FANUC多路徑控制技術(shù)在柔性制造系統(tǒng)中的應(yīng)用

■青海一機數(shù)控機床有限責(zé)任公司（西寧 810018）趙小玲 王 智

柔性制造系統(tǒng)是由一定數(shù)量的數(shù)控機床、物料輸送系統(tǒng)及計算機總控系統(tǒng)（工控機）等構(gòu)成的智能化制造系統(tǒng)，其最突出的特點是可以對多品種、變批量的零件進行混流加工。為適應(yīng)今后我國裝備制造業(yè)的發(fā)展，柔性制造系統(tǒng)是當(dāng)下機床行業(yè)研發(fā)的主流產(chǎn)品。我公司緊跟市場動態(tài)，研發(fā)了一條柔性制造生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線由3臺主機（臥式加工中心）、6個等待工位、2個裝卸工位、物料輸送車及軌道組成，3臺主機均配置FANUC 31iMA數(shù)控系統(tǒng)。布局圖如圖1所示。

物料輸送作為柔性制造生產(chǎn)線中的一部分，需對其進行兩個方向軸的控制，如圖1中的U軸、W軸。這兩個進給軸在物料輸送過程中要實現(xiàn)各主機位置、等待及裝卸工位的準(zhǔn)確定位，且為實現(xiàn)物料輸送與工控機之間的通信，提高整條生產(chǎn)線的智能化程度，這兩個軸的電動機均采用伺服電動機。其控制可以單獨配置一套數(shù)控系統(tǒng)控制，也可以用其中一臺主機數(shù)控系統(tǒng)的第二路徑控制，為降低制造成本我們采用后一種控制方式。

1.FANUC多路徑控制

在FANUC系統(tǒng)中，用同一CNC 程序指令進行控制的軸的組稱為路徑，行業(yè)里也稱為通道。FANUC 31i系列系統(tǒng)最多支持 10個路徑，該功能為選配功能，需要在訂購系統(tǒng)時特殊訂貨。以2個路徑為例，如圖2所示。

由圖2可直觀地看出各路徑有獨立的程序文件夾，系統(tǒng)可對各路徑內(nèi)的軸分別進行控制。將主機的控制軸設(shè)置在第一路徑，將物料輸送車的控制軸設(shè)置在第二路徑，這樣主機和物料輸送車可同時按照各自的控制程序運行。

2.硬件連接

將各路徑中的伺服模塊、I/O模塊進行連接，連接時把第二路徑中的伺服模塊、I/O模塊當(dāng)做第一路徑的從動裝置連接。數(shù)控系統(tǒng)與各控制軸、控制裝置的連接圖如圖3所示，圖中實線部分是控制的硬件，虛線部分是控制物料輸送車的硬件。

圖1 布局圖

圖2 FANUC系統(tǒng)多路徑示意圖

圖3 控制系統(tǒng)連接圖

圖4 PLC控制程序圖

若在機床制造初期設(shè)計，電源模塊、I/O裝置的選擇可將物料輸送車的控制一并考慮，這樣會節(jié)省電器控制柜內(nèi)的空間，降低成本。

3.參數(shù)設(shè)置

多路徑的實現(xiàn)必須依賴于系統(tǒng)參數(shù)的正確設(shè)置，以圖3所示的連接為例，相關(guān)參數(shù)設(shè)置如表1所示。

除表1設(shè)置的參數(shù)外，系統(tǒng)中有關(guān)軸控制的1000多號參數(shù)、有關(guān)進給電動機的2000多號參數(shù)以及有關(guān)顯示的3000多號參數(shù)需要兩個路徑分別設(shè)定。

表1

4.PLC控制信號

在系統(tǒng)PLC中對路徑選擇信號進行處理。為保證在運行過程中各路徑的循環(huán)啟動、進給保持、運行方式及進給倍率等功能能單獨控制，需增加按鈕、指示燈和波段開關(guān)對各路徑的信號分別處理，此處不再贅述。路徑選擇信號如表2所示。

從表2 可以看出，如果用兩個路徑時，只需處理信號HEAD（G063.0）就可滿足控制需求。下例中第二路徑選通信號采用瞬動型帶燈按鈕進行控制，其輸入地址為X109.4，指示燈輸出地址為Y101.3，PLC控制程序如圖4所示。

經(jīng)上述PLC程序控制，當(dāng)按壓第二路徑選通按鈕后，G63.0接通同時該按鈕指示燈亮，系統(tǒng)切換到第二路徑。再次按壓該按鈕，其指示燈滅，系統(tǒng)切換到第一路徑。系統(tǒng)兩路徑之間的切換得以實現(xiàn)。

表2

值得一提的是，每個路徑使用的軸超過8 個軸時，各軸信號地址的分配通過系統(tǒng)參數(shù)3021設(shè)置。本生產(chǎn)線中兩路徑使用的軸未超過8個，故第一通道的輸入信號地址X軸為Gn.0、Y軸為Gn.1、Z軸為Gn.2、B軸為Gn.3，輸出信號地址X軸為Fn.0，Y軸為 Fn.1，Z軸為Fn.2，B軸為Fn.3，n為0000～0767，第二通道的輸入信號地址U軸為Gn.0、W軸為Gn.1，輸出信號地址U軸為Fn.0，W軸為 Fn.1，n為1000～1767。

5.操作

運行第一路徑的程序時，可將系統(tǒng)第一路徑的方式選到“編輯”方式，調(diào)出要加工工件的程序，再將方式選到“自動”方式，按壓第一路徑的“循環(huán)啟動”按鈕，主機開始運行加工程序。

按壓“第二路徑選通”按鈕，系統(tǒng)切換到第二路徑狀態(tài)。將系統(tǒng)第二路徑的方式選到“編輯”方式，調(diào)出物料輸送車的運行程序，再將方式選到“自動”方式，按壓第二路徑的“循環(huán)啟動”按鈕，物料輸送車開始運行。

這樣就實現(xiàn)了自動方式下兩個路徑軸的單獨控制。其他方式的操作與單路徑相同，只是在操作時方式選擇和相關(guān)按鈕必須是同一個路徑的，不能將各路徑的方式選擇和按鈕混用，操作時需格外謹(jǐn)慎。

6.結(jié)語

在正確的硬件連接的基礎(chǔ)上，根據(jù)上述的參數(shù)設(shè)置、信號處理，并通過以上介紹的多路徑控制方式，實現(xiàn)兩路徑的單獨控制，即可滿足該生產(chǎn)線的工作要求。并且本文介紹的控制方式，可省去一套數(shù)控系統(tǒng)及其操作臺的成本，有較好的性價比。FANUC多路徑控制技術(shù)在我公司FMS80柔性制造生產(chǎn)線中成功應(yīng)用，受到公司領(lǐng)導(dǎo)及用戶的高度評價。

[1]沈向東.柔性制造技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013.

[2]莊品.現(xiàn)代制造系統(tǒng)[M].北京：科學(xué)出版社，2010.