、相位同步以及主轴的CS轮廓控制。第7章 典型数控系统及应用 2.2.基本构成基本构成FANUC 0系统有数控单元本体、主轴和进给伺服单元及相应的主轴电机和进给电机、CRT显示器、系统操作面板、机床操作面板、附加的输入/输出接口板(B2)、电池盒、手摇脉冲发生器等部件组成，下面对其主要部件的基本配置作简要地说明。FANUC 0 系统的CNC单元为大板结构。基本配置有主印刷电路板(PCB)、存储器板、图形显示板、可编程机床控制器板(PMC
15、-M)、伺服轴控制板、输入/输出接口板、子CPU(中央处理器)板、扩展轴控制板、数控单元电源和DNC控制板。各板插在主印刷电路板上，与CPU的总线相连。图7-1是FANUC 0系统数控单元的结构图，各部分功能如下。第7章 典型数控系统及应用 图7-1 FANUC 0系统数控单元结构 第7章 典型数控系统及应用(1)主印刷电路板(PCB)。其主要连接各功能板、故障报警装置等。在该板上的主CPU，用于系统主控。(2)数控单元电源。其主要提供5 V，15 V，15 V，24 V，24 V五种直流电源，用于各板的供电，其中24 V直流电源，用于单元内继电器控制。(3)图形显示板。其主要提供图形显示功能
16、。(4)PC板(PMC-M)。PMC-M型可编程机床控制器，提供扩展的输入/输出板接口。(5)基本轴控制板。其主要提供X、Y、Z和第4轴进给指令，接受从X、Y、Z和第4轴位置编码器反馈的位置信号。第7章 典型数控系统及应用(6)输入/输出接口板。通过插座M1、M18和M20提供输入点，通过插座M2、M19和M20提供输出点，为PMC提供输入/输出信号。(7)存储器板。其主要接收系统操作面板的键盘输入信号，提供串行数据传输接口。(8)子CPU板。其主要用于管理第5、6、7、8轴的数据分配，提供RS232C和RS422串行数据接口等。(9)扩展板。其主要提供第5、6、7、8的进给指令，接受从位置编
17、码器反馈的位置信号。(10)通信板(DNC2)。其主要提供数据通信接口。第7章 典型数控系统及应用 3.3.控制单元的连接控制单元的连接图7-2为FANUC 0 系统基本轴控制板(AXE)与伺服放大器、伺服电机和编码器连接图。M184M199为轴控制板的插座编号，其中M184、M187、M194、M197为控制器指令输出端；M185、M188、M195、M198是内装型脉冲编码器输入端，在半闭环伺服系统中为速度、位置反馈，在全闭环伺服系统中作为速度反馈；M186、M189、M196、M199只作为在全闭环伺服系统中的位置反馈，可以接分离型脉冲编码器或光栅尺。H20表示20针HONDA插头，M表
18、示“针”，F表示“孔”。如果选用绝对编码器，CPA9端接相应电池盒。第7章 典型数控系统及应用 图7-2 FANUC 0系统轴控板连接图 第7章 典型数控系统及应用 存储器存放着工件程序、偏移量和系统参数，系统断电后有电池单元供电保存，同时它还连接着显示器、MDI单元、第一手摇脉冲发生器、串行通信接口、主轴控制器和主轴位置编码器、电池等单元，如图7-3所示。在电源单元中，CP15为24 V DC输出端，供显示单元使用，BN6.F为6针棕色插头；CP1是单相AC220 V输入端，BK.F为3针黑色插头；CP3接电源开关电路；CP2为AC220 V输出端，可以接冷却风扇或其他需要AC220 V设备
19、。第7章 典型数控系统及应用 图7-3 FANUC 0系统存储器板、电源单元连接图 第7章 典型数控系统及应用 图7-4为内置I/O接口连接图，其中M1、M18为I/O输入插座，共计80个I/O输入点；M2、M19为I/O输出插座，共计56个I/O输出点；M20包括24个I/O输入点和16个I/O输出点。这些I/O单元可以用于强电柜中的中间继电器控制，机床控制面板的按钮和指示灯、行程开关等开关量的控制。第7章 典型数控系统及应用 图7-4 FANUC0系统I/O板连接图 第7章 典型数控系统及应用 4.4.伺服系统基本配置伺服系统基本配置1)进给伺服系统的基本配置常用的S系列交流伺服放大器分1
20、轴型、2轴型和3轴型三种。其电源电压为220/230 V，有专用的伺服变压器供给，AC100 V制动电源由NC电源变压器供给。图7-5和图7-6为1轴型和2轴型伺服单元的基本配置和连接方法。图中电缆K1为NC到伺服单元的指令电缆，K2S为脉冲编码器的位置反馈电缆，K3为AC230/200 V电源输入线，K4为伺服电机的动力线电缆，K5为伺服单元的AC100 V制动电源电缆，K6为伺服单元到放电单元的电缆，K7为伺服单元到放电单元和伺服变压器的温度接点电缆。QF和MCC分别为伺服单元的电源输入断路器和主接触器，用于控制伺服单元电源的通和断。第7章 典型数控系统及应用 图7-5 FANUC 0系统
21、1轴型伺服单元 第7章 典型数控系统及应用 图7-6 FANUC 0系统2轴型伺服单元 第7章 典型数控系统及应用 伺服单元的接线端T2-4和T2-5之间有一个短路片，如果使用外接型放电单元，则应将它取下，并将伺服单元印刷电路板上的短路棒设置到高位置，反之则设置到低位置。伺服单元的连接端T4-1和T4-2为放电单元和伺服变压器的温度接点串联后的输入点，上述两个接点断开时将产生过热报警。如果使用这对接点，应将伺服单元印刷电路板上的短路棒设置到低位置。第7章 典型数控系统及应用 在2轴型伺服单元中，插座CNlL和CNlM可分别用电缆K1和数控系统的轴控制板上的指令信号插座相连，而伺服单元中的动力线
22、端子T1-5L，6L，7L和T1-5M，6M，7M则应分别接到相应的伺服电机，从伺服电机的脉冲编码器返回的电缆也应一一对应地接到数控系统的轴控制板上的反馈信号插座。图7-7是FANUC的CNC与Alpha系列2轴交流驱动单元组成的伺服系统结构简图，分别如图(a)和图(b)。伺服电机上的脉冲编码器作为位置检测元件也作为速度检测元件，它将检测信号反馈到CNC中，由CNC完成位置处理和速度处理。CNC将速度控制信号、速度反馈信号以及使能信号输出到伺服放大器的JVB1和JVB2端口。第7章 典型数控系统及应用 图7-7 CNC与Alpha系列2轴伺服系统结构简图 第7章 典型数控系统及应用 2)S系列
23、主轴伺服系统的基本配置图7-8是S系列主轴伺服系统的连接方法，其中K1为从伺服变压器副边输出的AC220 V三相电源电缆，应接到主轴伺服单元的U，V，W和G端，输出到主轴电机的动力线，应与接线盒盖内的指示相符。K3为从主轴伺服单元的端子T1上的R0，S0和T0输出到主轴风扇电机的动力线，应使风扇向外排风。K4为主轴电机的编码器反馈电缆，其中PA，PB，RA和RB用做速度反馈信号，01H和02H为电机温度接点，SS为屏蔽线。K5为从NC和PMC输出到主轴伺服单元的控制信号电缆，接到主轴伺服单元的50芯插座CN1。第7章 典型数控系统及应用 图7-8 S系列主轴伺服系统的连接方法第7章 典型数控系
24、统及应用 5.5.系统应用系统应用FANUC的0系列产品自1985年开发成功以来，该系列产品在车床、铣床/加工中心、圆柱/面磨床、冲床等机床中得到广泛的应用。目前，国内很多机床生产厂家都可以根据用户要求，选用FANUC 0系列数控系统。第7章 典型数控系统及应用 7.2.2 FANUC 0i7.2.2 FANUC 0i系列系列1.1.主要功能及特点主要功能及特点(1)FANUC 0i系统与FANUC16/18/21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FROM&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
25、集成度更高，因此0i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。第7章 典型数控系统及应用(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，使复制参数、梯形图和机床调试程序过程十分快捷，缩短了机床调试时间，明显提高数控机床的生产效率。(6)系统具有HRV(高速矢量响应)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。以切削圆为例，同一型号机床0M
26、D系统的圆度误差通常为0.020.03 mm，换用0i系统后圆度误差通常为0.010.02 mm。第7章 典型数控系统及应用(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。该功能可以使机床在快速定位和切削进给不同工作状态下，反向间隙补偿效果更为理想，这有利于提高零件加工精度。(8)0i系统可预读12个程序段，比0MD系统多。结合预读控制及前馈控制等功能的应用，可减少轮廓加工误差。小线段高速加工的效率、效果优于0MD系统，对模具三维立体加工有利。(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。第7章 典型数控
27、系统及应用(10)0i系统的界面、操作、参数等与16i、18i、21i基本相同。熟悉0i系统后，自然会方便地使用上述其它系统。(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RS232串口通信波特率达19 200 b/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输入/输出。第7章 典型数控系统及应用 2.2.基本构成基本构成FANUC 0i系统由主板和I/O两个模块构成。主板模块包括主CPU、内存、PMC控制、I/O Link控制
28、、伺服控制、主轴控制、内存卡I/F、LED显示等；I/O模块包括电源、I/O接口、通信接口、MDI控制、显示控制、手摇脉冲发生器控制和高速串行总线等。各部分与机床、外部设备连接插槽或插座如图7-9所示。第7章 典型数控系统及应用 图7-9 FANUC 0i系统控制单元 第7章 典型数控系统及应用 3.3.部件的连接部件的连接FANUC 0i系统的连接图如图7-10所示。在图7-10中，系统输入电压为DC24 V10%，电流约7 A。伺服和主轴电动机为AC200 V(不是220 V，其它系统如0系统，系统电源和伺服电源均为AC200 V)输入。这两个电源的通电及断电顺序是有要求的，不满足要求会报
29、警或损坏驱动放大器。原则是要保证通电和断电都在CNC的控制之下进行。具体见表7-1。第7章 典型数控系统及应用 图7-10 FANUC 0i系统连接图 第7章 典型数控系统及应用 表表7-1 FANUC 0i系统接通电源和关断电源顺序系统接通电源和关断电源顺序 第7章 典型数控系统及应用 伺服的连接分A型和B型，由伺服放大器上的一个短接捧控制。A型连接是将位置反馈线接到CNC系统；B型连接是将其接到伺服放大器。0i和近期开发的系统用B型。0系统大多数用A型。两种接法与伺服软件有关不能任意使用。连接时最后的放大器JXlB需插上FANUC提供的短接插头，如果遗忘会出现料#401报警。另外，若选用一
30、个伺服放大器控制两个电动机，应将大电动机电枢接在M端子上，小电动机接在L端子上，否则电动机运行时会听到不正常的嗡嗡声。FANUC系统的伺服控制可任意使用半闭环或全闭环，只需设定闭环型式的参数和改变接线即可，操作非常简单。第7章 典型数控系统及应用 主轴电动机的控制有两种接口。模拟(010 V DC)和数字(串行传送)输出接口。模拟口需用其它公司的变频器及电动机。用FANUC主轴电动机时，主轴上的位置编码器(一般是1024线)信号应接到主轴电动机的驱动器上(JY4口)。驱动器上的JY2是速度反馈接口，两者不能接错。目前使用的I/O硬件有两种。包括内装I/O印刷板和外部I/O模块。I/O板经由系统
31、总线与CPU交换信息；I/O模块用I/O Link电缆与系统连接，数据传送方式采用串行格式，所以可远程连接。编制梯形图时这两者的地址区是不同的，而且，I/O模块使用前需首先设定地址范围。第7章 典型数控系统及应用 为了使机床可靠地运行，应注意强电和弱电信号线的走线、屏蔽及系统和机床的接地。电平4.5 V以下的信号线必须屏蔽，屏蔽线要接地。连接说明书中把地线分成信号地、机壳地和大地。另外，FANUC系统、伺服和主轴控制单元及电动机的外壳都要求接大地。为了防止电网干扰，交流的输入端必须接浪涌吸收器。如果不处理这些问题，机床工作时会出现#910、#930报警或是不明原因的误动作。第7章 典型数控系统
32、及应用 4.4.机床参数机床参数数控机床的参数是数控系统所用软件应用的外部条件。它决定了数控机床的功能、控制精度，是否会正确执行用户编写的指令以及解释连接在其上的不同部件等，CNC必须知道机床的特定数据。例如，连接轴的数量和名称、进给率、加速度、反馈、跟随误差、比例增益、自动换刀装置等。只有正确、合理地设置了这些参数，数控机床才能正常工作。数控机床在出厂前，已将所采用的CNC系统设置了许多初始参数来配合，适应相配套的每台数控机床的具体情况，部分参数还要经过调试来确定。在数控维修中，有时要利用某些参数调整机床，有些参数要根据机床的运行状态进行必要的修正。第7章 典型数控系统及应用 FANUC 0
33、i系列(0i-TA、0i-MA)包括坐标系、加减速控制、伺服驱动、主轴控制、固定循环、自动刀具补偿、基本功能等43个大类的机床参数。这些参数的数据形式如表7-2所示。对于位型和位轴型参数，每个数据号由8位组成，每一位有不同的意义。轴型参数允许分别设定每个控制轴。下面对个别参数加以介绍。第7章 典型数控系统及应用 表表7-2 机床参数的数据形式机床参数的数据形式 第7章 典型数控系统及应用(1)0000号参数如图7-11所示。有效位含义见表7-3，无效位在参数输入时应填补0。图7-11 0000号参数的有效位 第7章 典型数控系统及应用 表表7-3 0000号参数的有效位含义号参数的有效位含义
34、第7章 典型数控系统及应用(2)0020号参数如图7-12所示，为字节型参数。为了和外部输入/输出设备或计算机进行数据的传输，CNC提供两个I/O设备接口(RS-232-C串行口1，2)，该参数用来设定选用哪个接口进行数据的输入/输出，数据为字节型，见表7-4和图7-13。图7-12 0020号参数 第7章 典型数控系统及应用 表表7-4 0020号参数说明号参数说明 第7章 典型数控系统及应用 图7-13 输入/输出连接 第7章 典型数控系统及应用 通过设定0020号参数，选择I/O设备使用RS-232-C串行口1或RS-232-C串行口2。而且，还要确认与各通道相连的I/O设备的规格(例如
35、波特率停止位及其它参数)，必须预先设定对应接口的相应参数，如图7-14所示。其中对于通道1，由两组参数设定输入/输出设备的规格。参数0101、0102、0103以及各通道共用参数0100的设置如图7-15和表7-5所示。第7章 典型数控系统及应用 图7-14 参数说明 第7章 典型数控系统及应用 图7-15 各参数的有效位 第7章 典型数控系统及应用 表表7-5 各各 参参 数数 含含 义义 第7章 典型数控系统及应用 表表7-5 各各 参参 数数 含含 义义 第7章 典型数控系统及应用(3)1020号参数如图7-16所示，为字节轴型参数，用来定义各轴的程序名称，名称定义见表7-6。图7-16
36、 1020号参数 第7章 典型数控系统及应用 表表7-6 1020号参数说明号参数说明 第7章 典型数控系统及应用(4)1023号参数如图7-17所示，为字节轴型参数，用来定义各轴的伺服轴号，设定各轴为对应的第几号伺服轴。通常，控制轴号与伺服轴号的设定值相同。图7-17 1023号参数 第7章 典型数控系统及应用(5)1010号参数为字节型参数，如图7-18所示。用来设定CNC可控的最大轴数。假定控制轴为：X轴、Y轴、Z轴、A轴，其中X轴、Y轴、Z轴为CNC控制轴，A轴为PMC控制轴，则设定值为3。图7-18 1010号参数 第7章 典型数控系统及应用 7.2.3 FANUC 16i7.2.3
37、 FANUC 16i18i18i21i21i系列系列1.1.功能及特点功能及特点(1)超小型、超薄型。FANUC 16i/18i/21i系列产品比0i系列产品体积进一步缩小，将液晶显示器与CNC控制部分融为一体，实现了超小型化和超薄型化(无扩展槽时厚度只有60 mm)。(2)纳米插补。以毫微米为单位计算发送到数字伺服控制器的位置指令，它极为稳定，在与高速、高精度的伺服控制部分配合下能够实现高精度加工。通过使用高速处理器，可以在进行纳米插补的同时，以适于机床性能的最佳进给速度进行加工。第7章 典型数控系统及应用(3)超高速串行通信。利用光导纤维将CNC控制单元和多个伺服放大器连接起来的高速串行总
38、线，可以实现高速度的数据通信并减少连接电缆。(4)伺服HRV(High Response Vector高响应向量)控制。借助于纳米CNC的稳定指令和高响应伺服HRV控制的高增益伺服系统，以及高分辨率的脉冲编码器(16000000 P/r)实现高速、高精度加工。第7章 典型数控系统及应用(5)丰富的网络功能。FANUC 16i/18i/21i系统具有内嵌式以太网控制板(21i为选购件)，可以与多台电脑同时进行高速数据传输，适合于构建在加工线和工厂主机之间进行交换的生产系统。并配以集中管理软件包，以一台电脑控制多台机床，便于进行监控、运转作业和NC程序传送的管理。(6)远程诊断。通过因特网对数控系
39、统进行远程诊断，将维护信息发送到服务中心。第7章 典型数控系统及应用(7)操作与维护。可以通过触摸画面上所显示的按键进行操作；可以利用存储卡进行各类数据的输入/输出；可以以对话方式诊断发生报警的原因，显示出报警的详细内容和处置方法；显示出机床上的易损件的剩余寿命；存储机床维护时所需的信息；通过波形方式显示伺服的各类数据，便于进行伺服的调节；可以存储报警履历和操作人员的操作履历，便于发生故障时查找原因。(8)控制个性化。通过C语言编程，实现画面显示和操作的个性化；用宏语言编程，实现CNC功能的高度定制；通过C语言编程，可以构建与由梯形图控制的机器处理密切相关的应用功能。第7章 典型数控系统及应用
40、(9)高性能的开放式CNC。FANUC Series 160i/180i/210i是与Windows 2000对应的高功能开放式CNC。这些型号的CNC与Windows 2000对应，可以使用市面上出售的多种软件，不仅支持机床制造商的机床个性化和智能化，而且还可以与终端用户自身的个性化相对应。(10)软件环境。为了与CNC/PMC进行数据交换，提供了可以用C语言或BASIC语言调用的FOCAS1驱动器和库函数；提供CNC基本操作软件包，它是在电脑上进行CNC/PMC显示、输入、维护的应用软件，通过用户界面向操作人员提供“状态显示、位置显示、程序编辑、数据设定”等操作画面；CNC画面显示功能软件
41、，它是在电脑上显示出与标准的i系列CNC相同画面的应用软件；DNC运转管理软件包，它可以完成从电脑上的硬盘高速地向CNC传输NC程序并加以运行。第7章 典型数控系统及应用 2.2.基本构成及连接基本构成及连接FANUC 16i/18i/21i系统由液晶显示器一体型CNC、机床操作面板、伺服放大器、强电盘用I/O模块、I/O Link 放大器、便携式机床操作面板及适配器、i系列AC伺服电机、i系列AC主轴电机、应用软件包等部分组成。连接如图7-19所示。第7章 典型数控系统及应用 图7-19 FANUC Series 16i/18i/21i连接示意图 第7章 典型数控系统及应用 3.3.进给与主
42、轴控制进给与主轴控制1)进给控制进给控制框图如图7-20所示，为实现高速度、高精度、高效率加工，控制系统以毫微米为插补计算单位，因此，发送到数字伺服控制器的指令极为稳定，由此来提高表面加工精度。由于采用高响应向量(High Response Vector)控制的高增益伺服系统，可以实现高速加工。为避免机械谐振，系统增加了HRV滤波器，实现稳定的高增益伺服控制。为实现高速、稳定的进给，系统采用高性能i系列AC伺服电机、高精度的电流检测仪、高分辨率的脉冲编码器(标准件为10 000 00/rev，选购件为16 000 000/rev)以及高性能的伺服控制。第7章 典型数控系统及应用 2)主轴控制主
43、轴控制框图如图7-21所示，主轴控制通过采用高速DSP(Digital Signal Processing)和改善控制软件算法(主轴HRV控制)来设法提高电路的响应性和稳定性。通过控制回路运算周期的缩短和高分辨率检测回路的有机结合，实现高响应型和高精度的主轴控制。第7章 典型数控系统及应用 图7-20 FANUC Series 16i/18i/21i进给控制框图 第7章 典型数控系统及应用 图7-21 FANUC Series 16i/18i/21i主轴控制框图 第7章 典型数控系统及应用 7.3 SIEMENS数控系统数控系统 7.3.1 840D7.3.1 840D系统的主要功能与特点系统
44、的主要功能与特点SINUMERK 840D是20世纪90年代中期设计的全数字化数控系统，具有高度模块化及规范化的结构，它将CNC和驱动控制集成在一块板子上，将闭环控制的全部硬件和软件集成在1 cm2的空间中，便于操作、编程和监控。SINUMERK 840D与西门子611D伺服驱动模块及西门子S7-300PLC模块构成的全数字化数控系统，能实现钻削、车削、铣削、磨削等数控功能，也能应用于剪切、冲压、激光加工等数控加工领域。840D系统的主要功能及应用有以下几个方面：第7章 典型数控系统及应用 图7-22 SIEMENS数控系统的产品类型 第7章 典型数控系统及应用(1)控制类型采用32位微处理器
45、实现CNC控制，可用于系列机床，如车床、钻床、铣床、磨床等，可完成CNC连续轨迹控制以及内部集成式PLC控制，具有全数字化的SIMOD-RIVE611数字驱动模块，最多可控制31个进给轴和主轴，进给和快速进给的速度范围为1010999 mm/min。其插补功能有样条插补、三阶多项式插补、控制值互连和曲线表插补，这些功能为加工各类曲线曲面类零件提供了便利条件。此外，它还具备进给轴和主轴同步操作的功能。(2)操作方式主要有AUTOMATIC(自动)、JOG(手动)、TEACH IN(交互式程序编制)、MDA(手动过程数据输入)四种。第7章 典型数控系统及应用(3)补偿功能。840D可根据用户程序进
46、行轮廓的冲突检测、刀具半径补偿、刀具长度补偿、螺距误差补偿和测量系统误差补偿、反向间隙补偿、过象限误差补偿等。(4)安全保护功能。数控系统可通过预先设置软极限开关的方法，进行工作区域的限制。当超程时可以触发程序进行减速，对主轴的运行还可以进行监控。(5)NC编程840D系统具有高级语言编程特色的程序编辑器，可进行米制、英制尺寸或混合尺寸的编程，程序编制与加工可同时进行，系统具备1.5 MB的用户内存，用于零件程序、刀具偏置和补偿等数据的存储。第7章 典型数控系统及应用(6)PLC编程功能。840D的PLC完全以标准的SIMATIC S7模块为基础，PLC程序和数据内存可扩展到288 kB，I/
47、O模块可扩展到2048个输入/输出点，PLC程序可以极高的采样速率监视数字输入，向数控机床发送运动、停止、启动等命令。(7)操作部分硬件。840D提供有标准的PC软件、硬盘和奔腾处理器，用户可在Windows 98/2000下开发自定义的界面。此外，2个通用接口RS-232可使主机与外部设备进行通信，用户还可通过磁盘驱动器接口和打印机并行接口完成程序存储、读入及打印工作。第7章 典型数控系统及应用(8)显示功能。840D提供了多语种的显示功能，用户只需按一下按钮，即可将用户界面从一种语言转换为另一种语言。系统提供的语言有汉语、英语、德语等。显示屏上可显示程序块、电动机轴位置、操作状态等信息。(
48、9)数据通信。840D系统配有RS-232C/TTY通用接口，加工过程中可同时通过通用接口进行数据输入/输出。此外，用PCIN软件可以进行串行数据通信，通过RS-232接口可方便地使840D与西门子编程器或普通的个人电脑连接起来，进行加工程序、PLC程序、加工参数等各种信息的双向通信。用SINDNC软件可以通过标准网络进行数据传送，还可以用CNC高级编程语言进行程序之间的协调。第7章 典型数控系统及应用 7.3.2 840D7.3.2 840D系统的基本构成系统的基本构成SINUMERK 840D数控系统的基本构成如图7-23所示，主要包括以下几部分：第7章 典型数控系统及应用 图7-23 S
49、INUMERK 840D数控系统基本构成(a)模块式组合；(b)连接图 第7章 典型数控系统及应用 1.NC1.NC模块模块NC模块的接口端如图7-24所示，其中各接口端的意义如下：(1)X101，操作面板接口端，该端口通过电缆与MMC(人机通信接口板)及机床操作面板连接。(2)X102，RS-485通信接口端，该端口主要是满足西门子Profibus DP通信的要求。(3)X，PLCS7-300输入/输出接口端，该端口提供了与PLC连接的通道。第7章 典型数控系统及应用 图7-24 NC模块接口第7章 典型数控系统及应用(4)X112，RS-232通信接口端实现与外部的通信，如要由数个数控机床
50、构成DNC系统，实现系统的协调控制，则各个数控机床均要通过该端口与主控计算机通信。(5)X121，多路输入/输出接口端，通过该端口数控系统可与多种外设连接，如与控制进给运动的手轮和CNC输入/输出的连接。(6)X122，PLC编程器PG接口端，通过该端口与西门子PLC编程器PG连接，以此传输PG中的PLC程序到NC模块，或从NC模块将PLC程序拷贝到PG中，另外还可在线实时监测PLC程序的运行状态。第7章 典型数控系统及应用(7)X130A、X130B，电动机驱动器611D的输入/输出扩展端口，通过扁平电缆将驱动总线与各个驱动模块连接起来，对各个伺服电动机进行控制。(8)X172，数控系统数据
