数控铣床故障诊断与维修 Microsoft Word 文档 (2)

数控铣床故障诊断与维修数控机床由于其较高的柔性和加工精度已成为现代制造的主流设备。在生产制造中数控机床任何部位的故障与失效，都会使机床停机，从而造成生产停顿。§4.1-1课业 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 学习领域学习任务授课时数数控铣床故障诊断与维修FANUC0iMate-MB直流稳压电源的安装、调试40H教学 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 讲授教学法、演示教学法、信息检索教学法、实践教学法、展示教学法、讨论教学法教学媒体多媒体设备、电工常用仪器、仪表、相关实习 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 学习目标具备电工安全操作规程的能力。具有正确使用、维护电烙铁的操作技能。能熟读简单的电子线路图。具备直流稳压电源电路的安装、调试的能力。形成一定的语言表达、沟通能力和团队协作精神。教学 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 “直流稳压电源”是基于自动化控制系统机设备、仪表检测、电网供配电工作过程设计的，教学内容综合性较强，从元器件的基本知识到实际应用逐渐深入，达到工学一体。本工作页借助“直流稳压电源的安装与调试”学习常用电子工具使用、维护，常用电子器件的识别与检测、电子电路安装与调试、相关的基础知识和专业知识及安全操作规程。学习重点通过常用电子工具的使用和维护，学会焊接基本功。通过直流稳压电源的安装与调试，学会焊接工艺相关知识和安全操作规程，并掌握一些常用电子元件的检测方法。学习难点及突破电子工具的正确使用通过反复练习掌握应用技巧。直流稳压电源的安装、调试工艺通过小组形式查阅相关资料、讨论设计，教师给于指导，必要时教师给于相关引导和帮助。教学准备相关设备与工具准备检索资料准备小组分组安排多媒体课件和评价表准备教学组织流程明确工作任务直流稳压电源的安装与调试制定工作 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 列出直流稳压电源电路的元件识别、排列及焊接注意事项列出直流稳压电源电路安装的步骤、方法、要求和调试方法及时间分配任务完成情况展示与评价各小组解说设计方案各小组相互评价教师对各组完成情况点评总结提高教学环节学习内容学生活动教师活动课时分配第一阶段明确工作任务明确工作任务直流稳压电源的安装与调试任务要求学生通过预习、查阅资料、自主学习以及教师的讲授，理解任务中的工具、元器件、电路工作原理及相关知识。教师简述直流稳压电源的安装工艺要求及调试方法。学生从辅助教材、学生工作页、教师等方面掌握任务开展前必须获得的预备知识（电子工具的使用、元器件的识别、电路工作原理、工艺要求），并在教师指导下明确工作任务。向学生解释工作任务要求，要求学生小组明确工作任务，教授学生开展任务前必备的基本知识。8H第二阶段获取资料、制定工作计划从咨询工作室中通过网络、辅助教材以及学生工作页获取本次工作需要掌握的知识。学生小组依据获得的相关信息，讨论并制定工作计划书。小组学生代表简述各小组工作计划。教师点评各小组工作计划，引出可行工作计划。学生小组在咨询工作室获取本次工作相关知识，制定出小组工作计划，并由小组代表解说小组工作计划，经教师点评后完善工作计划。引导学生小组根据工作任务要求制定工作计划，点评各小组工作计划，并指导学生完善小组工作计划。8H第三阶段工作计划实施根据完善后的工作计划进行现场实施。养成良好的安全文明生产习惯。教师巡回指导，检查学生完成情况，并做必要的指导。各小组成员相互协作，实施工作计划内容。教师巡回指导各小组实施工作计划，并给予必要的技术支持。16H第四阶段成果展示与评价各小组解说本组计划思路。简述小组计划实施过程以及遇到的问题和解决方法。学生自我评价成果、小组互评成果优、缺点。教师点评各小组工作过程中的亮点、存在的问题、解决的方法以及下次工作中应注意的问题。小组代表汇报本组计划完成过程。聆听学生成果汇报和评价，点评学生成果，提出应注意的问题。8H第五阶段总结提高课后总结直流稳压电源的安装与调试技巧、经验。课后总结安装与调试技巧、经验。布置课后任务课余§4.1-2明确任务向学生解释模拟电子电路的安装与调试的工作任务要求，要求学生小组明确工作任务，教授学生开展任务前必备的基本知识电子焊接基本功、单相桥式整流滤波电路的安装与调试。通过勘查现场、预习、查阅资料、自主学习以及教师的讲授，理解任务中的工具、元器件、电路工作原理及相关知识。§4.1-2.1数控铣床一、概述数控铣床是在普通铣床上集成了数字控制系统，可以在程序代码控制下较精确地进行铣削的机床。具有以下特点1、零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等。2、能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。3、能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零。4、加工精度高、加工质量稳定可靠、生产效率高，有利于生产管理自动化二、数控机床机械结构组成数控铣床的机械结构主要由基础件、主传动系统、进给传动系统、回转工作台及其他机械功能附件等几部分组成。从数字控制技术特点看．由于数控机床采用了伺服电机，应用数字技术实现了对机床执行部件工作顺序和运动位移的直接控制，传统机床的变速箱结构被取消或部分取消了，因而机械结构大大简化了。三、数控机床电气组成及各部分功能随着集成电路性能价格比的不断提高以及微型计算机飞速发展其运算速度已完全满足数控机床伺服轴机电进给插补运算要求。现代数控机床普遍采用计算机数控即CNC。计算机数控系统主要由计算机数控装置CNC、PLC、进给伺服系统、主轴伺服系统等部分组成。1、手动输入键盘（MDI）及操作面板操作面板是操作人员与数控机床（系统）进行信息交换的工具。操作面板主要由显示器、MDI键盘、机床操作面板等组成。通过它对数控机床（系统）进行操作、编程、调试。2、计算机数控装置计算机数控装置是数控机床的指挥中心，一般由CPU和存储器组成。其功能是识别输入的零件加工程序和各种操作命令并进行相应的处理，然后输出控制命令到相应的执行部件（如送给伺服系统的速度和位移指令；送给辅助控制装置的机床辅助动作指令（冷却液开关等）最终完成零件的加工。计算机数控装置主要由计算机系统、位置控制板、通信接口板、PLC接口板及相应的控制软件等组成。3、伺服系统数控机床的伺服系统由伺服驱动器和伺服电动机组成。包括主轴伺服驱动和进给伺服驱动系统。主轴伺服驱动系统由主轴数字伺服驱动和伺服电机组成、具有刚性攻丝功能及C轴控制功能；主轴驱动另一种方式是采用变频器驱动变频电机实现主轴功能。进给伺服驱动系统包括进给伺服单元和进给驱动装置，控制机床各坐标轴的切削进给运动，并提供切削过程所需的转矩。数控装置的指令主要由伺服驱动系统实施，所以伺服驱动系统是数控机床的重要组成分。数控装置可以用足够高的速度计算并发出脉冲信号，关键在于伺服系统的响应并执行指令的速度和精度。当然反馈检测装置的测量精度也是决定位置控制精度的关键因素4、可编程控制器与机床I/O电路数控机床的自动控制由数控系统和PLC共同完成。其中数控装置负责完成与数字运算和管理有关的功能。如：译码、插补运算、位置伺服控制等。PLC用于接收来自零件加工程序的开关功能信息（辅助功能M、换刀指令T）、来自机床操作面板及机床侧的开关量信号，并进行逻辑运算完成输出控制功能，实现各功能及操作方式的联锁。也就是说，PLC按照预先规定的逻辑顺序对机床电气设备的启停，主轴转速、转向及启停，刀具的更换，工件的夹紧、松开，液压、气动、冷却、润滑系统的运行、机床限位行程开关，倍率开关的调节、方式开关的选择进行控制，并实现各种状态指示、故障报警以及通信等。机床输入输出电路和装置是用于实现I/O控制的执行部件，是由继电器、电磁阀、接触器、行程开关等组成的逻辑电路。输入输出信号通过输入输出接口与PLC交换信息。目前FANUC数控系统一般将PLC内置，也就是说不需要独立的PLC设备，PMC已成为数控系统的重要组成部分。§4.1-2.2FANUC-OiB系统组成及功能连接（1）FANUC-OiB系统组成及功能系统单元是由主模块和I/O两个模块构成，如图所示.图系统主模块下层功能板图系统主模块上层功能板图系统主模块和输入输出模块1)系统主模块.主模块由主板、CPU卡、显示卡、伺服轴控制卡、FROM/SRAM存储卡（在伺服控制卡下面）、模拟量主轴控制卡（在显示卡下面）和电源单元等组成。如图所示。CPU卡通过BUS总线与各功能模块通信，实现CNC的控制；显示卡用于显示系统文字、图形。伺服控制卡通过高速串行总线（FSSB）实现伺服单元的控制；FROM/SRAM模块中，FROM用来存储CNC、数字伺服、PMC、其他CNC功能用的系统软件和用户软件（如系统梯形图、宏程序等），SRAM用来存储系统参数、加工程序等。模拟量主轴控制卡一般通过变频器控制主轴电机转速；电源单元为系统提供各种直流电源，电源单元的输入电源为直流24V。2)系统I/O模块。I/O模块包括内置I/O模块接口、手摇脉冲发生器控制及I/OLink控制。（2）FANUC-OiB系统连接1）系统存储电池（BATTERY、BAT1）：标准为3V锂电池，当系统停机时为存储模块SRAM提供电源，使其存储数据不丢失。2）系统状态指示发光二级管（4个绿色、3个红色）：系统上电初始化的动态显示及故障信息状态显示。3）系统存储卡（CNM1B）接口：通过存储卡对系统参数、加工程序、系统PMC参数及梯形图进行备份和恢复。4）系统串行通信接口（JD5A、JD5B）:RS-232-C异步串行通信接口，JD5A为通道0、1，JD5B为通道2.5)JA40:主轴驱动装置为模拟量信号控制装置接口(0~10V输出).6）JA7A：主轴驱动装置为串行数字控制装置的信号接口或模拟量控制主轴时的主轴位置编码器接口。7）JA1：CRT显示单元的视频信号接口。8）JA2：MDI键盘信号接口。9）系统状态显示LED：系统上电初始化过程及运行状态显示窗口。10）高速串行总线接口（COP20A）：系统显示装置为LCD时，作为系统显示信号和MDI键盘信号的串行传输接口（为光缆信号接口）。11）CA69A：伺服检测板接口。12）DC24V输入/输出接口（CP1/CP2）：CP1为系统外部DC24V输入接口，一般接外部24V稳压电源；CP2为DC24V输出接口，一般用来作为CRT的24V电源和I/O模块单元的24V电源。13）FUSE：系统DC24V输入电路的熔断器。14）COP10A：高速伺服串行总线（FSSB）接口，为光缆接口。15）MTSW、PSW调整开关、维修用。16）CB104、CB105、CB106、CB107：为系统内置I/O模块的输入/输出接口。17）JA3：机床手摇脉冲发生器接口。18）JD1A：系统I/OLink串行输入/输出信号接口，一般作为标准FANUC机床操作面板及系统I/O单元的输入/输出信号接口。19）CD38T：以太网卡接口。图为数控铣床或加工中心的FANUC-OiMB系统连接图图FANUC-OiB系统连接图§4.1-2.2数控机床进给伺服系统及硬件接口连接随着微电子和电力技术的不断发展更新，伺服控制系统从早期的模拟量控制逐步发展为目前大多数数控厂家使用的全数字控制系统。21世纪初，FANUC公司成功开发出高速串行总线（FSSB）控制的全数字交流伺服系统系列和系列，实现了数控机床高精度、高速度、高可靠性控制。位置控制是数控系统的主要控制工作之一。位置环是伺服控制的最外环，以位置指令作为控制对象。速度控制单元包括了伺服控制的电流环和速度环的双环控制系统。它将位置环发出的指令经过运算和放大后，驱动三相变频桥组产生与电动机转子相对应旋转磁场，使电动机转子产生旋转扭矩。进给伺服系统的位置控制形式分为半闭环控制和全闭环控制。1、半闭环控制系统这类数控系统采用角位移检测装置、该装置直接安装在伺服电动机轴或滚珠丝杠端部，用来检测伺服电动机轴或丝杠转角，根据丝杠螺距值推算出工作台的实际位移量，反馈到CNC装置的比较器中，与程序指令值进行比较，用差值进行控制直到差值为零，如图所示。图半闭环数控系统的示意图这类系统没有将工作台和丝杠螺母副的误差包括在内，因此，由这些装置造成的误差无法消除，会影响移动部件的位移精度，但其满足一般零件加工精度，成本较低，稳定性好，测试维修也较容易，应用较广泛。2、闭环控制系统这类数控系统采用直线位移检测装置（光删尺），该装置安装在机床运动部件或工作台上将检测到的实际位移反馈到CNC装置的比较器中，与程序指令值进行比较，用差值进行控制，直到差值为零，如图所示。图闭环数控系统的示意图这类系统可以将工作台和机床的机械传动链造成的误差消除，因此，其控制精度比半闭环系统高，但其成本较高，结构复杂，相对稳定性不高，易出现系统振荡现象，伺服调整比较困难。3、系列伺服单元系列伺服单元（如图所示）是FANUC公司高可靠性及较高的性能价格比的进给伺服驱动装置。一般用于小型数控机床进给轴的伺服驱动。图βi系列伺服单元1）系列伺服单元的端子功能L1、L2、L3：主电源输入端接口，三相交流电源200V、50/60Hz。U、V、W：伺服电动机的动力线接口。DCC、DCP：外接DC制动电阻接口。CX29：主电源MCC控制信号接口。CX30：急停信号（*ESP）接口。CXA20：DC制动电阻过热信号接口。CX19A：DC24V控制电路电源输入接口。连接外部24V稳压电源。CX19B：DC24V控制电路电源输出接口。连接下一个伺服单元的CX19A。C0P10A：伺服高速串行总线（HSSB）接口。与下一个伺服单元的C0P10B连接（光缆）。C0P10B：伺服高速串行总线（HSSB）接口。与CNC系统的C0P10A连接（光缆）。JX5：伺服检测板信号接口。JF1：伺服电动机内装编码器信号接口。CX5X：伺服电动机编码器为绝对编码器的电池接口。2）系列伺服单元的连接下面以FANUC-OiMateTB系统为例说明系列伺服单元的连接，如图所示。TC1为三相变压器，动力电源380V经过变压器转换成200V后分别连接到X轴、Z轴伺服单元的L1、L2、L3端子，作为伺服单元的主电路的输入电源。外部24V直流稳压电源连接到X轴伺服单元的CXA19A，X轴伺服单元的CXA19B连接到Z轴伺服单元CXA19A，作为伺服单元的控制电路的输入电源。伺服单元的DCC-DCP分别连接到X轴、Z轴的外接制动电阻，CX20A连接到相应的制动电阻的热敏开关，JF1连接到伺服电动机内装编码器的接口上，作为X轴、Z轴的速度和位置反馈信号。系列伺服单元的连接如图所示。数控铣床X、Y、Z轴电机伺服驱动通常采用图所示连接方式为其内部芯片提供24V电源由于各电源输出接口CX19B是否输出24V，决定于输入接口CX19A是否输入24V电压，故前一级驱动器无24V输入时、将导致后接驱动器均无法工作。§4.1-2.3数控铣床PMC控制从数控维修角度看：CNC、伺服与主轴驱动、PMC三大部分构成完整的数控系统。FANUCPMC——Programmablemachinecontroller其工作原理与其它工业自动化设备的PLC——ProgrammableLogicalcontroller工作原理基本相同，只是FANUC公司根据数控机床特点开发了专用的功能指令，以及相匹配的硬件结构。目前FANUC数控产品将PMC内置，也就是说不需要独立的PLC设备，PMC已成为数控系统的重要组成部分。2.3.1PMC、CNC和机床三者之间的信息交换1、FANUCPMC输入输出信号数控系统除了对机床各坐标轴的位置进行连续控制外，还需要对机床主轴正反转与起停、刀具的夹紧与松开、刀具更换、液压与气功、切削液开关、润滑等辅助工作进行顺序控制。现代数控系统均采用可编程序控制器完成。数控系统中PMC信息交换是以PMC为中心、在PMC、CNC和机床三者之间的信息交换。PMC与CNC之间的信息换分为两部分，其中CNC传送给PMC的信息主要包括各种功能代码M、T的信息，手动∕自动方式信息及各种使能信息等；PMC传送给CNC的信息主要包括M、S、T功能的应答信息和坐标轴对应的机床参考点等。所有CNC送至PLC或PLC送至CNC的信息含义和地址均由CNC厂家确定，PLC编程者只可使用，不可改变和增删。同样PLC与机床之间的信息交换也可分为两部分，其中由PLC向机床发送的信息，主要是控制机床的执行元件，如电子阀、继电器、接触器等；由机床传送给PLC的信息主要是机床操作面板输入信息（如机床起停、主轴正反转和停止等）目前FANUC系统中的PMC均为内装型PMC。图1所示为FANUC系统PMC的信息交换流程图。X信号为机床到PMC的信号；Y为PMC到机床的信号；G为PMC到机床的信号；G为PMC到CNC系统的信号；F为CNC系统到PMC的信号。图1.FANU系统的信息交换图FA2、G、F地址信号作用G地址:PMC输出至CNC的信号（CNC输入）。是FANUC公司设计CNC时根据机床操作的要求及CNC系统本身应具备的功能而设计好的使CNC执行工作的指令。这些信号中有些是启动CNC某个动作的子程序。这些子程序是CNC控制软件的一部分：根据机床的实际动作设计好的机床强电控制功能，如急停信号*ESP（G8.4）、自动加工程序启动信号ST(G7.2)；工作方式选择信号G43.0～43.7等等，用方式选择信号确定的工作方式见下表表：FS-16/18/21/0I系统工作状态与信号组合信号状态工作方式G43.7G43.5G43.2G43.1G43.0程序编辑EDIT00011自动运行MEU00001手动数据输入MDI00000手动连续进给JDG00101返回参考点REF10101另外一些信号是PMC通知CNC使CNC改变或执行某一种运行。如：FIN（G4.3）是PMC通知CNC辅助功能M或换刀功能T已结束执行。CNC接受到该信号后即可启动下个加工程序段的执行。下表为CNC运行时常用的部分G信号。符号信号名称地址*ESP系统紧急停止信号G8.4*FLWU循环启动信号G7.2*SP进给暂停信号G8.5*IT全轴互锁信号G8.0*IT1～*IT4各轴互锁信号G130辅助功能结束信号G4.3*JV0～*JV15手动进给速度倍率信号G10G11*FV0～*FV7自动进给速度倍率信号G12F地址:CNC输出至PMC信号。其中的一些信号是反映CNC运行状态的标志，表明CNC正处于某一状态。如AL(F1.0)表示CNC处于报警状态。MV(F102)进给轴移动中。另一些信号是CNC响应X（经过G信号）后执行某一运行的结果，用以通知PMC、PMC收到这些F信号，视其具体情况在做适当处理，还有一些信号是加工程序指令的译码输出，如M代码（F10～F13）T代码（F26～F29）。CNC将这些信号输出给PMC进行处理。FANUC—Oi系统部分常用F信号见下表符号信号名称地址M00~M31辅助功能代码信号F010~F013*FLWU报警信号F1.0RST复位信号F1.1MFM代码选通信号F7.0DEN分配结束信号F1.3辅助功能结束信号G4.3*JV0～*JV15手动进给速度倍率信号G10G11*FV0～*FV7自动进给速度倍率信号G122.3.2数控铣床PMC控制数控铣床PMC控制主要实现机床工作状态开关控制、手动及自动运行进给倍率、辅助功能M代码控制。1、数控机床工作状态开关PＭC控制图数控机床工作状态开关(1)数控机床工作状态开关：图所示（2）系统的工作状态1）编辑状态(EDIT)：在此状态下，编辑存储到CNC内存中的加工程序文件。2）存储运行状态（MEM）:在此状态下，系统运行的加工程序为系统存储器内的程序。3）手动数据输入状态（MDI）：在此状态下，通过MDI面板可以编制最多10行的程序并被执行，程序格式和通常程序一样。4）手轮进给状态（HND）：在此状态下，刀具可以通过旋转机床操作面板上的手摇脉冲发生器微量移动。5）手动连续进给状态(JOG)在6）机床返工作回参考点（REF）数控机床的工作状态开关常用的操作面板如图示2、系统工作状态信号系统工作状态由系统的PMC信号通过梯形图指定。系统工作状态与信号的组合G地址如表所示。表中“1”为信号接通，“0”为信号断开。表系统工作状态与信号组合信号状态工作状态G43.7G43.5G43.2G43.1G43.0程序编辑EDIT00011自动运行MEM00001手动数据输入MDI00000手动连续进给JDG00101返回参考点REF101013、系统工作状态的PMC控制下面以我院FANUC0iMate-MB系统为例学习PMC控制原理。系统工作状态的PMC梯形图如图所示。系统状态开关PMC输入地址为X7.4、X7.5、X7.6、X8.0，当开关旋转至不同位置选择不同工作方式、其输入X地址均有不同组合。编辑状态：输入信号X7.4X7.5置1.存储运行（又称自动运行）：输入信号X7.4为1.R400.1线圈为1.手动数据输入：输入信号X7.4、X7.5、X7.6、X8.0均为0.手动连续进给（又称点动进给）：输入信号X7.4、X8.0均为1.返回参考点(回零点):输入信号X7.4、X7.6、X8.0均为1.图系统工作状态的PMC梯形图2、数控机床进给倍率开关的PＭC控制数控机床手动进给倍率速度实现原理过程CODB代码转换指令该指令是把2个字节的二进制代码（0～255）数据转换成1个字节，2个字节或4个字节的二进制数据指令。具体功能是把2个字节二进制数据表内号数据（1个字节、2个字节或4个字节的二进制数据）输出到转换数据的输出地址中。一般用于数控机床面板的倍率开关的控制，比如进给倍率，主轴倍率等的PMC控制。功能指令格式如图3-1所示。图3-1CODB代码指令格式指令格式说明如下：错误输出复位（RST）:RST=0，取消复位（输出W1不变）；RST=1，转换数据错误，输W1为0（复位）。执行条件（ACT）:ACT=0，不执行COBD指令；ACT=1，执行CODB指令。数据格式指定：指定转换数据表中二进制数据的字节数，0001为1个字节二进制数；0002为2个字节二进制数；0004为4个字节二进制数。数据表的容量：指定转换数据表的范围（0～255），数据表的开头为0号，数据表的最后单元为n号，则数据表的大小为n+1。转化数据输入地址：指定转换数据所在数据表的表内号地址，一般可通过机床面板的开关来设定该地址的内容。转化数据输出地址：指定数据表内的1个字节，2个字节或4个字节的二进制数据转换后的输出地址。错误输出（W1）：在执行CODB指令时，如果转换输入地址出错，（如转换地址数据超过了数据表的容量）则W1为1。图3-2转换指令CODB的应用如图3-2所示：把指定数据表的2个字节二进制数据输出到地址R0004中，其中R0000是由机床面板进给倍率开关指令的倍率值（如0%、10%、20%、30%等）的地址。当进给倍率开关在20%位置时，通过CODB指令就把数据表的20（2字节二进制代码）输出到R0004地址中，然后再把R0004数据通过G地址（G10、G11手动、G12自动）传送到CNC系统中实现进给倍率的控制。具体转换过程如图3-3所示。图3-3CODB指令转换数据的过程2、数控机床上倍率开关的功能及手动进给倍率地址在数控机床上“倍率信号”通常包括手动进给速度倍率，自动进给速度倍率，主轴转速倍率等。以下叙述均以我院数维实验室FANUCOI—MateMB数控铣床PMC控制梯形图为例，介绍手动进给速度倍率控制实现过程。PLC、CNC和机床面板倍率开关三者之间倍率控制主要信息交换如图3-4所示：图3-4.PLC.CNC、倍率开关信息传递1）手动进给速度倍率信号如图3-4所示：通过手动进给倍率开关选择百分比（%）来增加或减少手动进给速度。在PMC控制中倍率开关输入信号地址共有有4位（X7.0、X7.1、X7.2、X7.3）二进制编码信号。PMC传送致CNC系统手动进给倍率信号地址为G10、G11。JOG(手动)进给倍率*JV1～*JV15〈GD10，G11〉，信号为负逻辑、即位为0有效。手动进给速度倍率信号共有高低两个8位二进制编码信号。部分对应信号编码如表3-1、表3-2所示表3-1FANUC手动进给倍率低八位信号地址G10G10.7G10.6G10.5G10.4G10.3G10.2G10.1G10.0倍率*JV7*JV6*JV5*JV4*JV3*JV2*JV1*JV076543210位000000000064320040010012864000000200128001600004000640160000600003200000800表3-2FANUC手动进给倍率高八位信号地址G11G11.7G11.6G11.5G11.4G11.3G11.2G11.1G11.0倍率*JV16*JV15*JV14*JV13*JV11*JV10*JV9*JV876543210位000000000000000001000000000020000000002564000000005120600000000512256800基本手动进给速度通过参数PRM1432设定。手动（JOG）方式进给速度=参数设定值（NO.1432）×手动进给倍率%手动进给倍率%这里要注意：在FANUC系统中“*”代表该信号为低电平“0”有效，因此、当*JVi为“1”时Vi=0、当*JVi为“0”时Vi=1.2）倍率开关：机床手动进给速度倍率、自动进给速度倍率输入，一般采用波段倍率开关。通过进给倍率开关选择百分比（%）来增加或减少进给速度。通常选用4位二进制编码波段开关。如下表3-3列出开关位与相应PLC输入X地址及手动进给倍率对应关系。表3-3波段开关位置与手动进给倍率倍率开关选择信号倍率开关位置X7.3X7.2X7.1X7.00111100000111100000021101005003110001500410110200051010030006011004000701110500080000060009100107000101010080001110110900012110010000131101110001411101200015111113000例：当旋转倍率开关处于位置2时，选中对应输入PLC输入X7地址为0010，对应倍率值为5%。。3）手动倍率信号的PLC控制原理及实现过程以我院FANCOIMateMB梯形图为例，介绍手动倍率PLC控制原理及实现过程。部分PMC控制梯形图如图3-5所示：图3-5FANUCOIMateMB手动倍率部分控制梯形图手动倍率控制原理及过程：操纵面板上的手动4位二进制编码的通用波段开关，输入PMC地址为X7.0～X7.4,在PLC梯形图中（图3-5）、当二进制波段开关在0～15（表4）不同位置时、输入地址X7.0～X7.4状态（0或1）与寄存器R0000.0～R0000.3的状态逐一对应，CODB代码转换指令把寄存器R0000.0的值指定的数据表号对应2个字节二进制数据输出到转换数据的输出地址R0004～R0005对应位，R0004、R0005软继电器按相应逻辑通过取反后接通或断开G10～G11对应位线圈。在手动状态下（JOG)当按下某轴（如：X+）方向运行按钮、工作台按G10、G11所确定的进行倍率值运行。[例]:手动倍率5%PMC控制过程、操作倍率波段开关处于于开关位置2（表3-3），相应PMC输入地址值X7（1101）、由梯形图控制关系，软继电器R0000的值为R0000（0010）、经CODB二进制代码转换指令运算选中其数据表内号2将其对应二进制数据500赋予软继电器R4、R5（0000000111110100）对应位。R4、R5按逻辑关系各位之取反后、一一对应驱动输出G10、G11（1111111000001011）地址。如下表所示。1514131211109876543210R5R40000000111110100G11G1011111110000010112561286432164倍率值%==256+128+64+32+16+4=5%手动（JOG）方式进给速度=参数设定值（NO.1432）×手动进给倍率%手动（JOG）方式进给速度=参数设定值（NO.1432）×5%4）自动倍率信号的PLC控制自动倍率信号的PLC控制原理过程与手动基本相同，且使用同一倍率开关来改变编程进给速度，但PMC传送致CNC系统自动进给倍率信号地址为G12。自动进给倍率*FV0～*FV7〈G12〉，信号为负逻辑、即位为0有效。如下表所示G12.7G12.6G12.5G12.4G12.3G12.2G12.1G12.0编程进给倍率*FV7*FV6*FV5*FV4*FV3*FV2*FV1*FV0111111110%111110105%1111010110%1110101120%1110000130%1101011140%1100110150%在自动运行切削进给速度值(F代码)上，可以乘0~254%范围内以1%为单位的倍率。倍率值当*FV为1时、Vi=0当*FV为0时、Vi=1编程自动进给速度=F倍率值下图为自动进给倍率控制梯形图。例：自动进给倍率30%PMC控制实现过程如下,编程速度进给值F=200mm/min.进给轴工作台移动速度分析如下：此时倍率选择波段开关处于位置5（表），PMC输入地址X7.3、X7.2、X7.1、X7.0的值分别为1、0、1、0，根据梯形图逻辑控制关系，软继电器R0000.0、R0000.1、R0000.2、R0000.3、的值分别为0101（5），经CODB代码转换指令运算选中数据表内号为5的地址中所对应的数据30、并将30二进制数赋予软继电器R0006各位、并将软继电器R0006各位值、按梯形图控制逻辑对应赋值给自动进给倍率信号地址G12各位。如表所示。76543210R000600011110G121110000116842倍率值=16+8+4+2=30%编程自动进给速度=F倍率值=20030%=60mm/min(60毫米/每分钟)4、数控机床辅助功能PMC控制。数控机床的辅助功能代码包括M代码、T码及S代码。T代码为换刀指令代码、由于数控铣床无刀库故不用T代码编程。随着数控系统的发展S代码已由CNC译码控制。数控铣床PMC主要控制处理M代码。表为部分国际标准M代码功能。当然机床厂家也可根据机床具体控制情况编写辅助功能M代码，如主轴换挡功能、工作台的交换功能等。表数控机床标准辅助功能代码M码的功能M代码功能用途M00程序停中断程序执行指令。程序段内的动作完成后，主轴及冷却停止。这时以前的状态信息被保护，按循环启动按钮可从新启动程序运行。M03主轴正转驱动主轴正转旋转指令M04主轴反转驱动主轴反转旋转指令M05主轴停主轴停止指令M08冷却液开打开冷却液指令（PMC输出、冷却泵启动）M09冷却液关关闭冷却液指令（PMC输出、冷却泵停止）M30程序结束指示加工程序结束指令。在完成零件加工程序后，主轴及冷却停止，控制装置和机床复位。程序自动回到程序的头。1）M代码控制时序在PMC梯形图中M代码控制时序中主要用到功能指令DECB。1））DECB功能指令DECB指令：可对1、2或4个字节的二进制代码数据译码，所指定的8位连续数据中，有一位与代码数据相同时，对应的输出数据位为1.DECB指令主要用于M代码、T代码的译码，一条DECB指令可译8个连续M代码或8个连续T代码。.图DECB译码指令格式。图DECB译码指令格式译码格式指定：0001表示1个字节的二进制代码数据，0002表示2个字节的二进制代码数据，0004表示4个字节的二进制代码数据。译码信号地址：给定一个存储代码数据的地址。译码指定数:给定要译码的8个连续数字的第一位。译码结果输出：给定一个输出译码结果的地址。ACT为指令执行条件。图为DECB指令应用举例图DECB应用图中，当加工程序执行M02、M03、M04、M05、M06、M07、M08、M09时，R0403.0、R0403.1、R0403.2、R0403.3、R0403.4、R0403.6、R0403.7分别为1.2)固定定时器（TMRB）在梯形图中设定TMRB的时间，其定时时间不能用PMC参数改写。固定定时器一般用于机床固定时间的延时，不需要用户修改时间。如机床自动润滑时间等的控制。图为固定定时器的指令格式。图固定定时器指令格式控制条件：当ACT=0时，输出定时继电器T03=0.当ACT=1时，经设定延时时间后，输出定时继电器T03=1.定时器号：PMC-SA3共有100个，编号为001~100.设定时间：设定时间的最小单位为8ms，设定范围为8~262136ms。定时继电器：作为定时器的输出控制，定时继电器的地址由机床厂家决定，一般采用中间继电器。图固定定时器应用图为应用实例，当X000.1为1时，经过4000ms的延时，定时继电器R000.1为“1”。2））M代码控制时序系统读到程序中的M代码指令时，就输出M代码指令信息，FANUCOi系统M代码信息输出地址为F10~F13（4个字节二进制代码），对应关系如下表.F10M07M06M05M04M03M02M01M00F11M15M14M13M12M11M10M09M08F12M23M22M21M20M19M18M17M16F13M31M30M29M28M27M26M25M24通过系统读M代码的延时时间TMR(系统参数设定)后系统输出M代码选通信号MF，FANUCOi系统M代码选通信号为F7.0.当系统PMC收到M代码选通信号（MF）后执行PMC译码指令DECB，把系统的M代码信息译成某继电器为1（开关信号），通过是否加入分配结束信号DEN实现移动指令和M代码是否同时执行，FANUCOi系统分配结束信号（DEN）为F1.3。M功能指令执行结束后，把辅助功能结束信号FIN送到CNC系统中，FANUCOi系统辅助功能结束信号为(FIN)G4.3.当系统接收到PMC发出的辅助功能结束信号FIN后，经过辅助功能结束延迟时间TFIN,切断系统M代码选通信号MF。当系统M代码选通信号切断开后，切断系统辅助功能结束信号FIN，然后系统切断M代码指令输出信号，系统准备读取下一条M代码指令。具体M代码控制时序如图所示3））M代码PMC控制如图所示为我院数控铣床（系统采用FANUC-Oi-Mate-MB系统）的M代码辅助功能指令执行部分PMC控制梯形图。自动程序运行时M03为主轴正转、M04为主轴反转、M05为主轴停止。PMC输出Y0.0置1、主轴正转；PMC输出Y0.1置1、主轴反转。自动程序运行时执行M03、M05辅助功能代码主轴正转、停止控制原理过程如下.由梯形图知自动运行时主轴正转输出线圈Y0.0前，常开或常闭触点为：R400.1常开、R403.4常闭、R403.5常闭、Y0.0常开、X8.4常开、R30.0常开。R400.1常开：由梯形图知、在自动运行工作方式时，软继电器R400.1线圈为1，故R400.1常开闭合。R403.4常闭：由梯形图DECB指令分析知当主轴执行反转指令M04时R403.4为1，故当主轴停止时R403.4常闭为1.X8.4常开：由于G8.4*为PMC传送给CNC系统急停信号、且逻辑负有效，故正常运行时X8.4常开闭合。X8.4为机床操作面板急停开关输入信号，机床正常运行时处于常闭状态、并接24V电源，当将要出现刀架于工件相碰撞等故障时，按下急停开关X8.4常开闭合断开，G8.4由1变为0通知系统故障急停。R30.0常开：由梯形图知R30.0线圈由Y0.1常闭和F1.1常闭控制。Y0.1为主轴反转输出控制，F1.1系统复位信号、由CNC传送给PMC。如果主轴停止且不按下面板复位键、则Y0.1和F1.1常闭态接通，R30.0线圈接通、R30.0常开闭合。由于上述软继电器均闭合、由梯形图知当Y0.0线圈闭合时、Y0.0常开闭合，主轴正转。Y0.0线圈接通主轴正转自动运行，由R403.3常开、R410.1常开闭合控制。R410.1常开：R410.1线圈为定时器TMRB（0001号）输出控制，当PMC输出主轴正反转停止信号100ms后，方可进行正反转变换，即R410.1线圈接通R403.3常开闭合。R403.3常开：当机床自动运行，程序执行到M03时、系统输出M代码选通信号F7.0为1，二进制译码指令DECB把程序中的M码指令信息(F10)转换成开关量控制。R0403.3为1、R403.3常开闭合。R403.3常开、R410.1常开闭合,Y0.0输出1主轴正转.Y0.0常开闭合,即使R403.3由闭合变为常开，Y0.0线圈控制通道保持接通。Y0.0常开闭合主轴正转后、G4.3为1、当系统收到此信号后，切断M代码选通信号、F7.0置0，R403.3由闭合变为断开，DECB译码结束、系统准备读取下一条M代码指令信息。图辅助功能M代码PMC控制当机床自动运行，程序执行到M05时、系统输出M代码选通信号F7.0为1，软继电器R0402.0置1，二进制译码指令DECB执行译码功能，R0403.5置1、R0403.5常闭打开Y0.0线圈断开，主轴停转。附FANUC-OiMateMB梯形图。五、FAPTLADDER-ⅢPMC编程传输软件FAPTLADDER-Ⅲ软件（简称FAPTLADDER-Ⅲ）其中FAPT[FANUCAutomaticallyProgrammingTool],FANUC自动编程工具），它是在PCWindows操作系统上运行的PMC程序开发工具，根据不同的版本，几乎适用于FANUC公司所有版片的数控系统。其主界面如图5-1所示。图5-1FAPTLADDER-Ⅲ主界面1．LADDER-Ⅲ软件的主要功能用RS-232C通信电缆将数控机床与计算机连接起来可以上传和下载PMC梯形图。此外LADDER软件具有动态在线监控和在线编辑功能为数控机床故障诊断提供了有效手段和方法。实现数控机床与计算机通信必须首先设置机床侧与计算机侧(LADDER-Ⅲ)通信参数一致，然后进行连接(LADDER-Ⅲ:connect)。FAPTLADDER-Ⅲ的工作方式有离线方式和在线方式。离线方式：在与PMC不通信的状态下编辑程序，包括顺序程序的制作和编辑，顺序程序PMC的传送。在线方式：在与PMC通信的同时进行程序的编辑和监视。2．在线连接LADDER-Ⅲ、上传和下载PMC梯形图、在线监控编辑梯形图（1）设置数控系统进入PMC程序通信状态1）按下MDI面板的“SYSTEM”功能键，在按下[PMC]软键，进入PMC系统控制界面。2）按下软键向后翻页软件，系统弹出PMC控制系统菜单，按下[MONIT]软键,进入“PMC监控器菜单”界面.3)按下[ONLINE]软键,进入“在线监控参数设置”界面，如图所示图在线监控参数设置利用光标移动键，将光标定位在“RS-232”设置栏的“USE”选项上，这时RS-232通信端口将作为PMC程序的传输通道。利用光标移动键，设置通信速度波特率、奇偶校验(PARITY)、停止位(STOPBIT)等。完成了“在线监控参数设置”界面的设置后，数控系统PMC程序通信准备就绪。（2）设置计算机侧的梯形图编辑软件进入PMC程序通信状态通过在FAPTLADDER-Ⅲ中指定下列项目，可将FAPTLADDER-Ⅲ与某个通信端口自动连接。在菜单栏选择TOOL-Communication(如图所示)，在弹出的通信设置对话框中，设置所使用的通信端口名称，通信参数，如图所示。图菜单栏中工具子菜单通信图设置通信端口及参数1）Enabledevice(可使用的设备)：列表中显示可使用的通信端口，即计算机上的通信端口名称。2）Uesdevice（使用的设备）：选中Enabledevice列表中的某一设备，选择“Add》”按钮，即可将该设备设为“使用的设备”，系统会在“Uesdevice”列表中显示该设备名称。3）Deviceproperty(设备属性)：显示、设置通信参数。在“Enabledevice”列表框中选择某一设备，单击“Setting”按钮，系统弹出如图所示“Communicationparameter”(通信参数设置)对话框、如图所示，利用该对话框设置所选通信端口波特率、校验位、停止位。系统会在“Deviceproperty”中显示新设置的通信参数。图通信参数设置（3）连接数控系统与计算机。单击“Connect”按钮。计算机与数控系统开始连通，系统显示连通进度，如图所示，当连通进度指示条被填满，并且“Connect”变为“Disconnect”图通信连接状态显示对话框表明连通成功。（4）选择工具栏Tool-LoadfromPMC,（如图所示）在弹出的对话框中设置传输内容“Ladder”计算机接收数控系统传入的PMC程序。图下载梯形图子菜单从数控系统向计算机装载PMC程序结束后，系统弹出“ProgramList”对话框显示计算机接收到的PMC程序（Level1、Level2）。当前状态即为“在线监控”状态，FAPTLADDER-Ⅲ软件的在线/离线按钮、在线监控按钮处于按下状态，如图所示。进入在线监控状态后，数控系统的PMC控制菜单被锁定。在线监控状态梯形图动态跟踪显示输入输出软继电器实时状态，如图所示。粗蓝线表示（ON）接通状态；细线表示（OFF）断开状态。（5）按下“在线编辑”快捷按钮，进入在线编辑PMC程序状态，可以编辑修改梯形图。如图所示。图下载梯形图程序列表图在线监控状态梯形图图在线编辑梯形图（6）单击保存按钮，即实现将PMC程序备份到计算机中。（7）经过FAPTLADDER-Ⅲ软件编辑的PMC程序若要能够在数控系统中运行，必须先经过编译处理。选择菜单栏Tool-Decompile,系统弹出“Decompile”对话框。单击“Exec”按钮，系统执行编译操作，如图所示图系统执行编译操作（8）将完成编辑的PMC程序传输到数控系统选择工具栏Tool-StoretoPMC(如图所示)，在弹出的对话框中设置传输内容“Ladder”，系统将PMC程序从计算机传输至数控系统。图上传梯形图子菜单六、FAPTLADDER-Ⅲ通信软件应用FAPTLADDER-Ⅲ软件最大特点：上传下载梯形图操作简便，具有在线动态监视功能，显示画面可连续滚动，直观性强。1）修改G8.0(全轴互锁信号),G130（各轴互锁信号)地址状态G地址是FANUC公司设计CNC时根据机床操作的要求及CNC系统本身应具备的功能而设计好的使CNC执行工作的指令。FANUC-PMCG8.0全轴互锁信号,G130各轴互锁信号。（1）用RS232通讯电缆连接数控机床与计算机运行LADDER-Ⅲ软件。（2）下载梯形图。G8.0、G130PMC控制梯形图如图5-2所示、上电后R0401.0闭合、这两种线圈均为正逻辑，即1状态。图5-2G8.0、G130PMC控制梯形图（3）操作机床工作方式开关，分别选择手动、自动、MDI方式，分别运行X、Y、Z正负方向填入表6-1。（4）将梯形图置于编辑状态，分别将驱动G8.0、G130.0、G130.1、G130.2线圈的软继电器R0401.0由常开变为常闭，如图5-3所示：图5-3G8.0、G130PMC控制梯形（5）编译后回装梯形图。（6）下载并将梯形图置于在线状态，观察G8.0、G130.0、G130.1、G130.2状态（此时均负逻辑）即由1状态变为0状态。（7）手动（自动、MDI）方式分别运行X、Y、Z轴填入表6-1。表6-1G8.0、G130状态与各轴运动关系代码状态运动轴XYZG8.01运动0不移动G130.01运动运动运动0不移动G130.11运动运动运动0不移动G130.21运动运动运动0不移动G8.0是全轴互锁信号、即如果为零状态所有轴将被锁住不动。G130.0是X轴锁住信号；G130.1是Y轴锁住信号；G130.2是Z轴锁住信号。2、修改手动进给倍率值：1）用RS232通讯电缆连接数控机床与计算机，并分别设置为相同通讯参数。运行LADDER-Ⅲ软件下载梯形图，并设置为在线监控工作方式。操作机床工作方式开关，选择手动（JOG）工作方式。4）操作倍率开关选择不同倍率值，观察梯形图各地址状态及信号对应关系、分别记录各信5)将梯形图置于编辑状态、将CODB指令数据表内号15对应二进制数修改为零。如图5-4所示。编译后、回装梯形图。将工作方式选择为手动模式（JOG).旋转倍率开关选择最大倍率120%，手动方式移动各轴工作台、观察各轴移动情况。结果发现各轴均不动。图5-4CODB指令图在操作转换倍率开关时、CODB代码转换指令中R0004～R0005的值随R0000.0的值而动态变化、并按相应逻辑通过取反后接通或断开G10～G11对应位。学生进一步理解了速度大小不取决于选择的倍率大小而决定于CODB代码转换指令数据表内号数据对应的二进制值大小。通过直观、在线、动态教学模式学生理解了CODB代码转换指令选择数据、并将数据表数据输出给输出地址的转换过程。小结在具体实践中、学生产生了好奇心，激发了探索欲。许多学生通过实时在线监控，多次观察、记录、计算各软继电器状态值。在讨论争吵中加深理解了PMC控制原理及相关指令，尤其是对CODE功能指令的学习、许多学生在理论教学中根本听不懂。事倍功半。这种直观、轻松、互动的气氛，同时也激发了学生学习主观能动性、独立思考能力。老师仅仅是启发和指导。培养了学生沟通和协助能力。学生在互相配合实训中、相互讨论、互帮互学、提高了语言表述能力及沟通能力。由于实训课题需要多人相互配合才能很好完成、培养了学生团队合作精神。电路，如图4-1.1所示。2．工作原理整流变压器二次侧输出电压u2波形如图4-1.3中a所示。当二次侧输出交流电压为正半周（0—t1时刻，上正下负），①点电位高于②点电位。二极管V1、V4正偏导通，V2、V4反偏截止，电流IL的通路是①→V1→RL→V4→②，如图4-1.4中a所示。此时负载RL上得到一个半波电压，如图4-1.3中b（0—t1、t2—t3时刻）所示。当二次侧输出交流电压为负半周（t1—t2时刻，上负下正），②点电位高于①点电位。二极管V3、V2正偏导通，V1、V4反偏截止，电流IL的通路是②→V3→RL→V2→①，如图4-1.4中b所示。此时负载RL上也得到一个半波电压，如图4-1.3中b（t1—t2、t3—t4时刻）所示。