FANUC数控机床的可编程控制器程序编制思路

董升忠

（大连开发区中等职业技术专业学校，辽宁大连 116600）

0 引言

普通机床数控化是一个发展趋势。就是在普通机床上将电气控制重新设计，加数显装置加数控系统，改造成数控机床。来大幅度提高生产效率。

用主流数控系统进行数控系统改造，其中对机床所能完成的功能进行可编程控制器的程序的编制是其中一个最重要的环节。

1 FANUC 系统的可编程控制器分析

1.1 可编程控制器的定义与作用

可编程控制器就是可编程机床控制器，它能实现机床的主轴旋转、换刀、机床操作面板等的顺序控制。可编程控制器的信息交换是指在可编程控制器、数控系统和机床侧等3 者之间的信息交换。可编程控制器处于数控系统与机床之间，对数控系统和机床的输入与输出信号进行处理。机床侧控制的最终对象随数控机床的结构、类型的异同而有很大区别。

1.2 M，S 功能的实现

不同数控系统与可编程控制器之间的信息交换方式和功能差别很大，但其最基本的功能是数控系统将所需执行的M，S功能代码送到可编程控制器，由可编程控制器控制完成相应的动作，然后再由可编程控制器送给数控系统完成信号的交换。

1.2.1 辅助功能M

可编程控制器完成的M 功能是很广泛的。根据不同的M代码，可控制机床主轴的正转、反转及停止，主轴箱的变速，冷却液的开与关，液压卡盘的夹紧和松开，以及自动换刀装置，机械手取刀和归刀等运动。辅助功能通常用M 指令指定。数控系统装置送出M 代码进入可编程控制器，经可编程控制器的译码处理后，输出对应的开关量0 或1 来控制相应动作的开/关和启/停。

数控指令的发出有两种，一种是G 代码的形式发出用来驱动伺服马达的运行，另一种是以辅助M，S 代码形式发出，而它们执行的动作需要可编程控制器来编程。M 辅助代码编译过程如下。

（1）数控系统会把具体代码的值送到可编程控制器相应的代码寄存器中，同时相应的触发信号也送到可编程控制器中。

（2）可编程控制器根据数控系统的相应的触发、代码信号执行译码，触发机床相应的动作。

（3）当动作执行后，可编程控制器会发一个完成信号给数控系统，表示动作执行状态已完成，数控系统可以继续执行下面动作，否则数控系统一直处在等待状态。

（4）当数控系统接到完成可编程控制器的完成信号后，就会切断M 功能信号，表示数控系统响应了可编程控制器的完成信号。

（5）当数控系统触发信号断开后，可编程控制器切断返回给数控系统的完成信号。

（6）当数控系统采样到可编程控制器的完成信号的下降沿后，数控程序开始向下执行，M 功能循环结束。

1.2.2 主轴功能S

目前，在可编程控制器中可较容易地用4 位或5 位代码直接指定转速（单位r/min）。数控系统装置送出S 代码进入可编程控制器，经过可编程控制器内的D／A 变换和限位控制后，输出±10 V 模拟电压给主轴电机伺服系统。

2 FANUC 系统可编程控制器工作原理

2.1 可编程控制器、数控系统和机床间信息交换

（1）数控系统至可编程控制器。数控系统送至可编程控制器的信息可由开关量输出信号（对数控系统侧而言）完成，也可由数控系统直接送入可编程控制器的寄存器中。主要包括辅助功能M、主轴功能S、刀具功能T 功能代码信息，手动与自动方式及各种使能信息等。

（2）可编程控制器至数控系统。可编程控制器送至数控系统的信息可由开关量输入信号完成，所有可编程控制器送至数控系统的信息地址与含义由数控系统生产厂家确定，

（3）可编程控制器至机床。可编程控制器控制机床的信号通过可编程控制器的开关量输出接口送至机床中。用来控制数控机床的响应执行元件，如电磁阀、继电器、指示及报警灯等。

（4）机床至可编程控制器。机床侧的开关量信号可通过可编程控制器的开关量输入接口送入可编程控制器中，主要是机床操作面板输入信息和其上各种开关和按钮等信息，如机床的启、停，主轴正、反转和停止，倍率选择及各运动部件的限位开关信号等信息。

2.2 机床、可编程控制器、数控系统之间的信号地址

（1）机床→可编程控制器间的信号X。①从机床送到可编程控制器的信号用地址X 表示；②下面几个常用高速输入信号是由数控系统直接读取：X4.7 高速跳转信号直接连接到CNC（Computerized Numerical Control，计算机数字数控器）；不经过PMC（Programmable Machine Tool Controller，可编程机床控制器）而实现跳转操作的功能。X9.0X9.1X9.2X9.3 是X，Y，Z 等轴回零减速开关信号；X8.4 是急停信号*ESP（X1008.4）。

（2）可编程控制器→机床间的信号Y。①从可编程控制器送到机床的信号用地址Y 表示；②这些信号可以任意指定。

（3）数控系统与可编程控制器之间的信号（G，F）。可编程控制器→数控系统间的信号G。①从可编程控制器送到数控系统的信号用地址G 表示；②这些信号的含义是固定的；③这些信号可读、可写。数控系统→可编程控制器间的信号F。①从数控系统送到可编程控制器的信号用地址F 表示；②这些信号的含义是固定的；③这些信号可读但不可写。注：G 地址和信号F，由数控系统控制软件决定其地址。例如急停信号（*ESP）地址是G8.4 等。

3 输入/输出模块设置

各输入/输出模块的顺序程序地址由机床厂家确定。其地址在编程时设定在编程器的相应存储器中。

由编程者设定的这些地址信息在程序写入ROM（Read-Only Memory，只读存储器）时也写入到ROM 中。在写入的ROM时输入/输出地址不可改。其地址取决于输入/输出基本单元的相关联位置（组号和基座号），各模块在输入/输出单元中的安装位置（插槽号）和各模块名称。

（1）组号通过使用附加输入/输出模块B，其联接于输入/输出接口模块A，最多可扩展到两个输入/输出单元。从模块A 扩展构成的两个输入/输出单元称为组，当一个接口模块不能满足输入/输出点数时，可用电缆连接第一个B 和第二个A，最多可联接16 组输入/输出单元。

（2）基座号在1 组中可连接2 个基本单元，包含输入/输出接口模块A 的输入/输出单元指定基座号为0，另一输入/输出单元指定基座号就为1。

（3）插槽号输入/输出基本单元ABU05A 及ABU10A 可分别安装最多5 或10 个输入/输出模块。模块在输入/输出基本单元上安装位置用插槽号表示。在各基本单元中，各输入/输出接口模块的安装位置从左到右定为插槽号0，1 等，各模块可安装在任意插槽内。并可在各模块间留空槽。

FANUC 0i-D/0i Mate-D 系统，由于输入/输出点、手轮脉冲信号都连接在I/O LINK（输入/输出总线）上，在可编程控制器的梯形图编辑之前都要进行输入/输出模块的设置。

0i-D 可选择的输入/输出模块有很多种，但是分配原则都是一样的。如0i 用输入/输出单元A 的分配进行说明。0i-D 仅用如下输入/输出单元A，不再连接其他模块时可设置如下：X 从X0开始用键盘输入：0.0.1.OC02I，Y 从Y0开始用键盘输入：0.0.1./8。

4 编制可编程控制器程序的步骤

对于一台数控机床，对梯形图的结构没有硬性的规定，可以按逻辑关系进行编程。但比较理想的梯形图程序除能满足机床的控制要求外，还应具有步数最少、处理时间最短及容易理解的逻辑关系。

（1）确定控制对象（数控机床、数控系统、可编程控制器）动作。对FANUC 系统控制机床工作状态信号、辅助功能M 代码、数控系统G/F 地址表及控制器面板输入/输出点来确定数控机床的可编程控制器控制内容。

（2）系统的可编程控制器的程序编制。FANUC 0i 可编程控制器的程序编制需要用LADDERⅢ（梯形图）编程软件进行程序的编制，首先要对可编程控制器的规格进行选择和设定，然后根据要实现的功能进行梯形图的编制。

5 结束语

本文主要简述FANUC 数控机床的可编程控制器程序编制思路，对FANUC 系统的可编程控制器工作原理，编制其程序的步骤进行了阐述，由于篇幅有限，对操作面板、数控系统G/F 地址表、输入/输出口的确定及数控机床的可编程控制器控制具体内容没有展开，如需了解此方面的内容，请查阅相应资料。