FANUC多路径控制技术在柔性制造系统中的应用

■青海一机数控机床有限责任公司（西宁 810018）赵小玲 王 智

柔性制造系统是由一定数量的数控机床、物料输送系统及计算机总控系统（工控机）等构成的智能化制造系统，其最突出的特点是可以对多品种、变批量的零件进行混流加工。为适应今后我国装备制造业的发展，柔性制造系统是当下机床行业研发的主流产品。我公司紧跟市场动态，研发了一条柔性制造生产线。该生产线由3台主机（卧式加工中心）、6个等待工位、2个装卸工位、物料输送车及轨道组成，3台主机均配置FANUC 31iMA数控系统。布局图如图1所示。

物料输送作为柔性制造生产线中的一部分，需对其进行两个方向轴的控制，如图1中的U轴、W轴。这两个进给轴在物料输送过程中要实现各主机位置、等待及装卸工位的准确定位，且为实现物料输送与工控机之间的通信，提高整条生产线的智能化程度，这两个轴的电动机均采用伺服电动机。其控制可以单独配置一套数控系统控制，也可以用其中一台主机数控系统的第二路径控制，为降低制造成本我们采用后一种控制方式。

1.FANUC多路径控制

在FANUC系统中，用同一CNC 程序指令进行控制的轴的组称为路径，行业里也称为通道。FANUC 31i系列系统最多支持 10个路径，该功能为选配功能，需要在订购系统时特殊订货。以2个路径为例，如图2所示。

由图2可直观地看出各路径有独立的程序文件夹，系统可对各路径内的轴分别进行控制。将主机的控制轴设置在第一路径，将物料输送车的控制轴设置在第二路径，这样主机和物料输送车可同时按照各自的控制程序运行。

2.硬件连接

将各路径中的伺服模块、I/O模块进行连接，连接时把第二路径中的伺服模块、I/O模块当做第一路径的从动装置连接。数控系统与各控制轴、控制装置的连接图如图3所示，图中实线部分是控制的硬件，虚线部分是控制物料输送车的硬件。

图1 布局图

图2 FANUC系统多路径示意图

图3 控制系统连接图

图4 PLC控制程序图

若在机床制造初期设计，电源模块、I/O装置的选择可将物料输送车的控制一并考虑，这样会节省电器控制柜内的空间，降低成本。

3.参数设置

多路径的实现必须依赖于系统参数的正确设置，以图3所示的连接为例，相关参数设置如表1所示。

除表1设置的参数外，系统中有关轴控制的1000多号参数、有关进给电动机的2000多号参数以及有关显示的3000多号参数需要两个路径分别设定。

表1

4.PLC控制信号

在系统PLC中对路径选择信号进行处理。为保证在运行过程中各路径的循环启动、进给保持、运行方式及进给倍率等功能能单独控制，需增加按钮、指示灯和波段开关对各路径的信号分别处理，此处不再赘述。路径选择信号如表2所示。

从表2 可以看出，如果用两个路径时，只需处理信号HEAD（G063.0）就可满足控制需求。下例中第二路径选通信号采用瞬动型带灯按钮进行控制，其输入地址为X109.4，指示灯输出地址为Y101.3，PLC控制程序如图4所示。

经上述PLC程序控制，当按压第二路径选通按钮后，G63.0接通同时该按钮指示灯亮，系统切换到第二路径。再次按压该按钮，其指示灯灭，系统切换到第一路径。系统两路径之间的切换得以实现。

表2

值得一提的是，每个路径使用的轴超过8 个轴时，各轴信号地址的分配通过系统参数3021设置。本生产线中两路径使用的轴未超过8个，故第一通道的输入信号地址X轴为Gn.0、Y轴为Gn.1、Z轴为Gn.2、B轴为Gn.3，输出信号地址X轴为Fn.0，Y轴为 Fn.1，Z轴为Fn.2，B轴为Fn.3，n为0000～0767，第二通道的输入信号地址U轴为Gn.0、W轴为Gn.1，输出信号地址U轴为Fn.0，W轴为 Fn.1，n为1000～1767。

5.操作

运行第一路径的程序时，可将系统第一路径的方式选到“编辑”方式，调出要加工工件的程序，再将方式选到“自动”方式，按压第一路径的“循环启动”按钮，主机开始运行加工程序。

按压“第二路径选通”按钮，系统切换到第二路径状态。将系统第二路径的方式选到“编辑”方式，调出物料输送车的运行程序，再将方式选到“自动”方式，按压第二路径的“循环启动”按钮，物料输送车开始运行。

这样就实现了自动方式下两个路径轴的单独控制。其他方式的操作与单路径相同，只是在操作时方式选择和相关按钮必须是同一个路径的，不能将各路径的方式选择和按钮混用，操作时需格外谨慎。

6.结语

在正确的硬件连接的基础上，根据上述的参数设置、信号处理，并通过以上介绍的多路径控制方式，实现两路径的单独控制，即可满足该生产线的工作要求。并且本文介绍的控制方式，可省去一套数控系统及其操作台的成本，有较好的性价比。FANUC多路径控制技术在我公司FMS80柔性制造生产线中成功应用，受到公司领导及用户的高度评价。

[1]沈向东.柔性制造技术[M].北京：机械工业出版社，2013.

[2]庄品.现代制造系统[M].北京：科学出版社，2010.