劉永寬 王 亮

(江蘇揚(yáng)力數(shù)控機(jī)床有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127)

1 I/O Link 軸概述

FANUC 系統(tǒng)的I/O Link軸控制是通過(guò)系統(tǒng)的I/O Link 對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制的一種方法。該軸占用系統(tǒng)I/O Link 的128 個(gè)輸入點(diǎn)和128 個(gè)輸出點(diǎn)，軸的動(dòng)作通過(guò)PMC 控制，該軸不能與系統(tǒng)其他軸進(jìn)行插補(bǔ)。一般情況下，當(dāng)系統(tǒng)控制軸數(shù)不夠用時(shí)，而且增加軸不需要插補(bǔ)情況下，通過(guò)I/O Link 軸擴(kuò)充CNC 的控制軸數(shù)。I/O Link 軸的特點(diǎn)是:不占用控制伺服軸數(shù)、可進(jìn)行位置控制、具有分度功能、可進(jìn)行速度輸出、由PMC 通過(guò)I/O 點(diǎn)控制、不能進(jìn)行插補(bǔ)、可由加工程序B代碼控制。

2 SPL 型板材沖壓加工自動(dòng)生產(chǎn)線

SPL 型板材沖壓加工自動(dòng)生產(chǎn)線是金屬板材加工全自動(dòng)生產(chǎn)線，無(wú)需人工上下料，它包含帶自動(dòng)裝料、卸料功能的立體倉(cāng)庫(kù)和H20 型全電伺服數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床兩個(gè)部分，如圖1 所示。其中立體庫(kù)使用三菱PLC及定位模塊控制，H20 型數(shù)控沖床負(fù)責(zé)在板上進(jìn)行夾料及沖壓成型加工等。

2.1 H20 型全電伺服數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床及自動(dòng)裝料技術(shù)參數(shù)

H20 型全電伺服數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床是對(duì)金屬板材進(jìn)行沖孔加工、淺拉深、成型、滾筋、刻字等的壓力加工設(shè)備，廣泛用于機(jī)械、汽車、航空、電器、儀表、篩網(wǎng)、五金、各類金屬盤(pán)、箱、柜等行業(yè)的沖壓加工，利用沖頭沖出各種形狀、尺寸的孔和零件，特別適用于多品種的中、小批量或單件的板材沖壓領(lǐng)域。此型號(hào)數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床及自動(dòng)夾料技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

2.2 使用I/O Link 軸優(yōu)勢(shì)

H20 型全電伺服數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床使用的是FANUC 0iPD 系統(tǒng)，最大控制軸數(shù)為7 軸，帶有伺服電動(dòng)機(jī)的沖壓軸控制功能。SPL 型板材沖壓加工自動(dòng)生產(chǎn)線除含有X、Y1、Y2、T、C1、C2、V(RAM 軸)共7 個(gè)軸，需另增加自動(dòng)夾料Z 軸共8 個(gè)軸，已超過(guò)FANUC 0iPD的最大控制軸數(shù)。T 軸是旋轉(zhuǎn)軸，如圖2 所示，使用分度功能控制轉(zhuǎn)盤(pán)上30 副模具的定位選擇，因?yàn)镮/O Link 軸具有分度功能、不占用系統(tǒng)控制軸數(shù)、可進(jìn)行位置控制，所以把T 軸作為I/0 Link 軸控制是一個(gè)不錯(cuò)的解決方案。

表1 主要技術(shù)參數(shù)

3 I/O Link 硬件連接

T 軸的電機(jī)選型為αiF22/3000，驅(qū)動(dòng)選擇βi 系列βiSV80 放大器。該放大器通過(guò)I/O Link 接口與系統(tǒng)相連，系統(tǒng)通過(guò)PMC 梯形圖對(duì)該接口控制，完成對(duì)I/O Link軸的控制。

3.1 驅(qū)動(dòng)連接

驅(qū)動(dòng)連接如圖3 所示。其中L1、L2、L3 為三相電源線;U、V、W 為三相電機(jī)動(dòng)力線;CZ6 為放電電阻接口，如果加減速頻繁需增加適當(dāng)?shù)姆烹婋娮?CXA19B接入24 V 直流電;CX29 為接觸器控制信號(hào)接口;CX30 為急停信號(hào)接口;JF1 為電機(jī)反饋電纜接口;JD1B 為I/O Link 連接口連接上一個(gè)I/O 模塊;JD1A為I/O Link 連接口連接下一個(gè)I/O 模塊。

3.2 地址分配

硬件連接后，需要對(duì)驅(qū)動(dòng)設(shè)定通訊地址。由于通過(guò)I/O Link 對(duì)該軸進(jìn)行控制，因此該軸的地址分配遵循系統(tǒng)對(duì)I/O 地址分配的原則。I/O Link 軸的地址從X50、Y50 開(kāi)始分配，X、Y 地址各占16 個(gè)字節(jié)，地址分配方法參考FANUC 調(diào)試說(shuō)明書(shū)。由于I/O Link 軸相對(duì)于CNC 系統(tǒng)而言屬于外部的通訊設(shè)備，因此，地址Y 的信號(hào)對(duì)于系統(tǒng)而言是輸出信號(hào)，而對(duì)于I/O Link軸而言是輸入信號(hào)，該信號(hào)用于控制其狀態(tài)與動(dòng)作;而X 地址對(duì)于I/O Link 軸而言是其發(fā)送至CNC 系統(tǒng)的狀態(tài)與信息反饋。

4 I/O Link 軸的參數(shù)設(shè)定

在系統(tǒng)里有POWER MATE CNC 管理功能，需要設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)960#3 PMN 為0，打開(kāi)此管理功能頁(yè)面。如圖4 所示，然后設(shè)定相關(guān)電機(jī)參數(shù)。電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)定如表4。

表2 電動(dòng)機(jī)主要設(shè)定參數(shù)

5 梯形圖編制

地址分配完成后，功能指令地址將生效，把Y51.5置0 使用外圍設(shè)備控制接口，可以使用表4 內(nèi)所列地址進(jìn)行PMC 的編寫(xiě)。

表3 主要用到PMC 地址

轉(zhuǎn)盤(pán)各工位的分度定位使用Y53 -Y56 定位點(diǎn)地址進(jìn)行判斷，控制各分度的位置。整個(gè)轉(zhuǎn)塔控制的流程按照?qǐng)D5 所示進(jìn)行編寫(xiě)。在自動(dòng)模式下，程序運(yùn)行中執(zhí)行T 代碼，系統(tǒng)通過(guò)PMC 對(duì)功能代碼進(jìn)行設(shè)置，拔下T 銷(轉(zhuǎn)盤(pán)定位銷)，同時(shí)將指令數(shù)據(jù)進(jìn)行賦值，然后，通過(guò)接通/切斷接口區(qū)的自動(dòng)運(yùn)行啟動(dòng)信號(hào)(ST)，啟動(dòng)指令命令。指令動(dòng)作結(jié)束后，發(fā)出完成信號(hào)到PMC，插入T 銷，動(dòng)作完成。但是手動(dòng)方式下除外，通過(guò)+T、-T 啟動(dòng)指令，使用FANUC 系統(tǒng)的程序檢索功能進(jìn)行處理。如果動(dòng)作沒(méi)有正常的執(zhí)行，通過(guò)PMC 處理之后，會(huì)發(fā)出報(bào)警，通過(guò)編寫(xiě)各種報(bào)警以查明故障。

0iPD 系統(tǒng)上的報(bào)警信號(hào)處理方式與0iPC 系統(tǒng)的相同，當(dāng)I/O Link 軸驅(qū)動(dòng)報(bào)警后，報(bào)警信號(hào)輸出到X52.6 地址，觸發(fā)報(bào)警，PLC 程序如圖6 所示。當(dāng)驅(qū)動(dòng)出現(xiàn)報(bào)警以后，CNC 顯示屏首頁(yè)不能看到更詳細(xì)的信息，必須進(jìn)入到P.MATE 管理器畫(huà)面才可以看到報(bào)警號(hào)，也可以從驅(qū)動(dòng)器的LED 顯示窗口判斷故障。

6 安裝調(diào)試

機(jī)床出廠首次通電后，因機(jī)床各軸均使用的是絕對(duì)式編碼器，需要重新給X、Y1、Y2、C1、C2、Z 軸設(shè)定參考點(diǎn)，RAM 軸無(wú)需設(shè)定參考點(diǎn)。T 軸的回參需要進(jìn)入P.MATE 管理器畫(huà)面:“SYSTEM”-“+”-“+”-“+”-“P.MATE 管理器”-“參數(shù)”，可以看到11 號(hào)參數(shù)#0，設(shè)定參考點(diǎn)之前設(shè)為0，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)T 軸到參考點(diǎn)位置插入T 銷，直到不晃動(dòng)為止，11 號(hào)參數(shù)輸入10000001 即#0 設(shè)為1 表示T 軸參考點(diǎn)已建立;T 軸回參后，插入T 銷，整臺(tái)機(jī)器參考點(diǎn)設(shè)定完成，進(jìn)入下一步調(diào)試。

7 結(jié)語(yǔ)

I/O Link 軸在這里的應(yīng)用難點(diǎn)是轉(zhuǎn)塔分度定位功能的PMC 編寫(xiě)，包含30 個(gè)工位的角度判斷及處理以及手動(dòng)狀態(tài)下的分度功能的設(shè)計(jì)，需要使用程序檢索功能，且要處理機(jī)床運(yùn)行的模式。從多年對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的使用來(lái)看，F(xiàn)ANUC 0iPD 系統(tǒng)性價(jià)比不錯(cuò)，除比原FANUC 0iPC 系統(tǒng)多控制3 個(gè)軸外，還多了一個(gè)RAM軸沖壓控制功能，性能更優(yōu)，專業(yè)性強(qiáng)。對(duì)于筆者公司SPL 型板材沖壓加工自動(dòng)生產(chǎn)線來(lái)說(shuō)，使用這款系統(tǒng)且通過(guò)I/O Link 軸來(lái)擴(kuò)展多軸的應(yīng)用，是一個(gè)性價(jià)比相當(dāng)不錯(cuò)的解決方案。

［1］陳芳.FANUC PMC 軸控制功能在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中的應(yīng)用［J］.機(jī)床與液壓，2014(16):162 -165.

［2］楚雪平.FANUC 0iD βi 系列SVPM 上電過(guò)程分析［J］.科技資訊，2013(6):109 -110.

［3］FANUC.0iD/0iMate-D 用戶手冊(cè)［Z］.2009.

［4］FANUC.0i-PD 連接操作手冊(cè)［Z］.