I/O Link 軸在數控轉塔沖床上的應用

劉永寬 王 亮

(江蘇揚力數控機床有限公司，江蘇 揚州 225127)

1 I/O Link 軸概述

FANUC 系統的I/O Link軸控制是通過系統的I/O Link 對伺服電動機進行控制的一種方法。該軸占用系統I/O Link 的128 個輸入點和128 個輸出點，軸的動作通過PMC 控制，該軸不能與系統其他軸進行插補。一般情況下，當系統控制軸數不夠用時，而且增加軸不需要插補情況下，通過I/O Link 軸擴充CNC 的控制軸數。I/O Link 軸的特點是:不占用控制伺服軸數、可進行位置控制、具有分度功能、可進行速度輸出、由PMC 通過I/O 點控制、不能進行插補、可由加工程序B代碼控制。

2 SPL 型板材沖壓加工自動生產線

SPL 型板材沖壓加工自動生產線是金屬板材加工全自動生產線，無需人工上下料，它包含帶自動裝料、卸料功能的立體倉庫和H20 型全電伺服數控轉塔沖床兩個部分，如圖1 所示。其中立體庫使用三菱PLC及定位模塊控制，H20 型數控沖床負責在板上進行夾料及沖壓成型加工等。

2.1 H20 型全電伺服數控轉塔沖床及自動裝料技術參數

H20 型全電伺服數控轉塔沖床是對金屬板材進行沖孔加工、淺拉深、成型、滾筋、刻字等的壓力加工設備，廣泛用于機械、汽車、航空、電器、儀表、篩網、五金、各類金屬盤、箱、柜等行業的沖壓加工，利用沖頭沖出各種形狀、尺寸的孔和零件，特別適用于多品種的中、小批量或單件的板材沖壓領域。此型號數控轉塔沖床及自動夾料技術參數如表1 所示。

2.2 使用I/O Link 軸優勢

H20 型全電伺服數控轉塔沖床使用的是FANUC 0iPD 系統，最大控制軸數為7 軸，帶有伺服電動機的沖壓軸控制功能。SPL 型板材沖壓加工自動生產線除含有X、Y1、Y2、T、C1、C2、V(RAM 軸)共7 個軸，需另增加自動夾料Z 軸共8 個軸，已超過FANUC 0iPD的最大控制軸數。T 軸是旋轉軸，如圖2 所示，使用分度功能控制轉盤上30 副模具的定位選擇，因為I/O Link 軸具有分度功能、不占用系統控制軸數、可進行位置控制，所以把T 軸作為I/0 Link 軸控制是一個不錯的解決方案。

表1 主要技術參數

3 I/O Link 硬件連接

T 軸的電機選型為αiF22/3000，驅動選擇βi 系列βiSV80 放大器。該放大器通過I/O Link 接口與系統相連，系統通過PMC 梯形圖對該接口控制，完成對I/O Link軸的控制。

3.1 驅動連接

驅動連接如圖3 所示。其中L1、L2、L3 為三相電源線;U、V、W 為三相電機動力線;CZ6 為放電電阻接口，如果加減速頻繁需增加適當的放電電阻;CXA19B接入24 V 直流電;CX29 為接觸器控制信號接口;CX30 為急停信號接口;JF1 為電機反饋電纜接口;JD1B 為I/O Link 連接口連接上一個I/O 模塊;JD1A為I/O Link 連接口連接下一個I/O 模塊。

3.2 地址分配

硬件連接后，需要對驅動設定通訊地址。由于通過I/O Link 對該軸進行控制，因此該軸的地址分配遵循系統對I/O 地址分配的原則。I/O Link 軸的地址從X50、Y50 開始分配，X、Y 地址各占16 個字節，地址分配方法參考FANUC 調試說明書。由于I/O Link 軸相對于CNC 系統而言屬于外部的通訊設備，因此，地址Y 的信號對于系統而言是輸出信號，而對于I/O Link軸而言是輸入信號，該信號用于控制其狀態與動作;而X 地址對于I/O Link 軸而言是其發送至CNC 系統的狀態與信息反饋。

4 I/O Link 軸的參數設定

在系統里有POWER MATE CNC 管理功能，需要設定系統參數960#3 PMN 為0，打開此管理功能頁面。如圖4 所示，然后設定相關電機參數。電動機參數設定如表4。

表2 電動機主要設定參數

5 梯形圖編制

地址分配完成后，功能指令地址將生效，把Y51.5置0 使用外圍設備控制接口，可以使用表4 內所列地址進行PMC 的編寫。

表3 主要用到PMC 地址

轉盤各工位的分度定位使用Y53 -Y56 定位點地址進行判斷，控制各分度的位置。整個轉塔控制的流程按照圖5 所示進行編寫。在自動模式下，程序運行中執行T 代碼，系統通過PMC 對功能代碼進行設置，拔下T 銷(轉盤定位銷)，同時將指令數據進行賦值，然后，通過接通/切斷接口區的自動運行啟動信號(ST)，啟動指令命令。指令動作結束后，發出完成信號到PMC，插入T 銷，動作完成。但是手動方式下除外，通過+T、-T 啟動指令，使用FANUC 系統的程序檢索功能進行處理。如果動作沒有正常的執行，通過PMC 處理之后，會發出報警，通過編寫各種報警以查明故障。

0iPD 系統上的報警信號處理方式與0iPC 系統的相同，當I/O Link 軸驅動報警后，報警信號輸出到X52.6 地址，觸發報警，PLC 程序如圖6 所示。當驅動出現報警以后，CNC 顯示屏首頁不能看到更詳細的信息，必須進入到P.MATE 管理器畫面才可以看到報警號，也可以從驅動器的LED 顯示窗口判斷故障。

6 安裝調試

機床出廠首次通電后，因機床各軸均使用的是絕對式編碼器，需要重新給X、Y1、Y2、C1、C2、Z 軸設定參考點，RAM 軸無需設定參考點。T 軸的回參需要進入P.MATE 管理器畫面:“SYSTEM”-“+”-“+”-“+”-“P.MATE 管理器”-“參數”，可以看到11 號參數#0，設定參考點之前設為0，手動轉動T 軸到參考點位置插入T 銷，直到不晃動為止，11 號參數輸入10000001 即#0 設為1 表示T 軸參考點已建立;T 軸回參后，插入T 銷，整臺機器參考點設定完成，進入下一步調試。

7 結語

I/O Link 軸在這里的應用難點是轉塔分度定位功能的PMC 編寫，包含30 個工位的角度判斷及處理以及手動狀態下的分度功能的設計，需要使用程序檢索功能，且要處理機床運行的模式。從多年對數控系統的使用來看，FANUC 0iPD 系統性價比不錯，除比原FANUC 0iPC 系統多控制3 個軸外，還多了一個RAM軸沖壓控制功能，性能更優，專業性強。對于筆者公司SPL 型板材沖壓加工自動生產線來說，使用這款系統且通過I/O Link 軸來擴展多軸的應用，是一個性價比相當不錯的解決方案。

［1］陳芳.FANUC PMC 軸控制功能在回轉工作臺中的應用［J］.機床與液壓，2014(16):162 -165.

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［3］FANUC.0iD/0iMate-D 用戶手冊［Z］.2009.

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