2-FANUC数控系统基本硬件及其连接-2014.ppt

1.3 FANUC 数控系统基本硬件及其连接数控系统基本硬件及其连接一一、FANUC 数控系统简介数控系统简介目前国内市场常见的目前国内市场常见的FANUC 数控系统：数控系统：FANUC 0C/0D 系列系列FANUC 0i A/B/C/D系列系列FANUC 21/21i 系列系列FANUC 16/16i 系列系列FANUC 18/18i 系列系列FANUC-15/15i 系列系列FANUC-30i/31i/32i 系列系列FANUC Power Mate 系列系列FANUC Open CNC (FANUC 00/210/160/150/320)系列系列用于用于4 数控轴及以下的数控轴及以下的普及型数控机床普及型数控机床目前国内市场常见的目前国内市场常见的FANUC 数控系统：数控系统：FANUC 0C/0D 系列系列FANUC 0i A/B/C/D系列系列FANUC 21/21i 系列系列FANUC 16/16i 系列系列FANUC 18/18i 系列系列FANUC-15/15i 系列系列FANUC-30i/31i/32i 系列系列FANUC Power Mate 系列系列是北京是北京FANUC公司的早期产品公司的早期产品（20世纪世纪90年代），已停产，但年代），已停产，但在国内有一定的保有量；在国内有一定的保有量；硬件结构采用双列直插芯片硬件结构采用双列直插芯片(专用超大规模集成电路芯片专用超大规模集成电路芯片)，大板结构，大板结构，CPU采用采用Intel-486系列，系列，多多CPU结构处理技术，实现结构处理技术，实现高速连续切削；高速连续切削；全数字伺服驱动，实现伺服全数字伺服驱动，实现伺服控制的数字化。控制的数字化。目前国内市场常见的目前国内市场常见的FANUC 数控系统：数控系统：FANUC 0C/0D 系列系列FANUC 0i A/B/C/D系列系列FANUC 21/21i 系列系列FANUC 16/16i 系列系列FANUC 18/18i 系列系列FANUC-15/15i 系列系列FANUC-30i/31i/32i 系列系列FANUC Power Mate 系列系列是北京是北京FANUC公司于公司于2000年后推年后推出的新一代产品，出的新一代产品，硬件采用表面贴装技术硬件采用表面贴装技术(SMT)，模块化结构，模块化结构，采用采用及及i系列或系列或及及i系列全数系列全数字伺服驱动；应用字伺服驱动；应用FANUC串行伺串行伺服总线服总线(FSSB)，用光缆实现高速，用光缆实现高速数据传输；具有高精度矢量控制数据传输；具有高精度矢量控制(HRV)功能，更好实现高速高精度功能，更好实现高速高精度轮廓加工；轮廓加工；集成度更高，性价比好，是目集成度更高，性价比好，是目前国内大量采用的主流产品。前国内大量采用的主流产品。目前国内市场常见的目前国内市场常见的FANUC 数控系统：数控系统：FANUC 0C/0D 系列系列FANUC 0i A/B/C/D系列系列FANUC 21/21i 系列系列FANUC 16/16i 系列系列FANUC 18/18i 系列系列FANUC-15/15i 系列系列FANUC-30i/31i/32i 系列系列FANUC Power Mate 系列系列FANUC 0i TD 车床用系统车床用系统FANUC 0i MD 加工中心加工中心/铣床用系统铣床用系统FANUC 0i mate TD 车床用车床用“经济型经济型”系统系统FANUC 0i mate MD 加工中心加工中心/铣床用铣床用“经济型经济型”系统系统可控制的数控轴略少，可控制的数控轴略少，数控功能略减数控功能略减目前国内市场常见的目前国内市场常见的FANUC 数控系统：数控系统：FANUC 0C/0D 系列系列FANUC 0i A/B/C/D系列系列FANUC 21/21i 系列系列FANUC 16/16i 系列系列FANUC 18/18i 系列系列FANUC-15/15i 系列系列FANUC-30i/31i/32i 系列系列FANUC Power Mate 系列系列 与与FANUC 0i C/D系列基本系列基本上是同类系统，但体积进一步缩上是同类系统，但体积进一步缩小，实现了超小型化和超薄型化；小，实现了超小型化和超薄型化；由由FANUC 公司在日本生产，公司在日本生产，主要面向日本及欧美市场销售。主要面向日本及欧美市场销售。目前国内市场常见的目前国内市场常见的FANUC 数控系统：数控系统：FANUC 0C/0D 系列系列FANUC 0i A/B/C/D系列系列FANUC 21/21i 系列系列FANUC 16/16i 系列系列FANUC 18/18i 系列系列FANUC-15/15i 系列系列FANUC-30i/31i/32i 系列系列FANUC Power Mate 系列系列 属属FANUC 公司中档系列产公司中档系列产品，适合于品，适合于5轴以上卧式加工中轴以上卧式加工中心、龙门镗铣床、龙门加工中心心、龙门镗铣床、龙门加工中心等。等。目前国内市场常见的目前国内市场常见的FANUC 数控系统：数控系统：FANUC 0C/0D 系列系列FANUC 0i A/B/C/D系列系列FANUC 21/21i 系列系列FANUC 16/16i 系列系列FANUC 18/18i 系列系列FANUC-15/15i 系列系列FANUC-30i/31i/32i 系列系列FANUC Power Mate 系列系列 是是FANUC 公司全功能系公司全功能系列产品，主要体现在软件丰富、列产品，主要体现在软件丰富、可扩充联动轴数。可扩充联动轴数。适用于大型机床、复合机适用于大型机床、复合机床的多轴控制和多系统控制。床的多轴控制和多系统控制。目前国内市场常见的目前国内市场常见的FANUC 数控系统：数控系统：FANUC 0C/0D 系列系列FANUC 0i A/B/C/D系列系列FANUC 21/21i 系列系列FANUC 16/16i 系列系列FANUC 18/18i 系列系列FANUC-15/15i 系列系列FANUC-30i/31i/32i 系列系列FANUC Power Mate 系列系列 是是FANUC 公司新一代数控系公司新一代数控系统，采用统，采用 HRV4 高精度矢量控高精度矢量控制功能；制功能；能实现纳米级加工，可用于能实现纳米级加工，可用于医疗器械、大规模集成电路芯片医疗器械、大规模集成电路芯片的模具加工。的模具加工。目前国内市场常见的目前国内市场常见的FANUC 数控系统：数控系统：FANUC 0C/0D 系列系列FANUC 0i A/B/C/D系列系列FANUC 21/21i 系列系列FANUC 16/16i 系列系列FANUC 18/18i 系列系列FANUC-15/15i 系列系列FANUC-30i/31i/32i 系列系列FANUC Power Mate 系列系列 用于控制用于控制 2 轴的小型车床，轴的小型车床，取代步进电机的伺服控制；取代步进电机的伺服控制；也可与其它数控系统也可与其它数控系统 通过通过I/O Link连接，用于上下料、刀连接，用于上下料、刀库等非插补轴控制。库等非插补轴控制。目前国内市场常见的目前国内市场常见的FANUC 数控系统：数控系统：FANUC 0C/0D 系列系列FANUC 0i A/B/C/D系列系列FANUC 21/21i 系列系列FANUC 16/16i 系列系列FANUC 18/18i 系列系列FANUC-15/15i 系列系列FANUC-30i/31i/32i 系列系列FANUC Power Mate 系列系列FANUC Open CNC (FANUC 00/210/160/150/320)系列系列 是开放式数控系统，可在是开放式数控系统，可在FANUC公司产品之外，灵活挂公司产品之外，灵活挂接非接非FANUC公司产品，便于机公司产品，便于机床制造厂开发工艺软件和操作界床制造厂开发工艺软件和操作界面；面；例：例：工业工业PC机机+Windows操作系统操作系统+FANUC NC硬件硬件+FANUC驱动驱动 FANUC硬件平台硬件平台+Windows操作系统操作系统其它品牌数控系统：其它品牌数控系统：德国德国SIEMENS公司：公司：SINUMERIK系统系统 SINUMERIK 802系统：系统：802S/C/D SINUMERIK 810系统系统:810C/D SINUMERIK 840系统：系统：840C/D SINUMERIK 840D系统可实现系统可实现X、Y、Z、A、B五轴联动五轴联动美国美国A-B公司公司：A-B系统系统华中科技大学：华中数控系统华中科技大学：华中数控系统广州数控设备有限公司：广州数控设备有限公司：广数系统（车床）广数系统（车床）南京四开有限公司：五轴联动数控系统南京四开有限公司：五轴联动数控系统1.3 FANUC 数控系统基本硬件及其连接数控系统基本硬件及其连接二、二、FANUC 0i mate TD数控系统基本硬件组成数控系统基本硬件组成二、二、FANUC 0i mate TD数控系统基本硬件组成数控系统基本硬件组成 系统的主板系统的主板(CNC 单元单元)：位于显示器的背面。位于显示器的背面。二、二、FANUC 0i mate TD数控系统基本硬件组成数控系统基本硬件组成 系统的主板系统的主板(CNC 单元单元)：包含有：包含有 轴控制卡轴控制卡 显示卡显示卡 CPU卡卡 F-ROM/SRAM模块模块 模拟主轴模块模拟主轴模块 电源单元电源单元 以及用于外部连接的各种接口以及用于外部连接的各种接口 二、二、FANUC 0i mate TD数控系统基本硬件组成数控系统基本硬件组成 系统的主板系统的主板(CNC 单元单元)：轴控制卡轴控制卡 显示卡显示卡 CPU卡卡 F-ROM/SRAM模块模块 模拟主轴模块模拟主轴模块 电源单元电源单元 用于数控轴的控制。用于数控轴的控制。由于由于FANUC系统采用全数系统采用全数字式伺服控制，其控制的核字式伺服控制，其控制的核心（位置环、速度环、电流心（位置环、速度环、电流环）都在轴卡上。环）都在轴卡上。根据控制轴数的不同，轴卡根据控制轴数的不同，轴卡分为分为2 轴卡、轴卡、3/4 轴卡等。轴卡等。二、二、FANUC 0i mate TD数控系统基本硬件组成数控系统基本硬件组成 系统的主板系统的主板(CNC 单元单元)：轴控制卡轴控制卡 显示卡显示卡 CPU卡卡 F-ROM/SRAM模块模块 模拟主轴模块模拟主轴模块 电源单元电源单元又称又称“显示适配器显示适配器”，是数控系，是数控系统统CPU与显示器之间的重要配件与显示器之间的重要配件。作用：在作用：在CPU的控制下，将主机的控制下，将主机送来的显示数据转换为视频和同送来的显示数据转换为视频和同步信号送给显示器，最后再由显步信号送给显示器，最后再由显示器输出各种图像和数据示器输出各种图像和数据。二、二、FANUC 0i mate TD数控系统基本硬件组成数控系统基本硬件组成 系统的主板系统的主板(CNC 单元单元)：轴控制卡轴控制卡 显示卡显示卡 CPU卡卡 F-ROM/SRAM模块模块 模拟主轴模块模拟主轴模块 电源单元电源单元 CPU卡内具有：卡内具有：中央处理器（中央处理器（CPU）随机存储器（随机存储器（RAM）程序存储器（程序存储器（ROM）数据存储器（数据存储器（EEPROM）片内操作系统（片内操作系统（COS）。二、二、FANUC 0i mate TD数控系统基本硬件组成数控系统基本硬件组成 系统的主板系统的主板(CNC 单元单元)：轴控制卡轴控制卡 显示卡显示卡 CPU卡卡 F-ROM/SRAM模块模块 模拟主轴模块模拟主轴模块 电源单元电源单元是一个带有片内操作系统是一个带有片内操作系统(COS)的应用平台，相当于一台微型计的应用平台，相当于一台微型计算机；算机；具有命令处理、计算、数据存储具有命令处理、计算、数据存储和数据加密等功能和数据加密等功能。二、二、FANUC 0i mate TD数控系统基本硬件组成数控系统基本硬件组成 系统的主板系统的主板(CNC 单元单元)：轴控制卡轴控制卡 显示卡显示卡 CPU卡卡 F-ROM/SRAM模块模块 模拟主轴模块模拟主轴模块 电源单元电源单元数控系统的存储器部分数控系统的存储器部分：Flash ROM，快闪存储器，快闪存储器(闪存闪存)，属于属于电檫除可编程只读存储器电檫除可编程只读存储器。特点是在不加电情况下能长期保特点是在不加电情况下能长期保存数据，而且易于檫除和重写；但存数据，而且易于檫除和重写；但写入速度较慢写入速度较慢 。存储系统文件和机床厂家文件存储系统文件和机床厂家文件,包括包括PMC梯形图程序。梯形图程序。二、二、FANUC 0i mate TD数控系统基本硬件组成数控系统基本硬件组成 系统的主板系统的主板(CNC 单元单元)：轴控制卡轴控制卡 显示卡显示卡 CPU卡卡 F-ROM/SRAM模块模块 模拟主轴模块模拟主轴模块 电源单元电源单元数控系统的存储器部分数控系统的存储器部分：Static RAM：静态随机存储器静态随机存储器。需用后备电池，在断电后仍能需用后备电池，在断电后仍能保存数据信息；保存数据信息；不需要刷新电路不需要刷新电路，具有较高的，具有较高的稳定性；但稳定性；但集成度集成度较低较低,功耗功耗较大较大 存储用户数据，包括加工程序。存储用户数据，包括加工程序。二、二、FANUC 0i mate TD数控系统基本硬件组成数控系统基本硬件组成 系统的主板系统的主板(CNC 单元单元)：轴控制卡轴控制卡 显示卡显示卡 CPU卡卡 F-ROM/SRAM模块模块 模拟主轴模块模拟主轴模块 电源单元电源单元 为主轴电机控制模块提供为主轴电机控制模块提供模拟量电压，进而对主轴的转模拟量电压，进而对主轴的转速进行控制。速进行控制。同时也可接收主轴编码器反同时也可接收主轴编码器反馈回来的主轴转速信号。馈回来的主轴转速信号。二、二、FANUC 0i mate TD数控系统基本硬件组成数控系统基本硬件组成 系统的主板系统的主板(CNC 单元单元)：轴控制卡轴控制卡 显示卡显示卡 CPU卡卡 F-ROM/SRAM模块模块 模拟主轴模块模拟主轴模块 电源单元电源单元为系统内部提供电源为系统内部提供电源。二、二、FANUC 0i mate TD数控系统基本硬件组成数控系统基本硬件组成系统的显示器：系统的显示器：可用可用8.4”LCD（液晶）彩色显示器。（液晶）彩色显示器。在显示器的右面或下面有在显示器的右面或下面有MDI（手动数据输入）键盘，横置、（手动数据输入）键盘，横置、竖置均可，用于操作竖置均可，用于操作CNC 系统。系统。二、二、FANUC 0i mate TD数控系统基本硬件组成数控系统基本硬件组成伺服放大器伺服放大器及驱动电机：及驱动电机：采用采用i 系列系列伺服放大器伺服放大器，通过，通过FANUC串行伺服总线串行伺服总线(FSSB)，用光缆与，用光缆与CNC 单元连接单元连接。采用采用iS 系列交流伺服进给电机系列交流伺服进给电机 与伺服放大器相连与伺服放大器相连 或或i系列交流主轴电机系列交流主轴电机二、二、FANUC 0i mate TD数控系统基本硬件组成数控系统基本硬件组成伺服放大器伺服放大器及驱动电机：及驱动电机：配配FANUC 的交流主轴电机时，则采用一体型伺服放大器的交流主轴电机时，则采用一体型伺服放大器(SVPM)（进给伺服电机驱动和主轴电机驱动一体化的驱动器）（进给伺服电机驱动和主轴电机驱动一体化的驱动器）不配不配FANUC 的主轴电机，则采用单轴型的主轴电机，则采用单轴型/双轴型伺服放大器双轴型伺服放大器(SVM)（只完成进给伺服电机驱动）只完成进给伺服电机驱动）二、二、FANUC 0i mate TD数控系统基本硬件组成数控系统基本硬件组成FANUC 标准机床操作面板：标准机床操作面板：用户可以选用。用户可以选用。二、二、FANUC 0i mate TD数控系统基本硬件组成数控系统基本硬件组成I/O 模块：模块：做机床强电信号的驱动；做机床强电信号的驱动；I/O 模块用串行数据接口模块用串行数据接口 I/O Link 与与CNC 单元连接；单元连接；与与CNC 连接后，每一个连接后，每一个I/O 点被分配为唯一的输入点被分配为唯一的输入/输出地址，输出地址，接机床的一个强电控制执行元件的工作点，如：接机床的一个强电控制执行元件的工作点，如：强电柜中的继电器触点、接触器触点、电磁阀；强电柜中的继电器触点、接触器触点、电磁阀；操作面板上的按键、按钮、开关、指示灯等。操作面板上的按键、按钮、开关、指示灯等。二、二、FANUC 0i mate TD数控系统基本硬件组成数控系统基本硬件组成I/O 模块：模块：串行口的优点：连接简单、数据传输速度快、可靠性高。串行口的优点：连接简单、数据传输速度快、可靠性高。由由PMC 的顺序逻辑控制。的顺序逻辑控制。二、二、FANUC 0i mate TD数控系统基本硬件组成数控系统基本硬件组成使用使用is 交流电动机：交流电动机：用于驱动外部机械（如换刀、交换工作台、上下料装置等）。用于驱动外部机械（如换刀、交换工作台、上下料装置等）。需经需经 I/O Link 口连接的口连接的i s伺服放大器驱动。伺服放大器驱动。也可用其它型号电机直接经也可用其它型号电机直接经 I/O 模块接口驱动。模块接口驱动。三、实验三、实验数控车床控制结构示意图数控车床控制结构示意图 系统主板系统主板(CNC 单元单元)的接口：的接口：COP10A：高速伺服串行总线（：高速伺服串行总线（FSSB）接口，为光缆接口；）接口，为光缆接口；JA2：MDI键盘信号接口键盘信号接口；JD36A：RS-232-C串行通信接口（串行通信接口（0、1通道）；通道）；JD36B：RS-232-C串行通信接口串行通信接口(2通道通道）；）；系统主板系统主板(CNC 单元单元)的接口：的接口：JA40：模拟量主轴接口，模拟量主轴接口，CNC单元输出的速度信号与变频器的模单元输出的速度信号与变频器的模拟量频率设定端相连接拟量频率设定端相连接；JD51A：串行输入输出信号接口；连接到串行输入输出信号接口；连接到I/O模块（模块（I/O LinK），），以便于以便于I/O信号与数控系统交换数据；信号与数控系统交换数据；系统主板系统主板(CNC 单元单元)的接口：的接口：JA41：串行主轴串行主轴/主轴位置编码器信号接口主轴位置编码器信号接口；CP1：系统：系统DC24V输入电源接口。输入电源接口。控制柜背面放大器放大器2台台变频器变频器I/O模块模块空气开关空气开关5个个接触器接触器3个个继电器继电器6个个开关电源开关电源端子排端子排电源变压器电源变压器SVM12QF1QF5KM1KM3KA1KA6控制变压器控制变压器TC1TC2INVERTER电源总开关电源总开关与指示灯与指示灯线槽线槽1.3 FANUC 数控系统基本硬件及其连接数控系统基本硬件及其连接二、二、FANUC 0i mate TD数控系统基本硬件组成数控系统基本硬件组成伺服放大器：采用伺服放大器：采用i 系列系列伺服电机：采用伺服电机：采用iS 系列系列主轴电机：主轴电机：配配FANUC 的主轴电机，则采用一体型伺服放大器的主轴电机，则采用一体型伺服放大器(SVPM)不配不配FANUC 的主轴电机，则采用单轴型或双轴型伺服放大器的主轴电机，则采用单轴型或双轴型伺服放大器(SVM)，