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談論研發FANUC系統綜合實驗平臺的思維與特點
閱讀：114 發布時間：2020-8-12隨著經濟化和國民經濟的快速開展，我國逐步變成世界制造業中心，數控機床的運用日益廣泛。設置機電一體化、數控、自動化等專業的高校，在教育體系中通常都開設《數控原理與體系》和《數控體系歸納實習》等專業主干課程來教育數控技能。該課程特色是理論與實習緊密結合，是一門歸納實習性很強的課程。在以往該課程教育中，試驗設備相對較少和單一，沒有把數控業界廣泛運用的數控體系用于試驗教育, 導致學生對國內外的數控技能工作進程不清楚，教育效果不抱負。學生結業今后進入社會上手慢，適應性差。作為運用性本科教育，應盡能夠把社會廣泛運用和技能融合到教育中，能使學生更快適應社會開展的需要。
FANUC體系是國內外數控機床廣泛選用的體系，功用較強；另外作為老師和科研人員要對FANUC體系多方面把握，也短少適宜的數控試驗設備，國內關于FANUC體系而開發的試驗設備較少。為此，咱們研發了NBF系列“FANUC數控體系歸納試驗設備”試驗平臺。FANUC數控體系產品規格較多，下面以FANUC的Power Mate 0 (下文簡稱PM0) 數控體系為例介紹該試驗設備研發的規劃思維、性能特色、構造構成、軟件功用開發以及試驗內容等。
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一、試驗設備設計思維
關于數控編程操作學習，通常只需有數控機床即可實習教育，而關于數控機床電氣運用學習，僅有數控機床是不可的，因為數控機床首要電器通常放在機床電氣柜中，功用不具開放性，電氣調試和修理需專業人員，機床廠家都不期望終用戶修正出廠參數和有關技能內容。而數控機床電氣學習恰恰期望經過參加開放性的數控機床的運用來學習把握數控體系的電氣規劃、電氣構成、參數設置、數控編程、梯形圖規劃、故障診斷等多項歸納試驗實習功用，經過歸納試驗實習，到達理論實際和歸納著手能力的進步。考慮到學生學習的特色，規劃數控歸納試驗設備時，依據以下幾個原則：
1．盡能夠的把構成數控機床電氣都能在試驗設備上反映，給學生學習有一個完好的數控機床電氣構成概念；
2．試驗設備既能做演示性試驗，又能給學生做獨立試驗；
3．規劃要考慮到FANUC數控體系報價對比寶貴，給學生運用學習，既不能影響學習效果，又能維護寶貴的試驗設備；
4．歸納試驗設備首要意圖進行電氣學習，也能夠進行編程操作，機械履行件能夠依據需要可靈敏配置；
5．FANUC數控體系功用很強，要盡能夠多的把FANUC數控體系功用開放給學生學習；
6．依據數控技能開展特色，通常數控體系和伺服體系開展速度紛歧，為今后部分更新和兼容交換留有空間。依據上述規劃思維，研發了該試驗設備。
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二、實驗裝置性能特點
1．開放性：結構設計簡單、清晰，大部分用有機玻璃安裝，對電氣組成容易掌握，數控系統上的系統參數和PMC（可編程機床控制器）程序都是開放的，學生可以自行消化和增減參數、程序，以掌握各項實驗內容含義，由于有可靠備份，演示參數和PMC梯形圖程序可以刪除；
2．塊化：實驗裝置模塊化設計，數控機床電氣組成的各部分功能清晰；
3．能強：提供常用的輸入開關和輸出信號，在實驗裝置上可以進行電氣設計、電氣組成、參數設置、數控編程、梯形圖設計、故障診斷等多項綜合實驗實習功能；
4．安全性：把相關電器都安裝在透明的電氣支架里，有運動的地方如電機等，都可靠地安裝在執行支架上，還在外面安裝了一個透明的有機玻璃罩，既安全又方便學習；
5．擴展性：在實驗裝置上已經是一個完整的數控機床電氣組成，由于選擇進給電機扭矩6 NM，可以根據需要擴展配置機床機械，只要把電機安裝在機床機械上即可；實現完整機床機械功能；
6．兼容性：FANUC數控系統的進給伺服軸接口通用性較強，考慮數控系統和伺服系統容易兼容升級，在設計時把數控控制部分和伺服驅動執行部分分開設計；
7．完整性：除了機床機械外，整個數控機床電氣在該實驗裝置上都能體現，為了演示和操作機床，還設計了通用機床操作面板和機床動作模擬控制板。
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三、實驗裝置結構組成
NBF-1型FANUC數控（車床）系統綜合實驗裝置主要是由BEIJING-FANUC*的PM0數控車床系統；外置I/O 模塊；全數字伺服放大器和β伺服電機；主軸無級變頻調速和電機；刀架電機；機床操作面板和其控制機床模擬信號板以及運動執行臺等組成。如圖1所示。
1．機械結構
實驗裝置支撐結構由金屬制作，剩余部分使用有機玻璃，電機等較重的器件安裝在金屬支架上；伺服放大器等較輕的器件直接安裝在有機玻璃上。這樣實驗裝置上安裝什么器件，一目了然，便于學習。
2．電氣結構
綜合實驗裝置由兩部分組成：一部分是數控系統控制部分；另一部分是伺服放大和電機等強電執行部分。在控制部分，主要安裝有FANUC控制器、CRT/MDI、外置I/O模塊、機床操作面板、模擬操作和顯示平臺等。設計的機床操作面板如圖2所示。在執行部分，主要安裝兩軸伺服放大、主軸變頻器、主軸位置編碼器、伺服電機和主電機、刀架電機以及機床電器等，除機床的機械部分外，數控機床電氣都清楚安裝在實驗臺上，加上器件透明安裝，容易理解數控機床電氣組成。
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四、軟件功能設計
為了使實驗裝置成為一臺完整的數控機床電氣，除進行電氣硬件調試外，還開發了PMC梯形圖程序以及參數設置。提供的PMC程序和參數全部向學生開放，學生既可以利用提供的完整PMC程序和參數設置，進行數控機床加工編程操作學習；也可以參考PMC程序，自行開發PMC程序；也可以利用提供的PMC程序，學習設置參數，理解參數各項功能。原始PMC程序和參數就是刪除了也無所謂，在實驗裝置上配套提供了數據存儲卡。
五、開設實驗內容
在該實驗裝置平臺上，可以開設如下實驗實習內容：
1. FANUC數控系統硬件連接組成實驗；
2. FANUC數控系統功能參數設置實驗；
3. FANUC數控系統PMC編程實驗；
4. FANUC數控系統控制進給伺服電機實驗；
5. FANUC數控系統控制主軸變頻電機實驗；
6. FANUC 數控系統控制電動刀架實驗；
7. FANUC 數控系統螺紋加工功能實驗；
8. FANUC數控系統電氣調試實習；
9. FANUC數控系統編程加工操作實習；
10. FANUC數控系統典型故障分析與維修實習。
六、結束語
“FANUC數控系統綜合實驗裝置”的研制，極大豐富了本院自動化（數控）專業的實驗教學條件，提高了學生學習《數控原理與系統》和《數控系統綜合實踐》兩門課的積極性，提高了數控專業實驗教學水平，達到了教學大綱預期教學目的。學生提前介入學習社會技術，有利于學生更好的適應社會技術發展。該實驗裝置除面向本院學生外，還面向社會培養FANUC數控技術應用人才。在本院FANUC數控系統應用中心應用3年多來，學員不管對學習加工編程操作、參數設置、伺服調試、故障診斷和維護還是對學習梯形圖PMC編程和調試，普遍感覺不錯。對掌握FANUC系統的電氣應用技術提供了很好的學習條件，也為教師進一步掌握FANUC 數控系統強大的功能提供了很好的實驗平臺。該實驗裝置也為多所院校使用。
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