FANUC系统PMC程序设计与调试技巧

FANUC 系统 PMC 程序 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与调试技巧 周保庆 谭春晖 (大连机床集团有限责任公司 ,辽宁 大连 116022) 摘 要 :PMC程序的设计与调试在数控机床试制阶段占很重要的部分 ,其中经验和技巧尤其重要 ,在采用传 统思路无法解决问题时 ,可换另一种思路或逆向思维一试 ,通常会取得事半功倍的效果。文章介绍 几个采用日本 FANUC系统时的 PMC编程技巧 ,供同行参考。 关键词 :PMC程序 设计调试 技巧 PMC Program De sign and Its Debugging under FANUC System ZHOU Baoqing , TAN Chunhui (Dalian Machine Tool ( Group) Co. , Ltd. , Dalian 116022 , CHN) 1 切换轴急停信号的处理 某卧式加工中心采用 1 个单轴定位控制器 ( FANUC Position - Mate - A) 带 1 个伺服单元切换 2 个直流伺服电动机来控制转台和刀库的。FANUC Position - Mate - A 是一种专门设计的用于控制刀库、 转台等需要连续精确定位的单轴 CNC 系统。标准 1 轴控制 ,可附加 1 轴切换控制。在刀库和转台无需同 时动作的机床上使用可大大降低成本。控制原理如图 1。 CNC 控制器根据程序指令向 PMC 发出 T 码 (刀 库旋转)或 B 码 (系统第二辅助机能指令转台旋转) ; PMC 经运算处理后利用 PACTL (SUB 25)指令向定位 控制器发出相应的移动指令和控制指令 (包括运行轴 选择、轴切换、移动方式和急停等指令) 。 定位控制器正常情况下处于刀库运行方式 ,当接 收到转台运行指令和轴切换命令时 ,定位控制器首先 由刀库运行方式转换为转台运行方式 (伺服断开状态 →通过接触器切换两直流伺服电动机动力线 →位置反 馈在定位控制器内改成转台方式 →伺服再接通 →移动 到指定的位置) ,转台运行完成后再切换回刀库运行方 式 ,这当中急停信号通过 PMC 直接传输到定位控制 器的急停接口。 在机床使用当中出现意外情况 ,如转台运行中按 下急停按钮再释放时 ,会出现刀库剧烈抖动现象 ,有可 能损坏刀库部件。经检查是由于传输到定位控制器的 急停信号释放后 ,定位控制器进入复位状态 ,轴运行方 式由转台方式变为刀库方式 ,但由于转台运行指令并 未执行完 ,因而出现位置环变更控制错误 (非正常轴切 换动作) 。 针对这一问题 ,先后采取多种方法均未获得满意 效果。在正常思路无法解决的情况下 ,采取逆向思维 方式 ,人为使输出强制屏蔽 (断开) ,确保意外动作不会 出现。为此将 PMC 内急停回路略作修改彻底解决此 问题 ,方法如图 2。 转台旋转期间按下急停按钮后 ,利用 3 ESP信号接通 EM GB 并进行自锁 ,即急停释 放后该信号也不变 ,除非切断总电源。这样 , 尽管 CNC 控制器已复位 ,但由于 EM GB 信号 一直为“1”,而用于转台和刀库电动机动力线 切换的输出信号 MA TC 及 M TAB 始终保持 为“0”,这样使强电回路的两个切换接触器同 时失电 ,定位控制器和伺服单元始终处于动力 线断开报警状态而无法完成轴切换动作和驱 动控制 ,同时向 CNC 发出定位控制器报警信 数控专栏 　CNC Seminar www.plcworld.cn 号和信息提示。此时 ,要想解除故障报警 ,必须断电重 新起动机床。从而彻底排除了出现这种特殊故障的可 能性。 2 ATC装/ 卸刀手状态指示器 某卧式加工中心使用的刀库机械手为分离式结 构 ,其机械手换刀动作均靠液压油缸的驱动来完成。 图 3 列出了换刀机械手的分步动作。 从图中 3 可知在第一次换刀期间 ,机械手在主轴 侧需顺时针 (正转) 旋转 180°来完成刀具交换动作 ,到 位检测是利用感应块触发 L S + 180°接近开关的。而 在下一工序换刀期间 (图中 ⑧所示) ,则需机械手逆时 针 (反转)旋转 180°换刀 ,到位检测是利用同一感应块 触发L S - 180°接近开关的。这里需说明的是机械手 转向刀库侧归刀和抓取新刀期间 ,只需机械手正/ 反转 75°动作即可。也就是说每一次换刀循环全过程中 ,手 架回转油缸或正或反 180°回转一次 ,可以看出相应的 A/ B 手爪装卸刀功能也在变化。 由于机械手在每次换刀的起始位置总是处于 - 75°状态 ; ±180°位置感应块不在 L S + 180°或 L S - 180°接近开关位置处 ,每次开机时无法判定 A/ B 手爪 所处位置 , PLC 程序中如何确定机械手正/ 反 180°的 旋转也就成为一大难题。 由图 3 中可看到 ,只要能在 PLC 中识别出手爪 A 的状态 (是装刀手还是卸刀手) ,就能轻而易举地控制 ±180°回转方向。 图 4 是为解决这一难题而编制的日本 FANUC 系 统 PLC 程序 (已简化) 。程序中核心部分采用一循环 计数器 ,相当于逻辑电路中的 D 触发器 (计数状态为 0 →1 →0 →1 … ) 。其现行计数状态作为 PLC 中的 S 信 号 ,S = 0 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示 A 爪为卸刀手 ,S = 1 表示 A 爪为装刀手 的状态变化如图 3 所示。机械手每旋转 180°(正或反 转) ,S 状态变化一次。由于状态寄存地址被设计为断 电保持型 ,所以无须担心断电或停机后数据丢失问题。 图 4 中分析可知 ,第一次换刀时 ,S = 0 ,A TC5 = 1 , 输出 + 180°M 信号到强电回路驱动机械手正转 180°, 数控专栏 　CNC Seminar www.plcworld.cn 同时检测 L S + 180°开关 ,被感应后进入动作 A TC6 ;下 一次换刀时 ,S = 1 ,A TC5 = 1 ;输出 - 180°M 信号到强 电回路驱动机械手反转 180°,同时检测 L S - 180°开 关 ,被感应后进入动作 A TC6。这里 ,A TC6 也用作循 环计数器的计数触发信号。 设备调试时或拆卸机械手后 ,只需根据机械手所 处位置 ,在 D 地址的计数器里预置相应的 0 或 1 数 据。 3 取代绝对位置编码器作用的旋转轴位置检 测方法 某引进国外技术生产的加工中心刀库 ,其刀库旋 转位置检测采用与刀链驱动轴降速联接的绝对位置编 码器来实现的。刀链旋转一周 (60 个刀位) ,编码器转 一圈 (60 个位置/ 转) ,其联线如图 5 所示。输出的两位 BCD码 DL1～DL8、DH1～DH4 及同步信号 DB 同时送 到数控系统的 PLC 输入接口。对应于每一个刀位 ,PG 输出一组与该刀位号相同的 BCD 代码 ,PLC 程序根据 指令的 T码起动刀链驱动装置 ,直至运行到与编码器输 出相符的刀位 ,停止后用一定位销实现精定位。 由于该型号的绝对位置编码器和与其相配套的联 轴器、同步齿形带及带轮均需进口 ,不但费用很高 ,而 且现场调试也很麻烦。为此 ,我们设计一套简捷方便 的位置识别方法 ,现介绍如下 : 按图 6 所示制作一圆形感应盘 (有 4 个均布感应 区) ,将其安装于刀链驱动的主动轮上 ,另增加 2 个无 触点接近开关 L S1 和 L S2 ,这两个开关既用于刀位旋 转计数又用于粗定位检测。对于定位控制 ,可在 PLC 中处理成当移动指令快执行完时 ,将刀链正常运行速 度变为慢速 (可用正/ 反旋转遇到的 L S1 或 L S2 信号 发令) ,L S1 和 L S2 同时接通时停止旋转 ,插入定位销 来完成精定位。用于刀位旋转计数的 PLC 程序如图 7 所示。 图 8 为刀库正转 ( M GCCW 信号) 下的时序分析 图。 PLC中设置一加/ 减循环计数器 ,计数范围从 1 到 60 (计数最大值与刀库刀具数设为一致) ,断电保持 型计数器地址为 D515 ,其 D517 内寄存的数据为现行 计数值。根据刀链上刀套号排布顺序确定的刀库正转 (M GCCW)时的计数信号由 CCWP 触发 (加计数) ,刀 库反转 ( M GCW) 时的计数信号由 CWP 触发 (减计 数) 。每旋转一个刀位进行一次加/ 减计数。为防止 意外计数 ,如刀库在时序图中 A 处停车 (意外停车或 数控专栏 　CNC Seminar www.plcworld.cn 数控机床进给伺服系统的性能评估与改进 李佳特 (北京机床研究所 ,北京 100102) 摘 要 :文章介绍了伺服系统在数控加工中的作用以及伺服系统的主要性能指标。并根据这些性能指标评 估伺服系统。另外也讨论了伺服系统的选择和提高伺服系统性能的一些 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 。 关键词 :进给驱动 伺服系统 性能指标 Performance Estimation and Improvement of Servo System for NC Machine Tools L I Jiate (Beijing Machine Tool Research Institute , Beijing 100102 , CHN) Abstract :The paper describes the effects of electrical servo system on NC machine tools and introduces the per2 formance criteria of the servo system. In accordance with the performance estimated , the paper de2 scribes how to select the servo system and improve the performance. Keywords : Feed Drive ; Servo System ; Performance Criteria 1 伺服系统的主要性能 一般数控机床采用的进给驱动伺服系统结构如图 1 所示。经 CNC 处理后给伺服系统的信号为机床移 动指令 r 和速度 V 1 ,但实际机床移动为 X 和速度 V 2 。 伺服系统最重要的功能是保证输出的速度和距离 准确复制输入要求。从图 1 看出 ,为了保证实现这个 功能 ,数控机床的伺服系统基本包括电流控制环、速度 控制环和位置控制环三环控制系统。电流环保证伺服 系统的电流在动态时为最佳波形 ;速度环和位置环保 证伺服系统在任何时刻的输出速度和位置准确复制输 入信号要求的速度和位置。评估伺服系统往往从系统 的静特性、动特性出发。本文就从下面几个具体指标 对伺服系统的性能进行评估。 1 . 1 输出特性的要求 它是指被控制的伺服电动机和驱动器静特性。根 据这个特性 ,判断在要求的速度范围内是否具有足够 的输出转矩以带动负载。还要判断是否有足够的过载 倍数使机械负载启动。电动机的特性如图 2 所示。一 般伺服电动机以转矩作为主要参数。连续工作的转矩 不得超过连续工作区。在起制动及加减速时不得超过 断续工作区。图 2 是在第 Ⅰ象限的情况。为了能反向 和在制动下工作 ,伺服系统还需要具有四象限工作的 特性。 突然断电 ,此时已计数) ,重新起动后有可能因再次计 数而出现错误。所以特设置一允许计数信号 CANP , 确保刀链运动至 L S1 和 L S2 时均未感应位置起动直 到停止期间才允许计数 (A 处停车时 ,重新起动后从 B 处开始才允许计数) 。刀库运行期间随时将 D517 内 数据更新到 D560 内 ,以便后续程序处理换刀控制时 使用。D 地址内的数据属于断电保持型的 ,不必担心 机床停机时数据变动问题 ,除非由于寄存器电池故障 而造成 CNC 所有参数和数据的丢失。 机床调试时 ,根据刀库换刀位所停的刀套号 ,从 CRT 面板上对 D517 寄存内容进行初始化 ,也可以用 M 代码和相应的 T 码从 MDI 上预置 (需编辑相应的 PLC 程序) 。 采用此方法处理 ,调试十分简单 ,运行非常稳定 , 大大提高了工作效率 ,同时其成本尚不及原来的百分 之几。 第一作者 :周保庆 ,高级 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师 ,大连市鞍山路 38 号 ,大连机床集团公司 (编辑 李 静) 　　 (收稿日期 :2003 - 08 - 06) 　　 文章编号 :41040 如果您想发表对本文的看法 ,请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。 数控专栏 　CNC Seminar www.plcworld.cn