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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 第六节第六节SINUMERIC 840D特点介绍及主要功能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SINUMERIC 840C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-SA1 5s/step 5000steps PMC-SB7 0.033s/step 24000steps(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 存储卡插槽显示状态/报警的LED保 险I/O 设备I/F 插座电源指示灯电源插座机床I/F插座显示器插座机床I/F插座机床I/F插座机床I/F插座机床I/F插座显示状态/报警的LED显示状态/报警的LED显示状态/报警的LED显示状态/报警的LED显示状态/报警的LED显示状态/报警的LED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 系统模块系统模块 与系与系统连统连接的接的伺系伺系统，统，及外及外围部围部件件数数控控系系统统的的电电源源连连接接 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，插针的主板的接口，插针的定义定义模拟主轴的接口电缆连接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 数数字字伺伺服服的的原原理理 数数字字伺伺服服方方框框图图（位位置置控控制制）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 数数字字伺伺服服的的原原理理 伺伺服服放放大大器器方方框框图图 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。输输入入输输出出接接口口插插针针及及地地址址对对应应表表 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“OFFSET SETTING”键，再按”SETTING”软键，显示如右画面。修改写保护参数：PARAMETER WRITE=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POWER MATE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 1.1.设定机床坐标轴的参数设定机床坐标轴的参数2.2.设定机床主轴的参数设定机床主轴的参数3.3.设定机床串行通讯的参数设定机床串行通讯的参数4.4.设定机床软件限位的参数设定机床软件限位的参数本节主要讲授以下几类参数：本节主要讲授以下几类参数：5.5.有关机械调整的参数有关机械调整的参数(间隙补偿、螺距补偿间隙补偿、螺距补偿)6.6.伺服参数伺服参数第四章 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地址的意义及分配接口是连接接口是连接CNC系统系统-PLC-机床本体的节点，节点是信息传递和控制的通道机床本体的节点，节点是信息传递和控制的通道 向向PMC输入的信号有从输入的信号有从NC来的输来的输入信号（入信号（M功能，功能，T功能信号），从机功能信号），从机床来的输入信号（循环启动，进给暂停床来的输入信号（循环启动，进给暂停信号等）。从信号等）。从PMC输出的信号有向输出的信号有向NC的输出信号（循环启动，进给暂停信号的输出信号（循环启动，进给暂停信号等），向机床输出的信号（刀架回转，等），向机床输出的信号（刀架回转，主轴停止等）。主轴停止等）。字母字母信号的种类信号的种类 XX由机床向由机床向PMCPMC的输入信号的输入信号（MTMTPMCPMC）YY由由PMCPMC向机床的输出信号向机床的输出信号(PMCPMCMT)MT)F F由由NCNC向向PMCPMC的输入信号的输入信号(NCNCPMC)PMC)GG由由PMCPMC向向NCNC的输出信号的输出信号(PMCPMCNC)NC)RR内部继电器内部继电器 DD保持型存储器的数据保持型存储器的数据 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 PMCPMC顺序程序编制的流程顺序程序编制的流程重要接口信号的解释重要接口信号的解释(见课本的附录）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 序号编码键输入处理内容1RDR读入指定的信号状态并设置在ST02RD.NOTRN将指定的信号状态读入取非并设置到ST03WRTW将逻辑运算结果（ST0）输出到指定地址4WRT.NOTWN将逻辑运算结果（ST0）取非后输出到指定地址5ANDA逻辑与6AND.NOTAN将指定的信号状态取非后进行逻辑与7ORO逻辑和8OR.NOTON将指定信号状态取非后进行逻辑和9RD.STKRS将寄存器内容向左移1位，并将指定地址的信号状态设到ST010RD.NOT.STKRNS将寄存器内容向左移1位，并将指定地址的信号状态取非读出来设到ST011AND.STKAS把ST0和ST1的逻辑积设到ST1，把寄存器内容向右移1位12OR.STKOS把ST0和ST1的逻辑和设到ST1，把寄存器内容向右移1位基本指令见下表 功能指令：下一页功能指令：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序号格式1梯形图格式2纸带穿孔程序显示格式3程序输入执行时间常数处理内容1END1SUB1S197第一级程序结束2END2SUB2S20第二级程序结束3END3SUB48S480第三级程序结束4TMRTMRT18定时器5TMRBSUB24S2418固定定时器6DECDECD24译码7CTRSUB5S525计数器8ROTSUB6S685回转控制9CONSUB7S751代码转换10MOVESUB8S837逻辑积后数据传送11COMSUB9S95线圈断开12COMESUB29S292线圈断开区域结束13JMPSUB10S107跳转14JUMPESUB30S302跳转结束15PARISUB11S1118奇偶校验16DCNVSUB14S1452数据转换17COMPSUB15S1528比较常用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序号格式1梯形图格式2纸带穿孔程序显示格式3程序输入执行时间常数处理内容18COINSUB16S1628判断一致性19DSCHSUB17S17239数据检索20XMOVSUB18S1863数据变址传送21ADDSUB19S1939加法22SUBSUB20S2039减法23MULSUB21S2195乘法24DIVSUB22S22103除法25NUMESUB23S2339常数定义26CODBSUB27S2728二进制代码转换27DCNVBSUB31S31135扩展数据传送28COMPBSUB32S3219二进制数据比较29ADDBSUB36S3651二进制加法30SUBBSUB37S3751二进制减法31MULBSUB38S3886二进制乘法32DIVBSUB39S3987二进制除法33NUMEBSUB40S4013二进制常数定义34DISPSUB49S4988信息显示编制简单的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 SINUMERIC 840D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 SINUMERIC 840D特点介绍及主要功能 操作安操作区域划分为：MACHINES PARAMETERS PROGRAMMINGS SERVICES DIAGNOSIS3操作方式 第四章 典型数控系统的结构和原理第六节 SINUMERIC 840D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（TEACH IN）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 SINUMERIC 840D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/min5主轴配置功能 第四章 典型数控系统的结构和原理第六节 SINUMERIC 840D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 SINUMERIC 840D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 SINUMERIC 840D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 SINUMERIC 840D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 SINUMERIC 840D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 SINUMERIC 840D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 SINUMERIC 840C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 驱动驱动模块模块数控数控系统系统模块模块显示、输入单元显示、输入单元I/OI/O接口接口第四章 典型数控系统的结构和原理第七节 SINUMERIC 840C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 SINUMERIC 840C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 功率功率模块模块控制模块各模块的功能各模块的功能 第四章 典型数控系统的结构和原理第七节 SINUMERIC 840C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，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，PLC CPU135WDPLC CPU135WD，作为各，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。功能模块的框架，为其他功能模块提供电源及数据总线。CSB(CSB(中央服务板中央服务板)：为：为RAMRAM存储器提供数据保持电池；提供电子手轮，探测头，快速存储器提供数据保持电池；提供电子手轮，探测头，快速NCNC输入输入的接口；提供风扇电源，发出的接口；提供风扇电源，发出NCNC准备信号；监视电池电压、电源电压、风扇、内部温度。准备信号；监视电池电压、电源电压、风扇、内部温度。NC-CPU:CPUNC-CPU:CPU的规格的规格486DX-VB/33MHZ486DX-VB/33MHZ，486DX-VB/66MHZ486DX-VB/66MHZ或或486DX4-VB/100MH486DX4-VB/100MH，提供与提供与SIMODRIVE 611DSIMODRIVE 611D的数据接口，最大能够提供的数据接口，最大能够提供3MG3MG的的NCUNCU用户存储器，用以处理零件程序用户存储器，用以处理零件程序PLC-CPU:CPUPLC-CPU:CPU规格为规格为80186/16MHZ80186/16MHZ，存储用户程序，并用电池保存。可连接部件：为串行分，存储用户程序，并用电池保存。可连接部件：为串行分布式外设提供两个布式外设提供两个RS485RS485接口；最多可连接接口；最多可连接1515个分布式外设端子块；机床控制面板；手持个分布式外设端子块；机床控制面板；手持单元；编程单元；为单元；编程单元；为PLCPLC报警处理提供的报警处理提供的8 8个中断输入，个中断输入，MMC CPU:MMC CPU:这是一个嵌入式计算机主板，规格为：这是一个嵌入式计算机主板，规格为：486SX/486DX486SX/486DX，该板的主要作用：中央数据，该板的主要作用：中央数据存储（本板集成有硬盘），操作和显示，为用户方案提供开放系统结构，连接显示器，存储（本板集成有硬盘），操作和显示，为用户方案提供开放系统结构，连接显示器，提供串行口、并行口。提供串行口、并行口。测量电路模块：输出伺服使能信号，输出测量电路模块：输出伺服使能信号，输出3 3个轴（坐标轴个轴（坐标轴/主轴）的指令信号，接受主轴）的指令信号，接受3 3个轴的个轴的模拟测量电路模块的位置反馈信号。模拟测量电路模块的位置反馈信号。DMP(DMP(分布式机床外设分布式机床外设)：它是机床输入输出信号和：它是机床输入输出信号和PLCPLC用户程序之间的接口。用户程序之间的接口。PLCPLC用户程序处用户程序处理的机床信号直接通过理的机床信号直接通过DMPDMP，控制机床的动作。由于，控制机床的动作。由于PLCPLC和和DMPDMP之间通过一根串行信号电缆之间通过一根串行信号电缆连接，所以减少了机床众多电气信号直接到连接，所以减少了机床众多电气信号直接到PLCPLC的连接，提高了系统的可靠性。的连接，提高了系统的可靠性。系统的连接 第四章 典型数控系统的结构和原理第七节 SINUMERIC 840C系统结构及功能 驱动模块 第四章 典型数控系统的结构和原理第七节 SINUMERIC 840C系统结构及功能 国产数控系统国产数控系统：。华中理工大学华中一型、华中二型：。华中理工大学华中一型、华中二型。北京航天机床数控集团航天一型。北京航天机床数控集团航天一型。中科院沈阳计算机所蓝天一型。中科院沈阳计算机所蓝天一型。中国珠峰数控公司中华一型。中国珠峰数控公司中华一型 第四章 典型数控系统的结构和原理