(1)FANUC0i-MC数控系统软硬件的整体结构 FANUC0i-MC数控系统将微处理器、存储器、硬件模块等形成特定的功能单元,连同相应模块结构的软件一起构成功能模块。
1)主CPU模块。它是0i-MC数控系统的核心,整个系统的控制、信号处理和信息交换均由它实现,它可以管理和组织整个CNC系统的功能,如系统ROM的初始化引导、中断管理、系统出错识别和处理系统软硬件的诊断功能等。
2)操作和控制数据输入输出的CRT显示子模块。用于零件程序、参数数据、各种操作命令的输入输出,显示各种接口电路信号的状态,显示图形等。
3)主轴控制子模块、伺服轴控制子模块。可以实现四个轴进给和一个串行主轴或一个模拟主轴的伺服驱动。
4)PMC控制子模块。内置PMC-SB7,可通过I/OLINK接口连接PMC的输入输出部分,经PMC软件程序扫描处理与NC接口信号交换信息状态。
5)DRAM/SRAM/FROM存储器子模块。用于存储系统程序和数据。全部零件加工程序和系统的工作参数存放在有后备电池的CMOSRAM中。
6)主CPU模块的整个接口连接。它包括CRT、MDI、软功能键、风扇、电池、RS-232C、MPG、I/OLINK(JD1A)、连接伺服单元的FSSB光缆接口、JA40模拟主轴、串行主轴/编码器、电源输入输出等。存储卡插槽用于连接存储卡,可对参数、程序、梯形图等数据进行输入/输出操作,也可进行DNC加工。
当使用标准机床操作面板,用I/OLINK接口扩展96输入/64输出单元时,要在PMC软件上进行地址分配。在全闭环伺服控制中,用光缆扩展分离型接口板M1可接四个轴的位置反馈,需匹配设定一系列机床参数。
(2)FB3立式数控仿型铣床的PMC可编程序控制器 FANUC0i-MC配有内装型PMC- SB7,在CRT上可以动态显示PMC程序并实时监测运行状态,PMC程序是根据机床控制和顺序流程的要求,按照一定的逻辑关系由这些地址和功能指令组合而成。
PMC程序是根据数控、电气、机械、液压等结构特点而开发编制的。首先,将PMC机床控制程序、报警文本信息等传送到数控系统中,操作机床调试各轴的移动功能、紧急停止和限位保护功能、主轴机械变档功能、主轴箱平衡压力和润滑功能、辅助电动机电器控制功能、操作面板控制功能等、在编程机或数控系统的显示器上观看PMC控制信号的现行状态和逻辑结果,检查伺服系统控制接口信号的逻辑关系正确与否,实现机电液一体化接口连接控制的有效结合。
(3)控制系统的连接和调试 电气部分有5个辅助三相电动机,有几十个信号采集元件,操作台采用标准机床面板,有模拟主轴驱动系统和四套进给伺服驱动系统的接口控制信号等需要控制。完成电气原理图的设计,包括电气系统供电、急停限位保护、三相电动机保护与控制;通过PMC采集元件信号、采集伺服接口控制信号等。
1)控制系统的连接。FANUC 0i-MC数控系统输入电压为+24V,约7A。伺服系统输入电压为AC200V(不是220V)。这两个电源的通电及断电是有要求的,原则上是在FANUC0i的控制之下通断电。PMC的I/O有扩展I/O电路板,有些CNC接口固定地址信号通过PMC由数控系统直接采集,如参考点减速和急停信号;外部I/O扩展模块通过I/OLINK现场总线电缆与数控系统连接,I/O扩展模块在使用前需首先设定地址范围。按照FANUC0i- MC系统硬件连接说明书和设计的电气原理图进行控制系统的连接,连好后认真检查,特别要检查供电电源和强电部分,防止对地短路。
2)通电前的外观检查。
①机床电器检查:打开机床电控柜,检查继电器、接触器、熔断器、伺服速度控制单元插座、主轴电动机速度控制单元插座等有无松动。
②CNC电控箱检查:打开CNC电箱门,检查各类接口插座、伺服电动机反馈线、手摇脉冲发生器插座等。按照说明书检查各印制线路板上的短路端子的设置情况,一定要符合设定的状态。
③接线质量检查:检查所有的接线端子,包括强弱电部分在装配时接线的端子及各电动机电源线的接线端子,每个端子都要用旋具紧固一次,直到用旋具拧不动为止。
④电信号对地短路检查:所有电信号用万用表对地线测量电阻,以防止电气系统重新配线造成对地短路。
⑤限位开关检查:检查所有限位开关动作的灵活及固定器件是否牢固,限位和急停开关应接常闭触点。
⑥按钮及开关检查:检查操作面板上所有按钮、开关、指示灯的接线。
⑦地线检查:要求有良好的地线,测量机床地线,接地电阻不应大于1Ω。
⑧电源相序检查:用相序表检查输入电源的相序,确认输入电源的相序与机床上各处标定的电源相序应绝对一致。(www.daowen.com)
3)控制系统的调试。
调试步骤一:控制系统的通电。
先拔掉CNC系统和伺服单元的保险,给机床通电。如无故障,装上保险,给机床和系统通电。先对数控系统存储区进行初始化建立系统,此时,系统还会有#401等多种报警。这是因为系统尚未输入参数,伺服和主轴控制尚未初始化。
调试步骤二:设定系统的机床参数。
①设定系统功能参数,建立系统正常运行。这些系统参数是订货时用户选择的功能,机床调试后将功能表交给用户。
②设定伺服参数,0i系统#1001~#1852的有关参数,包括位置增益、G00速度、F的允许值、最大允许跟随误差、粗停范围、精停范围、加减速时间常数等,参数设定不当,会产生#4∗7报警。
③设定主轴控制参数,设定各档最高速度、变档方法、主轴模拟量输出参数、模拟主轴零漂补偿参数等。
④按照“参数手册”设定系统和机床的有关参数。调整几百个机床参数,使机床具有优良的性能。
上述参数设定好后应关机,重新开机启动。此时仍有#408或#750等报警,这是因为尚未编制PLC程序,CNC与PLC的接口信号没有满足条件。
调试步骤三:编PLC梯形图程序。
可以在CNC系统上现场编制梯形图,也可以把编程软件装入PC,编好后传入CNC的RAM中,切记要把梯形图存入F-ROM,否则关机后梯形图会丢失。梯形图最重要的注意点是一个信号的持续(有效)时间和各信号的时序及信号的互锁关系。在FANUC系统的连接说明书(功能)中对各控制功能的信号都有详细的时序图,调机时如发现某一功能不执行,应首先检查接线,然后检查梯形图。
调试机床实际上是把CNC的I/O控制信号与强电柜的继电器、开关、电磁阀等输入/输出信号相对应起来,实现机床所需的动作与功能。CNC系统提供PLC信号和梯形图的诊断界面,可以看到各信号的当前状态和逻辑关系。
4)机床通电调试过程。按CNC电源通电,接通CNC电源,观察显示屏,直到出现正常界面为止。将状态开关置于MDI状态,选择到参数页面,匹配调整机床参数。将状态选择开关放置在JOG位置,将点动速度放在最低档,分别进行各坐标正反方向操作,同时用手按与点动方向相对应的超程保护开关,验证其保护作用的可靠性,然后,再进行慢速的超程试验,验证超程限位开关安装的正确性。将状态开关置于REF回参考点方式,参考点返回设为反向找零,没完成回零操作就不能自动运行。进行手动导轨润滑试验,使导轨有良好的润滑。逐渐变化快速移动超调开关和进给倍率开关,随意点动各进给轴,观察速度变化的正确性。
5)功能试车。测量主轴实际转速,将机床锁住开关放在接通位置,用手动数据输入指令,进行主轴任意变换档位、变速试验,测量主轴实际转速,并观察主轴速度显示值,调整其误差应限定在5%之内。可根据具体情况对各个功能进行试验,以机床最大行程设定软件限位。为防止意外情况发生,最好先将机床锁住进行试验,然后再放开机床进行试验。
①EDIT功能试验:将状态选择开关置于EDIT位置,自行编制一简单程序,尽可能多地包括各种功能指令和辅助功能指令,移动尺寸以最大行程为限,同时进行程序的增加、删除和修改。
②自动状态试验:将机床锁住,用编制的程序进行空运转试验,验证程序的正确性,然后放开机床,分别将进给倍率开关、快速超调开关、主轴速度超调开关进行多种变化,使机床在上述各开关的多种变化的情况下运行,然后将各超调开关置于100%处,使机床充分运行,观察整机的工作情况是否正常。
为提高机床的定位精度和重复定位精度,用激光干涉仪测量三个直线轴滚珠丝杠的螺距误差,在数控系统上进行螺距误差补偿,使精度控制在5μm以内。
③通过PMC程序,该机床有如下辅助功能:M00程序暂停;M01程序选择停止;M02程序结束;M03主轴正转;M04主轴反转;M05主轴停止;M08切削液开;M09切削液关;M13主轴正转开切削液;M14主轴反转开切削液;M21X轴镜像;M22Y轴镜像;M23X轴镜像取消;M24Y轴镜像取消;M30程序结束返回程序头;M60转头夹紧;M61转头放松;M98调用子程序;M99返回子程序。
综上所述,调试机床有三个基本方面:接线、编制梯形图和设置机床参数。调试中出现问题应从这三个方面着手处理,不要轻易怀疑系统,还应深入了解机床的控制原理和工艺操作过程,不断地积累实际经验,提高实际处理问题的能力。
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