FANUC 數(shù)控系統(tǒng)PMC程序識(shí)圖方法與技巧

高錦南， 盧 玲

（黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電學(xué)院，湖北 黃岡 438002）

FANUC 數(shù)控系統(tǒng)PMC程序識(shí)圖方法與技巧

高錦南， 盧 玲

（黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電學(xué)院，湖北 黃岡 438002）

FANUC數(shù)控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中大量采用模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)內(nèi)部提供了大量豐富的PMC信號(hào)和PMC功能指令，數(shù)控機(jī)床的PMC指令必須滿足信息處理和動(dòng)作控制的特殊要求。通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)PMC程序的識(shí)圖與分析，可以提高數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的效率和準(zhǔn)確性。

FANUC；PMC；數(shù)控系統(tǒng)；功能指令

數(shù)控系統(tǒng)除了對(duì)機(jī)床各坐標(biāo)軸的位置進(jìn)行連續(xù)控制（即插補(bǔ)運(yùn)算）外，還需要對(duì)機(jī)床主軸的正反轉(zhuǎn)與啟停、工件的夾緊與松開(kāi)、刀具交換、多工位工作臺(tái)的交換、液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)控制、切削液開(kāi)關(guān)、潤(rùn)滑等輔助工作進(jìn)行順序控制，這些順序控制由可編程邏輯控制器完成 。FANUC公司的PLC和機(jī)床系統(tǒng)做成一體，為內(nèi)裝型可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)為PMC，是專(zhuān)用于數(shù)控機(jī)床外圍輔助電氣部分的控制。經(jīng)過(guò)幾年的學(xué)習(xí)與探索，我對(duì)PMC程序的識(shí)讀方法與技巧有以下幾點(diǎn)體會(huì)。

1 FANUC數(shù)控系統(tǒng)PMC信號(hào)

FANUC數(shù)控系統(tǒng)PMC分為PMC-L/M、PMC SA1/SA2/SA3/SB7等五個(gè)版本，要注意公司的機(jī)床上所用的版本，在數(shù)控系統(tǒng)PMC的PMCDGN界面中可以顯示。

PMC在數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床本體部分起橋梁作用，其信號(hào)地址可以分成兩大類(lèi)：CNC與PMC間的內(nèi)部信號(hào)（G、F地址）和機(jī)床與PMC間的外部信號(hào)（X、Y地址）。其中G、F地址是由數(shù)控系統(tǒng)廠家已經(jīng)確定，程序設(shè)計(jì)者只可以使用，不可以更改或者刪除。數(shù)控機(jī)床操作面板上的按鍵信號(hào)都是通過(guò)X地址經(jīng)I/O LINK輸入到PMC中。機(jī)床的狀態(tài)信號(hào)以及一些外部控制信號(hào)都是通過(guò)Y地址經(jīng)I/O LINK輸出到機(jī)床上。

機(jī)床外部的信號(hào)經(jīng)過(guò)PMC處理之后通過(guò)G地址送入CNC處理，CNC處理完畢再將信號(hào)由F地址送給PMC。其中各軸測(cè)量位置到達(dá)信號(hào)（XAEYAEAE）、各軸返回參考點(diǎn)減速信號(hào)（*DECn）、跳轉(zhuǎn)信號(hào)（SKIP）以及急停信號(hào)（*ESP）等高速處理信號(hào)的地址是固定的，信號(hào)是從機(jī)床側(cè)直接輸入到CNC中，不需經(jīng)過(guò)PMC處理。

由機(jī)床向CNC的輸入信號(hào)(DI)和由CNC向機(jī)床的輸出信號(hào)（DO）之間的信號(hào)流程關(guān)系如下圖1所示。

圖1 CNC、PMC和機(jī)床之間的信號(hào)傳遞

2 FANUC數(shù)控系統(tǒng)PMC的程序結(jié)構(gòu)

FANUC數(shù)控系統(tǒng)的PMC程序由第一級(jí)程序、第二級(jí)程序和若干個(gè)子程序構(gòu)成。第一程序每8ms掃描執(zhí)行一次，主要包括急停、跳步、超程、返參考點(diǎn)減速和進(jìn)給保持等高速信號(hào)，第一級(jí)程序盡可能短，減少執(zhí)行時(shí)間，一級(jí)程序由功能符號(hào)END1結(jié)束。

圖2 急停、主軸緊急停止梯圖

第二級(jí)程序優(yōu)先級(jí)低于第一級(jí)程序，一級(jí)程序每8ms都要先掃描執(zhí)行，其的1.25ms用于執(zhí)行第一級(jí)和第二級(jí)程序，剩余時(shí)間由數(shù)控系統(tǒng)使用。每個(gè)8ms中的1.25ms時(shí)間內(nèi)掃描完第一級(jí)程序后，剩余的時(shí)間再掃描第二級(jí)程序，如果二級(jí)程序在一個(gè)8ms規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不能掃描完成，會(huì)被分割成n段來(lái)執(zhí)行，二程序用功能符號(hào)END2結(jié)束，如圖3所示。

圖3 二級(jí)程序結(jié)束梯圖

3 PMC梯形圖識(shí)讀

3.1 FANUC數(shù)控系統(tǒng)PMC工作方式梯形圖識(shí)讀A

FNUC 數(shù)控系統(tǒng)的工作方式包括以下類(lèi)型編輯（EDIT）、自動(dòng)方式（MEM）、手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式（MDI）、手輪選擇方式（HNDLE）、手動(dòng)連續(xù)進(jìn)給（JOG）、遠(yuǎn)程傳送（DNC）、返回參考點(diǎn)方式（REF）等七種。在編制PMC程序時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)采用G43地址的8個(gè)位的各個(gè)位的組合來(lái)確定CNC的工作方式。梯形圖如圖4所示，G43的各個(gè)位的信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表一所示。

由表1 G43地址的狀態(tài)信號(hào)可以看出，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床在開(kāi)機(jī)之后，在機(jī)床操作面板沒(méi)有任何按鈕動(dòng)作的時(shí)候，系統(tǒng)默認(rèn)的工作方式為MDI方式，開(kāi)機(jī)的時(shí)候G43地址的值為0，剛好是MDI狀態(tài)的值。

表1 工作方式與G43地址位信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

圖4 工作方式選擇梯圖

3.2 FANUC數(shù)控系統(tǒng)PMC加工程序控制梯形圖識(shí)讀

FANUC數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的加工程序控制方式包括單段（SBK）、空運(yùn)行（DRN）、跳步（BDT1）、選擇停止（OPTS）、機(jī)床鎖?。∕LK）和程序重啟（SRN）等六種。加工程序控制方式各種狀態(tài)之間沒(méi)有必然的互鎖關(guān)系，六種方式操作時(shí)可以同時(shí)存在。當(dāng)某種方式按鈕按下，其功能保持住，再按一次功能取消。如圖5跳步梯圖程序段。其他五種控制方式梯形圖編寫(xiě)的方法與跳步梯形圖程序段是一樣的，只是地址不一樣，信號(hào)不一樣。梯形圖中的BDT.K表示是操作面板上的跳步按鍵，BDT.R表示跳步程序的中間繼電器R，BDT.L表示跳步控制方式被選擇之后的指示燈。

圖5 跳步方式梯圖

3.3 FANUC數(shù)控系統(tǒng)PMC主軸速度倍率、切削進(jìn)給倍率選擇梯形圖識(shí)讀

主軸速度倍率信號(hào)使主軸實(shí)際運(yùn)行速度為加工程序中指令的主軸轉(zhuǎn)速S與操作面板上的主軸倍率開(kāi)關(guān)值的乘積。在FANUC數(shù)控系統(tǒng)中主軸速度倍率G信號(hào)為G30,主軸倍率信號(hào)為高電平有效，控制方式采用功能指令SUB27，梯形圖如圖6所示。旋鈕開(kāi)關(guān)的輸入地址的二進(jìn)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成中間繼電器R213的信號(hào)，再將中間繼電器狀態(tài)通過(guò)功能指令SUB8轉(zhuǎn)換成保持繼電器的信號(hào)，保持繼電器的信號(hào)通過(guò)指令SUB27將各檔位二進(jìn)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成G30對(duì)應(yīng)的各狀態(tài)。

切削進(jìn)給倍率是通過(guò)程序?qū)ぜ庸みM(jìn)行自動(dòng)加工時(shí)，都可以通過(guò)進(jìn)給倍率選擇旋鈕調(diào)整進(jìn)給速度的大小。FANUC數(shù)控系統(tǒng)中手動(dòng)進(jìn)給倍率G信號(hào)是G10、G11，自動(dòng)進(jìn)給倍率信號(hào)為G12。手動(dòng)進(jìn)給倍率和自動(dòng)進(jìn)給倍率信號(hào)均為低電平有效，即位為0時(shí)有效。

圖6 主軸倍率梯形圖

圖7 手動(dòng)進(jìn)給倍率梯形圖

3.4 FANUC數(shù)控系統(tǒng)M、S、T輔助功能梯形圖識(shí)讀

在編寫(xiě)數(shù)控加工程序的指令的發(fā)出有兩種形式，一種是以G代碼的形式發(fā)出用來(lái)指定伺服電機(jī)按照一定的軌跡來(lái)運(yùn)行，一種就是要用到M00、M01、M02等M輔助指令，主軸轉(zhuǎn)速S指令，刀架換刀T指令，這是指令是數(shù)控系統(tǒng)特有的，外部控制部件是不能識(shí)別的，而具體執(zhí)行的動(dòng)作需要PMC賦予。

表2 M、S、T相關(guān)信號(hào)地址

例如M03 S800,數(shù)控系統(tǒng)是如何處理的呢？當(dāng)系統(tǒng)讀到程序中的M指令時(shí)，系統(tǒng)輸出M代碼選通信號(hào)MF（地址是F7.0），將M03通過(guò)PMC程序譯碼成某一地址的中間繼電器為1的信號(hào)方式，同時(shí)輸出到機(jī)床側(cè)執(zhí)行，M功能執(zhí)行完成后，輔助功能結(jié)束信號(hào)FIN通過(guò)G4.3信號(hào)送給CNC中，表示M03執(zhí)行完畢。同時(shí)系統(tǒng)將主軸轉(zhuǎn)速指令S800，系統(tǒng)輸出S代碼選通信號(hào)SF（地址是F7.2），系統(tǒng)內(nèi)部將速度值變換成成比例的電壓信號(hào)，通過(guò)系統(tǒng)的JA41或者是JA40接口輸出到串行主軸驅(qū)動(dòng)器或者是非串行主軸的變頻器的電壓控制端，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。

分配結(jié)束信號(hào)DEN F1.3 在輔助功能M代碼中還有一些專(zhuān)用的M代碼，當(dāng)加工程序出現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)選通相應(yīng)的F地址，不需要另行譯碼，例如程序結(jié)束M02（F9.5）、M30（F9.4），程序選擇停止M01（F9.6）。

4 結(jié)束語(yǔ)

FANUC數(shù)控系統(tǒng)的PMC功能指令多而復(fù)雜，而PMC程序可以控制數(shù)控機(jī)床自動(dòng)運(yùn)行，只有掌握了PMC程序的識(shí)讀方法，才能通過(guò)PMC程序來(lái)調(diào)整數(shù)控機(jī)床的性能。只有讀懂了PMC程序，才能修改PMC程序，同時(shí)，PMC梯形圖是數(shù)控機(jī)床維修與調(diào)試的重要依據(jù)，對(duì)維修數(shù)控設(shè)備時(shí)分析機(jī)床外部故障有著重要作用。

［1］周蘭，陳少艾F(xiàn)ANUC 0i－D數(shù)控系統(tǒng)連接調(diào)試與PMC編程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2012.

［2］BEIJING-FANUC PMC MODEL PA1/SA1/SA3梯形圖語(yǔ)方編程說(shuō)明書(shū)［Z］.

［3］北京發(fā)那科機(jī)電有限公司 FAUNC CNC維修與調(diào)整［M］.北京：高等教育出版社,2011.

Gao Jinnan, Lu Ling

(Huanggang Polytechnic College, Huanggang 438002 Hubei)

During the design of FANUC numerical control system, a large number of modular structures have been applied, the inner system provides a large number of PMC signal and PMC function instructions. CNC machine tool PMC instructions must meet the special requirements of information processing and motion control. The program and analysis of PMC could improve the efficiency and accuracy of NC machine tool fault diagnosis and maintenance.

FANUC; PMC; Numerical control system; Function instruction

TP274t.5

A

1672-1047（2015）04-0117-04

10.3969/j.issn.1672-1047.2015.04.30

［責(zé)任編輯：倪祥明］

2015-07-12

高錦南，男，湖北黃岡人，教師、工程師、高級(jí)技師。研究方向：數(shù)控機(jī)床維護(hù)與維修、機(jī)電設(shè)備維修與管理。