FANUC 0C/0D系统的功能板与接口信号解析

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：一般地，A规格的CNC单元主要用于4轴以内的FANUC0C/0D系统，而B规格的CNC单元适用于5轴及以上的FANUC0C/0D系统。FANUC0D系统的L5无此功能。图3-11 FANUC0C/0D系统存储板的功能连接示意图M3：MDI键盘输入信号，接收系统操作面板的控制。

1.FANUC0C/0D系统控制单元的结构

FANUC0C/0D系统的CNC单元为大板结构，且根据数控机床的实际需要，CNC单元有A、B两种型号可供选择。一般地，A规格的CNC单元主要用于4轴以内的FANUC0C/0D系统，而B规格的CNC单元适用于5轴及以上的FANUC0C/0D系统。FANUC0D系统采用A规格CNC单元时，基本配置有主板、存储器板、I/O板、伺服轴控制板和电源单元；各板插接在主板上，与CPU的总线连接。FANUC0D系统控制单元的结构图见图3-3。

（1）主板（见图3-4）该板上有主CPU和存储系统启动引导文件的芯片。主CPU用于CNC系统主控，以前用80386，自1988年起改用80486/DX2。系统单元主板的左侧有6个LED指示灯，以说明系统的工作情况正常与否。

L1（绿色）：系统自动运行时点亮，不指示报警。

L2（红色）：任何CNC故障报警时都点亮。

L3（红色）：存储板接触不良时点亮。

L4（红色）：轴板故障（接触不良、脱落、软件版本不符）或主板监控电路故障时点亮。

图3-3 FANUC0D系统控制单元的结构图

L5（红色）：子CPU板或第5、6轴板故障时点亮。FANUC0D系统的L5无此功能。

L6（红色）：第7、8轴板故障时点亮。FANUC0D系统的L6无此功能。

（2）电源单元（POWER）主要提供DC5V、DC±15V、DC24V和DC24E电源。其中，DC5V电源主要为系统CPU、存储器及伺服检测装置等供电，要求电压波动误差不超过±5%；DC±15V电源为系统伺服控制电路供电；DC24V电源为系统CRT显示装置和扩展PMC单元供电；DC24E电源为系统各功能板及主板电路供电。

注：电源单元内部电压监控模块仅对DC5V、DC±15V、DC24V进行监控，不对DC24E监控，而由系统主板电压监控模块对DC24E进行监控。

图3-4 FANUC0C/0D系统单元主板

（3）图形显示板（GR）为系统可选择部件，提供图形显示功能（例如显示刀具加工的轨迹或伺服波形）。系统安装图形显示板后，显示器的视频信号将连接至该板的CCX4接口；另外，第2、3手摇脉冲发生器的接口也在该板上。

（4）PMC扩展板（PMC-M）为系统配置的增强型可编程控制器（PMC-M）提供输入/输出扩展接口板。仅FANUC0C系统有此功能，FANUC0D系统无此功能。

（5）基本轴控制板（AXE）传输X、Y、Z轴及第4轴的进给指令，接收各轴电动机、编码器（或光栅尺）的反馈信号。

（6）输入/输出接口板（I/O板）是CNC单元与机床侧输入输出信号的接口，接收或输出DC24V信号，由PMC实现输入/输出的开关量控制。I/O点数可根据机床的复杂程度选择，标准配置为80个输入点和56个输出点，最多为104个输入点和72个输出点。

（7）存储板（MEM）5片控制软件ROM，机床类型不同，控制软件也不同。1片伺服控制软件ROM；2片PMC-L的ROM芯片，用于存储机床的梯形图；RAM芯片用于寄存CPU的中间运算数据；CMOSRAM用于存储系统和机床参数、加工程序，并根据用户要求选择配置，最大为128KB，且CMOSRAM与4.5V电池相连，用于关机时保存信息。

（8）宏程序ROM卡（PAS1）为系统可选择部件。当系统使用宏程序执行器时，用户的宏程序固化在宏程序卡的ROM中。

（9）高速通信卡（JA1/JA2）为系统可选择部件。当使用高速通信实现DNC1/DNC2控制功能时，指定该电路板。

（10）存储卡/梯形图编辑卡（CE0）为系统可选择部件。借助系统的存储卡/编辑卡，可把系统参数、加工程序、各种补偿值存储到存储卡中，或通过编辑卡修改机床的PMC顺序程序。

2.电源单元（POWER）

电源单元是FANUC0C/0D系统的基本组成部分。该单元按照输出功率的不同，可分为A、AI和B2三种型号。其中，AI型电源单元为最常用的型号（见图3-5），内含输入单元（电源ON/OFF控制回路）；而A型和B2型电源单元无输入单元，需要外加输入单元。

图3-5 AI型电源单元连接示意图

CP1：单相交流电源（AC200～240V、50/60Hz）的输入端，一般来自三相伺服变压器的输出端。

CP2：交流电源（AC200～240V、50/60Hz）的输出端（同ON/OFF控制开关同步的交流电源输出）。一般可用于机床电箱的风扇或14in彩色CRT的电源，也可用于伺服单元的接触器输入控制。

CP3：主要是电源单元开/关的触点输入信号（ON/OFF），可用于机床面板上的NC启动和NC停止开关。

CP12：与主板的连接端子。

CP14：用于附加I/OB2印制电路板的DC24V电源。

CP15：用于单色CRT/MDI单元的DC24V电源。

CP16：辅助控制电源24V、±15V的测试端及+5V的调试端。

CP17：电源单元输出DC24V、DC±15V、DC5V的测试端。

F11、F12：电源单元交流输入熔断器（规格为A60L-0001-0194，7.5A），用于电源单元输入侧短路保护。

F13：DC24V输出熔断器（规格为A60L-0001-0075，3.2A），用于DC24V输出侧短路保护（如CRT电路短路）。

F14：DC24E输出熔断器（规格为A60L-0001-0046，5A），用于DC24E输出侧短路保护（如机床侧控制电路短路）。

F1：辅助电源输出熔断器（规格为A60L-0001-0172，0.3A），用于电源单元内部控制模块及辅助调整电源电路短路保护。

VR11：辅助电源10V的调节电位器。

PIL（绿色）：电源单元交流输入正常及控制电路工作时，此指示灯亮。

ALM（红色）：电源单元出现任何故障时，此指示灯亮。

3.轴板（AXE）

系统轴板用来发出伺服放大器的驱动信号、伺服使能信号及接受伺服单元反馈的各种信息信号。根据伺服单元的连接情况不同，轴板可分为A型和B型两种接口轴板（见图3-6）。其中，A型接口轴板是将伺服电动机的串行编码器信号反馈到CNC系统轴板上；B型接口轴板是将伺服电动机的串行编码器信号反馈到伺服放大器上。FANUC0D系统采用A型接口轴板；FANUC0C系统伺服接口可用A型接口，也可用B型接口。

图3-6 FANUC0C/0D系统接口轴板示意图

（1）A型伺服接口轴板的连接和各接口信号（见图3-7）M184、M187、M194、M197分别为第1轴、第2轴、第3轴和第4轴的进给信号接口；FANUC0TD系统只有M184（X轴）和M187（Z轴）两个接口。6个逆变管产生6组指令信号（∗PWM□n和COM□n，其中，□表示字母A～F）；IRn/GDRn为R相电流反馈，ISn/GDSn为S相电流反馈；∗MCONn为CNC上电后发出的请求伺服准备信号；∗DRDYn为伺服放大器反馈给CNC的准备好信号。当每次开机均出现#401报警（n轴的伺服放大器准备好信号DRDY为OFF）时，可采取封轴（屏蔽该轴）的方法进行处理：将管脚7（∗DRDYn）与管脚12（∗MCONn）短接，同时设定CNC参数#8n09.0=1。

图3-7 A型伺服接口轴板的连接和各接口信号图

M185、M188、M195、M198分别为第1轴、第2轴、第3轴和第4轴的进给电动机编码器反馈信号接口。FANUC0TD系统只有M185（X轴电动机）和M188（Z轴电动机）两个接口。

M186、M189、M196、M199分别为第1轴、第2轴、第3轴和第4轴的独立脉冲编码器反馈信号或光栅尺反馈信号接口，且CNC参数#37.0～#37.3=1时分离型位置检测装置功能有效。FANUC0TD系统只有M186（X轴）和M189（Z轴）两个接口。

CPA9为分离型位置检测装置的绝对位置编码器的DC6V电池接口。

（2）B型伺服接口轴板的连接和各接口信号（见图3-8）JS1A、JS2A、JS3A、JS4A分别为第1轴、第2轴、第3轴和第4轴的进给信号接口，M186、M189、M196、M199分别为第1轴、第2轴、第3轴和第4轴的独立脉冲编码器反馈信号或光栅尺反馈信号接口。CPA9为分离型位置检测装置的绝对位置编码器的DC6V电池接口。

4.系统的I/O板

根据实际数控机床的输入/输出点数的要求不同，FANUC0C/0D系统的I/O板（见图3-9）有三种规格：C5板（M1和M2插口）为40点输入和40点输出，C6板（M1、M2、M18和M19插口）为80点输入和56点输出且属于系统的标准配置项，C7板（M1、M2、M18、M19、和M20插口）为104点输入和72点输出。M1为40点输入接口，M2为40点输出接口，M18为40点输入接口，M19为16点输出接口，M20为24点输入接口和16点输出接口。

5.系统存储板（MEM）

系统存储板除了安装各种存储器芯片外，还提供CRT的视频信号接口、计算机通信接口、纸带阅读机接口、第1手摇脉冲接口、主轴电动机控制信号接口、主轴位置编码器反馈接口和标准机床操作面板信号接口等。FANUC0C/0D系统存储板的接口示意图见图3-10。FANUC0C/0D系统存储板的功能连接示意图见图3-11。

图3-8 B型伺服接口轴板的连接和各接口信号图

图3-9 I/O板实物图

JD1A：I/OLink接口（FANUC 0D系统没有），用于标准机床操作面板信号的控制。

M27：主轴位置信号控制接口，用于主轴独立编码器反馈信号接口，包括A、B相脉冲信号（PA、∗PA、PB、∗PB）、一转信号（SC、∗SC）、编码器工作电源（DC5V±5%、0V）和接地信号G。串行主轴控制时，CNC参数#71.0=1（若#71.0=0，则接主轴放大器上的JY4）。

M12：第1手摇脉冲发生器信号接口。当系统功能包参数#900.3=1时，手轮方式有效；当#900.3=0时，为步进方式，此时手轮倍率切换仍有效，各轴的步进移动通过MDI面板上轴的方向键（如+X、-X）实现。

M26（7、20管脚）：模拟量主轴控制信号（0～10V），用于模拟量主轴速度信号的控制（如通用变频器）。当CNC参数#71.7=0时，为模拟主轴；当#71.7=1时为串行主轴。功能包参数#917.1（0DⅡ系统为#934.4）决定M26接口是否启用。

图3-10 FANUC0C/0D系统存储板的接口示意图

图3-11 FANUC0C/0D系统存储板的功能连接示意图

M3：MDI键盘输入信号，接收系统操作面板的控制。

CCX5：用于CRT视频信号的行、场扫描同步信号控制（不安装图形显示板时）。视频信号包含色度信号RVDO（红腔电流）、GVDO（绿腔电流）、BVDO（蓝腔电流），行扫描同步信号HSYN和场扫描同步信号VSYN。若系统安装了图形显示板，则该板的CCX4与显示器连接，并设定系统功能包参数#909.0=1。

M5：RS232串行通信信号接口，有0、1两个通道；功能包参数#901.6=1时启用M5。

M74：RS232串行通信信号接口，有2、3两个通道；功能包参数#914.4=1时启用M74。

COP5：串行主轴电动机控制信号接口。光缆传输时，经光电耦合器与主轴放大器的JA7B接口连接。

CPA7：用于存储器RAM所需的电池（标准DC4.5V）接口，与机床外接的电池盒相连。当系统RAM的电池电压不足或维护不当导致电压为零时，包括CNC参数、PMC参数、加工程序和各种补偿值在内的机床数据将会全部丢失。因此，要定期检查并更换系统电池。通常一年更换一次电池，且更换时必须在系统通电状态下进行。

FANUC 0C/0D系统的功能板与接口信号解析

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