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法兰克说明书
CPB－2000型
数控机床电气综合实训装置
使
用
指
导
书
南京高腾数控技术有限公司
:
025-********
一、实训装置简介………………………………………………………2
二、实训装置安全操作规程及实验要求………………………………4
三、数控系统简介及基本操作…………………………………………6
四、数控系统的通迅实验………………………………………………16
五、数控系统的参数显示及设定实验…………………………………22
六、数控系统PMC程序的编制实验……………………………………24
七、IO接口与PMC程序的调试实验……………………………35
八、伺服系统控制实验……………………………………………42
九、主轴变频调速实验……………………………………………46
十、车床电动刀架实验…………………………………………53
第一章实训装置简介
根据目前各大、中专院校，职业技术教育中数控技术专业发展的实际需要，我公司特别研制开发了CPB-2000F型数控机床电气综合实训装置。
该电气综合实训装置设计时充分考虑了理论教学、实践教学以及实际应用的需要，以广泛应用于工业生产的BEIJINGFANUC0iMate-TC（MC）数控系统为控制核心，将数控机床的控制电路在几块控制板上展开，并且可以选配数控车床或数控铣床用于实际加工，以期达到缩小理论教学与实际生产之间差距及提高学员实际动手能力的目的。
CPB-2000F型数控机床电气综合实训装置主要应用于培养学员掌握数控机床操作、编程、加工，电气设计、调试、维修，数控系统调试等实际动手能力，在配备数控车床或数控铣床的情况下可加工铸铁、钢、有色金属、塑料、尼龙棒、石蜡等材质的零件。
该实训装置采用模块化设计思想，将数控机床中的伺服驱动、主轴控制、刀架控制、系统输入输出接口及PLC输入输出接口等重要概念在几块控制板上反映出来。
实践证明这种方式可以使学生更容易理解数控机床的概念、控制原理及方法，不仅便于组合和扩展实验内容，也便于检查和调试。
CPB-2000F型数控机床电气综合实训装置中配备的BEIJINGFANUC0iMate-TC（MC）数控系统、伺服电机驱动器、伺服电机、电动刀架（车床配置，以下简写为：
车）、主轴电机、主轴编码器（车）及其他电气元件均为实际工业控制现场使用的产品。
CPB-2000F型数控机床电气综合实训装置可配合以下教学内容：
Ø数控车床（车）、数控铣床（铣）的操作
Ø数控车床（车）、数控铣床（铣）的编程
Ø数控车床（车）、数控铣床（铣）的加工
Ø数控机床的进给运动及伺服电机的工作原理
Ø三相异步电机变频调速原理、应用及控制方法
Ø数控机床的输入输出接口及接口电路的设计
Ø数控机床的通讯、串行通信原理
Ø数控机床螺纹加工的原理（车）
Ø电动刀架的控制及自动换刀的实现（车）
Ø数控机床典型电气故障分析与维修
ØPLC程序的设计、调试
ØBEIJINGFANUC0iMate-TC（MC）系统的调试
第二章实训装置安全操作规程及实验要求
安全操作规程
一、参加数控机床电气操作实践的人员应先了解数控机床的工作原理、机床电气的相关知识。
二、虽然电路设计中使用了电气保护装置，为确保安全，不要在本设备上进行耐压，短路实验。
三、禁止将控制板上的电源短接，否则将有可能造成人身损害、烧毁实验设备、引起火灾等严重后果。
四、本实训装置的电源分两类：
强电AC220V，DC24V，禁止将控制板上不同类型的供电电路相连。
五、操作前请认真阅读使用指导书，明确实验目的、实验步骤。
六、实验必须在老师的指导下进行，指导老师确认接线正确后方可接通电源，严禁擅自通电。
七、实训装置处于通电状态时，请勿用手触摸带电导体。
不可带电插拔除导线外的任何接插件，不可带电插拔带有强电的接插件，不可带电移动控制板。
八、由于本实训装置部分电器有一定的容抗和感抗，断电后不可立即触摸裸露导体。
九、操作人员应爱护实验仪器，拨动开关时应小心轻拨，插拨导线时应轻插轻拔，防止损坏导线和控制板插座。
十、操作机床时，遵守数控车床、数控铣床的相关安全操作规程。
实验的一般过程
数控技术实验的内容广泛，每个实验目的、步聚也有所不同，但基本过程却是类似的。
为了达到每个实验的预期效果，要求参加实验者做到：
实验前认真预习，实验中遵守实验操作规则，实验结束后认真总结。
（一）实验前要认真预习，写出预习报告
为了避免盲目性，使实验过程有条不紊地进行，在每个实验前都要仔细阅读实验指导书，复习理论教材中有关章节的内容，理解实验原理，明确实验目的和要求，对实验步骤做到心中有数。
在充分预习基础上，写出实验预习报告，预习报告的内容包括：
（1）实验题目、目的、要求和实验原理图；
（2）实验基本原理、实验步聚和有关注意事项；
（3）回答有关的思考题
（二）认真上好实验课，遵守实验操作规则
上好实验课并严格遵守实验操作规则，是提高实验效果，保证实验质量的重要前提。
因此实验者必须做到以下几点：
（1）上实验课时首先要认真听老师的讲解，明确实验中的有关问题；
（2）在进入指定实验位置后，首先要检查220V交流电源插座和有关开关的位置，检查实验所需的元器件和测试线等是否符合要求；
（3）实验电路的组装和实验仪器的连线，必须按实验指导书和实验原理的要求连线，一般不要随意更动；
（4）在进行实验电路的调整测试前，必须首先调整好直流电源，使其极性和电压在符合实验要求，才能接入实验电路；
（5）实验结束后应首先切断电源，实验结果经指导老师审阅、同意后才可拆除实验电路。
整理好仪器设备，清理好实验现场，方可离开实验室。
实验安全
数控技术实验安全包括人身安全和设备安全。
实验者必须具备一定的安全常识，遵守实验安全规则，才能避免发生人身伤害事故，防止损坏实验设备。
（一）人身安全
在实验中为保障实验者的人身安全，实验者必须遵守以下安全规则：
（1）实验前应搞清楚电源开关、空气开关、插座的位置，了解其正确操作方法，并检查其是否安全可靠；
（2）检查设备的电源线、实验电路中有强电通过的连线等有无良好的绝缘外套，其芯线不得裸露；
（3）实验过程中一定要养成实验前先接实验电路后接电源，实验完毕后，先切断电源后拆实验电路的操作习惯。
（4）通电过程中，不得接、插连接线。
第三章数控系统简介及基本操作
FANUC0iMate-TC数控系统及机床操作面板
FANUC0iMate-TC数控系统正面
FANUC0iMate-TC数控系统背面
FANUC0iMate-TC数控系统MDI键盘
FANUC0iMate-TC机床操作面板
FANUC0iMate-MC数控系统及机床操作面板
FANUC0iMate-MC数控系统
FANUC0iMate-MC数控系统MDI键盘
FANUC0iMate-TC（MC）数控系统接口简介
数控系统是数控机床的控制核心，其功能主要包括提供人机对话接口、控制各进给和主轴运动、接受来自机床的信息并对其做出相应的响应等。
FANUC0iMate-TC（MC）数控系统正面为LCD显示器、MDI键盘及软键、存储卡接口，是操作数控机床的人机接口。
在操作数控机床时，我们通过MDI键盘以及软键向数控系统中输入相关信息及指令，数控系统控制数控机床执行对应的命令，并通过LCD显示器显示反馈信息提示操作人员。
FANUC0iMate-TC（MC）数控系统背面主要为数控系统的主板、电源接口、风扇等。
外部电源提供给数控系统后，数控系统开始工作并通过系统主板提供的各种接口实现机床功能。
主板上的接口及其主要功能为：
1、CN2\SOFTKEY接口,连接数控系统正面LCD显示器下面的软键，将软键的按键信息输入到系统主板。
2、JA2\MDI接口，连接数控系统正面的MDI键盘，将MDI键盘的按键信息输入到系统主板。
3、JD36A\RS232C-1接口，连接外部输入/输出设备，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中输出给外部设备的装置。
4、JD36B\RS232C-2接口，连接外部输入/输出设备，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中输出给外部设备的装置。
5、JA40\A.SP/HDI接口，连接模拟主轴/外部高速跳转信号。
6、JD1A\I/OLink接口，IOLink是一个串行接口，将CNC、单元控制器、分布式IO、机床操作面板或PowerMate连接起来，并在各设备间高速传送I/O信号（位数据）。
当连接多个设备时，FANUCI/OLink将一个设备认作主单元，其它设备作为子单元。
子单元的输入信号每隔一定周期送到主单元，主单元的输出信号也每隔一定周期送至子单元。
I/OLink的两个插座分别叫做JD1A和JD1B。
对所有单元（具有I/OLink功能）来说是通用的。
电缆总是从一个单元的JD1A连接到下一单元的JD1B.尽管最后一个单元是空着的，也无需连接一个终端插头。
7、JA7A\S.SP/POS接口，连接串行主轴或主轴编码器。
8、COP10A接口，COP10A插头安装在系统主板的伺服卡上，在CNC控制单元和伺服放大器之间只用一根光缆连接，与控制轴数无关。
FANUC0iMate-TC（MC）数控系统MDI键盘说明
序号
名称
说明
1
复位键
按此键可使CNC复位，用以消除报警等。
2
帮助键
按此键用来显示如何操作机床，入MDI键的操作。
可在CNC发生报警时提供报警的详细信息（帮助功能）。
3
软键
根据其使用场合，软键有各种功能。
软键功能显示在LCD屏幕的底部。
4
地址和数字键
按这些键可输入字母、数字以及其它字符。
5
换档键
在有些键的顶部有二个字符。
按（SHIFT）键来选择字符。
当一个特殊字符ˇ在屏幕上显示时，表示键面右下角的字符可以输入。
6
输入键
当按了地址键或数字键后，数据被输入到缓冲器，并在LCD屏幕上显示出来。
为了把键入到输入缓冲器中的数据拷贝到寄存器，按键。
这个键相当于软键的〔INPUT〕键，按次二键的结果是一样的。
7
取消键
按此键可删除已输入到键的输入缓冲器的最后一个字符或符合。
当显示键入缓冲器数据为：
>N001X100Z
时，按
键，则字符Z被取消，并显示：
>N001X100
8
程序编辑键
当编辑程序时按这些键。
：
替换
：
插入
：
删除
9
功能键
按这些键用于切换各种功能显示画面。
10
光标移动键
这是四个不同的光标移动键。
：
这个键是用于将光标朝右或前进方向移动。
在前进方向光标按一段短的单位移动。
：
这个键是用于将光标朝左或倒退方向移动。
在倒退方向光标按一段短的单位移动。
：
这个键是用于将光标朝下或前进方向移动。
在前进方向光标按一段大尺寸的单位移动。
：
这个键是用于将光标朝上或倒退方向移动。
在倒退方向光标按一段大尺寸的单位移动。
11
翻页键
这二个翻页键的说明如下：
：
这个键是用于在屏幕上朝前翻一页。
：
这个键是用于在屏幕上朝后翻一页。
FANUC0iMate-TC（MC）数控系统功能键说明
功能键用来选择将要显示的屏幕的种类。
在MDI面板上有以下功能键。
按此键显示位置画面。
按此键显示程序画面。
按此键显示刀偏/设定（SETTING）画面。
按此键显示系统画面。
按此键显示信息画面。
按此键显示用户宏画面（会话式宏画面）或图形显示画面。
FANUC0iMate-TC（MC）数控系统软键说明
每个软键对应LCD屏幕底部所显示的功能
FANUC0iMate-TC（MC）数控系统基本操作方式简介
手动操作：
1、手动返回参考点
返回参考点时，刀具按快速移动速度移动到减速点上，按然后FL速度移动到参考点。
当完成手动返回参考点后坐标系被自动确定。
2、JOG进给（手动连续进给）
在JOG方式按机床操作面板上的进给轴和方向选择开关机床沿选定轴的选定方向移动。
手动连续进给速度可用手动连续进给速度倍率刻度盘调节。
手动快速移动：
按快速移动开关以快速移动速度移动机床而不顾JOG进给速度倍率刻度盘的位置。
3、增量进给
在增量（INC）方式，按机床操作面板上的进给轴和方向选择开关，机床在选择的轴向上移动一步。
机床移动的最小距离是最小输入增量。
4、手轮进给
在手轮方式，机床可由旋转机床操作面板上手摇脉冲发器而连续不断地移动。
用开关选择移动轴。
自动运行：
1、存储器运行
程序事先存储到存储器中。
当选择了这些程序中的一个并按下机床操作面板上的循环起动按钮后，启动自动运行。
2、MDI运行
在MDI方式中，通过MDI面板，可以编制最多10行的程序并被执行，程序格式和通常程序一样。
MDI运行适用于简单的测试操作。
3、DNC运行
通过在DNC运行方式中激活自动运行（RMT），可以经阅读机/穿孔机接口读入外设上的程序的同时进行加工（DNC运行）。
可以选择在外部输入/输出设备（便携式磁盘机磁带机或者FA卡）中存储的文件（程序）并指定自动运行的顺序及重复次数。
4、程序再启动
该功能用于指定刀具断裂或者公休后重新启动时，将要启动程序段的顺序号，从该段程序重新启动机床。
也可用于高速程序检查。
程序编辑：
编辑存储到CNC内存中的文件。
编辑操作包括插入、修改、删除和字的替换。
编辑还包括删除整个程序和自动插入顺序号。
扩展程序编辑功能包括拷贝、移动和程序的合并。
第四章数控系统通迅实验
一、实验预习
1、通讯的应用
NC数据可在CNC和外部输入/输出设备之间传输。
下述类型数据可以输入和输出：
a.程序
b.偏移数据
c.参数
d.螺距误差补偿数据
e.用户宏程序公共变量
在使用输入/输出设备之前必须设定与输入/输出设备有关的参数。
2、FANUC0iMate-TC（MC）数控系统与计算机连接示意图
3、FANUC0iMate-TC（MC）数控系统与计算机连接线的制作
4、通讯软件AIC使用简介：
1）、在硬盘中找到通讯软件AIC所在的目录
通讯软件目录下文件
2）、双击AIC.EXE执行AIC通讯软件
3）、按任一键进入后
F1:
参数设置，F2:
发送数据，F3:
接收数据，ESC:
退出
4）、按F1设置通讯参数
按1、选择使用计算机上的哪一个通讯接口（COM1或COM2）
按2、设置通讯时使用的波特率
按3、设置校验位（无校验、奇校验或偶校验）
按4、设置数据位位数
按5、设置停止位位数
按6、设置数据格式
按7、保存设置的通讯参数
5）、按F2发送计算机上的数据到数控系统
输入要发送的文件名
6）、按F3接收从数控系统发送到计算机上的数据
输入将计算机从数控系统中接收到的数据保存的文件名
7）、按ESC退出AIC通讯软件
按Y退出AIC通讯软件
二、实验目的
1、熟悉FANUC0iMate-TC（MC）数控系统的通迅接口操作
2、掌握加工程序的传输方法
3、掌握系统参数的传输方法
4、参数的设定
三、实验器材
1、CPB-2000F数控机床电气综合实训装置
2、计算机（安装AIC软件）
3、FANUC0iMate-TC（MC）数控系统与计算机的RS232通讯线
四、实验内容
1、通讯参数的设定
2、加工程序的传输
3、参数的传输
五、实验步骤
1、通讯参数的设定
步骤一、在FANUC0iMate-TC（MC）数控系统中设定串行通讯的参数。
在我们调试好的系统参数中，设定为使用通道1（0020＝0）、停止位为2位（0101#0＝0）、数据输入时的代码为EIA或ISO代码（0101#3＝0）、输入输出设备为RS232（0102＝0）、波特率为9600（0103＝11）。
步骤二、在计算机上运行传输软件AIC,按F1,选择F1:
SetPara.设定串行通讯的参数。
设定与系统上一致的通讯参数。
CommunicationPort:
COM1（选择用计算机上的哪一个串行通讯口通讯）
BaudRate:
9600（波特率）
ParaityCheck:
NONE（奇偶校验位设置为无）
DataBit:
7（数据为设置为7位）
StopBit:
1（停止位设置为1位）
TapeCode:
EIA（数据格式设置为EIA格式）
如果数控系统和计算机上的通讯参数设置不一致，通讯将出错。
2、加工程序的传输
将加工程序从数控系统中传输到计算机中
步骤一、设定好通讯参数，将通讯线一端连接到计算机上的串行通讯口，另一端连接到数控系统后的RS232接口上（数控系统RS232通讯接口已经连接到机床上的通讯隔离转接设备上的，直接连接到隔离转接口上即可）。
步骤二、在计算机上运行AIC通讯软件，按F3，选择F3:
Receive，输入将接收到的文件保存的名称。
计算机即开始等待接收数控系统发出的文件。
步骤三、按机床操作面板上EDIT开关。
步骤四、按功能键
，出现程序内容显示画面或程序目录画面。
步骤五、按软键〔操作〕,按最右边软键〔菜单继续键〕。
步骤六、输入地址O。
步骤七、输入程序号，如果输入-9999，则存储器中的全部程序被输出。
步骤八、按软键〔PUNCH〕和〔EXEC〕,指定的程序被输出.
将加工程序从数控系统中传输到计算机中
步骤一、设定好通讯参数，将通讯线一端连接到计算机上的串行通讯口，另一端连接到数控系统后的RS232接口上（数控系统RS232通讯接口已经连接到机床上的通讯隔离转接设备上的，直接连接到隔离转接口上即可）。
步骤二、按机床操作面板上EDIT开关。
步骤三、按功能键
，出现程序内容显示画面或程序目录画面。
步骤四、按软键〔操作〕,按最右边软键〔菜单继续键〕。
步骤五、输入地址O。
给程序指定一个程序号,当此处不指定程序号时,就指定软盘或NC纸带上使用的程序号。
步骤六、按软键〔READ〕和〔EXEC〕。
数控系统即开始等待接收计算机发生的文件。
步骤七、在计算机上运行AIC通讯软件，按F2，选择F2:
Send，输入要传输到数控系统上的程序文件名称。
计算机即开始发送程序文件到数控系统。
思考：
1、串行通讯方式与并行通讯方式有何区别？
2、串行通讯方式中的单工、半双工、全双工分别是什么意思？
3、上述数控系统和计算机之间的通讯方式是单工、半双工还是全双工方式？
第五章 数控系统的参数显示及设定实验
一、实验预习
1、数控系统的参数设定与机床能否正常运行有着直接关系，在修改系统参数之前，请确认您已经拥有正确的系统参数备份文件。
系统参数的备份请参考《输入输出实验》。
2、系统参数主要包括：
有关“SETTING”的参数，有关机床轴、坐标系、设定单位的参数，有关机床轴速度、加减速的参数，有关伺服的参数，有关DI/DO的参数，有关MDI、显示和编辑的参数，有关程序的参数，有关主轴的参数，有关刀具补偿的参数，有关图形显示的参数等。
二、实验目的
1、了解FANUC0iMate-TC（MC）数控系统中参数显示和设定的方法。
2、了解数控系统参数对于机床正常工作的重要性。
三、实验器材
1、CPB-2000F数控机床电气综合实训装置
四、实验内容
1、在FANUC0iMate-TC（MC）数控系统上显示系统参数。
2、在FANUC0iMate-TC（MC）数控系统上设定系统参数。
五、实验步骤
1、在FANUC0iMate-TC（MC）数控系统上显示系统参数。
步骤一、按MDI键盘上的功能键
一次或几次后，再按软键〔参数〕选择参数画面。
步骤二、参数画面由多页组成，通过下面两种方法显示需要显示的参数所在的页面。
a、用翻页键或光标移动键显示需要的页面。
b、从键盘键入想显示的参数号，然后按软键〔搜索〕。
这样可显示包括指定的数据所在的页面，光标停止指定数据的位置。
2、在FANUC0iMate-TC（MC）数控系统上设定系统参数。
在FANUC0iMate-TC（MC）数控系统上设定系统参数可以通过MDI键盘输入，也可以通过输入输出接口从外部输入系统中。
通过输入输出接口从外部输入的方式在《输入输出实验》中叙述。
通过MDI键盘设定系统参数。
步骤一、将NC置于MDI方式或急停状态。
步骤二、用以下步骤使参数处于可写状态。
a、按功能键
数次，或者按功能键
一次后再按软键〔设定〕,可显示设定画面的第一页。
b、将光标移至“参数写入”处。
c、按软键〔操作〕显示操作选择软键。
d、按软键〔ON:
1〕（也可以输入1，再按软键〔输入〕或按
），使“参数写入”＝1。
这样参数处于可写入状态，同时CNC发生P/S报警100（允许参数写入）。
步骤三、按功能键
数次后，或者按功能键
一次后再按软键〔参数〕,显示参数画面。
步骤四、显示包含需要设定的参数画面，将光标置于需要设定的参数位置上。
步骤五、输入数据，然后按软键〔INPUT〕。
输入的数据将被设定到光标指定的参数中。
思考：
1、常用存储器的类型有哪几种？
在FANUC0iMate-TC（MC）中用来保存系统参数的存储器属于哪一类？
第六章 数控系统PMC程序的编制实验
一、实验预习
在修改数控系统中的PMC程序前，请确认您拥有正确的PMC程序备份文件，以备恢复！
1、FANUC0iMate-TC（MC）数控系统PMC主要用于控制机床的逻辑动作。
PMC程序编制的方法有两种：
1、在计算机上安装PMC编程软件LADDERⅢ,编写调试PMC程序，通过通讯或存储卡输入到数控系统中。
2、在数控系统中直接编写PMC。
PMC程序中处理的主要信号包括：
急停信号，各轴超程、减速信号，机床面板上的信号，刀架信号，主轴信号等。
2、存储卡格式PMC的转换
通过存储卡备份的PMC梯形图称之为存储卡格式的PMC（Memorycardformatfile）。
由于其为机器语言格式，不能由计算机的Ladder3直接识别和读取并进行修改和编辑，所以必须进行格式转换。
同样，当在计算机上编辑好的PMC程序也不能直接存储到M-CARD上，也必须通过格式转换，然后才能装载到CNC中。
1．2M-CARD格式（．00１等）------〉计算机格式（.LAD）
1）运行LADDERⅢ软件，在该软件下新建一个类型与备份的M-CARD格式的PMC程序类型相同的空文件。
2）选择FILE中的IMPORT（即导入M-CARD格式文件），软件会提示导入的源文件格式，选择M-CARD格式即可。
执行下一步找到要进行转换的M-CARD格式文件，按照软件提示的默认操作一步步执行即可将M-CARD格式的PMC程序转换成计算机可直接识别的.LAD格式文件，这样就可以在计算机上进行修改和编辑操作了。
1.2计算机格式（.LAD）-----〉M-CARD格式
当把计算机格式（.LAD）的PMC转换成M-CARD格式的文件后，可以将其存储到M-CARD上，通过M-CARD装载到CNC中，而不用通过外部通讯工具（例如：
RS-232-C或网线）进行传输。
1）在LADDERⅢ软件中打开要转换的PMC程
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