FANUC系统

一、学习目标：

1、了解FANUC数控系统的发展

2、正确认识FANUC 0i Mate数控系统的构成

3、认识FANUC数控系统的硬件连接接口定义

二、实训设备：

亚龙CNC fmate-td数控机床智能实训考核设备

三、知识准备：

1、产品发展历史

FANUC公司是全球最大、最著名的CNC生产厂家，其产品以高可靠性著称，其技术居世界领先地位。

FANUC公司的主要产品生产与开发情况：

1956年，开发日本第1台点位控制的NC

1959年，开发日本第1台连续控制的NC

1960年，开发了日本第1台开环步进电机直接驱动的NC

1966年，采用集成电路的NC开发成功

1968年，全世界首台计算机群控数控系统（DNC）开发成功。

1977年，开发了第一代闭环控制的CNC系列产品FANUC5/7与直流伺服电机

1979年，开发了第二代闭环数控系统系列产品FANUC6系统

1982年，开发了第二代闭环功能精简型数控系统FANUC3系统与交流伺服电机。

1984年，开发了第三代闭环数控系统FANUC10/11/12,采用了光缆通讯技术。

1985年，开发了第三代闭环功能精简型数控系统FANUC 0系统。

1987年，开发了FANUC15系列的CNC

1995-1998年，开始在CNC中应用IT网络与总线技术

2000年，开发了FANUC 0i MODEL A数控系统

2002年，开发了FANUC 0i MODEL B数控系统

2003-2005年，相继开发了FANUC 30i/31i/32i系统与FANUC 0i MODEL C数控系统

2008年，在中国市场推出FANUC 0i MODEL D数控系统

2、控制单元结构

正面

反面

图    FANUC 0i D/0i mate D系统接口图

系统各端子的功能如表1-2-1：

（1）、FANUC伺服系统的构成

           如果说CNC控制系统是数控机床的大脑和中枢，那么伺服和主轴驱动就是数控机床的四肢，他们是大脑的执行机构。

           FANUC驱动部分从硬件结构上分，主要有下面四个组成部分:

(a)轴卡---就是我们在介绍系统接口时，接光缆的那块PCB板，在现今的全数字伺服控制中，都已经将伺服控制的调节方式、数学模型甚至脉宽调制以软件的形式融入系统软件中，而硬件支撑采用专用的CPU或DSP等，这些部件最终集成在轴控制卡。轴卡的主要作用是速度控制与位置控制。如图

图   轴卡

 (b)放大器---接收轴卡（通过光缆）输入的光信号转换为脉宽调制信号，经过前级发达驱动IGBT模块输出电机电流。如图1-2-3

 图1-2-3 放大器

(c)电机---伺服电机或主轴电机，放大器输出的驱动电流产生旋转磁场，驱动转子旋转。如图1-2-4

                          图1-2-3 伺服电机

(d)反馈装置---由电机轴直连的脉冲编码器作为半闭环反馈装置。FANUC早期的产品使用旋转变压器做半闭环位置反馈，测速发电机作为速度反馈，但今天这种结构已经被淘汰。如图1-2-5。

图1-2-5 伺服电机编码器

(1)-- (4)的相互关系是：轴卡(1)接口COP10A输出脉宽调制指令，并通过FSSB(Fanuc Serial Servo Bus发那科串行伺服总线)光缆与伺服放大器(2)接口COP10B相连，伺服放大器整形放大后，通过动力线输出驱动电流到伺服电机(3)，电机转动后，同轴的编码器(4)将速度反馈和位置反馈到FSSB总线上，最终回到轴卡上进行处理。见图1-2-6

图1-2-6  FFSB连接示意图

（2）、FANUC伺服放大器与接口的含义

放大器外形 

 αi (PSM-SPM-SVM3)

SV20 型 (βi 2,4,8 电机用)    变频主轴——数控车用的就是这种

（a）αi系列伺服的连接

 αi系列伺服由PSM(电源模块)、SPM（主轴放大器模块）、SVM（伺服放大器模块）三部分组成。FANUC放大器连接见图

图 放大器连接图

图 驱动模块图

 PSM（电源模块）-----是为主轴和伺服提供逆变直流电源的模块，3相200V输入经PSM处理后。向直流母排输送DC300V电压供主轴和伺服放大器使用。另外，PSM模块还有输入保护电路，通过外部急停信号或内部继电器控制MCC主接触器，起到保护作用。 图1-2-9

                             图   PSM电源模块

SPM（主轴放大器模块）-----接收CNC数控系统发出的串行主轴指令，该指令格式是FANUC公司主轴产品通讯协议，所以又被称为FANUC数字主轴，与其他公司产品没有兼容性。该主轴放大器经过变频调速控制向FANUC主轴电机输出动力电。该放大器JY2和JY4接口分别接收主轴速度反馈和主轴位置编码器信号。图1-2-10

                             图   主轴放大器

 SVM（伺服放大器模块）-----接收通过FSSB输入CNC轴控制指令，驱动伺服电机按照指令运转，同时JF1、JF2接口伺服电机编码器反馈信号，并将位置信息通过FFSB光缆再在转输到CNC中。图1-2-11

                              图   伺服放大器

SVM伺服放大器的接口功能介绍（变频车）

FANUC PMC是由内装PMC软件、接口电路、外围设备（接近开关、电磁阀、压力开关等）构成。连接主控系统与从属I/O接口设备的电缆为高速串行电缆，被称为I/O LINK，它是FANUC专用I/O总线，如图1-2-12，工作原理与欧洲标准工业总线Profibus类似，但协议不一样。另外，通过I/O LINK可以连接FANUC β系列伺服驱动模块，作为I/O LINK轴使用。

通过RS232或以太网，FANUC系统可以连接PC机，对PMC接口状态进行在线诊断、编辑、修改梯形图。

图1-2-12 I/O LINK连接图

四、实训报告

完成时间：1W

1、写出fanuc0i- mate TD(变频、伺服)主轴，fanuc0i-mate Md，三种设备型号的硬件型号及各端口含义

CNC控制单元各端口号和用途