数控机床PMC编程与调试实训指导书

1、数控机床PMC编程与调试实训指导书V3.1版目录前言3任务一 FANUC PMC简介4任务二 机床工作方式9任务三 机床手动运行12任务四 主轴功能编程22任务五 手轮控制30任务六 八工位刀架控制35前言通电前的检查对照电气原理图，检查线路。序号检查事项是否正常解决方法备注1各电源的相电阻及对地电阻。若中间经过空气开关、交流接触器、保险等器件，应手动令这些器件导通测量。1.所有线端对地电阻测量时不能有短路（零线除外，系统24V电源的负端是和系统外壳等电位的）2.交流线端之间不应存在相互短路2电源变压器的进出线顺序，务必检查。如：伺服变压器、220V控制变压器等。不能接反否则烧变压器3开关电源

2、，24V正负是否正确，之间是否有短路现象。4检查所有24V继电器线圈接线是否正确。5检查数控系统供电24V正负是否正确。6启停控制回路连接是否正确，连接是否牢靠。7变频器进出电源务必检查，R、S、T输入接三相380V电源，U、V、W输出接电机。8变频器控制回路连接是否正确，连接是否牢靠。9检查各回路导线、电缆的规格是否符合设计要求。通电检查1.合上电柜的电源总开关，测量三相进线的电压，每两相间电压为AC380V±10%，各相对地电压为AC220V±10%2.测量伺服变压器的输出电压。副边每两相间的电压为AC200V（-15%10%），若副边各相间电压异常，应检查伺服变压器的

3、原边与副边，不能倒置3.测量开关电源的输入电压AC220V±10%和输出电压DC24V±10%是否正常任务一 FANUC PMC简介一、FANUC PMC的概念1、 PMC (Programmable Machine Controller)，就是内置于CNC、用来执行数控机床顺序控制操作的可编程机床控制器。2、PMC在数控机床上实现的功能主要包括工作方式控制、速度倍率控制、自动运行控制、手动运行控制、主轴控制、机床锁住控制、程序校验控制、硬件超程和急停控制、辅助电机控制、外部报警和操作信息控制等。二、FANUC PMC的信号PMC的信息交换是以PMC为中心，在CNC、PMC

4、和MT三者之间进行信息交换，如图所示。CNC系统、系统PMC及机床的信号关系1. X信号X信号为机床输出PMC的信号，主要是机床操作面板的按键、按钮和其他各种开关的输入信号。个别X信号的含义和地址是FANUC CNC事先定义好的，用来作为高速信号由CNC直接读取，可以不经过PMC的处理，如急停信号。2. Y信号Y信号为PMC输出到MT的信号，主要是机床执行元件（电磁阀、接触器、信号灯）的控制信号，以及状态和报警指示等。3. G信号G信号为PMC输出到CNC的信号，对系统部分进行控制和信息反馈（如轴互锁信号、M代码执行完毕信号等）。 所有G信号的含义和地址都是FANUC CNC事先定义好的，PM

5、C编程人员只能使用。 4. F信号F信号为CNC输出到PMC的信号，主要是反映CNC 运行状态或运行结果的信号。系统部分就是将伺服电机和主轴电机的状态，以及请求相关机床动作的信号（如移动中信号、位置检测信号、系统准备完成信号等），反馈到PMC中去进行逻辑运输，作为机床动作的条件及进行自诊断的依据，其地址从F0开始所有F信号的含义和地址都是FANUC CNC事先定义好的，PMC编程人员只能使用三、FANUC0iD PMC的基本规格PMC规格 0i-DPMC 0i-DPMC/L 0iMate-DPMC/L 编程语言 梯形图 梯形图 梯形图 梯形图级别数 3 2 2 第一级程序执行周期 8ms 8m

6、s 8ms 基本指令执行速度 25ns/步 1s/步 1s/步 梯形图程序容量 最大约32000步 最大约8000步 最大约8000步 基本指令数 14 14 14 功能指令数 93 92 92 CNC接口-输入F 768B×2 768B 768B CNC接口-输出G 768B×2 768B 768B DI/DOI/OLink-输入(X) 最大2048点 最大1024点 最大256点 DI/DOI/OLink-输出(Y) 最大2048点 最大1024点 最大256点 程序保存区(FLASHROM) 最大384KB 128KB 128KB 四、FANUC 0i-D/0i Ma

7、te-D PMC的地址分配信号种类 PMC类型 0i-DPMC 0i-DPMC/L 0iMate-DPMC/L F F0F767 F1000F1767 F0F767 F0F767 G G0G767 G1000G1767 G0G767 G0G767 X X0X127 X200X327 X0X127 X0X127 Y Y0Y127 Y200Y327 Y0Y127 Y0Y127 内部继电器(R) R0R7999 R0R1499 R0R1499 系统继电器(R9000) R9000R9499 R9000R9499 R9000R9499 扩展继电器(E) E0E9999 E0E9999 E0E9999

8、信息显示(A)请求 A0A249 A0A249 A0A249 可变定时器(TMR) T0T499 T0T79 T0T79 可变计数器(CTR) C0C399 C0C79 C0C79 固定计数器(CTRB) C5000C5199 C5000C5039 C5000C5039 保持继电器(K)-用户区域 K0K99 K0K19 K0K19 保持继电器(K)-系统区域 K900K999 K900K999 K900K999 数据表(D) D0D9999 D0D2999 D0D2999 标签(LBL) L1L9999 L1L9999 L1L9999 子程序(SP) P1P5000 P1P512 P1P51

9、2 五、PMC程序结构第一级程序每隔8ms执行一次，主要编写急停、进给暂停等紧急动作控制程序，其程序编写不宜过长，否则会延长整个PMC程序执行时间。第一级程序必须以END1指令结束。第二级程序每隔8×n ms执行一次，n为第二级程序的分割数。第二级程序必须以END2指令结束梯形图概要在PMC程序中，使用的编程语言是梯形图（LADDER）。对于PMC程序的执行，可以简要地总结为，从梯形图的开头由上到下，然后由左到右，到达梯形法结尾后再回到梯形图的开头、循环往复，顺序执行，从梯形图的开头直到结束所需要的执行时间叫做循环处理时间。它取决于控制规模的大小。梯形图语句越少，处理周期时间越短，信

10、号响应速度就越快。 一、PMC基础1.梯形图由触点、线圈、连线组成。名称又名符号可以使用的地址常开触点开点X Y F G R 常闭触点闭点结果输出线圈Y G R2.触点的性质与特点1）触点可以在程序中无限次使用，它不像物理继电器受到实际触点数量的限制。2）在任何时刻触点的状态是唯一的，常开和常闭不可能同时为1。3.线圈的性质与特点梯形图的线圈并非实际存在的物理继电器，程序中线圈的输出是将PMC内部存储器的二进制数据位赋值（0或1）二进制数据的“位”置1，线圈得电；二进制数据的“位”置0，线圈断电。 4.连线梯形图中的“连线”的性质代表指令在PMC中的处理顺序关系，它不存在实际电流顺序：从上到下

11、，从左到右二、PMC编程1.在机床控制面板上找到一个按键，找到其对应的X输入地址，Y指示灯输出地址。2.备份梯形图与参数3.删除第二级梯形图4.输入梯形图5.按下对应按键（X2.7），观察效果；松开按键，观察效果6.输入梯形图7. 按下对应按键（X2.7），观察效果；松开按键，观察效果；按下对应按键（X2.5），观察效果；松开按键，观察效果8.输入梯形图9. 按下对应按键（X2.7），观察效果；松开按键，观察效果；再次按下按键（X2.7）观察效果。任务二 机床工作方式一、情景分析如图所示为数控机床工作方式开关，a为波段开关形式，b为按键形式。二、案例任务工作方式切换按键可实现方式的转换以及相应

12、指示灯的显示具体功能见下表数控机床工作开关的功能方式符号功能编辑状态EDIT编辑存储到CNC 内存中的 加工程序文件。自动运行状态MEM系统运行的加工程序为系统存储器内的程序。手动数据输入状态MDI通过MDI 面板可以编制最多10 行的程序并被执行，程序格式和通常程序一样。手轮进给状态HND刀具可以通过旋转机床操作面板上的手摇脉冲发生器微量移动。手动连续进给状态JOG持续按下操作面板上的进给轴及其方向选择开关，会使刀具沿着轴的所选方向连续移动。机床返回参考点REF在此状态下，可以实现手动返回机床参考点的操作。通过返回机床参考点操作，CNC系统确定机床零点的位置。DNC状态RMT在此状态下，可以

13、通过阅读机（加工纸带程序）或RS-232通信口与计算机进行通信，实现数控机床的在线加工。三、案例步骤分析1. 方式选择信号是由MD1、MD2、MD4的三个编码信号组合而成的，可以实现程序编辑EDIT、存储器运行MEM、手动数据输入MDI、手轮/增量进给HANDLE/INC、手动连续进给JOG、JOG示教、手轮示教，此外，存储器运行于DNC1信号结合起来可选择DNC运行方式。手动连续进给方式与ZRN信号的组合，可选择手动返回参考点方式:方式选择的PMC输入信号MD1（G43.0）,MD2(G43.1),MD4(G43.2),DNC1(G43.5),ZRN（G43.7）,方式选择的PMC输出信号为

14、F。PMC与CNC之间相关工作方式的I/O信号见表PMC与CNC之间相关工作方式的I/O信号运行方式PMCCNC信号CNCPMC信号FG43.7ZRNG43.5DNC1G43.2MD4G43.1MD2G43.0MD1EDIT编辑00011F3.6MEM自动00001F3.5MDI00000F3.3HND手轮00100F3.1JOG手动00101F3.2REF回零10101F4.52.亚龙559数控操作面板通过I/Olink总线与CNC系统连接，面板输入输出信号见表输入信号（按钮）输入X地址及符号输出信号（灯）输出Y地址及符号EDITEDITMEMMEMDNCDNCMDIMDIHNDHNDJOG

15、JOGREFREF4.PMC程序设计1.编写任意方式选择按键按下接通内部继电器R2.编写方式选择信号G43.0，并自锁3.编写方式选择信号G43.1，并自锁4. 编写方式选择信号G43.2，并自锁5. 编写方式选择信号G43.7，并自锁6. 编写工作方式确认Y信号，由F接通Y四、辅助工作方式1.机床锁机床锁住信号MLK G44.1接通后,机床的各个NC控制轴停止进给,机械各轴停止移动,但各轴工件坐标系坐标值仍然按照程序指令更新.执行此类操作时所导致的工件坐标和机械坐标的偏差应引起充分注意,否则可能会导致机床误动作。2.空运行信号DRN G46.7接通后，机床不再按照程序中指令的速度移动，而是按

16、照参数设定的空运行速度和运行状态(G00/G01)以及手动进给倍率所决定的速度移动。3.单段运行（单节运行）单程序段信号SBK G46.1接通后加工程序逐段运行，每个程序段执行完成后系统处于进给停止状态，要启动下个程序段的运行，需要重新按下操作面板的循环启动按键。4.跳段程序段跳过信号BDT G44.0接通后加工程序段前标记有“ /” 符号的部分被系统忽略，不再执行。程序选择停止信号OPTM R246.0接通后，加工程序运行到包含M01的程序段时系统进入进给停止状态，而在信号未接通时，系统忽略程序中的M01代码。任务三 机床手动运行一、情景分析1.将工作方式置于JOG模式，选择X Y Z中的任

17、意一轴，再同时按下【快速进给】和机床轴进给方向键【+】或【-】，则对应工作台向正或负方向快速移动。2.JOG手动进给倍率和快速进给倍率有效。机床面板二、案例步骤分析1.互锁信号处理互锁信号是低电平有效的信号，当信号为0时，禁止轴移动，在自动换刀装置（ATC）和托盘交换装置（APC）等动作过程中，可以使用该信号禁止轴的移动。各轴名称前有字母I，表示机床处于互锁状态。IXIYIZ互锁信号有两种：全轴互锁G8.0和各轴互锁信号G130.0-G130.72.相关参数参数NO.3003举例：加工中心机械手换刀时，需将机床Z轴锁住，取机械手扣刀信号X10.4低电平有效，当机械手扣刀时梯形图如下3.轴选信号

18、产生X+G100.0 Y+G100.1 Z+G100.2 A+G100.3X-G102.0 Y-G102.1 Z-G102.2 A-G102.34.查找按键X地址及相应指示灯地址5.确认倍率开关有效查G10 G11信号不能全为0或全为16.检查相关参数。PMC程序设计1.互锁信号处理2.轴选信号产生向X正向移动向X负向移动向Z正向移动向Z负向移动3.手动快速按键按下接通G19.7（手动快速选择信号）和Y2.1（灯）三、倍率编程1.编程进给倍率通过旋转进给倍率开关，可对数控机床X、Y、Z的编程进给倍率进行0%-120%范围内的修调，实际进给速度为编程的F值乘以开关倍率值。2.手动连续进给倍率通过

19、旋转进给倍率开关，可对数控机床X、Y、Z的手动连续进给倍率进行0%-120%范围内的修调，实际进给速度为系统参数NO.1423所设定的值乘以开关倍率值。3.快速进给倍率通过机床控制面板按键F0 F25 F50 F100 可对快速进给倍率进行四个档位的调整，实际进给速度为参数NO.1420所设定的值乘以开关倍率值。二、案例任务任务要求：实现数控机床倍率开关的功能任务说明：操作模式建立好后，机床的运行在各种方式下都要有运行的速度，其速度值是设定在参数中的，而PMC需要提供给NC的速度输出的倍率控制，从而产生实际的速度输出。1.手动进给速度1）相关参数2）PMC输出信号手动速度倍率信号为16位信号，

20、地址为G10、G11，负逻辑信号(即为0 *esp)有效。以0.01%为单位，倍率值在0655.34%的范围内。该信号值与倍率的关系如表所示2. 编程进给速度倍率开关通过进给倍率开关选择百分比（%）来增加或减少编程进给速度。1）相关参数2)PMC输出信号 G12信号状态与编程进给速度倍率对应关系（G12也是负逻辑信号）3. 选择快速进给倍率F0 F25 F50 F100 被选中时对应的灯亮，均未被选中时默认F1001）相关参数2）查找附录G F 信号，与JOG快速倍率相关的I/O信号3）设计PMC程序，输入并验证4.PMC程序功能指令CODB指令是把2个字节的二进制代码（0256）数据转换成1

21、字节、2个字节或4个字节的二进制数据指令。具体功能是把2个字节二进制数指定的数据表内号数据（1字节、2个字节或4个字节的二进制数据）输出到转换数据的输出地址中。一般用于数控机床面板倍率开关的控制。数据格式指定：指定转换数据表中二进制数据的字节数，0001表示一个字节的二进制数，0002表示2个字节的二进制数数据表容量： 指定数据转换数据表的范围（0-255），数据表的开头为0号，数据表的最后单元号位n，则数据表的容量为n+1转换数据输入地址：指定转换数据所在数据表的表内地址，一般可通过机床面板的开关来设定该地址的内容转换数据输出地址：指数据表内的1个字节、2个字节或4个字节的二进制数据转换后的

22、输出地址RST:错误输出复位 当RST=0时取消复位（输出复位不变），当RST=1时候转换数据错误，输出为0（复位）ACT（执行条件）：ACT=0时，不执行CODB指令；ACT=1时执行CODB指令5.PMC程序设计1）找出进给速度倍率波段开关相应的X输入信号接通R信号。PMC与机床之间相关倍率处理I/O信号倍率开关输入X信号X1.0 X1.2 X1.4 X1.62）用CODB（二进制代码转换）功能把R转换为G10或G12地址参数JOGMEM/MDIACTF3.2F3.5 /F3.3 数据格式指定21数据表容量1616转换数据输入地址R204R204转换数据输出地址G10、G11G12数据表-

23、(实际倍率100+1)-(实际倍率+1)3）查找F0 F25 F50 F100对应的X按键地址和Y灯地址按键名称X地址Y地址F0F25F50F1004）查看相关参数1420、1421、1424，并合理设置，最快为1000mm/min5）F0键按下，接通R206.0 和Y2.2F25键按下，接通R206.2 和Y2.4F50键按下，接通R206.4 和Y2.6F100键按下，接通R206.6 和Y2.8R206.0或R206.4有输出，G14.0为1R206.0或R206.2有输出，G14.1为1G14.0和 G14.1均无输出，默认F100按键灯亮任务四 主轴功能编程一、主轴转速控制1.主轴速

24、度控制概述数控机床的主轴需要进行速度控制，以满足不同加工工艺要求，例如在程序中输入M03S500时，系统会对指令进行处理，从而控制主轴达到指令的要求。这个过程是通过PMC程序与相关参数来完成的，所以需要对主轴速度的PMC控制进行掌握。FANUC数控系统硬件对主轴速度的控制信号有两种接口：一种是按串行数字方式传送数据（CNC主轴速度指令）的接口，称主轴串行输出，另一种是按输出模拟电压量方式传送主轴速度指令的接口，称为主轴模拟量输出。前一种必须使用系统专用的主轴放大器和电动机，另一种使用模拟量控制主轴驱动单元（如变频器）和普通三相异步电动机或变频专用电动机。主轴速度信号是串行输出还是模拟量输出，是

25、由机床厂家根据用户需求设计决定的。2.主轴相关参数参数号 解释 设定值3105#2 主轴速度显示 13106#5 主轴倍率显示 13716#0 模拟主轴 03717 主轴放大器 13720 主轴编码器脉冲数 40963730 主轴模拟输出的增益调整 9953735 主轴最低钳制速度 03736 主轴最高钳制速度 14003741 主轴最大速度 14003772 主轴上限钳制，设0不钳制 03701#1 无解释 13706#6 主轴速度输出时 03706#7 主轴的电压的极性 03798#0 ALM所有主轴的主轴报警 03030 M代码后允许的位数 03031 S代码后允许的位数 08133#5

26、 不使用串行主轴 13、案例步骤分析主轴转速实现使用二进制赋值功能指令定义D1 为50主轴倍率按键实现时,系统上电,执行逻辑乘后数据转送指令,将D1 中的内容50 送给主轴倍率信号G30, 即系统上电后，默认主轴倍率50%NUMEB指令定义二进制常数D1为50，即开机后默认主轴倍率为50%用MOVE指令将D1中的数值传到G30中取主轴升速按键X6.1的单脉冲R207.2取主轴降速按键X5.6的单脉冲R207.4二进制加法功能指令实现按键一次,主轴倍率增加10%,当累加到最大倍率R205.5 时G30 不再增加二进制减法功能指令实现按键一次,主轴倍率降低10%,当降低到最小倍率R205.4 时G

27、30 不再减小使用二进制赋值功能指令定义D4 为70使用BCD 一致性比较指令,比较G30 与D4 中内容是否相等,若相等则导通R205.4, 即判断主轴倍率是否为70%使用二进制赋值功能指令定义D7 为120使用BCD 一致性比较指令,比较G30 与D7 中内容是否相等,若相等则导通R205.5, 即判断主轴倍率是否为120%二、主轴转向控制（一）主轴转向实现1.FANUC中PMC到CNC的控制信号信号名功能含义G70.0机床准备完毕0：MCC断开1：MCC接通G70.6定向指令0：通常指令1：定向指令G70.5主轴正转指令0：停止1：主轴正转G70.4主轴反转指令0：停止1：主轴反转G71

28、.1（*ESPA）急停0：急停1：准备运行G29.6（*SSTP）主轴停指令0：主轴停1：主轴转动2.案例任务设计与调试PMC程序具体要求如下1）手动模式下，实现主轴正转、反转、停止；2）自动模式下，M03实现主轴正转、M04实现主轴反转、M05实现主轴停止；3）主轴正转、反转、停止灯有效。3.分析步骤1）使用常1信号导通机床准备好信号G70.7和主轴停信号G29.62）查找主轴正转、反转、停止按键及相应信号灯，在手动（F3.2）、手轮（F3.1）方式下，控制主轴正反转。建议正转、反转分别用线圈R7.0 和R7.1输出，注意自锁。3）M代码译码处理当辅助功能F7.0为1时，系统把M代码进行二进

29、制译码，输入M03时，对应译出结果为R10.0，以此类推4）正反转信号译码结果中转处理主轴正转时，R10.0为1 反转R10.1为0 停止R10.2为0，输出中转R信号为R40.0；主轴反转时，反转R10.1为1 R10.0为0 停止R10.2为0，输出中转R信号为R40.15）G70.4和G70.5信号处理手动正转信号R7.0和自动正转信号R40.0并联输出G70.5和相应的Y继电器；手动反转信号R7.1和自动反转信号R40.1并联输出G70.4和相应的Y继电器6）M代码功能完成7）主轴M代码完成信号处理8）若主轴正反转继电器均不吸合，输出主轴停信号G29.6任务五 手轮控制一、情景分析手轮

30、方式运行任务要求1.手轮方式下，选择轴信号后，摇动手轮，相应轴会移动；2.手轮方式下，X1 X10 X100倍率有效；3.开机时手轮倍率为X1；4.相应指示灯有效。二、步骤分析1.手轮方式相关信号查找PMC与机床之间有关信号名称输入的X信号（按键）输出的Y信号（灯）X轴选Y轴选Z轴选X1X10X1002.参数参数参数作用参考值1434各轴手轮最大进给速度07100多手轮倍率是否一致17110手摇脉冲发生器使用台数1-317113手轮进给倍率M（1-127）1007114手轮进给倍率N（1-1000）08131#0是否使用手轮进给13.手轮进给轴选择信号4.手轮倍率选择信号三、手轮PMC程序设计

31、1.手轮轴选控制2.手轮倍率控制任务六 八工位刀架控制一、案例情景二、相关知识1.参数2.换刀功能控制要维修数控机床与换刀有关的故障，必须了解数控系统与PMC涉及换刀功能的控制关系，才能从系统控制原理本身理解控制过程，更好的分析和维修涉及刀具的故障。1.与换刀功能有关的G地址信号和F地址信号1）TF（F7.3）T功能选通信号。当执行T指令时，系统会向PMC输出T功能选通信号，表示系统正在执行T指令。在PMC编程时，尽可能采用此信号作为换刀PMC程序逻辑关系的必要条件。2）T00-T31（F26-F29）数控系统自动计算在T后面的数字中实际指令刀具号的是几位数字，把计算出的刀具号转换成二进制送到

32、PMC的F存储区F26-F29用符号来表示是T00-T31，这里的T00-T31不是表示00-31号刀，而是表示F26-F29中的每一位符号。3）FIN(G4.3)表示辅助功能、主轴功能、刀具功能、第二辅助功能、外部动作功能等共同完成信号。T功能也可以单独完成信号TFIN（G5.3），设定参数3001#7=1选择使用TFIN(G5.3)4）DEN(F1.3)分配结束信号输出。此信号通知向PMC侧发送的辅助功能、主轴功能、刀具功能、第二辅助功能等以外的同一程序段内的其他指令（移动指令、暂停指令）已经全部完成，处在等待来自PMC侧完成信号的状态。系统与PMC涉及换刀控制过程与M功能实现过程差不多，

33、具体换刀功能控制过程如下：1）假设在指令程序中指令了Txxxx xxxx可以通过参数3032为T功能指定最大位数，超过此位数，会发出报警。2）数控系统会根据是T系列还是M系列以及参数设定情况，自动计算在T后面的实际数字，把计算出来的刀具号转换成二进制送到PMC的F存储区中的F26-F29， 经过由参数3010设定的时间TMF（标准设定为16ms）后，选通脉冲信号F7.3变为1。与T功能一起指令了其他功能（移动指令、暂停指令、主轴功能），的情况下，同时进行代码信号的输出与其他功能的执行。3）在PMC侧，要在选通脉冲信号F7.3变为1的时刻读取代码信号，执行对应的动作。在PMC执行机床制造商编制的换刀具体动作流程梯形图程序。4）如果希望相同程序段中指令的移动指令、暂停指令、等完成后执行对应的动作，应等待分配完成信号F1.3变为1。5）在PMC侧完成对应的动作时，应将完成信号G4.3设定为1。但是，完成信号在辅助功能、主轴功能、刀具功能、第二辅助功能以及其他外部动作功能等中共同使用。如果这些其他功能同时动作，则需要在所有功能都已经完成的条件下将完成信号G4.3设定为1.6）完成信号在由参数3011设定时间TFIN