劉永寬 王 亮
(江蘇揚力數控機床有限公司,江蘇 揚州 225127)
FANUC 系統(tǒng)的I/O Link軸控制是通過系統(tǒng)的I/O Link 對伺服電動機進行控制的一種方法。該軸占用系統(tǒng)I/O Link 的128 個輸入點和128 個輸出點,軸的動作通過PMC 控制,該軸不能與系統(tǒng)其他軸進行插補。一般情況下,當系統(tǒng)控制軸數不夠用時,而且增加軸不需要插補情況下,通過I/O Link 軸擴充CNC 的控制軸數。I/O Link 軸的特點是:不占用控制伺服軸數、可進行位置控制、具有分度功能、可進行速度輸出、由PMC 通過I/O 點控制、不能進行插補、可由加工程序B代碼控制。
SPL 型板材沖壓加工自動生產線是金屬板材加工全自動生產線,無需人工上下料,它包含帶自動裝料、卸料功能的立體倉庫和H20 型全電伺服數控轉塔沖床兩個部分,如圖1 所示。其中立體庫使用三菱PLC及定位模塊控制,H20 型數控沖床負責在板上進行夾料及沖壓成型加工等。
H20 型全電伺服數控轉塔沖床是對金屬板材進行沖孔加工、淺拉深、成型、滾筋、刻字等的壓力加工設備,廣泛用于機械、汽車、航空、電器、儀表、篩網、五金、各類金屬盤、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域。此型號數控轉塔沖床及自動夾料技術參數如表1 所示。
H20 型全電伺服數控轉塔沖床使用的是FANUC 0iPD 系統(tǒng),最大控制軸數為7 軸,帶有伺服電動機的沖壓軸控制功能。SPL 型板材沖壓加工自動生產線除含有X、Y1、Y2、T、C1、C2、V(RAM 軸)共7 個軸,需另增加自動夾料Z 軸共8 個軸,已超過FANUC 0iPD的最大控制軸數。T 軸是旋轉軸,如圖2 所示,使用分度功能控制轉盤上30 副模具的定位選擇,因為I/O Link 軸具有分度功能、不占用系統(tǒng)控制軸數、可進行位置控制,所以把T 軸作為I/0 Link 軸控制是一個不錯的解決方案。
表1 主要技術參數
T 軸的電機選型為αiF22/3000,驅動選擇βi 系列βiSV80 放大器。該放大器通過I/O Link 接口與系統(tǒng)相連,系統(tǒng)通過PMC 梯形圖對該接口控制,完成對I/O Link軸的控制。
驅動連接如圖3 所示。其中L1、L2、L3 為三相電源線;U、V、W 為三相電機動力線;CZ6 為放電電阻接口,如果加減速頻繁需增加適當的放電電阻;CXA19B接入24 V 直流電;CX29 為接觸器控制信號接口;CX30 為急停信號接口;JF1 為電機反饋電纜接口;JD1B 為I/O Link 連接口連接上一個I/O 模塊;JD1A為I/O Link 連接口連接下一個I/O 模塊。
硬件連接后,需要對驅動設定通訊地址。由于通過I/O Link 對該軸進行控制,因此該軸的地址分配遵循系統(tǒng)對I/O 地址分配的原則。I/O Link 軸的地址從X50、Y50 開始分配,X、Y 地址各占16 個字節(jié),地址分配方法參考FANUC 調試說明書。由于I/O Link 軸相對于CNC 系統(tǒng)而言屬于外部的通訊設備,因此,地址Y 的信號對于系統(tǒng)而言是輸出信號,而對于I/O Link軸而言是輸入信號,該信號用于控制其狀態(tài)與動作;而X 地址對于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。
在系統(tǒng)里有POWER MATE CNC 管理功能,需要設定系統(tǒng)參數960#3 PMN 為0,打開此管理功能頁面。如圖4 所示,然后設定相關電機參數。電動機參數設定如表4。
表2 電動機主要設定參數
地址分配完成后,功能指令地址將生效,把Y51.5置0 使用外圍設備控制接口,可以使用表4 內所列地址進行PMC 的編寫。
表3 主要用到PMC 地址
轉盤各工位的分度定位使用Y53 -Y56 定位點地址進行判斷,控制各分度的位置。整個轉塔控制的流程按照圖5 所示進行編寫。在自動模式下,程序運行中執(zhí)行T 代碼,系統(tǒng)通過PMC 對功能代碼進行設置,拔下T 銷(轉盤定位銷),同時將指令數據進行賦值,然后,通過接通/切斷接口區(qū)的自動運行啟動信號(ST),啟動指令命令。指令動作結束后,發(fā)出完成信號到PMC,插入T 銷,動作完成。但是手動方式下除外,通過+T、-T 啟動指令,使用FANUC 系統(tǒng)的程序檢索功能進行處理。如果動作沒有正常的執(zhí)行,通過PMC 處理之后,會發(fā)出報警,通過編寫各種報警以查明故障。
0iPD 系統(tǒng)上的報警信號處理方式與0iPC 系統(tǒng)的相同,當I/O Link 軸驅動報警后,報警信號輸出到X52.6 地址,觸發(fā)報警,PLC 程序如圖6 所示。當驅動出現報警以后,CNC 顯示屏首頁不能看到更詳細的信息,必須進入到P.MATE 管理器畫面才可以看到報警號,也可以從驅動器的LED 顯示窗口判斷故障。
機床出廠首次通電后,因機床各軸均使用的是絕對式編碼器,需要重新給X、Y1、Y2、C1、C2、Z 軸設定參考點,RAM 軸無需設定參考點。T 軸的回參需要進入P.MATE 管理器畫面:“SYSTEM”-“+”-“+”-“+”-“P.MATE 管理器”-“參數”,可以看到11 號參數#0,設定參考點之前設為0,手動轉動T 軸到參考點位置插入T 銷,直到不晃動為止,11 號參數輸入10000001 即#0 設為1 表示T 軸參考點已建立;T 軸回參后,插入T 銷,整臺機器參考點設定完成,進入下一步調試。
I/O Link 軸在這里的應用難點是轉塔分度定位功能的PMC 編寫,包含30 個工位的角度判斷及處理以及手動狀態(tài)下的分度功能的設計,需要使用程序檢索功能,且要處理機床運行的模式。從多年對數控系統(tǒng)的使用來看,FANUC 0iPD 系統(tǒng)性價比不錯,除比原FANUC 0iPC 系統(tǒng)多控制3 個軸外,還多了一個RAM軸沖壓控制功能,性能更優(yōu),專業(yè)性強。對于筆者公司SPL 型板材沖壓加工自動生產線來說,使用這款系統(tǒng)且通過I/O Link 軸來擴展多軸的應用,是一個性價比相當不錯的解決方案。
[1]陳芳.FANUC PMC 軸控制功能在回轉工作臺中的應用[J].機床與液壓,2014(16):162 -165.
[2]楚雪平.FANUC 0iD βi 系列SVPM 上電過程分析[J].科技資訊,2013(6):109 -110.
[3]FANUC.0iD/0iMate-D 用戶手冊[Z].2009.
[4]FANUC.0i-PD 連接操作手冊[Z].