PMC

情景六、电气故障诊断维修

单元1 FANUC-0i系统PMC认知

单元2 PMC画面及操作(查阅梯形图\\查找触点和线圈\\查找功能指令\\用单元3 数控车床自动换刀PMC控制分析 单元4 数控机床工作状态开关PMC控制分析 单元5 数控机床润滑系统PMC控制分析 单元6 数控机床加工程序功能开关PMC控制分析 单元7 数控机床辅助功能代码PMC控制分析

单元8 大连CKA数控车床换刀时找不到刀位的故障诊断与维修 单元9 数控机床传动间隙误差的调整及补偿 单元10 数控机床返回参考点控制常见故障分析

信号触发器监控梯形图)

情景六 数控机床电气控制

主要学习内容简述，宜300字内 能力目标:

单元一、变FANUC-0i系统PMC认知

一、xxxxxxxxx

1、XXXXXXX

（1）xxxx

①XXXXXXX （2）XXXXXX

2、XXXXXXX 二、XXXXXXXX 一、查阅梯形图

1、XXXXXXX

（1）xxxx

①XXXXXXX （2）XXXXXX

单元二、PMC画面及操作

2、

二、查找触点和线圈 三、查找功能指令

四、用信号触发器监控梯形图

情景六、机床电气故障诊断维修

在数控机床的组成中，数控机床的辅助控制机构是一个很重要的的部分。辅助控制机构是介于数控装置与机床机械、液压部件之间的控制部件，其主要作用是接收数控装置输出的主轴转速、转向和启/停指令，刀具选择交换指令，冷却。润滑装置的启/停指令，工件和机床部件的松开、加紧指令，工作台转位等辅助功能指令信号，以及机床上检测开关的状态等信号，经必要的编译，逻辑判断，功率放大后直接驱动相应的执行元件，带动机床机械部件、液压气动等辅助装置完成指令规定的动作。它通常由强电控制回路和可编程逻辑控制器（PLC）构成。

数控机床利用PLC完成上述辅助功能时，如果采用PLC与数控系统共用一个CPU的方法，称为内装型PLC即PMC；如果采用独立CPU完成PLC功能，则称为外装型PLC。目前FANUC系统中的PLC均为内装型PMC。本章主要通过介绍 个单元来详细叙述数控机床电气故障诊断与维修方面的知识。

本章主要介绍了PMC画面及操作(查阅梯形图\\查找触点和线圈\\查找功能指令\\用信号触发器监控梯形图)；数控车床自动换刀PMC控制分析；数控机床工作状态开关PMC控制分析；数控机床润滑系统PMC控制分析；数控机床加工程序功能开关PMC控制分析；数控机床辅助功能代码PMC控制分析；大连CKA数控车床换刀时找不到刀位的故障诊断与维修；数控机床传动间隙误差的调整及补偿；数控机床返回参考点控制常见故障分析。

能力目标:

电源维护及故障诊断

单元一、FANUC-0i系统PMC认知

数控机床中辅助功能实现需要以PLC为中心，在PLC、CNC和机床三者之间进行信息交换。

PLC与CNC之间的信息交换分为两部分，其中CNC传送给PLC的信息只要包括各种功能代码M、S、T的信息，手动/自动方式信息及各种使能信息等，即图6-1的F信号，每种含义都是固定的，是发那科公司都定义好的，我们只能使用，不能赋值，不能当线圈用，只能是触点。PLC传送给CNC的信息主要包括M、S、T功能的应答信息和各坐标轴对应的机床参考点等，即图6-1中的G信号，G代码地址是固定的，是发那科公司定义好的，但是与F信号不同的是可以在梯图中当线圈使用，当然更可以当触点用。

同样，PLC与机床之间的信息交换也可分为两部分，其中由机床传送给PLC的信息主要是机床操作面板输入信息和其上各种开关、按钮的信息，即图6-1中的X信号，为机床到PMC的输入信号，地址有固定和设定两种。由PLC向机床发送的信息主要是控制机床的执行元件，即图6-1中的Y信号，Y信号地址同样有固定和设定两种，通常输出控制小继电器，再去控制大接触器，控制电机或各种电磁阀。

如图6-1为PMC 、CNC和机床三者之间进行信息交换的流程图。X信号为机床到PMC的信号；Y为PMC到机床的信号；G为PMC到CNC系统的信号；F为CNC系统到PMC的信号。

图6-1 FANUC系统的信息交换图

需要注意的是：作为初学者一定要搞清加工程序中G代表插补指令，F 代表进给速度，而在梯形图中，G F分加别代表PLC和CNC之间控制信号。另外G 信号当线圈时，即我们可以在梯图中使其置1导通或置0截止（失电），而遇到F信号触点不闭合，只能考虑条件不满足导致CNC没有应答信号，不要试图强制导通它。

一、PMC的地址分配

FANUC-Oi系统的PMC分为：OiA系列、OiB系列和OiC系列三种。FANUC-OiA系统的PMC可采用SA1或SA3两种类型，一般采用SA3。FANUC-OiB/C系统的PMC

可采用SA1或SB7两种类型, 一般采用SB7。要注意我们机床上所用的版本，可在PMC的PMCDGN画面中显示。

1．机床到PMC的输入信号地址

FANUC-Oi系统的输入/输出信号控制有两种形式，一种是采用内装I/O卡的输入/输出信号，其地址是固定的；一种是采用外装I/O卡（I/O Link）的输入/输出信号，其地址由数控厂家在编制程序时设定的，其地址是不能更改的。如果内装I/O卡控制信号与I/O Link控制信号同时作用，则内装I/O卡信号有效。

如果系统采用I/O Link时，其输入信号地址为X0-X127；如果采用内装I/O卡时，FANUC-OiA系统的输入信号地址为X1000-X1011,FANUC-OiB系统输入信号地址为X0-X11。

其中机床侧的输入地址X中，有一些专用信号直接被CNC所读取，因为不过PMC的处理，我们称之为高速处理信号。例：急停X8.4,原点减速信号X9，测量信号X4。

2．从PMC到机床侧的输出信号地址

如果系统采用I/O Link时，其输出信号地址为Y0-Y127；如果采用内装I/O卡时，FANUC-OiA系统的输出信号地址为Y1000-Y1008,FANUC-OiB系统输出信号地址为X0-X8。

3．从PMC到CNC的输出信号地址

从PMC到CNC的输出信号地址为：G0-G255，这些信号的功能是固定的，用户通过梯形图实现CNC的各种控制功能。比较常用的G信号有系统的急停控制信号G8.4、循环起动信号G7.2、进给暂停信号G8.5、空运转信号G46.7、外部复位信号G8.7等。

4．从CNC到PMC的输入信号地址

从CNC到PMC的输入信号地址为F0-F255，这些信号的功能也是固定的，用户通过梯形图来确定CNC系统的状态。比较常用的F信号有系统准备就绪信号F1.7 、系统复位信号F1.1、系统进给暂停信号F0.4、系统循环起动信号F0.5、T码选通信号F7.3、M码选通信号F7.0、S码选通信号F7.2等。

5．定时器地址

定时器分为可变定时器和固定定时器两种。可变定时器有40各个（T01-T40），其中T01-T08时间设定最小单位为48ms，T09-T40时间设定最小单位为8ms。固定定时器有100个，时间设定最小单位为8ms。当PMC采用SB7系列时，固定定时器有500个。

6．计数器地址

系统共有20个计数器，其地址为C1-C20。 7．保持型继电器

FANUC-OiA系统的保持型继电器地址为K0-K19，其中K16-K19是系统专用继电器。FANUC-OiB/C系统的保持型继电器地址为K0到K99(用户使用)和K900到K919（系统专用）。

8．中间继电器地址

系统中间继电器可分为内部继电器(R)和外部继电器（E）两种。内部继电器的地址为R0-R999，其中R900-R999为系统专用。外部继电器的地址为E0-E999，只有PMC-SB7才有外部继电器。

9．信息继电器地址

信息继电器通常用于报警信息显示请求，FANUC-OiA/OiB系统有200个信息继电器，其地址为A1-A24。FANUC-OiC系统有2000个信息继电器。

10．数据表地址

FANUC-OiA系统数据表共有1860字节，其地址为D0-D1859，FANUC-OiB/OiC系统（PMC为SB7）共有10000字节，其地址为D0-D9999。

11．子程序号地址

系统通过PMC的子程序有条件调出CALL或子程序无条件调出CALLU功能指令，系统运行子程序的PMC控制程序，完成数控机床的重复动作，如加工中心的换到动作。FANUC-OiA系统（PMC为SA3）的子程序数为512个，其地址为P1-P512。FANUC-OiB/OiC系统（PMC为SB7）的子程序数为2000个，其地址为P1-P2000。

12．标号地址

为了便于查找和控制，PMC程序用标号进行分块（一般按控制功能进行分块），系统通过PMC的标号跳转JMPB指令或JMP功能指令随意跳到所指定标号的程序进行控制。FANUC-OiA系统（PMC为SA3）的标号数有999个，其地址为L1-L999，FANUC-OiB/OiC系统（PMC为SB7）的标号数有9999个，其地址为L1-L9999。

二、FANUC系统PMC的功能指令

数控机床所用的PLC指令必须满足数控机床信息处理和动作控制的特殊要求，仅用基本指令编程实现起来比较困难，所以要增加一些具体有专门控制功能的指令，这些专门指令就是功能指令。功能指令都是一些子程序，应用功能指令就是调用相应的子程序。FANUC系统常用的PMC功能指令数据视型号的不同而不同。

1．顺序程序结束指令

FANUC-Oi系统的PMC程序结束指令有第1级程序结束指令END1、第2级程序结束指令END2和程序结束指令END三种。

中的1为用地址指定输入数据，2为两个字节；基准数据地址为R400，用来存放加工中心的当前主轴刀号；比较数据地址是F26,F26是T码输出信号地址，即程序执行中具体的T码值（刀号值）；JMP为PMC的跳转功能指令。当加工程序读到T码时，如果程序的T码与主轴刀号相同，即比较寄存器R9000.0=1，则跳出换刀动作程序。

6．常数定义指令

改指令用来定义常数给某个地址赋一个值，数控机床中常用来实现自动换刀的实际刀号定义。同样分为BCD指令NUME和二进制比较指令NUMEB两种。

NUME指令是2位或4位BCD代码常数定义。 图6-8a为NUME指令格式，图6-8b为应用举例。

a b

图6-8 NUME指令格式和应用举例 NUME指令格式为：

常数的位数：BYT=0，常数为2位BCD码；BYT=1，常数为4位BCD码。 控制条件：ACT=0，不执行常数定义指令；ACT=1，执行常数定义指令。 常数输出地址：所定义的目的地址。 常数：赋值常数，十进制形式。

图6-8b中，常数的位数R9091.0设置为0，则常数为2位BCD码；控制条件由X2.0、X2.1、X2.2、X2.3、X2.4决定，其中X2.4是刀盘选通信号，而X2.0、X2.1、X2.2、X2.3组成二进制的8421码，为刀盘实际刀号的输出信号；常数输出地址为D320,存放实际刀号的数据表；常数设置为07（00000111），表示第7号刀。当电动刀盘转到7号刀时，刀盘选通信号X2.4选通，同时X2.3、X2.2、X2.1、X2.0分别为0、1、1、1，正好使控制条件ACT=1，执行常数定义指令，把常数07（2位BCD码）送入刀号存放的地址D3320中。

NUMEB指令是1个字节2个字节或4个字节长二进制数的常数定义。 图6-9a为NUMEB指令格式，图6-9b为应用举例。 NUMEB指令格式为：

控制条件：ACT=0,不执行常数定义； ACT=1，执行常数定义指令。 常数长度指定：0001为1个字节长度的二进制数；0002为2个字节长度的二进制数；0004为4个字节长度的二进制数。

常数：以十进制形式指定的常数。

图6-9 NUMEB指令格式和应用举例

常数输出地址：定义二进制数据的输出区域的首地址，即目的地址。 图6-9b为某数控加工中心刀库旋转的速度给定，控制条件为R201.2或R140.0，其中R201.2为刀库自动转位信号，R140.0为刀库手动转位信号；常数长度指定0002为2个字节长度的二进制数；常数设置为50（00110010），即要求刀库旋转速度为50mm/min；常数输出地址为G180, G180和G181为系统PMC轴控制的进给速度给定信号地址。当刀库自动或手动转动时，通过NUMEB指令把刀库刀库旋转速度50mm/min放到地址G180中。

7．判别一致指令和逻辑与后传输指令

COIN指令（一致性检测指令），此指令用来检查参考值与比较值是否一致，可用于检查刀库，转台等旋转体是否到达目标位置等。

图6-10a为COIN指令格式，图6-10b为应用举例。

图6-10 COIN指令格式和应用举例

COIN指令格式为：

指定数据大小：BYT=0, 数据为2位BCD代码；BYT=1，数据为4位BCD代码。 控制条件：ACT=0，不执行COIN指令；ACT=1，执行COIN指令。 输入数据格式：0为用常数指定输入数据；1为用地址指定输入数据。 输入数据：输入值可以是常数或地址（由上面输入数据格式决定） 比较数据地址：比较数据存放的地址

结果输出：W1=0，输入值≠比较值；W1=1，输入值=比较值。

图6-10b中，指定数据大小R9091.0设置为0，数据为2位BCD代码；控制条件F7.3, F7.3为T码选通信号,即程序只要在执行某个T码功能，F7.3就一

直处于选通状态，直至此T码功能完成；输入数据格式0, 用常数指定输入数据；输入数据0，表示第0号刀；输入数据F26,F26是T码输出信号地址，即程序执行中具体的T码值（刀号值）。如果R600.0为1，表示程序中输入了T00的错误指令。

对下面的COIN指令，输入数据格式1, 为用地址输入数据；输入数据地址R400,为所选刀具的地址（内放刀号）；比较数据地址D320,为刀库换刀点的地址（一般为主轴地址，放当前主轴刀号）。当R600.1为1时，表示所选的刀具转到了换刀位置。

MOVE逻辑与后传输指令,将比较数据与输入数据进行逻辑与，将结果输出到输出数据地址中，还可以用来将指定地址中不需要的8位信号清除掉。

图6-11a为MOVE指令格式，图6-11b为应用举例。

图6-11 MOVE指令格式和应用举例

MOVE指令格式为：

控制条件：当ACT=0时不执行，当ACT=1执行逻辑与后传输。输入数据与比较数据的高、低4位数据进行逻辑与运算，对应位为0屏蔽掉，对应位为1通过，将结果输出到输出数据地址中。

图6-11b中，控制条件R600.6为换刀结束信号；输入数据与比较数据的高、低4位数据对应为1，都通过；输入数据地址D431,为刀库当前要换刀所在地址，内放要换刀的刀号；比较数据地址D400，为主轴刀所在的地址，内放主轴刀的刀号。当加工中心执行自动换刀控制时，系统接收到换刀结束信号后，把当前刀库的换刀刀号写到主轴刀号所在的地址中，即主轴刀现在的刀号现在被改写成了刀库当前要换刀的刀号，从而实现随机换刀的自动控制。

8．旋转指令

ROT指令用来判别回转体的下一步旋转方向；计算出回转体从当前位置到目标位置的步数；计算出回转体从当前位置到目标位置前一位置的位置数。一般用于数控机床自动换刀装置的旋转控制，记选刀使用的。

图6-12a为ROT指令格式，图6-12b为应用举例。 ROT指令格式为：

指定起始位置数：RNO=0,旋转起始位置为0；RNO=1,旋转起始位置为1。 指定要处理数据的位数：BYT=0,指定两位BCD码；BYT=1,指定四位BCD码。

图6-12 ROT指令格式和应用举例

选择最短路径的选择方向：DIR=0,不选择按正向旋转；DIR=1，选择最短路径。

指定操作条件：POS=0,计算现在位置与目标位置的步距数；POS=1,计算现在位置与目标位置的前一个位置的步距数。

指定位置或步距数：INC=0,计算目标位置号（表内号）；INC=1,计算到达目标位置步数。

控制条件：ACT=0,不执行ROT指令，W1不变化；ACT=1.执行ROT指令，并有旋转方向给出。

旋转方向输出:选用最短路径方式中有旋转方向控制信号，该信号输出到W1。当W1=0,旋转方向为正（FOR），W1=1,旋转方向为负（REV）。所谓正转是指转子的位置数递增，所谓反转是指转子的位置数递减。W1地址可以任意选择。

图6-12b中，指定起始位置数R9091.1设置为1，旋转起始位置为1；指定要处理数据的位数R9091.0设置为0，指定两位BCD码；选择最短路径的选择方向指定起始位置数R9091.1设置为1，选择最短路径；指定操作条件R9091.1设置为1，计算现在位置与目标位置的前一个位置的步距数；指定位置或步距数R9091.0设置为0，计算目标位置号（表内号）；控制条件F.3，F7.3为T码选通信号,即程序只要在执行某个T码功能，F7.3就一直处于选通状态，直至此T码功能完成；回转体的分度数设置为40，表示刀库容量为40把刀；当前位置地址D200，为当前准备换刀的刀具所在地址，即主轴所对应的选刀位置地址；目标位置地址D300，为刀库换刀点的刀具所在地址，即目标换刀点位置；结果输出地址R700,为执行ROT指令后，当前刀具转到换刀位置的前一位置的地址。通过R680.0的输出来控制刀库是否反转。

这里需要说明，目前刀库选刀PMC控制有两种控制形式，一是刀套编码形式的固定换刀，二是随机选刀。刀套编码时对刀库中的刀套进行编码，并将刀套编码相对应的刀具一一放入指定的刀套中，然后根据刀套的编码选取刀具。所以对于使用转动刀架的自动换刀来说，其刀套号和刀号是固定一一对应的，可以认为刀套号就是刀号，这样在使用ROT指令时，当前位置地址和目标位置地址里是可以存刀号的。

而随机换刀控制需要在PMC内部设置一个刀库的数据表，数据表的个数（数据表的容量）是刀库的刀具总容量加上主轴刀，如该刀库为24把刀，则数据表的个数为25（D000-D0024）。该数据表的首地址(D000)存的是主轴上当前刀具的刀号，数据表的序号（又称表内号）与刀库中的刀座号相对应，每个表内号中的内容就是对应刀座的刀具号。所以对于使用随机换刀的加工中心来说，其刀座号和刀号不是固定一一对应的，需要用DCSH指令去先搜索到刀号所对应的刀座号，再使用ROT指令，也就是说使用ROT指令时，当前位置地址和目标位置地址里只能存刀座号。

另外，使用ROT指令时需要注意，指定操作条件POS和指定位置或步距数INC有两种组合。一种是POS＝1，INC＝0，则结果输出地址里存的是目标位置前一位置的地址；一种是POS＝0，INC＝1，则结果输出地址里存的是现在位置到目标位置的步数。

ROTB和ROT指令基本功能相同，在ROT中回转体分度数是一个固定值，而在ROTB中旋转体的分度数是一个地址，因而允许改变，因为可以向旋转体分度数的地址中赋不同的值，处理的数据为二进制形式。

图6-13a为ROTB指令格式，图6-13b为应用举例。

图6-13 ROTB指令格式和应用举例

ROTB指令格式为图6-13a所示，其中格式指定为：0001表示处理数据为1个字节二进制；0002表示处理数据为2 个字节二进制；0004表示处理数据为4个字节二进制。

图6-13b中，POS＝0，INC＝1，则结果输出地址里存的是现在位置到目标位置的步数。执行ROTB指令后，把刀库当前要换刀具到换刀点位置的步距数存贮到计数器C0001中，以实现刀库旋转位置的步数控制。同样也通过R680.0的输出来控制刀库是否反转。

9．数据检索指令

DSCH指令也称找刀套或找刀座指令，仅适用于PMC所使用的数据表，DSCH搜索数据表中指定的数据，并且输出其表内号，若未找到数据，则输出1。

图6-14a为DSCH指令格式，图6-14b为应用举例，图6-14c为检索过程。 DSCH指令格式：

指定处理数据的位数：BYT=0，指定2位BCD码；BYT=1，指定4位BCD码。 复位信号（RST）:RST=0，W1不进行复位（W1输出状态不变）；RST=1，W1进行复位，W1=0。

执行命令：ACT=0，不执行DSCH指令，W1不变；ACT=1，执行DSCH指令，没有检索到数据时，W1=1

数据表数据数：指定数据表大小，如果数据表表头为0，表尾为N,则数据表个数为N+1。

数据表起始地址：指定数据表的表头地址。

检索结果输出地址：把被检索数据所在的表内号输出到该地址。

图6-14b中，处理数据的位数R9091.0设置为0，指定2位BCD码；复位信号F1.1，F1.1系统的复位信号；执行命令(ACT)为T码选通信号F7.3；数据表数据数设置为0011，表示刀库为12工位，即有12把刀；数据表起始地址D420；数据表起始地址F26,为程序中的T码；检索结果输出地址D431,为用于存贮检索到刀号所在的地址，即刀库中所要用刀的刀座号。

图6-14 DSCH指令格式、应用举例和检索过程

图6-14c中，当程序执行到T码时，T码选通信号F7.3置1，开始执行DSCH指令。DSCH指令检索地址F26中T码（8号刀）在数据表存贮对应的地址号（2号刀座），并把检索到的地址号（2号刀座）存储在检索结果输出地址D431中，从而完成找刀座指令。若没有在数据表中检索到F26中的T码，则R600.0输出1。

DSCHB(二进制数据检索)与DSCH功能指令相同，该功能指令用于检索数据表

中的数据，但是有两点不同。一．该指令中处理的全部数据都是二进制形式；二.数据表中的数据个数（表容量）可以用地址指定，这样即使写入ROM后，依然可以改变表容量。

图6-15a为DSCHB指令格式，图6-15b为应用举例。 DSCHB指令格式为：

形式指定：用来表示数据的长度。0001表示数据长度为1个字节二进制数据；0002表示数据长度为2个字节二进制数据，0004表示数据长度为4个字节二进制数据。

数据表数据地址: 指定数据表容量存储地址（N+1）。 数据表起始地址：指定数据表的表头地址 检索数据地址：指定检索数据所在的地址

检索结果输出地址：把被检索数据所在的表内号输出到该地址

图6-15b中，D100用来存贮数据表的容量，如果是10把刀的刀库，则数据表容量为11。在执行DSCHB指令时，如果从数据表中检索到程序所需的刀号，

图6-15 DSCHB指令格式、应用举例

则把该刀号所在的地址，即表内号传送到地址D431中，如果在数据表中没有检索到程序的刀号，则R600.1为1。

10．变地址传输指令

XMOV指令（处理BCD码数据）用来读或写数据表中的内容。XMOV指令仅适用在PMC使用的数据表中，处理的2位BCD代码或4位BCD码，常用于加工中心的随机换刀控制时，刷新刀具表用的（或称更新刀具表）。

图6-16a为XMOV指令格式，图6-16b为应用举例。

XMOV指令控制方式：

数据的位数指定（BYT）:BYT=0，数据表中2位BCD；BYT=1，数据表中4位BCD。

读取/写入的指定（R/W）:RW=0，从数据表中读取数据；RW=1，向数据表中写入数据。

a b

图6-16 XMOVE指令格式、应用举例

图6-17 XMOVE指令读取数据表内指定数据的过程

复位信号（RST）:RST=0，W1不进行复位(W1输出状态不变)；RST=1， W1进行复位（W1=0）。

执行命令（ACT）:ACT=0时，不执行XMOV,W1不变；ACT=1时，执行XMOV。 数据表容量：指定数据表的容量，数据表开头为0，末尾为N,数据表的大小为N+1。对数据机床而言，即刀库容量+1，如24把刀库容量定为25。

数据表的表头地址:指定数据表的表头地址，这样才能确定数据所在的地址。对数控机床而言，表头地址存放主轴上的刀具号

输入/输出数据地址：读取数据，即从数据表中读取数据，是将刀套中对应的刀具号存入输入/输出数据地址中，刀套号由下一项（表内号存储地址）给出。总之，读指令是将刀套中对应的刀具号读出来。

写入数据，所谓写入数据，是向数据表中写入数据。，输入/输出址中存放的要写入的刀具号，表内号存储地址提供了刀套号，将刀具号写入刀套中。

表内号存储地址: 表内号简单理解为刀套号（刀座号），读取数据时，找出刀具号，提供了刀套号。写入数据时，放回刀具号，同样提供了刀套号。

注意，RW=0 读取数据表内数据，是将刀套中的刀具号读出来，放在输入/

输出数据地址中，刀套号是表内号（表内号即是刀套号）存储地址提供；RW=1,写入数据表数据，是将刀具号放到刀套中，刀具号由输入/输出数据存储地址提供，刀套号由表内号存储地址提供；表内号简单理解为刀套（刀座号）。XMOV指令其实就是将刀套中对应的刀具号读出来或将刀具号写入刀套中。

图6-15b中，读取/写入的指定RW=0，为从数据表中读取数据；数据表容量为0011，表示刀库里共有10把刀；数据表的表头地址D420，存放的是主轴上当前刀具的刀号，而数据表D421-D430分别存的是刀库的刀座号（1－10号刀座），即表内号；表内号存储地址D431，为程序执行到T码时，由DSCH指令搜索T码（目标刀号），所对应的刀座号；输入/输出数据地址为D432，当前为读取数据，即从数据表D421-D430中找出D431中的刀座号所对应的刀具号，再把此刀具号存入输入/输出数据地址中D432。

图6-17为 XMOVE指令读取数据表内指定数据的过程，通过执行XMOVE指令后，把加工中心刀库中的2号刀座的8号刀输出到D432中。

XMOVB指令（处理二进制数据）：此功能同XMOV一样，同样是读出或改写数据表中的数据，但有两点不同。一是：此功能处理的是二进制数据；二是：数据表中的数据数目（表容量可以用地址指定，这样即使在写入ROM后依然可以改变表容量）。

图6-18a为XMOV指令格式，图6-18b为应用举例。

a b 图6-18 XMOVEB指令格式、应用举例

图6-19 XMOVEB指令写入数据表内指定数据的过程

XMOVB指令格式：

读取/写入的指定（R/W）:RW=0，表示从数据表中读出数据；RW=1,表示向数据表中写入数据。

复位信号（RST）:RST=0，W不进行复位（W1输出状态不变）；RST=1 W1进行复位 W1=0。

执行命令（ACT）:ACT=0，不执行XMOVB；ACT=1，执行XMOVB（发生错误W1=0 ,不发生错误W1=1）。

数据格式指定：0001表示1个字节的二进制 1-255；0002表示2个字节1-32767；0004表示4个字节1-99999999。

数据表容量存储地址：指定数据表大小（以地址存储）。 数据表起始地址：数据表头地址。

输入/输出数据存储地址：读取数据时，把表内号存储地址的数据输出到该地址中。写入数据时，指定数据表中要传输数据的地址。

表内号存储地址：读取数据时，指定数据从数据表输出的表内号地址。写入数据时，指定数据写入数据表的表内号地址。

图6-15b中，读取/写入的指定RW=1，表示向数据表中写入数据；数据表容量存储地址为D100，其值设为10，即指定数据表大小为10，表示刀库里共有10把刀；数据表的表头地址D420，存放的是主轴上当前刀具的刀号，而数据表D421-D430分别存的是刀库的刀座号（1－10号刀座），即表内号；表内号存储地址D431，仍为程序执行到T码时，由DSCH指令搜索T码（目标刀号），所对应的刀座号；输入/输出数据地址为D420，当前为写入数据，即把D420中主轴上当前刀具的刀号写入到D431指定表内号（刀座号）所对应的刀号地址中。

图6-19为 XMOVEB指令写入数据表内指定数据的过程，通过执行XMOVEB指令后，把主轴上5号刀的刀号写入到D431指定的2号刀座所对应刀号的地址中，完成了把主轴刀号写入到刀库与主轴交换刀具的刀座中（2号刀座中）。

从变地址传输指令的使用中可以看出，无论是读出还是写入，表内号存储地址所存的内容都是：程序执行到T码时，由DSCH指令搜索T码（目标刀号），所对应的刀座号。

11．代码转换指令

在此处提出一个“转换数据表”的概念。我们通常将PMC中管理刀具的称为数据表，又称刀具表，而在COD指令下编写的表我们特称“转换数据表”，转换数据表容量00-99，里边存放的数据一般为倍率值，包括进给倍率和主轴倍率。COD指令提供转换数据表的表地址，根据地址去检索转换数据中的数据。该指令是通过2位BCD码（00-99）指定一个表内地址，根据该地址去转换数据表中取

出2位或4位BCD码形式的转换数据。

图6-18a为COD指令格式，图6-18b为应用举例。

a b 图6-20 COD指令格式、应用举例

图6-21 COD指令写入数据表内指定数据的过程

COD指令格式：

转换数据表的数据形式指定：BYT=0,指定转换表中数据为BCD两位；BYT=1,指定转换表中数据为BCD四位。

转换复位输出：RST=0,取消复位（输出W1不变）；RST=1,转换数据错误，输出W1为0（复位），W1=0。

执行条件（ACT）:ACT=0,不执行COD指令；ACT=1,执行COD指令。 转换数据表容量：指定转换数据表容量（00-99），转换数据表开头为0号，数据表末尾为N,容量为N+1。

数据转换输入地址：转换数据输入地址提供转换数据的表地址，一般可通过机床面板的开关来设定该地址，即（00-99）之间的数。

转换数据输出地址：将转换数据表内指定的2位BCD或4位BCD代码存储起来。2位BCD的转换数据要求1个字节的存储器， 4位BCD要求2个字节的存储器。

错误输出：(W1)执行COD指令时，如果转换输入地址出错，如转换地址数据超过了数据表的容量则W=1。此时可以利用W1=1执行适当的互锁，如使操作面板出错误灯闪亮或停止伺服轴给。

图6-18b中，转换数据表容量09，转换数据表开头为0号，数据表末尾为8；

数据转换输入地址R100，为机床面板进给倍率开关指定的倍率值，比如0％、10％、20％、30％等的地址；转换数据输出地址R102。如图所示，当在操作中把倍率开关调到20％位置时，即把倍率开关调到2号档位（R100中的值），通过使用COD指令可以把数据表中2号表内号对应的数据值20输出到R102地址中，然后再把R102的数据传送到CNC中就可以实现进给倍率的控制了。具体的COD指令转换数据过程如图6-21所示。

CODB指令（处理二进制数据）是把2个字节的二进制代码（0-255）数据转换成1个字节，2个字节或4个字节的二进制数据指令。具体功能是将2个字节二进制数指定的数据表内号对应的数据（1个字节或4个字节的二进制数）输出到转换数据输出地址中。一句话，建立一个表格，表格由表号和表号对应的数据构成，提供表号，取出表号对应的数据。

图6-22 CODB指令格式

图6-22为CODB指令格式，COD指令格式为：

错误输出复位（RST）：RST=0,取消复位（输出W1不变）；RST=1,转换数据错误，W1=0

执行条件（ACT）：ACT=0,不执行CODB指令；ACT=1, 执行CODB指令 数据格式指定：指定数据转换表中二进制数据的字节数。0001为1个字节的二进制（0-255）；0002为2个字节的二进制（0-32767）；0004为4个字节的二进制（0-99999999）。

转换表数据的容量：指定转换表数据的容量（0-255），数据表开头为0，末尾是N,总数N+1。

转换数据表输入地址：转换数据表中的数据可通过指定表号取出，指定表号的地址称为转换数据输入地址，一般通过机床面板开关设定该地址的内容。

转换数据输出地址：数据转换表中输出的数据地址，称为转换数据输出地址。 错误输出（W1） 在执行CODB，如果输入地址出错（如转换地址数据超过了数据表的容量），则W1=1。

12．信息显示指令

DISPB用于显示外部信息，机床厂家根据具体机床的情况编制机床报警号及信息显示。

信息显示条件：ACT=0,系统不显示任何信息；ACT=1,依据各信息显示请求地址位（A0-A24）的状态，显示信息数据表中的信息。每条信息最多255个字符，在此范围内编制信息。

显示信息数：设定显示信息的个数。 信息显示功能的编制方法如下：

编制信息显示请求地址：信息继电器地址A0-A24中编制信息显示请求位。A0.0-A24.7(SB7 A0.0-A499.7),每位对应一条信息；信息继电器A 对应位为1，显示对应信息；信息继电器A对应位为0，不显示对应信息。

编制信息数据表：信息数据表中每条信息数据内容包括信息号和信息内容。 信息号 1000-1999 2000-2099 2100-2999 CNC屏幕 报警信息屏 操作信息屏 操作信息屏 显示内容 报警信息 ●CNC转到报警状态 操作信息 操作信息（无信息号） ●只显示信息数据，不显示信息号。 注：信息号1000-1999， 在系统报警画面显示信息号和信息数据，CNC系统转为报警状态，显示在ALARM中，中断当前操作。自动方式时，自动停，手动不停，如机床超程，空气压力低等等。

信息号2000-2999，在操作画面显示信息数据CNC系统转为报警状态，显示在操作中，不会中断当前操作。如机床润滑报警或主轴使能信号未就绪等。

宏程序报警3000-3200 警文本，中断机床运行。

系统可以在程序运行过程中通过系统变量产生报单元2 PMC画面及操作(查阅梯形图\\查找触点和线圈\\查找功能指令\\用信号触发器监控梯形图)

在操作面板上按系统功能键SYSTEM，再按[PMC]软建就会显示图6-23系统梯形图功能画面。其中，PMCLAD为系统梯形图显示画面，PMCDGN为系统PMC诊断画面，PMCPRM为系统PMC参数画面，RUN/STOP为起动或停止PMC画面，SYSPRM为系统参数设定画面。

图6-23系统梯形图功能画面

1．系统梯形图显示画面

按下系统操作软建[PMCLAD]就会显示图6-24系统梯形图显示画面。如果系统是CRT显示器，则显示画面中信号接通为亮线显示，信号断开为暗线显示。如果系统是LCD显示器，则信号接通为白色线显示，信号断开为绿色线显示。

图6-24系统梯形图显示画面

各软件的功能如下：

[TOP]：在屏幕上显示梯形图的首行。

1即可。其他的状态信号3、DNC状态信号、回零状态信号在PMC梯形图接通时也是按表6-1给出的组合来决定的。

同时从该表可以知道，如果系统PMC的MD1和MD2信号，即G43.0和G43.1信号置1，即PMC向系统CNC输出G43.0和G43.1信号置1信号，则系统CNC会根据表6-1来定出系统处于编辑(EDIT)状态。同理，如果系统PMC的MD1信号即G43.0信号置1，则系统CNC会根据表6-1来定出系统处于自动运行(MEM)状态。其他的CNC系统工作状态也是按表6-1给出的组合来决定的。

表6-1 系统工作状态与信号的组合 系统工作状态 程序编辑EDIT 自动运行MEM 手动数据输入MDI 手轮进给HND 手动连续进给JOG 返回参考点REF DNC运行RMT 系统 状态 ZRN G43.7 0 0 0 0 0 1 0 DNCI G43.5 0 0 0 0 0 0 1 MD4 G43.2 0 0 0 1 1 1 0 MD2 G43.1 1 0 0 0 0 0 0 MD1 G43.0 1 1 0 0 1 1 1 三．系统工作状态的PMC控制

FANUC-Oi系统为例，设计系统工作状态的PMC控制梯形图，如图6-32所示。

对图6-32中系统状态开关信号的输入为面板操作开关，输出信号为各指示灯，状态开关信号的输入/输出地址为：

编辑状态（EDIT）：输入信号地址为X4.1，输出地址为Y4.1。 自动运行（MEM）：输入信号地址为X4.0，输出地址为Y4.0。 手动数据输入（MDI）：输入信号地址为X4.2，输出地址为Y4.3。 手轮进给（HND）：输入信号地址为X6.7，输出地址为Y6.7。 手动连续进给（JOG）：输入信号地址为X6.5，输出地址为Y6.5。 返回参考点（REF）：输入信号地址为X6.4，输出地址为Y6.4。 远程运行（DNC）：输入信号地址为X4.3，输出地址为Y4.3。

如上所述，当PMC向系统CNC输出G43.0和G43.1信号置1信号，则系统CNC会根据表6-1来定出系统处于编辑(EDIT)状态，同时系统CNC会给PMC输入信号F3.6，表示系统处于编辑状态。图中，信号F3.5表示系统处于自动运行状态；F3.3表示系统处于手动数据输入状态；F3.4表示系统处于远程运行状

态；F3.2表示系统处于手动连续进给状态；F3.1表示系统处于手轮进给状态；F4.5表示系统处于返回参考点状态。

图6-32系统工作状态的PMC控制图

单元4 数控车床自动换刀PMC控制分析

数控车床应用最多的时转塔式刀架，又称电动刀塔。转塔式刀架式用转塔头刀座安装或夹持各种不同用途的刀具，通过转塔的旋转分度定位来实现机床的换刀动作。下面以常州电动刀架BWD40-1为例，分析数控车床自动换刀的PMC控制过程。

常州BWD40-1电动刀塔为6工位，采用蜗杆蜗轮传动，定位销进行粗定位，端齿啮合进行精定位。通过电动机正转实现松开刀塔并进行分度，电动机反转进行锁紧并定位，电动机的正反转由接触器KM3、KM4控制，刀塔的松开和锁紧靠微动形成开关SQ进行检测。电动刀塔的阿分度由刀塔主轴后端安装的角度编码器进行检测和控制。具体控制电路如图6-33所示。

AC 380VAC 110V系统I/O模块 ＋24E 0V X2.1 X2.2 X2.3 X2.6 24E X2.7 X2.5 X2.4 Y2.4 Y2.5 DOCOM24V 0V角20 度编21码22器选通 QF4KA4KM3KM4KM4KA5KM3QF4SQFRKA4KA5M3~RC+24v0v

图6-33 数控车床电动刀塔电气控制线路

对BWD40-1电动刀塔PMC的控制要求如下：

机床接收到换到指令，及程序的T码指令后，转塔电动机正转进行松开并分度控制，分度过程中要有转位时间的检测，检测时间设定为10s，每次分度时间超过10s系统就发出转塔分度故障报警。

转塔进行分度并到位后，通过电动机反转进行转塔的锁紧和定位控制，为了防止反转时间过长导致电动机过热，要求转塔电动机反转控制时间不得超过0.7s。

转塔电动机正反转控制过程中，还要求由正转停止延时时间控制和反转开始的延时时间控制。

自动换刀指令执行后，要进行转塔锁紧到位信号的检测，只有检测到该信号，才能完成T码功能结束。

自动换刀控制过程中，要求由电动机过载、短路及温度过高保护，并有相应

R9091.0NUME1RF7.3R0.0R1.1R6.1R6.2X8.4SUB23D302X2.1X2.2X2.3X2.6T01R0.3转塔分度R0.3指令R0.3R9091.0Y2.5R0.5Y2.4R0.3转塔正转NUME2T02R0.0R0.4SUB23D302X2.1X2.2X2.3X2.6转塔分度R0.4到位TMRR0.4R9091.0R0.3Y2.4SUB301NUME3电机正转R0.5停止延时电机停止R0.6延时反转转塔反转SUB23D302X2.1X2.2X2.3X2.6T03TMRR0.3Y2.4SUB302R9091.0NUME4SUB23D302X2.1X2.2X2.3X2.6T04R0.3R0.5R0.6R0.7Y2.5TMRY2.5SUB303电机反转R0.7停止延时转塔分度R1.0时间检测转塔故障R6.2R9091.0NUME5T05R0.3TMRSUB3SUB23D302X2.1X2.2X2.3X2.604R9091.0NUME6R0.3R1.0SUB23D302X2.1X2.2X2.3X2.6T06X2.4X2.7R6.2F1.1R9091.01COIND302SUB16F26刀位R0.0到位R0.3F7.3R6.2R0.0R0.0R0.3Y2.5X2.5T码功能R1.1完成F7.3R9091.0COINSUB1600F26F1.1T＝0R0.1F7.3F7.0R1.1F7.3R2.1F7.0F7.3辅助功能G4.3结束R9091.0COINSUB1607F26T大于等R0.2于7T码R6.1错误R6.1A1.1报警1F7.3R0.1R0.2R6.2报警2A1.2

图6-34 SSCK数控车床电动刀塔PMC控制梯形图

的报警信息显示。自动运行中，程序的T码错误（T=0或T>=7）时相应有报警信息显示。

如图6-34所示为SSCK-20数控车床电动刀塔PMC控制梯形图。图中的X2.1、X2.2、X2.3为角度编码器的时间刀号检测输入信号地址，X2.6为角度编码器位置选通输入信号（每次转到位就接通）地址，通过常数定义指令NUME把转塔当前实际位置的刀号写入到地址D302中。通过判别一直指令（COIN）把当前位置的刀号（D320中的数值）与程序的T码选刀刀号(F26中的数值)进行判别，如果两个数值相同，则T码辅助功能结束，即说明程序要的刀号与当前实际刀号一致；如果两个数值不相同，则进行转塔的分度控制。通过判别指令COIN和比较指令COMP与数字0和数字7进行比较，如果程序指令的T码为0或大于等于7时，系统要有T码错误报警信息显示，同时停止转塔分度指令的输出。当程序指令的T码与转塔实际刀号不一致时，系统发出转塔分度指令（继电器R0.3为1），转塔电动机正转（输入继电器Y2.4为1），通过蜗杆蜗轮传动松开锁紧凸轮，凸轮带动刀盘转位，同时角度编码器发出转位信号（X2.1、X2.2、X2.3），当转塔转到换刀位置，系统判别一致指令COIN信号R0.0为1，发出转塔分度到位信号（继电器R0.4为1），转塔电动机经过定时器01的延时（定时器TMR01为50ms）后，切断转塔电动机正转输入信号Y2.4，同时接通反转运行开始定时器02，经过延时后，系统发出转塔电动机正转输出信号Y2.4，同时接通反转运行开始定时器02，经过延时后，系统发出转塔电动机反转输出信号Y2.5，电动机开始反转，定位销进行粗定位、端齿盘啮合进行精定位，锁紧凸轮进行锁紧并发出转塔锁紧到位信号(X2.5)，经过反转停止延时定时器03的延时后，定时器TMR03设定为0.6ms，发出电动机反转停止信号R0.7为1，切断转塔电动机反转运转输出信号Y2.5。通过转塔锁紧到位信号X2.5接通T辅助功能完成指令R1.1为1，继电器R1.1为1后，使系统辅助功能结束指令信号G4.3为1，切断转塔分度指令R0.3，从而完成换刀的自动控制。在换刀整个过程中，当换刀过程超时TMR04、电机温升过高X2.4及电动机过载/短路保护短路器QF4(X2.7)信号动作时，系统立即停止换刀动作并发出系统换刀故障报警信息。

单元5 数控机床润滑系统PMC控制分析

一．数控机床润滑系统的电气控制要求

（1）首次开机时，自动润滑15秒（2.5秒打油、2.5秒关闭）。

（2）机床运行时，达到润滑间隔固定时间（如30分钟）自动润滑一次，而且润滑间隔时间用户可以进行调整（通过PMC参数）。

（3）加工过程中，操作者可根据实际需要还可以进行手动润滑（通过机床操作面板的润滑手动开关控制）。

（4）润滑泵电动机具有过载保护，当出现过载时，系统要有相应的报警信息。

（5）润滑油箱油面低于极限时，系统要有报警提示（此时机床可以运行）。

图6-35润滑系统电气控制线路

二．润滑系统的PMC控制

润滑系统的电气控制原理图和PMC输入/输出信号接口如图6-35所示。QF7为润滑泵电动机的短路器，实现电动机的短路与过载保护，通过系统PMC控制输出继电器KA6，继电器KA6常开控制接触器KM6线圈，从而实现机床润滑自动控制。系统PMC输入/输出信号中，QF7为短路器的常开点，作为润滑泵过载与短路保护的输入信号；SL为润滑系统油面检测开关，润滑油面下限到位开关，作为系统润滑油过低报警提示（需要添加润滑油）的输入信号；SB5为数控机床面板的手动润滑开关，作为系统手动润滑的输入信号；KA1为机床就绪继电器，作为系统机床就绪的输入信号；HL为机床润滑报警等的输出信号。

润滑系统PMC控制梯形图如图6-36所示。机床自动润滑时间和每次润滑的间歇时间由于不需要用户修改，所以系统PMC采用固定定时器12、13来控制每次润滑的间歇时间（2.4s打油、2.4s关闭），固定定时器14用来控制自动运行时的润滑时间（15s)，固定定时器15用来控制机床首次开机的润滑时间（15s)。

自动润滑的间隔时间根据机床实际加工情况不同，用户有时需要进行调整，所以自动润滑的间隔时间采用可变定时器，且采用的两个可变定时器（TMR0和TMR02）串联，来扩大定时的时间，用户可通过PMC参数界面的定时器界面进行设定或修改，来改变自动润滑的间隔时间。

当机床首次开机时，机床准备就绪信号X16.7为1，起动机床润滑泵电动机（Y0.5输出）同时起动固定定时器15，机床自动润滑15s（2.5s打油、2.5s关闭）后，固定定时器15的延时断开常闭点R526.6切断自动润滑回路，机床停止润滑，从而完成机床首次开机的自动润滑操作。机床运行过程中，通过可变定时器TMR01和TMR02设定的延时时间后，机床自动润滑一次，润滑的时间由固定定时器14设定（15s），通过固定定时器14的延时断开常闭点R526.3切断运行润滑控制回路，从而完成一次机床运行时润滑的自动控制，机床周而复始地进行润滑。当润滑系统出现过载或短路故障时，通过输入信号X07切断润滑泵输出信号Y0.5，并发出润滑系统报警信息（＃1007：润滑系统故障）。当润滑系统地油面下降刀极限位置时，机床润滑系统报警灯闪亮，提示操作者需加润滑油。

图6-36润滑系统PMC控制梯形图

单元6 数控机床加工程序功能开关PMC控制分析

一．数控机床加工程序功能

机床锁住：在自动运行状态下，按下机床操作面板上的机床锁住开关，执行循环起动时，刀具不移动，但是显示器上每个轴运动的位移在变化，就象刀具在运动一样。

程序辅助功能的锁住：程序运行时，禁止执行M 、S 和T 指令，和机床锁住功能一起使用,检查程序是否编制正确。

程序的空运转： 在自动运行状态下，按下机床操作面板上的空运行开关，刀具按参数（各轴快移速度）中指定的速度移动，而与程序中指令的进给速度无关。

程序单段运行：按下单程序段方式开关进入单程序段工作方式。在单程序段方式中按下循环起动按钮后，刀具在执行完程序中的一段程序后停止。通过单段方式一段一段地执行程序，仔细检查程序。

程序再起运行：该功能用于指定刀具断裂或者公休后重新起动程序时，将要起动程序段的顺序号，从该段程序重新起动机床。也可用于高速程序检查。 程序的重新起动有两种重新起动的方法：P 型和Q 型（由系统参数设定

程序段跳过：在自动运行状态下，当操作面板上的程序段选择跳过开关接通时，有斜杠（/）的程序段被忽略。

程序选择停：在自动运行时，当加工程序执行到M01 指令的程序段后也会停止。

程序循环起动运行：在存储器方式(MEM)、DNC 运行方式(RMT)或手动数据输入方式（MDI）下，若按下循环起动开关，则CNC 进入自动运行状态并开始运行,同时机床上的循环起动灯点亮。

程序进给暂停：自动运行期间进给暂停开关按下时，CNC 进入暂停状态并且停止运行，同时，循环起动灯灭。

数控机床加工程序功能开关面板如图6-37所示。 二．数控机床加工程序功能开关的PMC控制

FANUC-Oi系统为例，设计加工程序功能的PMC控制梯形图，如图6-36所示。

对图6-36中梯形图的输入/输出地址为：

机床锁住按钮的输入地址为X5.1，机床锁住指示灯的输出地址为Y5.1。 程序辅助功能的锁住按钮的输入地址为X5.3，程序辅助功能的锁住指示灯的输出地址为Y5.3。

程序的空运转按钮的输入地址为X5.2，程序的空运转指示灯的输出地址为

Y5.2。

程序单段运行按钮的输入地址为X4.4，程序单段运行指示灯的输出地址为Y4.4。

程序再起运行按钮的输入地址为X5.0，程序再起运行指示灯的输出地址为Y5.0。

程序段跳过按钮的输入地址为X4.5，程序段跳过指示灯的输出地址为Y4.5。 程序选择停按钮的输入地址为X4.6，程序选择停指示灯的输出地址为Y4.6。 程序循环起动运行按钮的输入地址为X6.1，程序循环起动运行指示灯的输出地址为Y6.1。

程序进给暂停按钮的输入地址为X6.0，程序进给暂停指示灯的输出地址为Y6.0。

图6-37 数控机床加工程序功能开关面板

如图6-38所示，循环起动按钮开关按下，X6.1为1时，系统循环起动信号G7.2为1，当松开循环起动按钮，X6.0为0时，系统循环起动信号由1变为0，信号的下降沿，系统执行自动加工，同时系统的循环起动状态信号F0.5为 1。程序自动运行中，按下进给暂停按钮，X6.0常闭断开，系统进给暂停信号G8.5为0，程序停止运行，同时系统进给暂停状态信号F0.4为，当系统暂停状态信号为1时，系统的循环起动状态信号为0。机床锁住、程序单段、程序段跳过、程序再起、程序空运行、辅助功能锁住及程序选择停功能开关的PMC控制逻辑关系是相同的，只是信号的地址不同。

下面以机床锁住功能开关为例，分析程序功能开关的PMC具体控制过程。当机床锁住功能开关X5.1按下，通过继电器R200.0和R200.1获得一个扫描周期的脉冲信号（R200.0），继电器R200.0的常开点闭合，机床锁住信号G44.1和机床锁住状态指示灯Y5.1为并自保（松开机床锁住按钮时信号维持1不变）。当再次按下机床锁住按钮时，通过继电器R200.0的常闭点拉断机床锁住状态信号G44.1的自保回路，机床解除轴锁住状态，松开按钮后，机床锁住状态信号G44.1保持不变，仍然维持0状态。

图6-38数控机床加工程序功能开关的PMC控制梯形图

单元7 数控机床辅助功能代码PMC控制分析

一．数控机床M代码功能

M00(程序停)：中断程序执行的功能。程序段内的动作完成后，主轴及冷却停止。这以前的状态信息被保护，按循环起动按钮时可重新起动程序运行。

M01(程序选择停)：只要操作者接通机床操作面板上的选择停按钮，就可进行与程序停相同的动作。选择停按钮断开时，此指令被忽略。

M02(程序结束)：是指示加工程序结束指令。在完成该程序段的动作后，主轴及冷却停止，控制装置和机床复

M30(程序结束)：是指示加工程序结束指令。在完成该程序段的动作后，主轴及冷却停止，控制装置和机床复位。程序自动回到程序的头。

M03、M04、M05：主轴正转、主轴反转及主轴停止指令。 M07、M08、M09：冷却液1、2打开及冷却液关指令。 M98、M99：子程序调用及子程序结束指令。 M19、M29：主轴定向停和刚性攻丝指令。 二．系统M代码控制时序图

图6-39系统M代码控制时序图

M代码控制时序如图6-39所示。

系统读到程序中的M码指令时，就输出M代码指令的信息，FANUC-Oi系统M代码信息输出地址为F10-F13，通过系统读M代码的延时时间TMF（系统参数设定，标准设定时间为16ms）后，系统输出M代码选通信号MF，FANUC-Oi系统M代码选通信号为F7.0。当系统PMC接收刀M代码选通信号(MT)后，执行PMC译码指令（DEC、DECB），把系统的M代码信息译成某继电器为1（开关信号），通过是否加入分配结束信号（DEN）实现移动指令和M代码是否同时执行，FANUC-Oi系统配结束信号(EDN)为F1.3。M功能执行结束后，把辅助功

能结束信号（FIN）送到CNC系统中，FANUC-Oi系统辅助功能结束信号(FIN)为G4.3。当系统接收到PMC发出的辅助功能结束信号（FIN）后，经过辅助功能结束延时时间TFIN（系统参数设定，标准设定时间为16ms）,切断系统M代码选通信号MF。当系统M代码选通信号MF断开后，切断系统辅助功能结束信号FIN，然后系统切断M代码指令输出信息信号，系统准备读取下一条M代码指令信息。

三．辅助功能M代码PMC控制

图6-40辅助功能M代码PMC控制

图6-40所示为采用FANUC-Oi系统的某数控铣床的M代码辅助功能执行的PMC控制。二进制译码指令DECB把程序纵的M码指令信息（F10）转换成开关量控制，程序执行到M00时，R0.0为

1；程序执行到M01，R0.1为1；程

序执行到M02时，R0.2为 1；程序执行到M03时，R0.3为1；程序执行到M04时，R0.4为1；程序执行到M05时，R0.5为1；程序执行到M08时，R1.0为1；程序执行到M09时，R1.1为1；G70.5为串行数字主轴正转控制信号，G70.4为串行主轴反转控制信号，F0.7为系统自动运行状态信号，F1.1为系统复位信号。当系统在自动运行时，程序执行到M03或M04主轴按给定的速度正转或反转，程序执行到M05或系统复位，主轴停止旋转。在执行M05时，加入了系统分配

结束信号F1.3，如果移动指令和M05在同一程序段中，保证执行完移动指令后执行M05指令，进给结束后主轴电动机才停止。当程序执行到M08时，通过输出信号Y2.0控制冷却泵电动机打开机床冷却液，程序执行到M02或M03时，系统外部复位信号G4.3为1，停止程序运行并返回到程序的开头。当程序执行到M00或M01，系统执行程序单段运行（G46.1为1），图中F45.3为主轴速度到达信号，F45.1为主轴速度为零的信号，R100.0为M码完成信号，R100.1为T码完成信号。

单元8 大连CKA数控车床换刀时找不到刀位的故障诊断与维修

单元9 数控机床传动间隙误差的调整及补偿

一．进给间隙补偿量的测定

进给间隙补偿量的测定过程如图 所示。 测定步骤如下：

1．手动操作使机床返回到机床参考点。

2．用切削进给速度使机床移动到机床测量点，如G91 G01 X100 F200，如图 所示。

3．安装百分表，将百分表调到0刻度位置。

4．用切削进给速度使机床沿相同方向再移动100mm，如图 所示。 5．用相同的切削进给速度从当前点返回到测量点，如图 所示。 6．读取百分表的刻度值，如图 中的A值。 二．快速进给间隙补偿量的测定

快速进给间隙补偿量的测定过程如图 所示。 测定步骤如下：

1．手动操作使机床返回到机床参考点。

2．用切削进给速度使机床移动到机床测量点，如G91 G00 X100 F200，如图 所示。

3．安装百分表，将百分表调到0刻度位置。

4．用切削进给速度使机床沿相同方向再移动100mm，如图 所示。 5．用相同的切削进给速度从当前点返回到测量点，如图 所示。 6．读取百分表的刻度值，如图 中的B值。 三．系统伺服参数的设定

1．间隙补偿量控制功能参数的设定

将系统参数1800＃4（RBK）设定为1，系统的切削速度进给和快速进给的间隙补偿量分开进行控制。

2．间隙补偿量的参数设定

将上面测量出的间隙补偿量A、B按机床的检测单位折算成具体数值，将折算后的数值分别设定再系统参数的1851（切削进给方式的间隙补偿量）和1852（快速进给方式的间隙补偿量）中。

四．使用新的反向间隙补偿功能

反向间隙的存在是影响换向点轮廓精度的最主要因素，因此FANUC公司提出3种解决方案。

1．常规反向间隙加速功能

用此功能的一般步骤是：

（1）设定反向间隙补偿值，参数1851（间隙补偿值）的设定值为正值，在半闭环时有效；如果时全闭环，可将此参数设为1，并将系统参数2006＃0(FCBL)设定为，即在全闭环中，反向间隙设定值不起作用。

（2）使用反向间隙加速功能。参数2048（反向间隙加速范围值）设定为600。参数2071（反向间隙加速有效周期）通常设定为50-100。

（3）如果过切，可加入反向间隙加速停止功能。参数2009＃7（BLST）设定为1，使用反向间隙加速停止功能。参数2082（反向间隙加速停止时间）设定为5。

2．采用新反向间隙加速功能

即为适应不同速度的切削条件，以指数形式加入反向间隙加速，效果更好，步骤为：

（1）设定反向间隙补偿(系统参数1851)。

（2）使用新反向间隙加速功能，在常规反向间隙加速功能的基础上，设置2009＃2（ADLB）为1，即使新反向间隙加速功能有效。

（3）如果时垂直轴，可调整转矩偏置。参数2087（转矩偏置）的设定值为－830×（a＋b），（a＋b）为带符号的算术值（a、b为在伺服检测板上检测到的与转矩成比例的电压值，单位为V）。

3．两级反向间隙加速功能

该功能可以区分来自电动机或机械上的反向间隙带来的延迟，分别予以加速处理。

单元10 数控机床返回参考点控制常见故障分析

现代数控机床一般都采用了增量式的旋转编码器或增量式的光栅尺作为位置检测反馈元件，他们在机床断电后就失去了对各坐标位置的记忆，因此在每次开机后都必须首先让各坐标轴回到机床一个固定点上，重新建立机床坐标系，这一固定点就是机床坐标系的原点或零点，也称为机床参考点。使机床回到这一固定点的操作称为回参考点或回零操作。

1.数控机床返回参考点的必要性

(1) 系统通过参考点来确定机床的原点位置，以正确建立机床坐标系。 (2)可以消除丝杠间隙的累计误差及丝杠螺距误差补偿对加工的影响。

X20.6:+X按钮开关 X20.7:-X按钮开关 X21.0: +Z按钮开关 X21.1:-Z按钮开关 G120.7:系统回零 F148.0:X轴回零结束

F148.1:Z轴回零结束 F149.1:系统复位

按机床检测元件检测原点信号方式的不同，返回机床参考点的方法有两种。一种为栅点法，另一种为磁开关法。在栅点法中，检测器随着电机一转信号同时产生一个栅点或一个零位脉冲，在机械本体上安装一个减速撞块及一个减速开关后，数控系统检测到的第一个栅点或零位信号即为原点。在磁开关法中，在机械本体上安装磁铁及磁感应原点开关，当磁感应原点开关检测到原点信号后，伺服电机立即停止，该停止点被认作原点。栅点方法的特点是如果接近原点速度小于某一固定值，则伺服电机总是停止于同一点，也就是说，在进行回原点操作后，机床原点的保持性好。磁开关法的特点是软件及硬件简单，但原点位置随着伺服电机速度的变化而成比例地漂移，即原点不确定。目前，几乎所有的机床都采用栅点法。

使用栅点法回机床原点的几种情形如下：

1． 使用增量检测反馈元件的机床开机后的第一次回机床原点；

2． 使用绝对式检测反馈元件的机床安装后调试时第一次机床开机回原点； 3． 栅点偏移量参数设置调整后机床第一次手动回原点。

按照检测元件测量方式的不同分为以绝对脉冲编码器方式归零和以增量脉冲编码器方式归零。在使用绝对脉冲编码器作为测量反馈元件的系统中，机床调试前第一次开机后，通过参数设置配合机床回零操作调整到合适的参考点后，只要绝对脉冲编码器的后备电池有效，此后的每次开机，不必进行回参考点操作。在使用增量脉冲编码器的系统中，回参考点有两种模式，一种为开机后在参考点回零模式各轴手动回原点，每一次开机后都要进行手动回原点操作；另一种为使用过程中，在存储器模式下的用G代码指令回原点。 回参考点的方式

使用增量式脉冲编码器作为测量反馈元件的机床开机手动回原点的动作过程一般有以下三种：

1.手动回原点时，回原点轴先以参数设置的快速进给速度向原点方向移动，当原点减速撞块压下原点减速开关时，伺服电机减速至由参数设置的原点接近速度继续向前移动，当减速撞块释放原点减速开关后，数控系统检测到编码器发出的第一个栅点或零标志信号时，归零轴停止，此停止点即为机床参考点。 2.回原点轴先以快速进给速度向原点方向移动，当原点减速开关被减速撞块压下时，回原点轴制动到速度为零，在以接近原点速度向相反方向移动，当减速撞块释放原点接近开关后，数控系统检测到检测反馈元件发出的第一个栅点或零

标志信号时，回零轴停止，该点即机床原点。

3.回原点时，回原点轴先以快速进给速度向原点方向移动，当原点减速撞块压下原点减速开关时，回归原点轴制动到速度为零，再向相反方向微动，当减速撞块释放原点减速开关时，归零轴又反向沿原快速进给方向移动，当减速撞块再次压下原点减速开关时，归零轴以接近原点速度前移，减速撞块释放减速开关后，数控系统检测到第一个栅点或零标志信号时，归零轴停止，机床原点随之确立。

4．

使用增量式检测反馈元件的机床开机第一次各伺服轴手动回原点大多采用撞块式复归，其后各次的原点复归可以用G代码指令以快速进给速度高速复归至第一次原点复归时记忆的参考点位置。

进一步从数控系统控制过程来分析机床原点的复归，机床在回机床原点模式下，伺服电机以大于某一固定速度的进给速度向原点方向旋转，当数控系统检测到电机一转信号时，数控系统内的参考计数器被清零。如果通过参数设置了栅点偏移量，则参考计数器内也自动被设定为和栅点偏移量相等的值。此后，参考计数器就成为一个环行计数器。当计数器对移动指令脉冲计数到参考计数器设定的值时被复位，随着一转信号的出现产生一个栅点。当减速撞块压下原点减速开关时，电机减速到接近原点速度运行，撞块释放原点减速开关后，电机在下一个栅点停止，产生一个回原点完成标志信号，参考位置被复位。电源开启后第二次返回原点，由于参考计数器已设置，栅点已建立，因此可以直接返回原点位置。使用绝对检测反馈元件的机床第一次回原点时，首先数控系统与绝对式检测反馈元件进行数据通信以建立当前的位置，并计算当前位置到机床原点的距离及当前位置到最近栅点的距离，将计算值赋给计数器，栅点被确立。 3.数控机床返回参考点常见故障分析

（1）机床回零过程无减速动作或一直以减速回零，多数原因为减速开关及接线故障。

（2）机床回零动作正常，为系统得不到一转信号。原因可能是电动机编码器及接线或系统轴板故障。

找不准参考点（即回参考点有偏差） 1）减速挡块偏移

（2）栅格偏移量参数设定不当 （3）参考计数器容量参数设定不当 （4）位置环增益设定过大 （5）编码器或轴板不良

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