FANUC數控機床的可編程控制器程序編制思路

董升忠

（大連開發區中等職業技術專業學校，遼寧大連 116600）

0 引言

普通機床數控化是一個發展趨勢。就是在普通機床上將電氣控制重新設計，加數顯裝置加數控系統，改造成數控機床。來大幅度提高生產效率。

用主流數控系統進行數控系統改造，其中對機床所能完成的功能進行可編程控制器的程序的編制是其中一個最重要的環節。

1 FANUC 系統的可編程控制器分析

1.1 可編程控制器的定義與作用

可編程控制器就是可編程機床控制器，它能實現機床的主軸旋轉、換刀、機床操作面板等的順序控制。可編程控制器的信息交換是指在可編程控制器、數控系統和機床側等3 者之間的信息交換。可編程控制器處于數控系統與機床之間，對數控系統和機床的輸入與輸出信號進行處理。機床側控制的最終對象隨數控機床的結構、類型的異同而有很大區別。

1.2 M，S 功能的實現

不同數控系統與可編程控制器之間的信息交換方式和功能差別很大，但其最基本的功能是數控系統將所需執行的M，S功能代碼送到可編程控制器，由可編程控制器控制完成相應的動作，然后再由可編程控制器送給數控系統完成信號的交換。

1.2.1 輔助功能M

可編程控制器完成的M 功能是很廣泛的。根據不同的M代碼，可控制機床主軸的正轉、反轉及停止，主軸箱的變速，冷卻液的開與關，液壓卡盤的夾緊和松開，以及自動換刀裝置，機械手取刀和歸刀等運動。輔助功能通常用M 指令指定。數控系統裝置送出M 代碼進入可編程控制器，經可編程控制器的譯碼處理后，輸出對應的開關量0 或1 來控制相應動作的開/關和啟/停。

數控指令的發出有兩種，一種是G 代碼的形式發出用來驅動伺服馬達的運行，另一種是以輔助M，S 代碼形式發出，而它們執行的動作需要可編程控制器來編程。M 輔助代碼編譯過程如下。

（1）數控系統會把具體代碼的值送到可編程控制器相應的代碼寄存器中，同時相應的觸發信號也送到可編程控制器中。

（2）可編程控制器根據數控系統的相應的觸發、代碼信號執行譯碼，觸發機床相應的動作。

（3）當動作執行后，可編程控制器會發一個完成信號給數控系統，表示動作執行狀態已完成，數控系統可以繼續執行下面動作，否則數控系統一直處在等待狀態。

（4）當數控系統接到完成可編程控制器的完成信號后，就會切斷M 功能信號，表示數控系統響應了可編程控制器的完成信號。

（5）當數控系統觸發信號斷開后，可編程控制器切斷返回給數控系統的完成信號。

（6）當數控系統采樣到可編程控制器的完成信號的下降沿后，數控程序開始向下執行，M 功能循環結束。

1.2.2 主軸功能S

目前，在可編程控制器中可較容易地用4 位或5 位代碼直接指定轉速（單位r/min）。數控系統裝置送出S 代碼進入可編程控制器，經過可編程控制器內的D／A 變換和限位控制后，輸出±10 V 模擬電壓給主軸電機伺服系統。

2 FANUC 系統可編程控制器工作原理

2.1 可編程控制器、數控系統和機床間信息交換

（1）數控系統至可編程控制器。數控系統送至可編程控制器的信息可由開關量輸出信號（對數控系統側而言）完成，也可由數控系統直接送入可編程控制器的寄存器中。主要包括輔助功能M、主軸功能S、刀具功能T 功能代碼信息，手動與自動方式及各種使能信息等。

（2）可編程控制器至數控系統。可編程控制器送至數控系統的信息可由開關量輸入信號完成，所有可編程控制器送至數控系統的信息地址與含義由數控系統生產廠家確定，

（3）可編程控制器至機床。可編程控制器控制機床的信號通過可編程控制器的開關量輸出接口送至機床中。用來控制數控機床的響應執行元件，如電磁閥、繼電器、指示及報警燈等。

（4）機床至可編程控制器。機床側的開關量信號可通過可編程控制器的開關量輸入接口送入可編程控制器中，主要是機床操作面板輸入信息和其上各種開關和按鈕等信息，如機床的啟、停，主軸正、反轉和停止，倍率選擇及各運動部件的限位開關信號等信息。

2.2 機床、可編程控制器、數控系統之間的信號地址

（1）機床→可編程控制器間的信號X。①從機床送到可編程控制器的信號用地址X 表示；②下面幾個常用高速輸入信號是由數控系統直接讀取：X4.7 高速跳轉信號直接連接到CNC（Computerized Numerical Control，計算機數字數控器）；不經過PMC（Programmable Machine Tool Controller，可編程機床控制器）而實現跳轉操作的功能。X9.0X9.1X9.2X9.3 是X，Y，Z 等軸回零減速開關信號；X8.4 是急停信號*ESP（X1008.4）。

（2）可編程控制器→機床間的信號Y。①從可編程控制器送到機床的信號用地址Y 表示；②這些信號可以任意指定。

（3）數控系統與可編程控制器之間的信號（G，F）。可編程控制器→數控系統間的信號G。①從可編程控制器送到數控系統的信號用地址G 表示；②這些信號的含義是固定的；③這些信號可讀、可寫。數控系統→可編程控制器間的信號F。①從數控系統送到可編程控制器的信號用地址F 表示；②這些信號的含義是固定的；③這些信號可讀但不可寫。注：G 地址和信號F，由數控系統控制軟件決定其地址。例如急停信號（*ESP）地址是G8.4 等。

3 輸入/輸出模塊設置

各輸入/輸出模塊的順序程序地址由機床廠家確定。其地址在編程時設定在編程器的相應存儲器中。

由編程者設定的這些地址信息在程序寫入ROM（Read-Only Memory，只讀存儲器）時也寫入到ROM 中。在寫入的ROM時輸入/輸出地址不可改。其地址取決于輸入/輸出基本單元的相關聯位置（組號和基座號），各模塊在輸入/輸出單元中的安裝位置（插槽號）和各模塊名稱。

（1）組號通過使用附加輸入/輸出模塊B，其聯接于輸入/輸出接口模塊A，最多可擴展到兩個輸入/輸出單元。從模塊A 擴展構成的兩個輸入/輸出單元稱為組，當一個接口模塊不能滿足輸入/輸出點數時，可用電纜連接第一個B 和第二個A，最多可聯接16 組輸入/輸出單元。

（2）基座號在1 組中可連接2 個基本單元，包含輸入/輸出接口模塊A 的輸入/輸出單元指定基座號為0，另一輸入/輸出單元指定基座號就為1。

（3）插槽號輸入/輸出基本單元ABU05A 及ABU10A 可分別安裝最多5 或10 個輸入/輸出模塊。模塊在輸入/輸出基本單元上安裝位置用插槽號表示。在各基本單元中，各輸入/輸出接口模塊的安裝位置從左到右定為插槽號0，1 等，各模塊可安裝在任意插槽內。并可在各模塊間留空槽。

FANUC 0i-D/0i Mate-D 系統，由于輸入/輸出點、手輪脈沖信號都連接在I/O LINK（輸入/輸出總線）上，在可編程控制器的梯形圖編輯之前都要進行輸入/輸出模塊的設置。

0i-D 可選擇的輸入/輸出模塊有很多種，但是分配原則都是一樣的。如0i 用輸入/輸出單元A 的分配進行說明。0i-D 僅用如下輸入/輸出單元A，不再連接其他模塊時可設置如下：X 從X0開始用鍵盤輸入：0.0.1.OC02I，Y 從Y0開始用鍵盤輸入：0.0.1./8。

4 編制可編程控制器程序的步驟

對于一臺數控機床，對梯形圖的結構沒有硬性的規定，可以按邏輯關系進行編程。但比較理想的梯形圖程序除能滿足機床的控制要求外，還應具有步數最少、處理時間最短及容易理解的邏輯關系。

（1）確定控制對象（數控機床、數控系統、可編程控制器）動作。對FANUC 系統控制機床工作狀態信號、輔助功能M 代碼、數控系統G/F 地址表及控制器面板輸入/輸出點來確定數控機床的可編程控制器控制內容。

（2）系統的可編程控制器的程序編制。FANUC 0i 可編程控制器的程序編制需要用LADDERⅢ（梯形圖）編程軟件進行程序的編制，首先要對可編程控制器的規格進行選擇和設定，然后根據要實現的功能進行梯形圖的編制。

5 結束語

本文主要簡述FANUC 數控機床的可編程控制器程序編制思路，對FANUC 系統的可編程控制器工作原理，編制其程序的步驟進行了闡述，由于篇幅有限，對操作面板、數控系統G/F 地址表、輸入/輸出口的確定及數控機床的可編程控制器控制具體內容沒有展開，如需了解此方面的內容，請查閱相應資料。