数控机床电气控制课件 第四章 日本数控系统

模块四 日本数控系统
SVMl—12伺服模块各指示灯和接口信号的定义（二） 10)直流回路连接充电状态LED。在该指示灯完全熄灭后，方可对 模块电缆进行各种操作，否则有触电危险。 11)JX5——伺服状态检查接口。该接口用于连接伺服模块状态检查电路 板。通过伺服模块状态检查电路板可获得伺服模块内部信号的状态。 12)JX1A——模块连接接口。该接口一般与主轴或上一个伺服模块的JX1B 连接，作通信用。 13)JXlB——模块连接接口。该接口—般与下一个伺服模块的JX1A连接。 14)PWM11／JV1B——A型NC数控系统接口。 15)PWM21／JS1B—— B型NC数控系统接口。该接口与FANUC 0i系统控制 单元相对应的伺服模块接口JSnA(n为轴号)连接。 16)ENC／JF1——位置编码器接口。该接口只在使用B型接口类型时使用。 17)三相交流变频电源输出端。该接口与相对应的伺服电机连接。
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控制单元主板的连接图
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控制单元主板与串行主轴及伺服轴的连接
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控制单元I／O板与显示单元的连接图
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控制单元I／O板内装I／O卡的连接图
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控制单元I／0板与MDI键盘、手摇脉冲发生器和 RS—232C串行接口的连接图
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SVMl—12伺服模块各指示灯和接口信号的定义(一) 1)直流电源输入端。该接口与电源模块的输出端、主轴模块、伺服模块 的自流输入端相连。 2)BATTERY——电池。该电池用于系统断电后，保存绝对型位置编码器的 位置数据。 3)STATUS——表示LED状态。用于表示伺服模块所处的状态，出现异常时， 显示相关的报警代码。 4)CX5X——绝对型位置编码器电池接口。一般地，与电池连接或在使用 分离型电池盒时，与下—伺服模块地CX5Y连接。 5)CX5Y——绝对型位置编码器电池接口。一般地，在使用分离型电池盒 时，与下—伺服模块地CX5X连接。 6)S1／S2——接口选择开关。S1为A型接口，S2为B型接口。 7)F2——24 V电源熔丝。 8)CX2A——直流24 V输入接口。一般地，该接口与主轴模块或上一伺服 模块的CX2B连接，接收急停信号。 9)CX2B——直流24 V输入接口。—般地，该接口与下一伺服模块的CX2A 连接，输出急停信号。
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FANUC 0功能板连接图
存储器板存放工件程序、 偏移量和系统参数，系统断电 后由电池单元供电保存。同时 连接着显示器、MDI单元、第一 手摇脉冲发生器、串行通信接 口、主轴控制器和主轴位置编 码器、电池等单元。 在电源单元中，CP15 为24V DC输出端，供显示单元 使用，BN6．F为6针棕色插头； CP1是单相AC220 V输入端， BK3．F为3针黑色插头；CP3接 电源开关电路；CP2为AC220 V 输入端，可以接冷却风扇或其 他需要AC220 V设备。
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(1-3) 伺服系统结构简图
FANUC的CNC与Alpha 系列2轴交流驱动单元组成 的伺服系统结构简图，伺 服电机上的脉冲编码器作 为位置检测元件也作为速 度检测元件，它将检测信 号反馈到CNC中，由CNC完 成位置处理和速度处理。 CNC将速度控制信号、速度 反馈信号以及使能信号输 出到伺服放大器的JVBl和 JVB2端口。
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4.2 FANUC 0系统的配置
4.2.1
控制单元的连接
4.2.2
伺服系统的基本配置
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4.1.1 控制单元的连接
FANUC 0系统连接图 M184～M199为轴控制板上的 插座编号，其中M184、M187、 M194、M197为控制器指令输出 端；M185、M188、M195、M198 是内装型脉冲编码器输入端， 在半闭环伺服系统中为速度／ 位置反馈，在全闭环伺服系统 中作为速度反馈；M186、M189、 M196、M199只作为在全闭环伺 服系统中的位置反馈，可以接 分离型脉冲编码器或光栅尺。 H20表示20针HONDA插头，M表示 “针”，F表示“孔”。如果选 用绝对编码器，CPA9端接相应 电池盒。
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(3)数字伺服有关参数的设定
• 柔性齿轮比的设定 • 使用柔性齿轮比功能，脉冲编码器的脉冲数可以 适应各种不同的传动机构。 • 具体的设定方法：
n 电动机旋转 转时希望的脉冲数 （最小公约数） m 电动机旋转 转时位置反馈的脉冲数
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二、伺服电动机代码和自动设定以及伺服的优化
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4.3 FANUC 0i系统的配置
4.3.1
控制单元的连接
4.3.2
伺服的连接
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控制单元主 板与串行主 轴及伺服轴 的连接
控制单元主 板的连接
控制单元 I／O板与 显示单元 的连接
系统的电源
控制单元I／O 板内装I／O 卡的连接
控制单元I／0板 与MDI键盘、 手摇脉冲发生器 和RS—232C 串行接口的连接
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系统的电源
系统输入电压为DC24 V±10％，电流约7 A。伺服和主轴电 动机为AC200 V(不是220 V，其他系统如0系统，系统电源和伺服 电源均为AC200V)输入。这两个电源的通电及断电顺序是有要求 的，不满足要求会出现报警或损坏驱动放大器。原则是要保证通 电和断电都在CNC的控制之下。具体见下表。 电源接通 1 机床电源（200 V AC） 顺序 2 通过FANUC I／O Link连接的从I／O设备，电源为24 V DC
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4.2.2 伺服系统的基本配置
S系列进
给伺服系 统的基本 配置
S系列主
轴伺服系 统的基本 配置
数字伺服
有关参数
的设定
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(1-1) 1轴型伺服单元的基本配置和连接方法
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电缆K1为NC到伺服单元的指令电缆，K2S为脉冲编码器的 位置反馈电缆，K3为AC230/200 V 电源输入线，K4为伺服电 机的动力线电缆，K5为伺服单元的ACl00 V制动电源电缆，K6 为伺服单元到放电单元的电缆，K7为伺服单元到放电单元和 伺服变压器的温度接点电缆。QF和MCC分别为伺服单元的电源 输入断路器和主接触器，用于控制伺服单元电源的通和断。 伺服单元的接线端T2—4和T2—5之间有一个短路片， 如果使用外接型放电单元，则应将它取下，并将伺服单元印 刷电路板上的短路棒S2设置到H位置，反之则设置到L位置。 伺服单元的连接端T4—1和T4—2为放电单元和伺服变压器的 温度接点串联后的输入点，上述两个接点断开时将产生过热 报警。如果使用这对接点，应将伺服单元印刷电路板上FANUC 0i
FANUC 0i系统由主板和I／O两个模
块构成。主板模块包括主CPU、内存、
PMC控制、I／O Link控制、伺服控制、 主轴控制、内存卡I／F、LED显示等； I／O模块包括电源、I／O接口、通信接 口、MDI控制、显示控制、手摇脉冲发生
器控制和高速串行总线等。
各个控制轴主要参数 ①初始设定位(initial set bits)：#1位为0时 进行参数自动设定。设定完成后，该位恢复 为1。 ②电动机代码(Motor ID No)：电动机的代码 (0～99)用于每种电动机。 ③AMR：当使用Alpha系列电动机时，该值为0。 ④CMR2指令倍乘比。 ⑤柔性齿轮比n／m：根据上述介绍的公式设定。 ⑥方向设定Direction Set：用于设定正确的电 动机方向。 ⑦速度脉冲数Velocity Pulse：使用A1pha系列 电动机时为8192／819。 ⑧位置脉冲数Position pulse：当系统为半闭 环，A1pha系列电动机为12 500／1 250；当 系统使用全闭环时，取决于反馈脉冲数／转。 ⑨参考计数器Ref．Counter：用于参考点回零的 计数器。
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FANUC 0内置I／O接口图
内置I／O接口图:其 中M1、M18为I/O输入插座， 共计80个I/O输入点；M2、 M19为I／O输出插座，共 计56个I／O输出点；M20 包括24个I／O输入点和16 个I／O输出点。这些I／O 点可以用于强电柜中的中 间继电器控制，机床控制 面板的按钮和指示灯、行 程开关等开关量控制。
3 控制单元和CRT单元的电源（24 V DC）
电源关断 1通过FANUC I／O Link连接的从I／O设备，电源为24 V DC 顺序 2控制单元和CRT单元的电源（24 V DC）
3机床电源（200 V AC）
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4.3.2 伺服的连接
1．FANUC 0i α系列伺服模块型号及接口定义
FANUC 0i 系列
系列
系列
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FANUC 6
FANUC 6系列属于 早年的产品，现在已不 再生产，但在十几年前 产的有些数控机床上仍 然使用。
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FANUC 0 FANUC 0系统由数控单元本体， 主轴和进给伺服单元以及相应的主 轴电机和进给电机，CRT显示器、 系统操作面板、机床操作面板，附 加的输入／输出接口板(B2)，电池 盒，手摇脉冲发生器等部件组成。 FANUC 0系统的CNC单元为大板 结构。 基本配置有主印制电路板(PCB)、 存储器板、图形显示板、可编程机 床控制器板(PMC—M)、伺服轴控制 板、输入／输出接口板、子CPU(中 央处理器)板、扩展的轴控制板、 数控单元电源和DNC控制板。各板 插在主印制电路板上，与CPU的总 线相连。
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4.1.1 FANUC系统特点与系列
特点
• 系统在设计中大量采用模块化结构。 • 具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。其工作环境温度为0～ 45℃，相对湿度为75％。 • 有较完善的保护措施。FANUC对自身的系统采用比较好的保护电 路。 • FANUC系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功 能。 • 提供大量丰富的PMC信号和PMC功能指令。 • 具有很强的DNC功能。系统提供串行RS232C传输接口，使通用 计算机PC和机床之间的数据传输能方便、可靠地进行，从而实现 高速的DNC操作。 • 提供丰富的维修报警和诊断功能。FANUC维修手册为用户提供了 大量的报警信息，并且以不同的类别进行分类。
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(2-1) S系列主轴伺服系统的连接图
K1为从伺服变压器副边输出 的AC220 V三相电源电缆，应接 到主轴伺服单元的U，V，W和C 端，输出到主轴电机的动力线， 应与接线盒盖内面的指示相符。 K3为从主轴伺服单元的端子T1 上的R0，S0和T0输出到主轴风 扇电机的动力线，应使风扇向 外排风。K4为主轴电机的编码 器反馈电缆，其中PA，PB，RA 和RB用做速度反馈信号，0H1和 0H2为电机温度接点，SS为屏蔽 线。K5为从NC和PMC输出到主轴 伺服单元的控制信号电缆，接 到主轴伺服单元的50芯插座CN1。
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(1-2) 2轴型伺服单元的基本配置和连接方法
在2轴型伺服单元中，插座 CN1L、CN1M、CN1N可分别用电 缆K1和数控系统的轴控制板上 的指令信号插座相连，而伺服 单元中的动力线端子T1—5L， 6L，7L和T1—5M，6M，7M以及 T1—5N，6N，7N则应分别接到 相应的伺服电机，从伺服电机 的脉冲编码器返回的电缆也应 一一对应地接到数控系统的轴 控制板上的反馈信号插座(即L， M，N分别表示同一个轴)。
（1）伺服模块的型号 （2）伺服模块各指示灯和接口信号的定义
2．FANUC 0i α系列主轴模块型号及接口定义
（1）主轴模块的型号 （2）主轴模块各指示灯和接口信号的定义
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伺服模块的型号
伺服模块的型号如下所示： SVM □ — □ / □ / □ □ ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ①伺服模块； ②轴数，1=1轴伺服模块，2=2轴伺服模块，3=3轴伺 服模块； ③第一轴最大电流； ④第二轴最大电流； ⑤第三轴最大电流； ⑥输入电压，“无字”=200 V，HV=400 V。
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主 讲 ： 郭 士 义
制 作 ： 王 天 予
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4.1 FANUC数控系统概述
4.2 FANUC 0系统的配置
4.3 FANUC 0i系列配置
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4.1 FANUC数控系统概述
4.1.1 FANUC数控系统特点与系列 4.1.2 FANUC数控系统基本构成
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系列
高可靠性的 PowerMate 0 系列
普及型 CNC 0—D 系列
全功能型 的0—C系列
高性能、 价格比 的0i系列
具有网络 功能的超 小型、超薄 型CNC 16i /18i／21i系列
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4.1.2 FANUC数控系统基本构成
FANUC 6
FANUC 0