第8讲 数控机床硬件的连接

1、数控机床CNC系统硬件的连接一、工作任务导入一、工作任务导入数控机床CNC系统硬件的连接FANUC 0i C的硬件组成 FANUC 0i C数控系统综合连接图 （一）CNC系统模块及接口作用1 1FANUC 0iFANUC 0i数控系统概述数控系统概述二、学习情境二、学习情境 FANUC 0i系列至今推出了FANUC 0iA、FANUC 0iB、FANUC 0iC、FANUC 0iD四大产品系列，这四大系列在硬件与软件设计上有较大区别，性能依次提高，但其操作、编程方法类似。每一系列又分为扩展型与精简型两种规格，前者直接表示，后者在型号中加“Mate”，如：FANUC 0iC/FANUC 0i

2、Mate C。 2 2CNCCNC模块及接口模块及接口 控制单元（CNC）是整个控制系统的核心，它主要用来对各坐标轴进行插补控制、输出主轴转速给定值以及进行主轴定位控制。此外，它还对输入的M、S、T指令进行译码，传送给PMC等。 CNC功能框图 轴卡、显卡、CPU卡在主板上的安装位置 FANUC 0iC接口位置及功用图 （二）伺服系统模块及接口作用iSPVM一体型伺服驱动单元 此系列伺服单元接口功能如下： 24V电源连接CXA2C（A1-24V，A2-0V）必须使用稳压电源，不可以与用于电动机制动的24V电源共同使用。 TB3 （SVPM的右下面）不要接线。 上部的两个冷却风扇要自己接外部20

3、0V电源。 三个（或两个）伺服电机的动力线放大器端的插头盒是有区别的，CZ2L（第一轴）, CZ2M（第二轴）, CZ2N（第三轴）分别对应为 XX，XY，YY， JF1、JF2、JF3伺服电机位置反馈接口。 CX4连接急停控制继电器的动合触点。 CX5X绝对编码器电池连接接口。 COP10B连接CNC的FSSB高速串行总线。 JX6断电后备模件。 JY1连接负载表，速度表等。11 JA7B连接CNC的JA7A口。12 JA7A连接第二轴的输出接口。13 JYA2连接主轴Mi、Mzi传感器。14 JYA3位置编码器（外部一转信号）。15 JYA4未使用。 （三）主轴模块及接口作用 数控机床的主

4、轴驱动装置根据主轴速度控制信号的不同，可分为模拟量控制的主轴驱动装置和串行数字控制的主轴驱动装置两类。模拟量控制的主轴驱动装置采用变频器实现主轴电动机控制，有通用变频器控制通用电动机和专用变频器控制专用变频电动机两种形式。FANUC 0i Mate系统使用i系列伺服单元时，主轴控制通常采用变频器控制。CNC的JA40为模拟主轴的指令信号输出接口，JA7A连接主轴编码器。 模拟主轴接口信号图 （四）I/O Link模块及接口作用 在FANUC 0iC系统中，I/O Link从站（Slave Station）是网络控制系统上的名称，它是受主站（一般为PLC）控制，利用网络通信方式进行数据传输的I/

5、O设备。在CNC系统上，它就是传统意义上用于连接机床或操作面板中按钮、行程开关、指示灯、电磁阀等开关量I/O的连接单元或PLC（PMC）的I/O模块。 FANUC I/O Link 是一个串行接口，将CNC、单元控制器、分布式 I/O、机床操作面板或 Power Mate 连接起来，并在各设备间高速传送 I/O信号（位数据）。当连接多个设备时，FANUC I/O Link 将一个设备认作主单元，其它设备作为子单元。子单元的输入信号每隔一定周期送到主单元，主单元的输出信号也每隔一定周期送至子单元。（五）RS-232-C串行接口作用 FANUC i 系列提供两个RS-232C接口，用于数控系统与外

6、部设备（计算机、上位机工作站等）进行数据交换，传送程序或参数。 FANUC 0iC的RS-232C接口连接 三、任务实施三、任务实施（一）CNC系统与伺服系统模块接口连接FANUC 驱动部分从硬件结构上分，主要有下面四个主要组成部分： 轴卡目前数控技术广泛采用全数字伺服交流同步电机控制。在全数字伺服控制中，包括三菱和西门子数控产品，已经将伺服控制的调节方式、数学模型、甚至脉宽调制以软件的形式融入系统软件中（写入 F-ROM中），而硬件支撑采用专用的 CPU 或 DSP（Digital Signal Process 数字信号处理器） 等，并最终集成在轴控制卡上或轴控制芯片上，轴卡的主要作用是速度

7、控制和位置控制。 放大器接收轴控制卡输入的脉宽调制信号，经过前级放大驱动IGBT大功率晶体管输出电机电流。 电机伺服电机或主轴电机，放大器输出的驱动电流产生旋转磁场，驱动转子旋转。 反馈装置由电机轴直连的脉冲编码器作为半闭环反馈装置。FANUC早期的产品使用旋转变压器作为半闭环位置反馈，测速发电机作为速度反馈，但今天这种结构已经被淘汰。CNC-伺服连接 CNC-伺服连接方式 0iC伺服/主轴放大器的连接详图 0iC i放大器实物连接图 （二）CNC系统与主轴模块接口连接 CNC系统中的主轴模块用于控制驱动主轴电机。在加工中心上，主轴带动刀具旋转，根据切削速度、工件或刀具的直径来设定相应的转速，对所需加工的工件进行各种加工。而在车床上，主轴则带动工件旋转，根据切削速度、工件或刀具的直径来设定相应的转速，对所需加工的工件进行各种加工。CNC与主轴模块的连接 （三）CNC系统与I/O Link模块接口连接I/O Link的连接图 0i Mate C系统的I/O连接 0i Mate C系统中I/O单元的接线图 （四）CNC系统与RS-232-C串行接口的连接 RS-232C与电脑连接 四、技能拓展四、技能拓展（一）手轮接口及连接 手摇脉冲发生器是用来在手轮进给方式下，用手动移动坐标轴的装置 手轮接口的连接 I/O Link的手轮连接 （二）CNC控制单元电源