FANUC数控系统技术概述
FANUC数控系统的工作原理
FANUC数控系统的工作原理
FANUC数控系统是一种先进的工业自动化控制系统，广泛应用于机床、机器人、自动化生产线等领域。
其工作原理主要包括硬件和软件两个方面。
硬件方面，FANUC数控系统主要由以下部分组成：数控主机、伺服驱动器、伺服电机、编码器、操作面板和通信接口等。
其中，数控主机是控制系统的核心，主要负责接收用户输入的程序代码，解析指令，控制伺服驱动器和电机完成机床的各种运动。
伺服驱动器和电机是数控系统的执行部分，负责实现运动控制；编码器则用于检测伺服电机运动的位置和速度。
操作面板是用户与系统交互的界面，通过它可以输入程序代码和参数，控制机床的运动。
通信接口则用于与其他设备进行数据交换。
软件方面，FANUC数控系统的工作原理主要基于程序控制。
用户通过操作面板输入程序代码，数控主机将其解析成机床运动控制指令，发送给伺服电机和驱动器执行。
程序代码可以包括各种运动方式和加工参数，例如直线插补、圆弧插补、进给速度、刀具半径补偿等。
数控系统会根据程序代码的指令，计算出相应的控制信号，通过伺服电机和驱动器控制机床进行运动。
总之，FANUC数控系统具有高精度、高效率、可靠性强等优点，广泛应用于现代制造业中。
了解其工作原理，对于提高机床的生产效率和质量具有重要意义。
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《FANUC数控系统》课件
与其他先进技术的融合与发展
与人工智能技术的融合：提高数控系统的智能化水平，实现自动编程、自 动优化等功能
与物联网技术的融合：实现数控系统与生产设备的互联互通，提高生产效 率和设备利用率
与云计算技术的融合：实现数控系统的远程监控和管理，提高生产过程的 安全性和可靠性
与3D打印技术的融合：实现数控系统与3D打印设备的无缝对接，提高生 产效率和产品质量
FANUC数控系统 的软件功能
数控编程
数控编程的基本概 念
FANUC数控系统 的编程语言
数控编程中的参数 设置
数控编程的实例演 示
加工过程仿真
功能介绍：模拟加工过程，预测加工结果 操作步骤：选择加工程序、设置加工参数、启动仿真 仿真结果：显示加工过程中的刀具轨迹、工件形状变化等 应用价值：提高加工效率、减少废品率、降低成本
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故 障 排 除 ： 介 绍 FA N U C 数 控 系 统 常 见 的 故 障 类 型 、 原 因 及 解 决 方 法 ， 包 括硬件故障、软件故障、电气故障等。
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维 护 保 养 ： 介 绍 FA N U C 数 控 系 统 的 日 常 维 护 、 保 养 及 定 期 检 查 项 目 ， 包 括清洁、润滑、紧固、调整等，以确保系统正常运行和延长使用寿命。
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FANUC数控系统 概述
FA N U C 数 控 系 统 的 定 义 与 特 点
FA N U C 数 控 系 统 的 定 义 ： FA N U C 数 控 系 统 是 一 种 由 日 本 FA N U C 公 司 开 发 的 数 控 系 统 ， 广泛应用于机械加工、汽车制造、航空航天等领域。
加工过程中的监控与调整
发那科数控系统
项目六
FANUC数控系统
二、设置（或调整）FANUC数控系统参数( 录像 ) 设置（或调整）FANUC数控系统参数( 数控系统参数
1、系统参数的显示方法 数控系统的参数可以分为许多类型，在本单元我们只介绍系统 参数的显示、MDI设定参数以及伺服参数的初始化。 (1)按MDI面板上的功能键 几次或一次后，再按软键[参数]，
项目六
FANUC数控系统
一、FANUC数控系统的发展概况 FANUC数控系统的发展概况 FANUC数控系统的特点： （1）系统在设计中大量采用模块化结构。 （2）具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力 。 （3）有较完善的保护措施 。 （4）FANUC系统所配置的系统软件具有比较齐全 的基本功能和选项功能。 （5）提供大量丰富的PMC信号和PMC功能指令 。 （6）具有很强的DNC功能 。 （7）提供丰富的维修报警和诊断功能 。
（2007版）
主编
张爱红
项目六 FANUC数控系统
单元一 FANUC数控系统概述 FANUC数控系统概述 单元二 FANUC数控系统的部件连接 FANUC数控系统的部件连接 单元三 FANUC PMC程序设计(一) PMC程序设计 程序设计( 单元四 FANUC PMC程序设计(二) PMC程序设计 程序设计( 单元五 FANUC数控系统参数 FANUC数控系统参数 单元六 FANUC数控系统的数据保护 FANUC数控系统的数据保护
二、FANUC PMC程序的工作原理 PMC程序的工作原理
1、梯形图概要 在PMC程序中，使用的编程语言是梯形图。对PMC程序的执行，可 以简要地总结为，从梯形图的开头由上到下，然后由左到右到达 梯形图结尾后再回到梯形图的开头，循环往复，顺序执行。
项目六
FANUC数控系统
FANUC数控系统
DEC
R
控制条件
指令
译码信 号地址
译码规 格数据
译码结果 输出地址
项目六
FANUC数控系统
4、FANUC PMC的编程指令应用举例
主轴定向控制：
项目六
FANUC数控系统
单元四 FANUC PMC程序设计（二） 软件安装 PMC程序设计（ 程序设计
PMC的编程方法 一、FANUC PMC的编程方法
项目六
FANUC数控系统
计算机端通信连接： 计算机端通信连接：
项目六
FANUC数控系统
装载： 从机床 PMC装载： 装载
项目六
FANUC数控系统
选择传输PMC梯形图程序、PMC参数： 梯形图程序、 参数： 选择传输 梯形图程序 参数
显示传输的过程： 显示传输的过程：
项目六
FANUC数控系统
控制单元的连接原理图2 图6-5 控制单元的连接原理图2
项目一 数控系统概述
I/O板插座配置图 图6-6 I/O板插座配置图
项目六
FANUC数控系统
控制单元的连接原理图3 图6-7 控制单元的连接原理图3
项目六
FANUC数控系统
二、主轴控制单元的连接
图6-8 高速串行总线接口板
项目六
FANUC数控系统
(1) TMR(定时器)功能指令 TMR为设定时间可更改的定时器。 工作原理：当控制条件ACT=0时定时继电器TM断开；当ACT=1时， 定时器开始计时，到达预定的时间后，定时继电器TM接通。
TMR
TM
控制条件
指令 定时器号 输出地址
项目六
FANUC数控系统
(2) DEC(译码)功能指令 工作原理：当控制条件ACT=0时，不译码，译码结果继电器R断开； 当ACT=1时执行译码，当指定译码信号地址中的代码与译码规格数 据相同时，输出R＝1，否则R=0，译码输出R的地址由设计人员确 定。
FANUC数控系统的工作原理
FANUC数控系统的工作原理FANUC数控系统是一种广泛应用于机床领域的自动化控制系统，它的工作原理基于计算机技术和电子控制技术的结合。
它通过精确的控制机床的运动，实现对工件的加工和加工过程的自动化控制。
本文将从数控系统的基本组成、工作原理和应用领域等方面进行介绍。
一、基本组成FANUC数控系统的基本组成包括数控装置、数控伺服系统和执行系统。
数控装置是整个系统的核心部分，它由数控主机和操作面板组成。
数控主机负责解析和执行加工程序，并控制伺服系统和执行系统的运动。
操作面板则提供了人机交互的界面，操作人员通过它来输入加工程序和控制机床的运动。
数控伺服系统是控制机床运动的关键部分，它由伺服电机、编码器和伺服放大器等组成。
伺服电机负责驱动机床的各个轴向运动，编码器用于反馈运动信息，伺服放大器则负责控制伺服电机的运动。
执行系统主要包括机床的各个运动轴和刀具系统，它们负责实际的加工操作。
二、工作原理FANUC数控系统的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：首先，操作人员通过操作面板输入加工程序，包括加工路径、工艺参数等信息。
然后，数控主机根据加工程序生成一系列控制指令，通过通信接口发送给数控伺服系统。
数控伺服系统接收到控制指令后，根据编码器的反馈信息，通过控制伺服电机的转动来控制机床的运动。
同时，执行系统根据伺服系统的控制信号，控制机床的刀具进行加工操作。
整个过程中，数控主机不断地从编码器获取反馈信息，并进行实时的控制调整，以保证机床的精确运动和加工质量。
三、应用领域FANUC数控系统广泛应用于各种机床中，包括车床、铣床、钻床等。
它在制造业中发挥着重要的作用，能够实现高精度、高效率的加工操作。
例如，在汽车制造业中，FANUC数控系统可以控制机床完成车削、铣削、钻孔等多种工艺，实现零件的精确加工。
在航空航天领域，FANUC数控系统可以应用于制造飞机的结构件和发动机零部件，确保其精度和质量。
FANUC数控系统还广泛应用于其他工业领域，如电子、电器、模具等。
FANUC控制系统
开始
偏差判别
坐标进给
偏差计算
到终点？
N
Y
结束
项目一 数控系统概述
2.插补计算实例（逐点比较法）
序
工作节拍
号 偏差判别 坐标进给 偏差计算 终点判别
1
F0 = 0
12=9 F1 = -4
13=8 F2= 2
14=7 F3= -2
15=6 F4 = 4
16=5 F5 = 0
17=4 F6 = -4
18=3 F7 = 2
项目一 数控系统概述
单元三 数控加工信息预处理
一、数控加工信息的译码 以程序段为单位处理用户加工程序，将其中的轮廓信
息、加工速度和辅助功能信息等翻译成便于计算机处理的 信息格式，存放在指定的存储器中。
项目一 数控系统概述
二、刀具补偿计算 1.刀具长度补偿
不补偿 正补偿
负补偿
项目一 数控系统概述
PLC
刀具交换、切削液开关等
几何、工艺数据
给定量：X
插补
同步
调节器
反馈位置处理
项目一 数控系统概述
单元二 数控系统的分类
一、按被控机床的运动轨迹分类 1.点位控制数控系统 2.直线控制数控系统 3.轮廓控制数控系统
项目一 数控系统概述
二、按伺服系统分类 1.开环控制数控系统
进给脉冲 步进电机 驱动装置
步进 电动机
工作台
项目一 数控系统概述
2.半闭环控制数控系统
指令值
位置比 速度控 较电路 制电路
伺服电机
工作台
项目一 数控系统概述
3.全闭环控制数控系统
指令值
位置比 较电路
速度控 制电路
FANUC系统简介
2）系统参数 3）梯形图 2、实现存储卡进行加工
系统存储区域
FROM/SRAM模块 F-ROM 中存放的系
统软件和机床厂家 编写PMC 程序以及 P-CODE程序。 S-RAM 中存放的是 参数，加工程序， 宏变量等数据。
数据存储表
如何使用存储卡
在0i系统中存储卡被认作是一个通信设备，将 系统参数中的20#（I/O通道）改为4即是使用 存储卡进行通信
轴卡的功能及连接
A型接口:是指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:是指伺服电动机的串行编码器 信号反馈到伺服放大器上。
M184接口：第一轴的指令电缆接口 M185接口：第一轴的反馈电缆接口（反
馈信号分为：1、速度反馈2、位置反 馈） CPA9接口：绝对值脉冲编码器电池 （DC 6V） M186接口：光栅尺反馈接口
具备I/O LINK功能的单元来说都是通用的。电 缆总是从一个单元的JD1A到下个单元的JD1B。 尽管最后一个单元是空着的也无需连接一个终 端
I/O LINK连接图
I/O LINK的应用范围
1、机床操作面板 2、分布式 I/O 模
块 3、β系列的驱动模
块
PCMCIA卡的功能及操作
功能： 1、备份系统数据：
FS0C、FS21-B、FS21i、FS0i-A、FS0iB/C系统：2-4轴控制、可实现3轴联动、0.001mm精度加工 机床
FANUC 0C/D主板
主板状态指示灯的定义
主板硬件连接图
FANUC 0C 电源单元
电源单元的主要功能
为系统提供：+5V、+-15V、+24V、+24E 直流电源。
FANUC-0TD系统整体接线图
FANUC数控系统参数
FANUC数控系统参数一、FANUC数控系统参数的分类与功能1．分类FANUC Oi－MA数控系统的参数按照数据的形式大致可分为位型和字型。
其中位型又分位型和位轴型，字型又分字节型、字节轴型、字型、字轴型、双字型、双字轴型共8种。
轴型参数答应参数分别设定给各个控制轴。
2．功能参数设置的目的在于使数控系统能够适应不同的数控机床控制的需要。
故应根据实际机床的机械性能对CNC系统（包括伺服）进行调整。
二、设置（或调整）FANUC数控系统参数数控系统的参数可以分为很多类型，本单元我们介绍系统参数的显示、MDI方式下设定参数以及伺服参数的初始化。
1.系统参数的显示方法1）按MDI面板上的功能键几次或一次后，再按软键[参数]，选择参数页面；2)参数页面有多页组成，通过(a)、(b)两种方法显示需要的参数页面；a) 用翻页键或光标移动键，显示需要的参数页面。
b) 从键盘输进想显示的参数号，然后按软键[NO.检索]。
可以显示指定的参数所在页面。
光标在指定的参数位置上闪动。
2.MDI方式设定参数选择MDI操纵方式，按照参数设置步骤，最后需关断电源，数控系统重新启动后，修改的参数才生效。
3.伺服参数的初始化在数控机床安装调试过程中，需要对伺服参数进行初始化设定，以便伺服系统与机床所拖动的机械负载相匹配。
对伺服系统参数的初始化要求按以下步骤进行：1）接通电源，使机床处于急停状态。
设定显示伺服设定调整页面功能。
2）暂时关断电源，再重新开通电源。
按下面顺序，显示伺服参数的设定画面。
按键、键、[SV，参数]键。
3）使用光标，翻页键，输进初始设定必要的参数。
4）再次关断电源，开通电源。
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FANUC 数控系统简介一、FANUC数控系统的发展FANUC 公司创建于1956年，1959年首先推出了电液步进电机，在后来的若干年中逐步发展并完善了以硬件为主的开环数控系统。
进入70年代，微电子技术、功率电子技术，尤其是计算技术得到了飞速发展，FANUC公司毅然舍弃了使其发家的电液步进电机数控产品，一方面从GETTES公司引进直流伺服电机制造技术。
1976年FANUC公司研制成功数控系统5，随时后又与SIEMENS 公司联合研制了具有先进水平的数控系统7，从这时起，FANUC公司逐步发展成为世界上最大的专业数控系统生产厂家，产品日新月异，年年翻新。
1979年研制出数控系统6，它是具备一般功能和部分高级功能的中档CNC 系统，6M适合于铣床和加工中心；6T适合于车床。
与过去机型比较，使用了大容量磁泡存储器，专用于大规模集成电路，元件总数减少了30%。
它还备有用户自己制作的特有变量型子程序的用户宏程序。
1980年在系统6的基础上同时向抵挡和高档两个方向发展，研制了系统3和系统9。
系统3是在系统6的基础上简化而形成的，体积小，成本低，容易组成机电一体化系统，适用于小型、廉价的机床。
系统9是在系统6的基础上强化而形成的具备有高级性能的可变软件型CNC系统。
通过变换软件可适应任何不同用途，尤其适合于加工复杂而昂贵的航空部件、要求高度可靠的多轴联动重型数控机床。
1984年FANUC公司又推出新型系列产品数控10系统、11系统和12系统。
该系列产品在硬件方面做了较大改进，凡是能够集成的都作成大规模集成电路，其中包含了8000个门电路的专用大规模集成电路芯片有3种，其引出脚竟多达179个，另外的专用大规模集成电路芯片有4种，厚膜电路芯片22种；还有32位的高速处理器、4兆比特的磁泡存储器等，元件数比前期同类产品又减少30%。
由于该系列采用了光导纤维技术，使过去在数控装置与机床以及控制面板之间的几百根电缆大幅度减少，提高了抗干扰性和可靠性。
该系统在DNC方面能够实现主计算机与机床、工作台、机械手、搬运车等之间的各类数据的双向传送。
它的PLC装置使用了独特的无触点、无极性输出和大电流、高电压输出电路，能促使强电柜的半导体化。
此外PLC的编程不仅可以使用梯形图语言，还可以使用PASCAL语言，便于用户自己开发软件。
数控系统10、11、12还充实了专用宏功能、自动计划功能、自动刀具补偿功能、刀具寿命管理、彩色图形显示CRT 等。
1985年FANUC公司又推出了数控系统0，它的目标是体积小、价格代，适用于机电一体化的小型机床，因此它与适用于中、大型的系统10、11、12一起组成了这一时期的全新系列产品。
在硬件组成以最少的元件数量发挥最高的效能为宗旨，采用了最新型高速高集成度处理器，共有专用大规模集成电路芯片6种，其中4种为低功耗CMOS专用大规模集成电路，专用的厚膜电路3种。
三轴控制系统的主控制电路包括输入、输出接口、PMC（Programmable Machine Control）和CRT电路等都在一块大型印制电路板上，与操作面板CRT组成一体。
系统0的主要特点有：彩色图形显示、会话菜单式编程、专用宏功能、多种语言（汉、德、法）显示、目录返回功能等。
FANUC公司推出数控系统0以来，得到了各国用户的高度评价，成为世界范围内用户最多的数控系统之一。
1987年FANUC公司又成功研制出数控系统15，被称之为划时代的人工智能型数控系统，它应用了MMC（Man Machine Control）、CNC、PMC的新概念。
系统15采用了高速度、高精度、高效率加工的数字伺服单元，数字主轴单元和纯电子式绝对位置检出器，还增加了MAP(Manufacturing Automatic Protocol)、窗口功能等。
FANUC公司是生产数控系统和工业机器人的著名厂家，该公司自60年代生产数控系统以来，已经开发出40多种的系列产品。
FANUC公司目前生产的数控装置有F0、F10/F11/F12、F15、F16、F18系列。
F00/F100/F110/F120/F150系列是在F0/F10/F12/F15的基础上加了MMC功能，即CNC、PMC、MMC三位一体的CNC。
二、FANUC公司数控系统的产品特点如下：（1）结构上长期采用大板结构，但在新的产品中已采用模块化结构。
（2）采用专用LSI，以提高集成度、可靠性，减小体积和降低成本。
（3）产品应用范围广。
每一CNC装置上可配多种上控制软件，适用于多种机床。
（4）不断采用新工艺、新技术。
如表面安装技术SMT、多层印制电路板、光导纤维电缆等。
（5）CNC装置体积减小，采用面板装配式、内装式PMC（可编程机床控制器）。
（6）在插补、加减速成、补偿、自动编程、图形显示、通信、控制和诊断方面不断增加新的功能：插补功能：除直线、圆弧、螺旋线插补外，还有假想轴插补、极其坐标插补、圆锥面插补、指数函数插补、样条插补等。
切削进给的自动加减速功能：除插补后直线加减速，还插补前加减速。
补偿功能：除螺距误差补偿、丝杠反向间隙补偿之外，还有坡度补偿线性度补偿以及各新的刀具补偿功能。
故障诊断功能：采用人工智能，系统具有推理软件，以知识库为根据查找故障原因。
（7）CNC装置面向用户开放的功能。
以用户特订宏程序、MMC等功能来实现。
（8）支持多种语言显示。
如日、英、德、汉、意、法、荷、西班牙、瑞典、挪威、丹麦语等。
（9）备有多种外设。
如FANUC PPR，FANUC FA Card，FANUC FLOPY CASSETE，FANUC PROGRAM FILE Mate等。
（10）已推出MAP（制造自动化协议）接口，使CNC通过该接口实现与上一级计算机通信。
（11）现已形成多种版本。
FANUC 系统早期有3系列系统及6系列系统，现有0系列、10/11/12系列、15、16、18、21系列等，而应用最广的是FANUC 0系列系统。
三、FANUC系统的0系列型号划分：0D系列：0—TD 用于车床0—MD 用于铣床及小型加工中心0—GCD 用于圆柱磨床0—GSD 用于平面磨床0—PD 用于冲床0C系统：0—TC 用于普通车床、自动车床0—MC 用于铣床、钻床、加工中心0—GCC 用于内、外磨床0—GSC 用于平面磨床0—TTC 用于双刀架、4轴车床POWER MATE 0：用于2轴小型车床0i系列：0i—MA 用于加工中心、铣床0i—TA 用于车床，可控制4轴16i 用于最大8轴，6轴联动18i 用于最大6轴，4轴联动160/18MC 用于加工中心、铣床、平面磨床160/18TC 用于车床、磨床160/18DMC 用于加工中心、铣床、平面磨床的开放式CNC 系统160/180TC 用于车床、圆柱磨床的开放式CNC系统四、下面我们着重介绍一下FANUC0—TD/TDⅡ系统：零件程序存储长度80/320m 零件程序编辑存储程序个数63/200个程序保护后台编辑Ⅱ扩充零件程序编辑Ⅱ重放Ⅱ项目规格项目规格阅读机/穿孔机接口阅读机/穿孔机接口（通道1）外部工件号检索15个阅读机/穿孔机接口（通道2）Ⅱ外部数据输入外部程序号检索1~9999I/O设备的外部控制Ⅱ外部键输入Ⅱ项目规格项目规格状态输入信号PLC—L 基本命令：6.0μs最大步数：50009in 单色CRTPLC—M 基本命令：6.0μs最大步数：5000Ⅱ内装I/O卡DI/DO：80/56.104/72点.源极型/漏极型I/O单元A DI/DO：最大：1024/1024点Ⅱ⑾FANUC0系统结构图框：]五、FANUC系统部分功能的技术术语及解释：1、控制轨迹数（Controlled Path）CNC控制的进给伺服轴（进给）的组数。
加工时每组形成一条刀具轨迹。
各组可单独运动，也可同时协调运动。
2、控制轴数（Controlled）CNC控制的进给伺服轴总数/每一轨迹。
3、联动控制轴数（Simultaneously Controlled Axes）每一轨迹同时插补的进给伺服轴数量。
4、PMC控制轴（Axis control by PMC）由PMC（可编程机床控制器）控制的进给伺服轴。
控制指令编在PMC的程序（梯形图）中，因此修改不便。
所以这种方法通常只用于移动量固定的进给轴控制。
5、Cf轴控制（Cf Axis Control）车床系统中，主轴的回转位置（转角）控制和其它进给轴相同，由进给伺服电动机实现。
该轴与其它进给轴联动进行插补，加工任意曲线。
6、Cs轮廓控制（Cf contouring control）（T系列）车床系统中，主轴的回转位置（转角）控制不是用进给伺服电动机，而由FANUC主轴电动机实现。
主轴的位置（角度）由装于主轴（不是主轴电动机）上的高分辨率编码器检测。
此时主轴是作为进给伺服轴工作，运动速度为：度/分。
并可与其它进给轴同时进行插补，加工出轮廓曲线。
7、回转轴控制（Rotary Axis Control）将进给轴设定为回转轴作角度位置控制。
回转一周的角度，可用参数设为任意值。
FANUC系统通常只是基本轴以外的进给轴才能设为回转轴。
8、控制轴脱开（Controlled Axis Detach）指定某一进给伺服轴脱离CNC的控制而无系统报。
报通常用于转台控制。
机床不用转台时，执行该功能交转台电动机的插头拔下，卸掉转台。
9、伺服关断（Servo Off）用PMC信号将进给伺服轴的电源关断，使其脱离CNC的控制，用手可以自由移动。
但是CNC仍然实时地监视该轴的实际位置。
该功能可用于在CNC机床上用机械手轮控制工作台的移动，或工作台、转台被机械夹紧时以避免进给电动机发生过流。
10、位置跟踪（Follow-Up）当伺服关断、急停或伺服报警时，若工作台发生机械位置移动。
在CNC的位置误差寄存器中就会有位置误差。
位置跟踪功能就是修改CNC控制器监测的机床位置，使位置误差寄存器中的误差变为零。
当然，是否执行位置跟踪应该根据实际控制的需要而定。
11、增量编码器（Increment Pulse Coder）回转式（角度）位置测量元件，装于电动机轴或滚珠丝杠上，回转时发出等间隔脉冲表示位移量。
由于码盘上没有零点，所以不能表示机床的位置。
只有在机床回零，建立了机床坐标系的零点后，才能表示出工作台或刀具的位置。
使用时增量编码器的信号输出有两种方式：串行和并行。
CNC单元与此对应有串行接口和并行接口。
12、绝对值编码器（Absolute Pulse Coder）回转式（角度）位置测量元件，用途与增量编码器相同。
不同点是这种编码器的码盘上有绝对零点，该点作为脉冲的计数基准。
因此计数值既可以反映位移量也可以实时地反映机床的实际位置。
另外，关机后机床的位置也不会丢失。