FANUC系统教案1

FANUC系统培训教案当前数控系统主要由日本发那科系统（FANUC）,德国西门子系统（SIEMENS），日本三菱等。

本次讲座我们主讲日本发那科系统。

我们主要讲系统构成和故障，主轴驱动系统，伺服进给系统，PMC梯形图，存储卡使用等几个部分。

现在先介绍一下发那科数控系统的产品，使大家对发那科控制系一个大致的了解。

高性能数控系统F30i/31i/32i系列适合控制5轴加工机床、复合加工机床、多路径车床等尖端技术机床的纳米级CNC。

通过采用高性能处理器和可确保高速的CNC内部总线，使得最多可控制10个路径和40个轴。

F31i-A5五轴联动。

F15 F15i F150i 称15系列，有64位CPU，高分辨率编码器，16～24轴联动，为高档产品，在中国大陆不销售。

中档性能数控系统F16 F16i F160i F160is,有32位CPU，8轴6 联动。

标准中档性能数控系统F18 F18i F180is 比FS16系列略低，可实现6轴4联动。

18i-MB5五轴联动。

一般性能数控系统，0i系列为在F16i F18i 21i等小型数控基础开发出的简化版系统，现在0i-A已经基本不用，用得多0i-B及0i-C.0系统也为一般性能数控系统，日本上世纪85年的产品。

现在一般机床采用此数控系统大致寿命约10年，到了故障频发的阶段，有的机床已经淘汰了。

FS0i mate 质量和性能上有所降低，主要用在车床上。

POWER mate为运动控制系统，主要用于位置控制，在组合机床上使用，不使用在联动场合。

系统中加O表示开放，PC带有功能,数控系统可以执行Window98～Window XP操作系统，加S表示可靠性。

以上介绍了系统部分，我们还要注意伺服模块及伺服电机的配置，其中驱动电机分为αβαⅰβⅰ系列，α性能高于于β,是上世纪80年代的交流数字伺服电机，现为αⅰ和βⅰ系列，αⅰ性能和价格均高于βⅰ系列，通常一套三轴系统βⅰ要比αⅰ便宜25000元左右。

所以不要单纯看系统型号还要配置何种伺服驱动系统。

αⅰ在性能质量、跟随性都要高于βⅰ系列。

通常认为βⅰ加工产品可以，如果搞模具加工，其中曲面加工较多，最好使用αⅰ系列伺服驱动系统。

系统构成：C装置，为数控系统核心部分。

2.主轴驱动单元，驱动主轴旋转，完成加工功能3.进给伺服驱动单元，工作台移动的实现4.可编程控制器（PMC），主要完成辅助功能即M、S、T功能5.系统显示和操作面板：用来操作数控系统和机床6.辅助装置：液压系统，气压系统，润滑系统等7.通信装置：与计算机及其他机床通信，甚至通过以太网，实现网络互联和控制。

诊断和原则方法:原则：①先外部后内部（由外部开始作起，不要一个子判死刑，主板坏了）②由简单复杂（先解决简单问题，丛简单处着手。

如行程开关曾坏过，红黄绿三种状态）③机械和电气最好一起，需要机电一体化。

④先静后动，在机床断电静态下观察，确定非破坏性故障，后在机床带电时动态观察，发现故障。

目的：预防将简单问题搞复杂了，防止将小的损坏扩大为大的损失，防止浪费时间。

维修方法：1．系统报警号及系统诊断号故障诊断方法系统本身设置的报警，在说明书附录中，有各种各样报警号。

有关于程序编制的，系统的，轴的，主轴的，编码器的等等。

系统诊断在“SYSTEM→诊断”例如进给伺服诊断 O系统：720-723Oi系统：200-203O系统：ALARM O—ALARM4Oi系统：ALARM O—ALARM515i: ALARM O—ALARM9诊断功能更强大功能例如：伺服部分过热报警ALARM2 #7 第七个单位 #7=0放大器过热（IPM）#7=1电机过热（内有热敏电阻或热电偶）系统越先进，其自诊断功能愈强，需充分利用本身的诊断功能。

2．动态梯形图PMC:LADDER诊断。

梯形图大多实现辅助功能，例如 M S T功能 ,夹紧，松开，启动，停止，换刀。

通过梯形图可以看出接点的闭合，线圈是否得电。

亮：通暗：断彩色的为：粉红通非粉红为断亦可以通过PMC→PMCDGN→STATAS中直接看信号状态，对应位为0或1 通为1 或者为I或﹒(点) 通为I3．机床报警号：由机床厂家编制的报警信息，是机床报警。

由梯形图编制，在DISPB中显示或DISP报警信息A0.0开始A0.0闭合，内部有信息即可产生，调出其信息。

4．初始化复位法（对许多故障奏效，尤其是软件故障）首先要备份，存储机床数据。

初始化，恢复系统出厂时的数据，有点计算机中重装系统的意思。

①系统初始化②主轴伺服参数初始化③进给伺服参数初始化。

注意是系统出厂时为发那科公司的设定，要完全能用，还需恢复到机床厂家设定的数据，才能完全使用。

例如：主轴伺服放大器初始化⑪在参数4133中输入电机型号的代码（ O系统6633）。

⑫将4019 #7设为1（0系统6519#7）断电后上电，参数写入，⑬初始化完成。

看报警消除了没有，没有了，系统主轴参数不良，软件故障,恢复机床厂家设定的参数。

仍有，系统主轴控制模块故障或主轴放大器故障。

5．同类对调法。

有同类设备，部件互相对调一下(好的和坏的)即可判断出。

例如：怀疑伺服驱动模块有问题，找同类设备好的拆下来置换怀疑有问题的驱动模块，故障消除了。

驱动板有问题，否则怀疑别的问题。

（要防止电机短路问题，模块短路问题，以免烧坏模块，造成更大损失）6．功能参数封锁法 SYSTEM→参数有一些参数可以决定一些功能的有或无。

通过修改参数可以将其功能去掉来判断是内部还是外部故障。

如：一个闭环的数控机床，采用光栅尺反馈，可以用参数封掉光栅尺，如果怀疑光栅栏尺有问题 Oi:1815 #1设为0 (0系统为：371-373设为0)即：不使用分离型脉冲编码器。

由全闭环改为半封闭。

故障消失，说明光栅尺有问题，故障依旧，说明不是光栅尺有问题。

当然要重设某些参数:柔性齿轮比，参数要作备份或回装。

7．使用信号短接法数控系统某种就绪状态（所谓就绪为准备好的意思）与一些反馈信号之间有相互关系，要求发出信号要有反馈信号，系统才认为准备好，处于就绪状态。

例如：O系统中主板中轴卡和轴放大器之间有如下关系系统发出*MCON（12脚）给放大器放大器（自身正常）7脚发出*DRDY给系统,作为应答信号401伺服未就绪，若出现401（伺服未就绪）将7 ,12脚短接,将应答信号强制接通。

没有401，说明轴放大器有问题，仍有401，说明轴卡有问题。

8．系统故障引导法：采用C语言编写，按提示选用YES或NO即可叛断出故障，又称专家自诊方法。

9．运程诊断：配以太网诊断，在电脑中有诊断软件是个发展趋势，可以请厂家工程师协助诊断。

讲解O系统O系统是80年代的一种产品，现在一些较早使用数控设备的厂家能看到。

据我经验，这种设备估计使用年限接近10年了，当时是很先进的数控系统。

有一些教材还在讲O系统，有些过时了。

CNC系统采用大板结构，即主板插有各种板子。

（所谓主板即含有主CPU的模板）有①电源单元②图形显示板③PMC-M扩展板④轴板⑤输入∕输出接口板（I∕O板）⑥存储器板主板主CPU在该板上，上有贴膜发光二极管L1 绿灯，不指示故障，其余灯灭，表示正在加工。

L2 红灯，任何CNC故障时都亮。

L3 红灯，系统存储板报警[要看是否接触良好L4 红灯，系统监控，看门狗电路（WATCH DOG）(系统主板轴板接触不良，脱落，软件版本不符)L5 红灯，5 6轴板故障L6 红灯，7 8轴板故障电源着重讲一下，此电源为NC电源，要分清[NC电源和伺服电源]伺服电源主要产生直流300V电压，给伺服模组。

NC电源是给CNC数控系统提供电源。

NC电源分AI和BI AI:电源模板有继电器，能自锁。

BI:内部无继电器，需提供。

AI 常用24V {给单色CRT 给PMC扩展板}24E系统内部所需求24V+5V系统提供给编码器电源+/-15V提供给位置模板注：电源监控电路不监控24E.但系统监控制24E.电源接口：CP1单相交流输入端，AC200-240CP2一般不用。

交流电源出端，电源启动后同步输出200V，可接风扇或彩色CRT CP3电源单元开∕关输入信号（ON∕OFF）用于NC ON NC OFF外部报警信号输入（AL）电源单元报警信号输出(FA FB)举一个例子：电路图（见图）A24V的{24V电压，由CP1交流放200伏整流得出。

}工作原理： NC-ON自锁后输出24V +/-15V 5V电源电源模块内部报警，出现RY1吸，切断RY2 RY3RY4电源不工作。

外部报警[常与过载信号相连]RY5吸合，电源不工作。

报警出现后，FB 、 FA吸合，提供一对触点，供报警或提示用。

CP14 给扩展的I∕O板提供24V电源CP15 给单色CRT∕MDI提供24电源CP16 17电源测试端CP12 给主板提供电源，向主板提供+5V +15V -15V+24V +24E电源（插在主板上）F11 F12交流输入熔断器F13 24V输出熔断器对应保护CRT∕MDI。

F14 +24E输出熔断器，对应保护系统用电。

F1 0.3A 白色保险，控制电源模块内部24V电路。

PIL:绿灯：交流输入正常且控制电路工作，此指示灯亮。

ALM:红灯电源单元出现任何故障时，此指示灯亮。

轴板向伺服放大器发出驱动信号、伺服使能信号及接收伺服单元反馈的各种信息信号。

简单说：有输出信号还要有反馈信号。

输出信号为伺服系统指令，给伺服系统的控制信号。

反馈信号有速度反馈和位置反馈信号。

A型接口板，电机串行编码器信号接到CNC系统轴板上B型接口板，电机串行编码器信号接到放大器，由放大器中子CPU控制速度、位置，这种控制方式称为环下行。

与反馈到主板上的A型接口板相比较，任务分散，速度更快。

轴板的功率智能模块（IPM）的控制信号*PWMA *PWMB *PWMC *PWMD *PWME *PWMF COMA COMB COMD COME COMF IRN ISN此信号为给IPM的脉宽调制信号。

IPM（功率智能模块）号将直流300V变成交流送给伺服电机，IRN ISN 两相电流瞬时信号，为电流反馈信号，用来监控电流。

通讯：系统发出*MCON（12脚）给放大器放大器自检正常后，7脚发出*DRDY给系统,作为应答信号串行编码器信号：REQ *REQ请求接收SD *SD请求发送OVB +6VB 电池给绝对编码器提供电源O 5V 编码器电源由电源模块提供一般编码器为并行信号（A A- B B- Z Z-）串行编码器将此信号送到微处理器转换成串行信号后输出，具有高分辨率，可靠性和抗干扰性更好，并能减少传输电缆的根数。

可适当讲一下编码器，相对，绝对之分SD *SD REQ *REQ 5V 0V +6VASHIELD(A) (D) (F) (G) (J,K) ( N,T) (R)(H)CNC (1) (2) (5) (6) (9,18,20) ↓ (0,7)(12,14,16)M184 M187 M194 M197:采用A型接口时，分为第一轴，第二轴，第三轴，第四轴的进给信号接口。