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发那科FANUC硬件接口及连接

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硬件接口及连接

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硬件概要

www.plcworld.cn 硬件连接(0i 、16I、18I、21I系列总连接图)显示器分离型

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电柜外部的环境要求

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系统连接电缆分类及布线处理

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接地
(1) 信号地系统(SG) 信号地(SG)提供了电信号系统的参 考电压(0V)。 (2) 框架地系统 框架地系统(FG)用于安全方面,并 且抑制内部和外部噪声。在框架地系统 中,将单元的外壳框架、面板和单元之 间接口电缆的屏蔽连接在一起。 (3) 系统地系统 系统地系统用来将设备和单元的框架地 系统和大地连接起来。

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接地系统中的注意事项
在CNC 控制单元中仅在一处将信号地 与框架地(FG)连接起来。 系统地的电阻应该为100? 或更小(3 级接地)。 系统地的电缆必须有足够的横截面积以 保证安全地将系统故障(比如短路)时 的过载电流导入地下。 (通常,它的横截面积至少与交流电源 线的横截面积相同或更大。) 使用带有接地线的交流电源线,以保证 供电时地线接地。

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动力电源的接通、断开

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控制单元的信号接地方法

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噪音抑制器
强电柜中要用到线圈和继电器。当这些设备 接通/断开时由于线圈自感应会产生很高的脉 冲电压。 导线中的脉冲电压会对电子线路产生干扰 选择由电阻和电容组成的灭弧装置,这种灭 弧装置被称为CR 灭弧装置。(在交流中使用) (电阻在限制脉冲电压的峰值时有用。但不 能限制脉冲电压突然升高的电流,所以推荐 使用CR 灭弧器。) 灭弧器的电容和电阻参考值由静态线圈的直 流阻值和电流来决定。

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电缆卡紧及屏蔽
CNC 需要进行屏蔽的电缆必须进行卡 紧。 目的是为了支撑电缆和电缆屏蔽。保证 CNC 系统操作的稳定性, 将电缆外层剥掉一块露出屏蔽层。用电 缆卡子夹紧此处,并卡在地线板上。

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外部24VDC 电源(稳压电源)指标:
输出电压:+24V±10%(21.6V~26.4V) (包括电压波动和噪声,见下图。) 输出电流:连续负载电流必须大于CNC 的耗 散电流 (在强电柜内允许 的最高温度下)。 负载的波动(包括突变电流): 由于外部输出或其它因素使负载波动时输出 电压不要超出上 述范围。 允许的输入瞬间中断持续时间: 10ms(输入幅值下降100%时) 20ms(输入幅值下降50%时)

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有垂直轴时的注意事项
机床有垂直轴时,应选择电压持续时间长的 DC 电源,以减小断电(或电源出现故障)时 垂直轴的下落量。 通常,工作电压下降到小于或等21.6V 时, CNC 即解除对伺服的控制,伺服断电。因 此,在切断AC 电源时,24VDC 电源的维持 时间短,则在制动器工作前伺服即断电,其 结果就造成垂直轴下落量增加。 通常,有足够电容容量的直流电源,切断AC 电源时,直流电源的保持时间就长。

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控制单元电源的接通、断开ON/OFF 电路B

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电源接通顺序
1. 机床的电源(200VAC)。 2. 伺服放大器的控制电源(200VAC)。 3. I/O Link 连接的从属I/O 设备; 显示器的电源(24VDC); CNC 控制单元的电源; 分离型检测器(光栅尺)的电源; 分离型检测器接口的单元(24VDC)

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电源关断顺序
1. I/O Link 连接的从属I/O 单元断电, 显示单元断电(电源为24VDC), CNC 控制单元断电(24VDC), 分离型检测器接口单元断电(24VDC)。 2. 伺服放大器功率电源(200VAC)和 分离型检测器(直线光栅尺)电源断电。 3. 机床的电源(200VAC)断电。

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控制单元的电源连接电缆

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存储器后备电池(3VDC)
零件的程序,偏置量和系统参数存储在控制单元的 CMOS 存储器中。上述数据在主电源切断时由后备电 池供电保持。 用后备电池可以使存储器中的内容保存一年。 当电池电压降低时,在显示器上就会出现“BAT” 字 样的系统报警,并且电池报警信号输出给PMC。当这 一报警信息出现时,请尽快更换电池。 通常,电池应该在2-3 周内更换,这依据系统的配置 而定。 如果电池电压下降很多,存储器的内容就不能继续被 保持。在这种情况下接通控制单元的电源,就会因为 存储器的内容的丢失而出现935 报警(ECC 错误)。 在更换电池后全部清除存储器内容,重新输入必要的 数据。更换控制单元的电池时,一定要保持控制单元 的电源为接通状态。 如果在电源断开的情况下断开存储器的电池,存储器 的内容就会丢失。

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分离型绝对脉冲编码器的电池(6VDC)
一个电池单元可以使六个绝对脉冲编码器的 当前位置值保持一年。 当电池电压降低时,在LCD 显示器上就会出 现APC 报警3n6~3n8(n:轴号)。当出现 APC 报警3n7 时,请尽快更换电池(通常应 该在出现该报警后2 到3 周内更换),这取决 于使用的脉冲编码器的数量。 如果电池电压降低太多,脉冲编码器的当前 位置就可能丢失。在这种情况下接通控制器 的电源, 会出现APC 报警3n0(请求返回参 考点报警)。更换电池后,应立即进行机床 返回参考点操作。因此,建议不管有无APC 报警,每年更换一次电池。

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CNC 与外围设备的连接
与显示单元/MDI 单元的连接
9″CRT/MDI 7.2″/8.4″和10.4″ LCD/MDI

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与标准MDI 单元的连接
MDI单元分T 系列和M系列 9″CRT/MDI 单元 7.2″LCD/MDI 单元 8.4″LCD/MDI 单元 独立式MDI 单元 有英文显示和符号显示 有全键与标准型之分

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与I/O 设备的连接
I/O 设备是用来将CNC 的程序、参数等 各种信息,通过外部设备输入到CNC 中,或从CNC 中输出给外部设备。 (JD36A、JD5A) 手持文件盒(便携3″软磁盘驱动器) 是0i 系统的I/O 设备之一。I/O设备的接 口遵循RS-232C 标准,因此0i 系统可以 和任何RS-232-C 接口设备连接。

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与I/O 设备的连接

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RS-232-C 串行接口

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RS-232-C 接口通常使用如下的信号。

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RS-232-C 接口信号的意义

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RS-232-C 口和I/O设备之间的连接

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RS-232-C通讯电缆
9芯PC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 25NC 1 2SD 3RD 4RS 5CS 6DR 7SG 8CD 20ER 20(0-MC) 9SD 8RD 20RS 19CS 18DR 17SG 16CD 5ER 20(0I) 11SD 1RD 15RS 5CS 3DR 16SG 7CD 13ER

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与手摇脉冲发生器的连接

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使用手摇脉冲发生器时的电缆长度 手摇脉冲发生器和脉冲编码器一样使用5V 直 流电源。电缆电阻引起的电压降不能超过 0.2V(5V 对0 的压降)。 0.2 ≥(0.1 × R ×2L)/M 其中: 0.1:为电源给手动脉冲编码器的电流,等于0.1A。
R: 为每单位长度的导线的电阻[?/m] m: 0V 电线的数量(=5V 导线的数量) L: 电线长度[m]

因此, L ≤m/R 一般电缆最长为50m。当使用两个手摇脉冲发 生器时,电缆最长为38.37m;当使用三个手 摇脉冲发生器时,最长为25.58m。

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高速跳转信号(HDI)的连接口

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高速跳转信号(HDI)的连接

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高速跳转(HDI)输入信号的要求
电路结构

输入特性 绝对最大额定值 输入电压范围 Vin:-3.6~ +13.6V

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主轴单元的连接

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0I系统允许的主轴配置

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18I系统允许的主轴配置

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串行主轴接口

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模拟主轴接口

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位置编码器接口

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与伺服放大器连接

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与伺服放大器及分离检测器连接

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连接插头的分布位置

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直线尺接线
对于A/B的光 栅尺,如移 动方向(极 性)不对, 可将PCA和 PCA*对调, PCB和PCB* 对调

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独立绝对编码器接线

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独立增量编码器接线

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串行接口

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分离型绝对检测器用电池连接

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机床I/O接口概况
0i 系统有内置的I/O 板用于机床接口I/O。内置I/O 板DI/DO 的点 数为96/64 点。内置DI/DO 板必须根据下表用PMC 梯形图指定 为I/O Link的第一从属装置。 CNC 发生了内部系统报警,或 CNC 与操作面板I/O模块的通讯 失败,I/O 模块的所有DO 信号都断开。

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内置I/O 卡的连接插脚图

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I/O LINK连接
I/O LINK电缆超过10米,要用光缆及其适配器连接

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I/O Link 的电缆连接

+5V 端子用于光缆I/O Link 适配器,当用普通电缆连接时无需使用。 若不用光缆I/O Link 适配器,无需+5V 接线。

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通过I/O Link 连接FANUC 伺服单元β系列

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可以连接的最大单元数
控制单元可以连接支持I/O Link 的β放 大器的最大数目是由该控制单元提供的 FANUC I/O Link 点数来决定的。 对于0i 系列,FANUC I/O Link的I/O点 数为1024/1024。 一个支持I/O Link 的β放大器在FANUC I/O Link中占用128 个输入/输出点。 如果没有其它单元与控制单元相连,支 持I/OLink 的β放大器最多可连8 个。

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梯形图地址分配
如果支持I/O Link 的β放大器作为一个 I/O Link 从单元使用,I/O 地址在CNC 侧的PMC 中指定。 因为从单元的数据输出为16 字节,所 以输入/输出点数必须设为128 点。 模块名称设为PM16I(输入)和PM16O (输出), BASE 设为0,SLOT 设为1。

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I/O模块外形图

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I/O模块型号规格

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I/O模块耗费电流

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I/O 模块连接插脚图

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DI 信号和接收器
DI 信号基本上是属于漏极型。有些DI 信号既可以被设为漏极型又可以被设为 源极型。 I/O 板为可选接收器提供了一个公共信 号。公共信号连接到0V 还是24V 决定 了DI 信号是漏极型的还是源极型的。 源极型的DI 信号从安全观点来看是不可 取的,因为若输入信号线地,它就会保 持和触点闭合相同的状态,所以推荐所 有的DI 信号都设置为漏极型。 将公共端信号连接在0V 或24V,不能悬 空。

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DO 信号和驱动器
DO 信号是源极型的。 如果在0i 系统的控制单元中发生了报 警,所有的I/O 板驱动都被关闭。 当设计机床的动作顺序(梯形图)时请 注意这一点。 同样的情况在单独关闭控制单元电源时 也可能发生。

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DI信号连接

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DI信号连接

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I/O 信号要求和DO 用外部电源
DI 信号的要求:触点的容量:大于直流30V 16mA;断路时的触点之间的泄漏电流:小于 1mA(26.4V);接通时的触点之间的压降: 小于2V(包括在电缆上的压降) DO 输出驱动器的额定:接通时的最大负载电 流:小于200mA,包括瞬间的浪涌(每一个 DOCOM(电源)引脚的最大电流为小于0.7A) 接通时的饱和电压:当负载电流为200mA 时 最大为1.0V;耐电压:小于24V+20%,包括 瞬间的浪涌断路时的泄漏电流:小于100μA DO 的外部电源:电源电压:24V+10%;电源 电流:大于(含瞬间最大负载电流总和 +100mA)

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急停信号
急停信号可使机床进入紧急停止状态。该信 号输入至CNC 控制器、伺服放大器以及主轴 放大器。急停信号通常使用按钮开关的B 触 点。 关断伺服放大器电源后,伺服电机有一个动 态刹车。然而,即使有动态刹车,与垂直轴 连接的伺服电机由于重力的作用仍可以运 动,选用带抱闸的伺服电机可以解决这个问 题。 当主轴电机正在运转时,关断电机动力电 源,主轴电机由于惯性会继续转动,这是十 分危险的。当急停信号(*ESP)触点断开 时,在关断主轴电机电源之前,必须确认主 轴电机已减速至停止。

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FANUC 控制放大器αi 系列产品的安全需求 设计
急停信号应输入电源模块(PSM)。PSM 输 出电机动力电源的MCC 控制信号,用来控制 加于电源模块的电源的ON/OFF。 CNC 控制器通过软件限位功能来检测超程。 通常情况下,不需要有硬件限位开关来检测 超程,然而,如果由于伺服反馈故障致使机 床超出软件限位时,则需要有一个行程限位 开关与急停信号相连使机床停止。

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用CNC 控制器及αi 系列控制放大器时急停 信号的连接

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系统连接举例

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伺服电源、放大器连接

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I/O信号的连接

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电源

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