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1、FANUC数控车床的电气设计摘 要数控技术是机械加工自动化的基础，是数控机床的核心技术，其水平高低关系到国家战略地位和体现国家综合国力的水平。现随着科学技术的高速发展，以电子信息技术为主体，世界机床产业已进入机电一体化时代，其代表产品就是数控机床。当前数控车床呈当前数控车床呈现高速、高精度化、高可靠性等各项指标，在很大程度上取决于生产设备的先进性和电气自动化程度。本文主要对数控车床的主轴、伺服、冷却等电气设计。关键词： 数控车床；FANUC；电气设计FANUC CNC Lathe Electrical DesignAbstractCNC machining automation technol
2、ogy is based, are the core of numerical control machine tool technology, related to the level of the status of national strategies and reflect the countrys comprehensive national strength level. Now with the rapid development of science and technology, to electronic information technology as the mai
3、n body, the world machine tool industry has entered the era of mechanical and electrical integration, and its representative product is CNC lathe . Current CNC lathe CNC lathe was presented the current high-speed, high accuracy, high reliability of the indicators depends largely on the advanced prod
4、uction equipment and electrical automation. This article focuses on CNC lathe of principal, spindle, cooling of electrical design and so on.Keywords: CNC Lathe；FANUC；Electric Design目 录摘 要2第一章 绪论51.1 数控机床的发展史51.2 数控机床特点51.3 本课题的研究意义6第二章 装置的组成、结构与功能72.1 数控机床的组成72.2 数控车床控制结构图72.3 系统、模块功能描述82.3.1. 变频器的功
5、能、连接与调试92.3.2. 伺服驱动系统122.3.3. 冷却系统132.3.4. 换刀控制系统132.3.5. 急停开关、限位开关、参考点13第三章FANUC 0i Mate-TC系统接口与应用153.1 FANUC 0i Mate-TC数控系统面板与操作面板153.1.1. 基本面板153.1.2. 操作面板163.2 系统接口布局193.2.1. FANUC 0i Mate-TC数控系统背面图193.2.2. 输入输出信号203.3 参数设置213.4 PMC程序介绍223.4.1. PMC接口223.4.2. 地址格式和信号类型233.4.3. 程序分析26第四章 调试与分析284.
6、1 基本操作284.1.1. 手动操作284.1.2. 回参考点操作284.1.3. 手轮进给294.1.4. MDI运行294.1.5. 手动运行主轴294.1.6. 辅助功能304.2 机床电气维护和调整304.3 常见故障及说明304.1.7. 主轴伺服的故障304.1.8. 软件故障30参考文献32致谢33附录一：数控车床布局说明34第一章 绪论目前，数控技术已被世界各国列为优先发展的关键工业技术，成为国际间科技竞争的重点。数控技术的应用将机械制造与微电子、计算机、信息处理、现代控制理论、检测技术以及光电磁等多种学科技术融为一体，使制造业成为知识、技术密集的大学科范畴内的现代制造业，成
7、为国民经济的基础工业。1952年，美国研制的世界第一台三坐标数控机床，其特点是用三个数控伺服系统代替了传统的机械进给系统。早期的数控机床同普通机床相比，除进给系统是数控伺服系统外，外形和结构基本相同。我国现在生产的经济型数控机床，就属于这种类型，因为这些产品是在普通机床的总体结构基础上经局部改进而发展出来的。 数控机床不仅表现为数量迅速增长，而且在质量性能和控制方式上也有明显改善。数控机床加工工件时，完全根据计算机发出的指令自动进行加工，不允许频繁测量和进行手术补偿，这就要求机床结构具有较高静刚度与动刚度，同时要提高结构的热稳定性，提高机械进给系统的刚度并消除机械传动间隙，消除爬行。这样，可以
8、有效避免振动、热变形、爬行和间隙影响被加工工件的精度。 数控机床在当今机械加工设备中有着举足轻重的作用，而机床有CNC、PLC、进给伺服驱动系统、主轴伺服驱动系统、辅助装置等部分组成。其中主轴是不可或缺的。高速铣削加工在高速切削加工中扮演着最重要的角色,而高速机床所选用的主轴系统特性的优劣,又直接影响着高速铣削加工的质量。1.1 数控机床的发展史1946年诞生了世界上第一台电子计算机。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。（注：两个阶段：数控NC阶段和计算机数控CNC阶段。
9、六代：即电子管时代、晶体管时代、小规模集成电路时代、小型计算机时代、微处理器时代和基于PC时代）。必须指出，数控系统发展到了第五代以后，才从根本上解决了可靠性低、价格极为昂贵、应用很不方便（主要是编程困难）等极为关键的问题。因此，数控技术经过了近30年的发展才走向普及应用。1.2 数控机床特点该装置采用一体化设计，由底座、电气柜、铝合金导轨式安装平台组成，电气柜正面装有数控系统和操作面板，数控系统的下方安装有四工位电动刀架、冷却电机、主轴电机及编码器等，背面安装有网孔板，用以安装变频器、伺服驱动器、接触器、继电器、保险丝座、断路器、开关电源、变压器、接线端子排、走线槽等；铝合金导轨式安装平台采
10、用工业型材，上面安装有三色灯。1.3 本课题的研究意义通过这次毕业设计，可以达到以下目的：1.培养综合运用专业基础知识和专业技能来解决工程实际问题的能力；2.强化工程实践能力和意识,提高本人综合素质和创新能力；3.使本人受到从事本专业工程技术和科学研究工作的基本训练,提高工程绘图、计算、数据处理、外文资料文献阅读、使用计算机、使用文献资和手册、文字表达等各方面的能力；4.培养正确的设计思想和工程经济观点，理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度以及积极向上的团队合作精神。第二章 装置的组成、结构与功能2.1 数控机床的组成数控机床是装备了数控系统的机床，既包括NC机床，也包括CNC机床。数字
11、控制机床（Numerical Controlled Machine Tool），简称NC机床。数控系统是一种控制系统，它能控制机床的运动和加工过程。计算机数控机床（Computer-ized Numerical Controlled Machine Tool），简称CNC机床，是利用具有专门存储程序输入到数控装置，再由数控装置控制主运动的变数、起停、进给运动的方向、速度和位移大小，以及诸如刀具的选择、交换、工件夹紧、松开和冷却的起、停等动作，使刀具与工件及其他辅助装置严格按数控程序的要求进行。数控机床由数控系统模块、主轴控制模块、伺服驱动模块，传感器警示灯、电子器件、电源模块、电动刀架模块、冷
12、却系统模块、接线端子等组成。采用开放式和拆装式设计，可以进行数控机床电气控制部件的组装、接线、PMC编程、故障诊断和调试。2.2 数控车床控制结构图数控车床控制结构图2.3 系统、模块功能描述如上图，数控车床由两个进给轴、一个旋转轴（主轴）、刀架控制系统、冷却控制系统、润滑控制系统、其他辅助功能控制系统，检测控制电路等组成。主轴采用变频调速系统，主轴电机与编码器间通过同步带（1：1）连接，可反馈主轴电机的转速及主轴参考点坐标系的建立。2.3.1. 变频器的功能、连接与调试如图2.2为机床主轴控制电路，它主要包括变频器、交流电机以及有控制面板输出的直流控制电压信号等。以下将重点对变频器作详细的介
13、绍。图2.2：主轴控制电路 1）变频器操作面板说明图2-3 变频器操作面板2）基本操作面板功能说明运行模式显示PU：PU运行模式时亮灯；EXT：外部运行模式时亮灯；NET：网络运行模式时亮灯。单位显示Hz：显示频率时亮灯；A：显示电流时灯亮；显示电压时灯灭；设定频率监视时闪烁。M旋钮用于变更频率设定、参数的设定值。按该按钮可显示以下内容：监视模式时的设定频率；校正时的当前设定值；错误历史模式时的顺序。模式切换用于切换各设定模式，长按此键（2秒）可以锁定操作。各设定的确定运行中按此键则监视器出现以下显示：运行频率输出电流输出电压运行状态显示变频器动作中亮灯/闪烁。亮灯：正转运行中，缓慢闪烁（1.
14、4秒循环）；反转运行中，快速闪烁（0.2秒循环）。参数设定模式显示参数设定模式时亮灯。监视器显示监视模式时亮灯。停止运行也可以进行报警复位。运行模式切换用于切换PU/外部运行模式。使用外部运行模式（通过另接的频率设定旋钮和启动信号启动运行）时请按此键，使表示运行模式的EXT处于亮灯状态。（切换至组合模式时，可同时按MODE键（0.5秒）或者变更参数Pr.79。）PU：PU运行模式；EXT：外部运行模式；也可以解除PU停止。3）端子接线操作说明图2-4 变频器接线端子图4）参数设置方法1、恢复参数为出厂值设置步骤操作显示1电源接通时显示的监视器画面0.002按键，进入PU运行模式PU显示灯亮3按
15、MODE键，进入参数设定模式P04旋转旋钮，将参数编号设定为ALLCALLC5按SET键，读取当前的设定值。06旋转旋钮，将值设定为117按SET键确定闪烁2、变更参数的设定值设置步骤操作显示1电源接通时显示的监视器画面0002按键，进入PU运行模式PU显示灯亮3按MODE键，进入参数设定模式P04旋转旋钮，将参数编号设定为P1P15按SET键，读取当前的设定值。120.06旋转旋钮，将参数编号设定为50.00HZ50.007按SET键确定闪烁3、主要参数设置序号参数代号初始值设置值功能说明1P1120可调上限频率（Hz）2P200下限频率（Hz）3P35050电机额定频率4P45050多段速
16、度设定（高速）5P53030多段速度设定（中速）6P61010多段速度设定（低速）7P752加速时间8P850减速时间9P7310模拟量输入选择11P7903运行模式选择2.3.2. 伺服驱动系统1、本装置采用FANUC公司的伺服驱动系统，具有如下特点：1）供电方式为三相200V-240V供电。2）智能电源管理模块，碰到故障或紧急情况时，急停链生效，断开伺服电源，确保系统安全可靠。3）控制信号及位置、速度等信号通过 FSSB光缆总线传输，不易被干扰。4）电机编码器为串行编码信号输出。图2-5 驱动连接图2、相关接口说明：1）CZ4接口为三相交流200240V电源输入口，顺序为U、V、W、地线。
17、2）CZ5接口为伺服驱动器驱动电压输出口，连接到伺服电机，顺序为U、V、W、地线。3）CZ6与CX20为放电电阻的两个接口，若不接放电电阻须将CZ6及CX20短接，否则，驱动器报警信号触发，不能正常工作，建议必须连接放电电阻。4）CX29接口为驱动器内部继电器一对常开端子，驱动器与CNC正常连接后，即CNC检测到驱动器且驱动器没有报警信号触发，CNC使能信号通知驱动器，驱动器内部信号使继电器吸合，从而使外部电磁接触器线圈得电，给放大器提供工作电源。5）CX30接口为急停信号接口，短接此接口1和3脚，急停信号由I/O给出。6）CX19B为驱动器24V电源接口，为驱动器提供直流工作电源，第二个驱动
18、器与第一个驱动器由CX19A到CX19B具体接线详见电气原理图。7）COP10A接口，数控系统与第一级驱动器之间或第一级驱动器和第二级驱动器之间用光缆传输速度指令及位置信号，信号总是从上一级的COP10A接口到下一级的COP10B接口。8）JF1为伺服电机编码器反馈接口。2.3.3. 冷却系统冷却系统由系统输出相应的辅助功能信号，驱动冷却系统的外部控制电路即可控制冷却电机的启动与停止。按数控系统操作面板上的冷却功能按键，冷却电机启动，再按一次，冷却电机停止，也可以在MDI和自动方式下，使用M08、M09指令来完成冷却电机的启动与停止。相应电路参见电气原理图。图2.5：冷却系统主原理图2.3.4
19、. 换刀控制系统1、电动刀架的工作原理LB4系列电动刀架采用由销盘、内端齿、外端齿盘组合而成的三端齿定位机构。采用蜗轮蜗杆传动，齿盘啮合，螺杆夹紧的工作原理。当系统没有发出要刀信号时，发讯盘内当前刀位的霍尔元件信号处于低电平状态。当系统要求刀架转到某一刀位时，系统输出正转信号，此时继电器得电吸合，使接触器得电吸合，刀架正转。当刀架转至所需刀位时，该刀位霍尔元件在磁钢作用下，使该刀号产生低电平信号，这时刀架正转信号断开，系统输出反转信号，同时另一继电器得电吸合，使相应接触器得电吸合，刀架反转，反转到位后，刀架电机停止，完成一次换刀控制过程。注意：换刀过程中两个接触器不能同时动作。2、刀架动作顺序
20、换刀信号电机正转上刀体转位到位信号电机反转粗定位精定位夹紧电机停转回答信号加工顺序进行。3、电动刀架刀位信号接口定义端子名称24V0VT1T2T3T4端子颜色红绿黄橙蓝白由于电动刀架霍尔开关的驱动能力有限，数控系统不能识别对应的刀位信号，该装置利用继电器模块进行了电平转换。相应电路参见电气原理图。2.3.5. 急停开关、限位开关、参考点对于发那科0i mate-TC数控系统，急停信号的输入点定义为X8.4，与24V进行常闭连接；参考点信号输入点定义为X9.0（X轴）和X9.1（Z轴），与24V进行常闭连接；限位信号输入点可以根据实际情况进行定义，与PMC程序中的点对应，与24V进行常闭连接。限
21、位信号和参考点信号的检测均使用NPN型接近开关，当档块碰到限位开关或参考点开关时，就会有限位信号或参考点减速信号产生。由于接近开关的驱动能力的限制，系统不能识别相应的信号，该装置同样通过继电器模块进行了电平转换。相应电路参见电气原理图。图2.6：急停接线图第三章FANUC 0i Mate-TC系统接口与应用3.1 FANUC 0i Mate-TC数控系统面板与操作面板3.1.1. 基本面板FANUC 0i Mate-TC数控系统的操作面板可分为：LCD显示区、MDI键盘区（包括字符键和功能键等）、软键开关区和存储卡接口。图3-1 FANUC 0i Mate- TC 主面板1）MDI键盘区上面四
22、行为字母、数字和字符部分，操作时，用于字符的输入；其中“EOB”为分号（；）输入键；其他为功能或编辑键。2）POS键：按下此键显示当前机床的坐标位置画面；3）PROG键：按下此键显示程序画面；4）OFS/SET键：按下此键显示刀偏/设定（SETTING）画面；5）SHIFT键：上档键，按一下此键，再按字符键，将输入对应右下角的字符；6）CAN键：退格/取消键，可删除已输入到缓冲器的最后一个字符；7）INPUT键：写入键，当按了地址键或数字键后，数据被输入到缓冲器，并在CRT屏幕上显示出来；为了把键入到输入缓冲器中的数据拷贝到寄存器，按此键将字符写入到指定的位置；8）SYSTEM键：按此键显示系
23、统画面（包括参数、诊断、PMC和系统等）；9）MSSAGE键：按此键显示报警信息画面；10）CSTM/GR键：按此键显示用户宏画面（会话式宏画面）或显示图形画面；11）ALTER键：替换键；12）INSERT键：插入键；13）DELETE键：删除键；14）PAGE键：翻页键，包括上下两个键，分别表示屏幕上页键和屏幕下页键；15）HELP键：帮助键，按此键用来显示如何操作机床；16）RESET键：复位键；按此键可以使CNC复位，用以消除报警等；17）方向键：分别代表光标的上、下、左、右移动；18）软键区：这些键对应各种功能键的各种操作功能，根据操作界面相应变化；19) 下页键（Next）：此键用
24、以扩展软键菜单，按下此键菜单改变，再次按下此键菜单恢复；20）返回键：按下对应软键时，菜单顺序改变，用此键将菜单复位到原来的菜单。3.1.2. 操作面板图3-2 FANUC 0i Mate- TC 操作面板各按键功能说明：方式选择键1）编辑方式键：编辑方式（EDIT）键，设定程序编辑方式，其左上角带指示灯。2）参考点方式键：在此方式下运行回参考点操作，其左上角指示灯点亮。3）自动方式键：按此键切换到自动加工方式，其左上角指示灯点亮。4）手动方式键：按此键切换到手动方式，其左上角指示灯点亮。5）MDI方式键：按此键切换到MDI方式运行，其左上角指示灯点亮。6）DNC方式键：按此键设定DNC运行方
25、式，其左上角指示灯点亮。7）手轮方式键：在此方式下执行手轮相关动作，其左上角带有指示灯。功能选择键8）单步键：按下此键一段一段执行程序，该键用以检查程序，其左上角带有指示灯。9）跳步键：按下此键可选程序段跳过，自动操作中按下此键，跳过程序段开头带有“/”和用“；”结束的程序段，其左上角带有指示灯。10）空运行键：自动方式下按下此键，各轴不是以程序速度而是以手动进给速度移动，此键用于无工件装夹只检查刀具的运动，其左上角带有指示灯。11）选择停键：执行程序中M01指令时，按下此键停止自动操作，其左上角带有指示灯。12）机床锁定键：自动方式下按下此键，各轴不移动，只在屏幕上显示坐标值的变化，其左上角
26、带有指示灯。13）超程释放键：当进给轴达到硬限位时，按下此键释放限位，限位报警无效，急停信号无效，其左上角带有指示灯。点动和轴选键14）+Z点动键：在手动方式下按动此键，Z轴向正方向点动。15）-X点动键：在手动方式下按动此键，X轴向负方向点动。16）快速叠加键：在手动方式下，同时按此键和一个坐标轴点动键，坐标轴按快速进给倍率设定的速度点动，其左上角带有指示灯。17）+X点动键：在手动方式下按动此键，X轴向正方向点动。18）- Z点动键：在手动方式下按动此键，Z轴向负方向点动。19）X轴选键：在回零、手动和手轮方式下对X轴进行操作时，首先按下此键选择X轴执行动作，选中后其左上角指示灯点亮。20
27、）Z轴选键：在回零、手动和手轮方式下对Z轴进行操作时，首先按下此键选择Z轴执行动作，选中后其左上角指示灯点亮。手轮/快速倍率键21）1/F0键：手轮方式时，执行1倍动作；手动方式时，按下快速叠加键和点动方向键执行进给倍率设定的F0的速度进给；其左上角带有指示灯。22）10/25%键：手轮方式时，执行10倍动作；手动方式时，按下快速叠加键和点动方向键按快速最大值25%的速度进给；其左上角带有指示灯。23）100/50%键：手轮方式时，执行100倍动作；手动方式时，按下快速叠加键和点动方向键按快速最大值50%的速度进给；其左上角带有指示灯。24）100%键：手动方式时，按下快速叠加键和点动方向键按
28、快速最大值100%的速度进给；其左上角带有指示灯。辅助功能键25）润滑键：按下此键，润滑电机开启向外喷润滑液，其指示灯点亮。26）冷却键：按下此键，冷却泵开启向外喷冷却液，其指示灯点亮。27）照明键：按下此键，机床照明灯开启，其指示灯点亮。28）换刀键：手动方式下按下此键，执行换刀动作，每按一次刀塔顺时针转动一次，换到下一把刀后停止动作，换刀过程中其指示灯点亮。主轴键29）主轴正转键：手动方式下按此键，主轴正方向旋转，其左上角指示灯点亮。30）主轴停止键：手动方式下按此键，主轴停止转动，只要主轴没有运行其指示灯就亮。31）主轴反转键：手动方式下按此键，主轴反方向旋转，其左上角指示灯点亮。其它按
29、钮开关39）循环启动按钮：按下此按钮，自动操作开始，其指示灯点亮。40）进给保持按钮：按下此按钮，自动运行停止，进入暂停状态，其指示灯点亮。41）程序保护开关：当把钥匙打到绿色标记处，开启程序保护功能；当把钥匙打到红色标记处，关闭程序保护功能。42）急停按钮：按下此按钮，机床动作停止，待排除故障后，旋转此按钮，释放机床动作。43）电源启按钮：用以开启装置电源。44）电源停按钮：用以关闭装置电源。3.2 系统接口布局3.2.1. FANUC 0i Mate-TC数控系统背面图图3-5 FANUC 0i Mate TC 系统连接图1）FSSB光缆一般接左边插口（若有两个接口），系统总是从COP10
30、A到COP10B，本系统由左边COP10A连接到第一轴驱动器的COP10B，再从第一轴的COP10A到第二轴的COP10B，依次类推。2）风扇、电池、软键、MDI等在系统出厂时均已连接好，不用改动，但要检查是否在运输的过程中有松动的地方，如果有，则需要重新连接牢固，以免出现异常现象。3）伺服检测口CA69，不需要连接。4）电源线一般有两个接口，一个为+24V输入（左），另一个+24V 输出（右），每根电源线有三个管脚，电源的正负不能接反，具体接线如下：1脚：24V ； 2脚：0V ； 3脚：保护地。5）RS232接口是与电脑通讯的连接口，共有两个，一般接左边一个，右边为备用接口，如果不与电脑连
31、接，则不用接此线（推荐使用存储卡代替232口，传输速度及安全性都比串口优越）。6）模拟主轴的连接，本装置使用变频模拟主轴，主轴信号指令由JA40模拟主轴接口引出，控制主轴转速。7）主轴编码器接口，车床系统一般都装有主轴编码器，反馈主轴转速，以保证螺纹切削的准确性。8）I/O LinkJD1A，本接口是连接到I/O模块（I/O LinK），以便于I/O信号与数控系统交换数据。3.2.2. 输入输出信号FANUC数控系统内部集成了一个小型PMC（可编程机床控制器），通过编写机床PMC程序和设定相应的机床参数，可以对PMC应用程序的功能进行配置。1）输入输出点的定义FANUC Mate 0i-TC数
32、控系统配套I/O Link有四个连接器，分别是CB104、CB105、CB106和CB107 ，每个连接器有24个输入点和16个输出点，即共有96个输入点，64个输出点；本装置把CB104接口的部分信号作为辅助信号使用，把CB105和CB107用于操作面板上按钮（或按键）和对应指示灯的定义。在PMC程序中X代表输入，Y代表输出，具体定义如下表，CB106中的输入输出点在本装置中没有定义。2）数字输入/输出信号的接线图3-6 数字输入信号接线原理图图3-7 数字输出信号接线原理图3.3 参数设置数控系统正常运行的重要条件是必须保证各种参数的正确设定，不正确的参数设置与更改，可能造成严重的后果。因
33、此，必须理解参数的功能，熟悉设定值，详细内容参考参数说明书。1、显示参数的操作1) 按MDI面板上的“SYSTEM”功能键数次，或者按“SYSTEM”功能键一次，再按参数软键，选择参数画面。图3-8 参数画面2) 参数画面由多页组成，可以通过以下两种方法选择需要显示的参数所在的画面。3) 用光标移动键或翻页键，显示需要的画面。4) 由键盘输入要显示的参数号，然后按下搜索软健，这样可显示指定参数所在的页面，光标同时处于指定参数的位置。2、用MDI设定参数1) 在操作面板上选择MDI方式或急停状态。2) 按下“OFS/SET”功能键，再按设定软键，可显示设定画面的第一页。3) 将光标移动到“参数写
34、入”处，按操作软键，进入下一级画面。4) 按 NO ：1 软键或输入1，再按 输入 软键，将“参数写入”设定为1；这样参数处于可写入状态，同时CNC发生100号报警。5) 按“SYSTEM”功能键，再按参数软键，进入参数画面，找到需要设定参数的画面，将光标置于需要设定的位置上。6) 输入参数，然后按“INPUT”键，输入的数据将被设定到光标指定的参数中；7) 参数设定完毕，需要将“参数写入”设置为0，即禁止参数设定，防止参数被无意更改。8) 同时按下“RESET”键和“CAN”键，解除100号报警；有时在参数设定中会出现报警000（需要切断电源），此时要关闭数控系统电源再开启。3、上电全清系统
35、第一次通电时，最好先做一次全清，所谓全清就是将系统所有参数恢复出厂设置，即在系统启动过程中，同时按下MDI面板上RESET+DEL键。全清后一般会出现如下报警：100# 参数写保护打开。506 / 507# 硬超程报警。417# 伺服参数设定不正确。5136# FSSB放大器数目少。3.4 PMC程序介绍通常我们所说的PLC，用于工厂一般通用设备的自动控制装置，而PMC专用于数控机床外围辅助电气部分的自动控制，PMC和PLC所要实现的功能基本是一样的。PMC也是以微处理器为中心，可视为继电器、定时器、计数器的集合体。在内部顺序处理中，并联或串联常开触点或常闭触点，其逻辑运算结果用来控制线圈的通
36、断。3.4.1. PMC接口在编制PMC程序时所需的四种类型的地址如图3-11所示：图 3-11 与PMC相关的地址图中由实线表示的与PMC相关的输入输出信号经由I/O板的接收电路和驱动电路传送；由虚线表示的与PMC相关的输入输出信号仅在存储器中传送，例如在RAM中传送；这些信号的状态都可以在CRT上显示。3.4.2. 地址格式和信号类型地址由如下所示的格式用地址号和位号表示；在地址号的开头必须指定一个字母，用来表示下表中所列的信号类型，在功能指令中指定字节单位的地址时，位号可以省略，如X127。地址号中的字母：字 母信 号 类 型备 注X来自机床侧的信号（MTPMC）X0X127（外装I/O
37、模块）Y由PMC输出到机床侧的信号（PMCMT）Y0Y127（外装I/O模块）F来自NC侧的输入信号（NCPMC）F0F255G由PMC输出到NC的信号（PMCNC）G0G255R内部继电器R0R999A信息显示请求信号A0A24C计数器C0C79K保持型继电器K0K19T可变定时器T0T79D数据表D0D1859L标记号P子程序以下是对上表中信号的说明：X是来自机床侧的输入信号（如极限开关、刀位信号、操作按钮等检测元件），PMC接收从机床侧各检测装置反馈回来的输入信号，在控制程序中进行逻辑运算，作为机床动作的条件及外围设备进行自诊断的依据。Y是由PMC输出到机床的信号，在控制程序中输出信号控
38、制机床侧的接触器、信号指示灯动作，满足机床的控制要求。F是由控制伺服电机和主轴电机的系统部分输入到PMC的信号，系统部分就是将伺服电机和主轴电机的状态，以及请求相关机床动作的信号（移动中信号、位置检测信号、系统准备完信号等），反馈到PMC中进行逻辑运算，以作为机床动作的条件及进行自诊断的依据。G是由PMC侧输出到控制伺服电机和主轴电机的系统部分的信号，对系统部分进行控制和信息反馈（如轴互锁信号，M代码执行完毕信号等）。R是内部继电器，经常在程序中作辅助运算用，其地址从R0到R9117，共1118字节。R0到R999作为通用中间继电器，R9000后的地址作为PMC系统程序保留区域，不能作为继电器
39、线圈使用。A是信息显示请求信号，共25个字节200个位，共计200个信息数。PMC通过从机床侧各检测装置反馈回来的信号和系统部分的状态信号，对机床所处的状态经过程序的逻辑运算后进行自诊断。若为异常，使A为1。当指定的A地址被置为1后，报警显示屏幕上便会出现相关的信息，帮助查找和排除故障。C为计数器地址，共80个字节，用于设计计数值的地址，每4个字节组成一个计数器（其中2个字节作为保存预置值，另外2个字节作为保存当前值用），也就是说共有20个计数器（1到20）。K为保持型继电器，其中K0到K16为一般通用地址，K17到K19为PMC系统软件参数设定区域，由PMC使用。在数控系统运行过程中，若发生
40、停电，输出继电器和内部继电器全部成为断开状态。当电源再次接通时，输出继电器和内部继电器都不可自动恢复到断电前的状态，所以停电保持用继电器就用于当需要保存停电前的状态、并在再次运行时再现该状态的情形。T为定时器，共80个字节，用于存储设定时间，每2个字节组成一个定时器，共40个，定时器号从1到40。D为数据表地址，共1860个字节，在PMC程序中，某些时候需要读写大量的数字数据，D就是用来存储这些数据的非易失性存储器。L标记地址，共有9999个标记数，用于指定标号跳转（JMPB、JMPC）功能指令中跳转目标标号。在PMC中相同的标号可以出现在不同的指令中，只要在主程序和子程序中是唯一的就可以。P
41、为子程序号的标志，共有512个子程序数，用于指定条件调用子程序（CALL）和无条件调用子程序（CALLU）功能指令中调用的目标子程序号。在PMC程序中，目标子程序号是唯一的。在PMC程序中，机床侧的输入信号（X）和系统部分的输出信号（F），是不能作为线圈输出的；对于输出线圈而言，输出地址不能重复定义，否则该地址的状态不能被确定，必要时使用中间继电器线圈；定时器号（T）是不重复的，计数器号（C）也不能重复使用，但梯形图中同一地址的触点的作用可以认为是无穷数量的。PMC程序由第一级程序和第二级程序两部分组成。在PMC程序执行时，首先执行位于梯形图开头的第一级程序，然后执行第二级程序。在第一级程序中
42、，程序越长，则整个程序的执行时间（包括第二级程序在内）就会被延长，信号的响应速度就越慢。因此，第一级程序应尽可能短，在第一级程序中一般仅处理短脉冲信号，如急停、各轴超程、返回参考点减速、外部减速、跳步、到达测量位置和进给暂停信号，其它信号的处理放在第二级程序中。第一级程序编写完以后，要在结尾写上表示第一级程序结束的功能指令END1(SUB1)；同理，在第二级程序结束时，要写上表示第二级程序结束的标志END2（SUB2）。编写子程序时，在子程序开头先写上子程序调用功能指令SP，在子程序的结尾写上子程序结束的功能指令SPE；当整个程序编写完毕后，要写上整个程序结束的标志END（程序结束功能指令）。
43、梯形图是直接从传统的继电器控制演变而来的，通过使用梯形图符号组合成的逻辑关系构成了PMC程序。PMC的基本指令有RD、RD.NOT、WRT、WRT.NOT、AND、AND.NOT、OR、OR.NOT、RD.STK、RD.NOT.STK、AND.STK、OR.STK、SET、RST共14个。在编写程序时通常有两种方法，一是使用助记符语言（即基本功能指令），二是用梯形图符号；当使用梯形图符号编写时不需要理解PMC指令就可以直接进行程序的编写。由于梯形图易于理解、便于阅读和编辑，因而成为编程人员的首选，发那科数控系统使用梯形图符号进行编程。3.4.3. 程序分析由于机床控制程序庞大、复杂。在此，以手
44、动方式下润滑控制程序为例，介绍PMC的逻辑控制过程，假设用到以下输入输出点。程序中X0018.7为润滑控制键输入信号，X0009.4为润滑电机过载输入信号，X0009.5为润滑液低于下限输入信号，Y0008.3为润滑输出控制接口，Y14.4为润滑报警指示灯，Y0015.6为润滑按键右上角的指示灯，R0398.3、R0398.4和R0398.5为中间继电器，F0001.1为复位键输入信号。图 3-12 示例程序1) 程序的前两行是为了获得R398.3的上升沿信号在按下润滑按钮X18.7瞬间，程序从上向下执行，在程序的第一行使R398.3有输出，接着执行程序的第二行，使R398.4有输出，同时R3
45、98.4的常闭触点断开，使R398.3停止输出，即在执行顺序程序中获得了R398.3的上升沿信号。2) 程序的中间三行是为了保持润滑信号的输出执行的条件是：没有出现润滑电机过载或润滑液低于下限报警信号，也没有按下数控系统上的“RESET”复位键。满足以上条件后，在按下润滑键X18.7的瞬间，获得了R398.3的上升沿信号，此上升沿信号触发按键指示灯（Y0015.6）点亮，润滑控制（Y0008.3）有输出，继电器R398.5有输出，同时R398.5的常开触点闭合，常闭触点断开，使R398.5自锁，保持润滑正常运行。3) 停止润滑的条件a) 当再次按下润滑键时，由程序前两行得到的上升沿信号使R398.3的常闭触点断开，润滑停止。b) 当出现润滑电机过载或润滑液低于下限报警信号时，润滑报警指示灯（Y14.4）点亮，同时Y14.4的常闭触点断开，使润滑停止。c) 当按下“RESET”复位键时，润滑输出和润滑报警信号被复位。关于PMC梯形图程序的编制方法、PMC基本指令和功能指令、梯形图编程时的相关操作，请参阅梯形图语言编程说明书和梯形图语言补充编程说明书。第四章 调试与分析4.1 基本操作4.1.1. 手动操作1）按操作面板的“手动”键，启动手动运行方式。2）按轴选键，即按下“X轴选”或“Z轴选”，再按对应轴的方向键，
