常用数控系统简介

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：下面对FANUC数控系统、SIEMENS数控系统和SKY数控系统作简单介绍。有些数控装置的故障诊断采用了专家诊断系统。

进口数控系统中具有代表性的有日本的FANUC数控系统和德国的SIEMENS数控系统，国产数控系统有SKY数控系统等。为了用好这些产品，就需对产品的主要功能、参数有所了解。下面对FANUC数控系统、SIEMENS数控系统和SKY数控系统作简单介绍。

9.1.1　FANUC系统的数控装置

FANUC公司的数控装置有F0（即FANUC 0）、F10、F11、F12、F15、F16、F18等系列，每个系列的数控装置都可提供多种可选择的功能，适应于多种机床使用。从结构上看，数控装置已由大块板结构转向模块化结构，电路板采用多层板和高密度表面安装技术（SMT），使用专用大规模集成电路芯片（LSI），LSI有总线仲裁控制器（BAC）、输入/输出控制器（IOC）、位置控制MB87103。 MB87103包括数字积分法（DDA）插补、误差寄存器、基准计数器、脉宽调制和检测倍率（DMR）。制造自动化协议（MAP）接口可实现与上级单元控制器或主计算机通信。有些数控装置的故障诊断采用了专家诊断系统。

（1）F0系列

F0系列数控装置是多微处理器系统。 F0A系列的主CPU为80186，F0B系列的主CPU为80286，F0C系列的主CPU为80386。内置可编程序控制器（PLC）的CPU为8086。 F0C系列是F0系列的中高档产品，它除了有标准的串行通信RS-232接口外，还增加了具有高速串行接口的远程缓冲器，实现计算机分布式直接控制（DNC）。

F0系列数控装置适用于各种中小型数控机床：

①F0 MA、F0 MB、F0 MEA、F0 MC数控装置用于加工中心、镗床、铣床。

②F0 MF是对话型数控装置，用于加工中心、镗床、铣床。

③F0 TA、F0 TB、F0 TEA、F0 TC数控装置用于车床。

④F0 TO、F0 TF是对话型数控装置，用于车床。

⑤F0 TTA、F0 TTB、F0 TTC数控装置用于主轴双刀架或两个主轴双刀架的四轴车床。

⑥F0 GA、F0 GB数控装置用于磨床。

⑦F0 PB数控装置用于回转头压力机。

（2）F10、F11、F12系列

F10、F11、F12系列有M、T、TT等型号。 M型数控装置用于加工中心、铣床、镗床，T型数控装置用于车床，TT型数控装置用于双刀架车床。

F10、F11系列数控装置的主板采用大板结构，其他模块采用了小板，插在主板上。 F12系列数控装置中所有电路板分别安装在两个底板上。 F10、F11、F12系列为多处理器系统，主CPU和PLC的CPU是68000。电路板使用专用LSI芯片，包括了BAC、系统支持单元（SSU）、IOC、操作面板控制器（OPC）、MB87103，系统有RS-232、RS-422接口。

（3）F15系列

F15系列是32位人工智能（AI）型数控装置，其结构为模块化多主控总线（FANUC Bus），主CPU为68020，在PLC、轴控制、图形控制、通信、自动编程功能中都有各自的CPU。 PS15系列可构成2～15轴系统，适用于大型机床、多系统和多轴控制的数控机床。

（4）F16系列

F16系列的性能位于F15系列和F0系列之间，结构为多主控总线，在采用了32位CISC（Complex Instruction Set Computer）处理器的基础上增加了用于高速运算处理的32位RISC（Reduced Instruction Set Computer）高速处理器。

（5）F18系列

F18系列是在F16系列之后推出的32位数控装置，其性能位于F15系列和F0系列之间，但低于F16系列。其特点是：可进行四轴伺服和两轴主轴控制。

9.1.2　SIEMENS系统的数控装置

SIEMENS公司有SIN3、8、810、820、850、880、805、840等系列数控装置，每个系列都有适用于不同性能和功能的机床的数控装置。 SIEMENS数控装置采用模块化结构，具有接口诊断功能和数据通信功能。

（1）SIN810系列

SIN810系列按功能分，有810T、810G、810N；按型号分，有810Ⅰ、810Ⅱ、810Ⅲ型。 810系列适用于中、低档的中、小型机床。 810 Ⅰ型适用于车床和铣床，可控制3轴，联动2轴。810Ⅱ型适用于车床、铣床和磨床，可控制4轴，联动3轴。 810Ⅲ型适用于车床、铣床、磨床和冲压类机床，可控制5轴，联动3轴。

SIN810系列数控装置的主CPU为80186，系统分辨率为1 μm，内置PLC为128点输入、64点输出。该系统具有轮廓监控、主轴监控和接口诊断等功能。

（2）SIN3型

SIN3型是标准16位微处理机系统，CPU为8086，可控制4轴，联动3轴。内置PLC输入、输出各512点。该数控装置适用于多种机床，3T型用于车床和车削加工中心，3TT型用于双刀架车床及双主轴车床，3M型用于钻床、镗床、铣床或加工中心，3G型用于磨床，3N型用于冲压类机床。

（3）SIN850、880型

SIN850、880型是多微机轮廓轨迹控制数控装置，具有机器人功能，适用于复杂功能机床以及FMS、CIMS需要。 SIN850、880型主CPU为80386，内置PLC输入、输出点数为1024，有256个定时器和128个计数器。数控装置采用SINEC H1总线连线方式联网，SINEC是以以太网为基础开发的具有很强的通信功能，可在加工的同时与柔性制造系统交换信息。 880型数控装置可控制24轴，比850型数控装置能控制的轴数多一倍。

（4）SIN840C型

SIN840C型数控装置是32位微处理机系统，具有计算机辅助设计（CAD）功能，能控制多轴，可5轴联动。内置PLC用户程序存储器的容量为32 KB，可扩展到256 MB。 840C型数控装置可用于全功能车床、铣床、加工中心以及FMS和CIMS。目前，SIEMENS推出的840D、840U数控装置，其性能优于840C。

（5）SIN8型

SIN8型数控装置是用于柔性制造的控制系统，它采用多微处理器，CPU均为8086。该数控装置可扩展到控制12个轴，适用于车床、镗床、铣床和加工中心。

9.1.3　SKY系统的数控装置

（1）SKY2000-Ⅰ型数控系统

SKY2000-Ⅰ型数控系统的开发基于Windows平台，控制核心为32位CPU和DSP，支持PC标准网络，采用中文操作界面，实现了实时图形跟踪和错误智能诊断，可进行程序的仿真运行和二维或三维刀具动态轨迹的显示。此外，SKY2000-Ⅰ型的系统分辨率可达0.1 μm，拥有超大规模的程序容量（20 GB以上），可通过全闭环光栅对闭环丝杆螺距及间隙的制造误差进行补偿，而且还具备对空间几何误差的补偿功能以及机电一体化的CAD/CAM/CNC功能。SKY2000-Ⅰ型数控系统具有易操作、大容量、高精度和稳定可靠等优势，自其问世以来，深得广大用户的喜爱和信赖。

（2）SKY数控系统的面板

SKY数控系统的显示装置由14 in（1 in =2.54 cm）CRT彩色显示器和SKY控制系统专用按钮共同组成，如图9.1所示。

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图9.1　显示装置外观图

①14 in CRT显示器为标准的PC台式显示器。

②薄膜开关采用平面触摸式按键（底色为黑色），共包括9个功能键，从左向右依次排列为：主轴正转、主轴停、主轴反转、冷却开、冷却关、开、关、机床工作和机床锁住。当机床和系统均处于上电准备已完成状态时，按下以上任一功能键，则可打开相应的机床功能。

③电源指示为一白色小灯：机床总电源接通（机床上电），则显示为橙色，并且在机床正常的运行过程中一直为橙色。

④超程指示返回为一绿色小灯：在机床运作过程中，如果工作行程超出正常规定范围时，该绿色小灯则呈现高亮状态，以示意操作人员及时作出调整，直至消除高亮，从而避免发生意外事故。

⑤钥匙开关：同时配有银色钥匙两把，用以控制伺服驱动及计算机等系统部分电源的通断状况。顺时针方向转动钥匙，打开计算机和伺服驱动，完成机床的工作准备；逆时针方向转动钥匙，关闭计算机并切断伺服上电，机床停止工作。

⑥紧急停止为一红色旋转按钮，上面标有指示方向的箭头。该旋转按钮是数控机床用于救急和保护的特别设置，当系统或机床在运作过程中由于错误操作而陷入系统报警或失控状态时，将该旋钮立即按下锁住机床，可暂时避免事态的恶化，在对错误及故障进行排除解决后重新打开机床工作；顺着旋钮上箭头所示方向（即顺时针方向）旋转打开，则机床处于联机开启状态，可以进行下一步对机床的操作。此外，当需要结束机床工作以及系统操作时，要求首先按下紧急停止旋钮锁住机床，以保证机床在开关机过程中的操作安全。

注意：在所有机床工作打开之前，紧急停止按钮必须置于打开状态，否则，机床处于锁住状态，无法打开机床工作。

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