現在典型的數控系統都含有CNC控制裝置和I/O邏輯處理裝置。CNC裝置完成插補、控制和監控管理等功能,而I/O邏輯處理主要都是PLC處理。FANUC數控系統也含有CNC控制器和PLC,但FANUC數控系統的PLC在該公司產品系列中把通常稱謂的PLC稱為PMC。其主要原因是通常的PLC主要用于一般的自動化設備,具有像輸入、與、或、輸出、定時器、計數器等功能,但是缺少針對機床的便于機床控制編程的功能指令,像快捷選刀、用于機床的譯碼指令等,一般PLC是沒有的,而FANUC數控系統中PLC,除具有一般PLC邏輯功能外,還專門設計了便于用戶使用針對機床控制的功能指令,故FANUC數控系統把數控系統中PLC稱為PMC(可編程機床控制器)。
1 FANUC 系統簡介
1.1 CNC是數控系統的核心,機床上I/O及外圍設備與CNC數據交換,都要通過PMC處理,才能完成,PMC起著機床與CNC之間橋梁作用。
1.2 機床本體上的信號進入PMC,輸入信號為X地址信號,輸出到機床本體信號為Y信號地址,因內置PMC和外置PMC不同,地址的編排和范圍有所不同。
1.3 根據機床動作要求,編制PMC程序,由PMC處理送給CNC裝置的信號為G信號,CNC處理結果產生的標志位為F信號,直接用于PMC邏輯編程,各具體信號含義可以參考FANUC相關技術資料。機床本體上的一些開關量通過接口電路進人系統,大部分信號進入PMC控制器參與邏輯處理,處理結果送給CNC裝置。
1.4 其中有一部分高速處理信號如DEC(減速)、ESP(急停)、SKIP(跳躍)等直接進入CNC裝置,由CNC裝置來處理相關功能。CNC輸出控制信號為地址信號,該信號根據需要參與PMC編程。
因為現在的中高檔數控系統已經把CNC、PMC(PLC)緊密結合在一起,數控系統柔性更強,CNC與PMC之間有G、F信號關聯,而PMC與MT之間通過X、Y地址輸入輸出。外部信號要進入CNC以及CNC信號要輸出控制機床,均需用戶編制PMC程序。
如要正確應用FANUC數控系統,必須要理解控制對象(機床)的動作要求,明確有哪些信號輸入數控系統,數控系統要輸出哪些控制信號,各個信號的作用和電平要求。掌握PMC和CNC裝置之間G和F各個信號時序和邏輯要求,根據機床動作要求,分清哪些需要進入CNC裝置(G信號),哪些信號(F信號)從CNC裝置輸出,哪些信號需要參與編制邏輯程序。最后在理解機床動作基礎上,應用PMC編程指令,編制程序,對程序進行調試。
2 FANUC PMC編程基本工作原理
2.1 循環執行
FANUC順序程序從梯形圖的開頭執行直到梯形圖結束。在程序執行完后,再次從梯形 圖的開頭執行,這被稱為循環執行。從梯形圖的開頭直至結束的執行時間成為循環處理周期,它取決于控制的規模(程序步數)和第一級程序的大小,處理周期越短,信號的響應延遲越短,信號的響應能力也越強。
2.2 執行的優先順序(第一級、第二級)
順序程序由兩部分組成:第一級程序部分和第二級程序部分,第一級程序每8ms執行一次,如果第一級程序較長,那么總的執行時間(包括第二級程序)就會延長因此編輯第一級程序時,應使其盡可能短。第二級程序每(8×n)ms執行一次,n為第二級程序分割數。程序編制完成后,在向CNC調試RAM中傳送過程中,第二級程序被自動分割。如果使用計算機編程軟件,編程結束后畫面上顯示一個循環所占用的時間。順序程序構成如圖。
第一級程序:僅處理短脈沖信號。這些信號包括急停,各軸超程,返回參考點,減速,外部減速和進給暫停信號等。第二級程序的分割是為了執行第一級程序。
第二級程序的分割:當最后(分割數為n)的第二級程序部分執行完后,程序又從頭開始執行。這樣當分割數為n時,一個循環的執行時間為(8n)ms。第一級程序每8ms執行一次,第二級程序每(8n)ms執行一次。
在PMC-PA1軟件版本中,8ms中的1.25ms用于執行第一和第二級程序,剩余時間由CNC使用。
2.3 編程地址分類
地址用來區分信號。不同的地址分別對應機床側的輸入、輸出信號、CNC側的輸入、輸出信號、內部繼電器、計數器、保持型繼電器(PMC參數)和數據表。每個地址由地號和位號(0~7)組成。表明信號名稱和地址關系的信號表在編制順序程序時可在CRT/MDI上或者通過計算機輸入到PMC中。在編制PMC順序程序時,需使用兩類輸入/輸出地址:與PMC相關的輸入/輸出信號地址,經由I/O板的接收電路和驅動電路傳送地址;與PMC相關的輸人/輸出信號,僅在存儲器(例如RAM)中傳送的地址。
地址格式由如下所示用地址號和位號表示,如:X127.6,其中X127為地址號(字母后三位或四位數字),6為位號(0~7)。在地址號的開頭必須指定一個字母用來表示下中所列的信號的類型。在功能指令中指定字節單位時,位號可以省略,如X127。
PMC與CNC之間的基本的接口地址為:
PMC→CNC相關信號,地址為F0~F255,具體信號參考有關技術資料。
CNC→PMC相關信號,地址為G0~G255,具體信號參考有關技術資料。
PMC與機床之間的地址(PMCMT):
2.3.1 當使用FANUC I/O LINK時:
PMC←MT 地址范圍為X0~X127。
PMC→MT 地址范圍為Y0~Y127。
2.3.2 當使用內裝I/0地址時:
PMC←MT地址范圍為X1000~X1019。接口地址在上述范圍內指定,硬件指定后,不能更改。
PMC→MT地址范圍為Y1000~Y1014。接口地址在上述范圍內指定,硬件指定后,不能更改。此地址由硬
2.3.3 接口地址固定的信號
在FANUC數控系統PMC與機床之間信號有些地址是固定的,如“DEC(減速)、ESP(急停)、SKIP(跳躍)”等,必須確認從機床側輸入的信號連接在指定的地址上,因為CNC在運行時會直接引用這些地址信號。具體信號參考有關技術資料。
2.3.4 如果同時使用I/O LINK和內裝I/O卡,若I/O LINK和內裝I/O指定相同地址,以I/O卡指定的地址有效。
總之,FANUC系統編程,既有與其它CNC系統相同的共性,又有自己獨有的特點。編程時,必須認證閱讀編程手冊,嚴格優化嵌入程序,減少系統占用時間,進而減小系統延遲,提高CNC系統的響應速度。
(審核編輯: 智匯張瑜)
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