FANUC數(shù)控機(jī)床的可編程控制器程序編制思路

董升忠

（大連開發(fā)區(qū)中等職業(yè)技術(shù)專業(yè)學(xué)校，遼寧大連 116600）

0 引言

普通機(jī)床數(shù)控化是一個(gè)發(fā)展趨勢。就是在普通機(jī)床上將電氣控制重新設(shè)計(jì)，加數(shù)顯裝置加數(shù)控系統(tǒng)，改造成數(shù)控機(jī)床。來大幅度提高生產(chǎn)效率。

用主流數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)改造，其中對機(jī)床所能完成的功能進(jìn)行可編程控制器的程序的編制是其中一個(gè)最重要的環(huán)節(jié)。

1 FANUC 系統(tǒng)的可編程控制器分析

1.1 可編程控制器的定義與作用

可編程控制器就是可編程機(jī)床控制器，它能實(shí)現(xiàn)機(jī)床的主軸旋轉(zhuǎn)、換刀、機(jī)床操作面板等的順序控制?？删幊炭刂破鞯男畔⒔粨Q是指在可編程控制器、數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床側(cè)等3 者之間的信息交換?？删幊炭刂破魈幱跀?shù)控系統(tǒng)與機(jī)床之間，對數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床的輸入與輸出信號進(jìn)行處理。機(jī)床側(cè)控制的最終對象隨數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)、類型的異同而有很大區(qū)別。

1.2 M，S 功能的實(shí)現(xiàn)

不同數(shù)控系統(tǒng)與可編程控制器之間的信息交換方式和功能差別很大，但其最基本的功能是數(shù)控系統(tǒng)將所需執(zhí)行的M，S功能代碼送到可編程控制器，由可編程控制器控制完成相應(yīng)的動(dòng)作，然后再由可編程控制器送給數(shù)控系統(tǒng)完成信號的交換。

1.2.1 輔助功能M

可編程控制器完成的M 功能是很廣泛的。根據(jù)不同的M代碼，可控制機(jī)床主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及停止，主軸箱的變速，冷卻液的開與關(guān)，液壓卡盤的夾緊和松開，以及自動(dòng)換刀裝置，機(jī)械手取刀和歸刀等運(yùn)動(dòng)。輔助功能通常用M 指令指定。數(shù)控系統(tǒng)裝置送出M 代碼進(jìn)入可編程控制器，經(jīng)可編程控制器的譯碼處理后，輸出對應(yīng)的開關(guān)量0 或1 來控制相應(yīng)動(dòng)作的開/關(guān)和啟/停。

數(shù)控指令的發(fā)出有兩種，一種是G 代碼的形式發(fā)出用來驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的運(yùn)行，另一種是以輔助M，S 代碼形式發(fā)出，而它們執(zhí)行的動(dòng)作需要可編程控制器來編程。M 輔助代碼編譯過程如下。

（1）數(shù)控系統(tǒng)會把具體代碼的值送到可編程控制器相應(yīng)的代碼寄存器中，同時(shí)相應(yīng)的觸發(fā)信號也送到可編程控制器中。

（2）可編程控制器根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的相應(yīng)的觸發(fā)、代碼信號執(zhí)行譯碼，觸發(fā)機(jī)床相應(yīng)的動(dòng)作。

（3）當(dāng)動(dòng)作執(zhí)行后，可編程控制器會發(fā)一個(gè)完成信號給數(shù)控系統(tǒng)，表示動(dòng)作執(zhí)行狀態(tài)已完成，數(shù)控系統(tǒng)可以繼續(xù)執(zhí)行下面動(dòng)作，否則數(shù)控系統(tǒng)一直處在等待狀態(tài)。

（4）當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)接到完成可編程控制器的完成信號后，就會切斷M 功能信號，表示數(shù)控系統(tǒng)響應(yīng)了可編程控制器的完成信號。

（5）當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)觸發(fā)信號斷開后，可編程控制器切斷返回給數(shù)控系統(tǒng)的完成信號。

（6）當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)采樣到可編程控制器的完成信號的下降沿后，數(shù)控程序開始向下執(zhí)行，M 功能循環(huán)結(jié)束。

1.2.2 主軸功能S

目前，在可編程控制器中可較容易地用4 位或5 位代碼直接指定轉(zhuǎn)速（單位r/min）。數(shù)控系統(tǒng)裝置送出S 代碼進(jìn)入可編程控制器，經(jīng)過可編程控制器內(nèi)的D／A 變換和限位控制后，輸出±10 V 模擬電壓給主軸電機(jī)伺服系統(tǒng)。

2 FANUC 系統(tǒng)可編程控制器工作原理

2.1 可編程控制器、數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床間信息交換

（1）數(shù)控系統(tǒng)至可編程控制器。數(shù)控系統(tǒng)送至可編程控制器的信息可由開關(guān)量輸出信號（對數(shù)控系統(tǒng)側(cè)而言）完成，也可由數(shù)控系統(tǒng)直接送入可編程控制器的寄存器中。主要包括輔助功能M、主軸功能S、刀具功能T 功能代碼信息，手動(dòng)與自動(dòng)方式及各種使能信息等。

（2）可編程控制器至數(shù)控系統(tǒng)?？删幊炭刂破魉椭翑?shù)控系統(tǒng)的信息可由開關(guān)量輸入信號完成，所有可編程控制器送至數(shù)控系統(tǒng)的信息地址與含義由數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家確定，

（3）可編程控制器至機(jī)床?？删幊炭刂破骺刂茩C(jī)床的信號通過可編程控制器的開關(guān)量輸出接口送至機(jī)床中。用來控制數(shù)控機(jī)床的響應(yīng)執(zhí)行元件，如電磁閥、繼電器、指示及報(bào)警燈等。

（4）機(jī)床至可編程控制器。機(jī)床側(cè)的開關(guān)量信號可通過可編程控制器的開關(guān)量輸入接口送入可編程控制器中，主要是機(jī)床操作面板輸入信息和其上各種開關(guān)和按鈕等信息，如機(jī)床的啟、停，主軸正、反轉(zhuǎn)和停止，倍率選擇及各運(yùn)動(dòng)部件的限位開關(guān)信號等信息。

2.2 機(jī)床、可編程控制器、數(shù)控系統(tǒng)之間的信號地址

（1）機(jī)床→可編程控制器間的信號X。①從機(jī)床送到可編程控制器的信號用地址X 表示；②下面幾個(gè)常用高速輸入信號是由數(shù)控系統(tǒng)直接讀?。篨4.7 高速跳轉(zhuǎn)信號直接連接到CNC（Computerized Numerical Control，計(jì)算機(jī)數(shù)字?jǐn)?shù)控器）；不經(jīng)過PMC（Programmable Machine Tool Controller，可編程機(jī)床控制器）而實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)操作的功能。X9.0X9.1X9.2X9.3 是X，Y，Z 等軸回零減速開關(guān)信號；X8.4 是急停信號*ESP（X1008.4）。

（2）可編程控制器→機(jī)床間的信號Y。①從可編程控制器送到機(jī)床的信號用地址Y 表示；②這些信號可以任意指定。

（3）數(shù)控系統(tǒng)與可編程控制器之間的信號（G，F(xiàn)）?？删幊炭刂破鳌鷶?shù)控系統(tǒng)間的信號G。①從可編程控制器送到數(shù)控系統(tǒng)的信號用地址G 表示；②這些信號的含義是固定的；③這些信號可讀、可寫。數(shù)控系統(tǒng)→可編程控制器間的信號F。①從數(shù)控系統(tǒng)送到可編程控制器的信號用地址F 表示；②這些信號的含義是固定的；③這些信號可讀但不可寫。注：G 地址和信號F，由數(shù)控系統(tǒng)控制軟件決定其地址。例如急停信號（*ESP）地址是G8.4 等。

3 輸入/輸出模塊設(shè)置

各輸入/輸出模塊的順序程序地址由機(jī)床廠家確定。其地址在編程時(shí)設(shè)定在編程器的相應(yīng)存儲器中。

由編程者設(shè)定的這些地址信息在程序?qū)懭隦OM（Read-Only Memory，只讀存儲器）時(shí)也寫入到ROM 中。在寫入的ROM時(shí)輸入/輸出地址不可改。其地址取決于輸入/輸出基本單元的相關(guān)聯(lián)位置（組號和基座號），各模塊在輸入/輸出單元中的安裝位置（插槽號）和各模塊名稱。

（1）組號通過使用附加輸入/輸出模塊B，其聯(lián)接于輸入/輸出接口模塊A，最多可擴(kuò)展到兩個(gè)輸入/輸出單元。從模塊A 擴(kuò)展構(gòu)成的兩個(gè)輸入/輸出單元稱為組，當(dāng)一個(gè)接口模塊不能滿足輸入/輸出點(diǎn)數(shù)時(shí)，可用電纜連接第一個(gè)B 和第二個(gè)A，最多可聯(lián)接16 組輸入/輸出單元。

（2）基座號在1 組中可連接2 個(gè)基本單元，包含輸入/輸出接口模塊A 的輸入/輸出單元指定基座號為0，另一輸入/輸出單元指定基座號就為1。

（3）插槽號輸入/輸出基本單元ABU05A 及ABU10A 可分別安裝最多5 或10 個(gè)輸入/輸出模塊。模塊在輸入/輸出基本單元上安裝位置用插槽號表示。在各基本單元中，各輸入/輸出接口模塊的安裝位置從左到右定為插槽號0，1 等，各模塊可安裝在任意插槽內(nèi)。并可在各模塊間留空槽。

FANUC 0i-D/0i Mate-D 系統(tǒng)，由于輸入/輸出點(diǎn)、手輪脈沖信號都連接在I/O LINK（輸入/輸出總線）上，在可編程控制器的梯形圖編輯之前都要進(jìn)行輸入/輸出模塊的設(shè)置。

0i-D 可選擇的輸入/輸出模塊有很多種，但是分配原則都是一樣的。如0i 用輸入/輸出單元A 的分配進(jìn)行說明。0i-D 僅用如下輸入/輸出單元A，不再連接其他模塊時(shí)可設(shè)置如下：X 從X0開始用鍵盤輸入：0.0.1.OC02I，Y 從Y0開始用鍵盤輸入：0.0.1./8。

4 編制可編程控制器程序的步驟

對于一臺數(shù)控機(jī)床，對梯形圖的結(jié)構(gòu)沒有硬性的規(guī)定，可以按邏輯關(guān)系進(jìn)行編程。但比較理想的梯形圖程序除能滿足機(jī)床的控制要求外，還應(yīng)具有步數(shù)最少、處理時(shí)間最短及容易理解的邏輯關(guān)系。

（1）確定控制對象（數(shù)控機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、可編程控制器）動(dòng)作。對FANUC 系統(tǒng)控制機(jī)床工作狀態(tài)信號、輔助功能M 代碼、數(shù)控系統(tǒng)G/F 地址表及控制器面板輸入/輸出點(diǎn)來確定數(shù)控機(jī)床的可編程控制器控制內(nèi)容。

（2）系統(tǒng)的可編程控制器的程序編制。FANUC 0i 可編程控制器的程序編制需要用LADDERⅢ（梯形圖）編程軟件進(jìn)行程序的編制，首先要對可編程控制器的規(guī)格進(jìn)行選擇和設(shè)定，然后根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行梯形圖的編制。

5 結(jié)束語

本文主要簡述FANUC 數(shù)控機(jī)床的可編程控制器程序編制思路，對FANUC 系統(tǒng)的可編程控制器工作原理，編制其程序的步驟進(jìn)行了闡述，由于篇幅有限，對操作面板、數(shù)控系統(tǒng)G/F 地址表、輸入/輸出口的確定及數(shù)控機(jī)床的可編程控制器控制具體內(nèi)容沒有展開，如需了解此方面的內(nèi)容，請查閱相應(yīng)資料。