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1、模块三模块三: :典型数控系统的硬件结构典型数控系统的硬件结构 及硬件故障的诊断与维修及硬件故障的诊断与维修 课题二课题二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件 主讲主讲 : 张红旗张红旗 黄冈科技职业学院机电汽车工程系黄冈科技职业学院机电汽车工程系 2024/9/71课题二课题二 FANUC-0iB FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件 FANUC-0iB 系统的硬件构成系统的硬件构成 系统的系统的综合连线介绍综合连线介绍 (2).(2).系统与系统与I/OI/O设备的连接设备的连接( (重点介绍重点介绍RS-232CRS-232C接口接口) ) (3).(3).系统与主轴单元的连接
2、及控制信号系统与主轴单元的连接及控制信号 电源介诏电源介诏(1). 系统与显示单元及系统与显示单元及MDI单元的连接单元的连接(4). 数字伺服连接数字伺服连接(进给单元进给单元)(5). PMC的物理输入的物理输入/输出点的连接输出点的连接本节学习内容本节学习内容2024/9/72课题二课题二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件 . FANUC-0iB 系统的硬件构成系统的硬件构成 2024/9/73 CNC单元单元 显示装置与操作面板显示装置与操作面板 1.1. FANUCFANUC系统硬件构成系统硬件构成2024/9/74 CNC单元单元 显示装置与操作面板显示装置与操作面板202
3、4/9/75存储卡和编辑卡存储卡和编辑卡主板主板2024/9/76系统主模块系统主模块主主模块上层功能板模块上层功能板主主模块下层功能板模块下层功能板FANUCOiB系统主模块系统主模块2024/9/77 FANUC系统系统I/O模块模块系统系统I/OI/O模模块及扩展块及扩展功能板功能板( (选选择件择件) )2024/9/78CB104/ /CB105、CB106/ /CB107：为系统内置为系统内置I/O模块的输入模块的输入/输出信号接口。输出信号接口。 系统内置系统内置I/O模块模块JA3：机床手摇脉冲发生器接口。机床手摇脉冲发生器接口。 JD1A：系统系统I/O LINK 串行输入串
4、行输入/输出信号接口输出信号接口 。CD38T：以太网卡（为系统选择件）接口。以太网卡（为系统选择件）接口。 2024/9/79硬件的概要主板 I/O板板 提供主要功能提供主要功能2024/9/710课题二课题二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件数控装置组成结构回顾数控装置组成结构回顾2024/9/7112024/9/712 FANUCFANUC系统配置系统配置计算机显示装置和MDI键盘机床操作面板系列主轴模块系列进给模块系列主轴电动机系列进给伺服电动机CNCCNC装置装置2024/9/713 FANUCFANUC 系统配置系统配置显示装置和MDI键盘机床操作面板 CNCCNC装置装置
5、系列伺服单元C系列伺服电动机主轴电动机 变频器 计算机2024/9/714课题二课题二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件 2. 综合连线介绍综合连线介绍2024/9/715课题二课题二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件 2024/9/7162.综合连线介绍综合连线介绍2024/9/717 接口功能接口功能2024/9/718 FANUC-Oi 系统实际接线系统实际接线2024/9/719 FANUC系统连接图系统连接图2024/9/720 FANUC-Oi Mate TB实际接线实际接线2024/9/721课题二课题二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件数控装置电源介绍数
6、控装置电源介绍2024/9/722 课题二课题二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件数控系统的电源连接数控系统的电源连接(配合图配合图3-2)2024/9/723功能功能: :主要提供主要提供5V、15V、24V、24E直流电源。直流电源。 系统电源单元（系统电源单元（POWER）+24V :显示器电源显示器电源 扩展板电源。扩展板电源。+24E:系统系统24V电源。电源。+5V:CPU、存储器存储器电源及编码器电源。电源及编码器电源。15V :位置模块电位置模块电源。源。2024/9/724AI电源单元电源单元B2电源单元电源单元2024/9/725电源单元（电源单元（POWERPOW
7、ER） 的的功能连接功能连接CP3CP3： 机机 床床 面面板板的的NCNC起起动动和和NCNC停止开关停止开关CP1CP1：电电源源单单元元输输入入电电压压（交交流流200V200V、50Hz50Hz）CP15CP15： CRTCRT直直流电源接口流电源接口 (DC24V)(DC24V)2024/9/726 图图3-2 系统连接图系统连接图2024/9/727课题二课题二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件(1) .系统与显示单元及MDI单元的连接2024/9/728(1) .系统与显示单元及系统与显示单元及MDI单元的连接单元的连接课题二课题二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬
8、件 系系统统可可以以选选配配LCD液液晶晶显显示示器器(7.2寸寸. 8.4寸寸. 10.4寸寸)或或CRT显显示示器器(9寸寸),但但两两种种的的显显示示器和器和MDI接法不一样接法不一样。(图图3-2. 图图3-4) 选用选用LCD时时,LCD/MD通过通过光缆光缆 与与 COP20A接口相连接接口相连接 选用选用CRT时时,CRT和和MDI分别与分别与JA1. JA2接口用电气相连接接口用电气相连接2024/9/729FANUC0i多种显示装置多种显示装置 课题二课题二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件 2024/9/730系统显示器系统显示器(CRT)2024/9/731 图图
9、3-2 系统连接图系统连接图2024/9/732MDI键盘控制电路键盘控制电路系统显示电路系统显示电路2024/9/733课题二课题二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件(2) .系统与系统与I/O设备的连接设备的连接2024/9/734(2) .系统与系统与I/O设备的连接设备的连接课题二课题二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件 系系统统主主板板的的接接口口JD5A.JD5B用用来来连连接接串串行行通通讯讯RS-232CRS-232C接接口口的的。硬硬件件一一样样,可可通通过过选选择择系系统统参参数数来来确确定定使使用几个或哪一个。用几个或哪一个。2024/9/735 图图3-
10、2 系统连接图系统连接图2024/9/736参数的备份1RS232C接口接口2接口的连接3.实验2024/9/737RS-232C 串行接口串行接口 RS-232C是是一一种种早早期期出出现现的的异异步步串串行行接接口口, ,美美国国电电子子工工业业协协会会标标准准,C,C代代表表最最新新一一次次修修改改, ,接接口口共共有有2525条条线线(4(4条条数数据据线线,11,11条条控控制制线线,3,3条条定定时时线线,7,7条条备备用用线线和和未未定定义义线线),),常常用用只只有有9 9根根。传传输输距距离离不不超超过过50米米。2024/9/7382024/9/7392024/9/7402
11、024/9/741串行通信、并行通信 计算机系统中两个功能模块之间的信息交换有两种方式：并行通信与串行通信。串行通信串行通信 是指数据通过一根数据线一根数据线进行发送和接收，其特征是把各个二进制位连成串，一位一位地一位一位地传送。并行通信并行通信是指数据的各位通过若干根若干根数据线同时同时进行发送和接收。2024/9/742 并行通信及并行接口并行通信及并行接口 并行通信并行通信是指两个功能模块之间有多条数据信号传送线，这样两模块之间可以一次同时传送多位数据，传送速度快传送速度快。 由于所需的数据传送线较多，造价高造价高，因此并行通讯适用于近距离、快速数据交换近距离、快速数据交换的场合，如微机
12、系统中CPU与存储器、I/O端口之间。 完成并行通信的接口电路称为并行接口并行接口。 2024/9/743 串行通信及串行接口串行通信及串行接口 串行通信串行通信是指两个功能模块之间只通过一条或是指两个功能模块之间只通过一条或 两条数据线进行数据交换。两条数据线进行数据交换。 发送方需要将数据按二进制位进行分解，一位、一发送方需要将数据按二进制位进行分解，一位、一位地分时经过单条数据线传送。位地分时经过单条数据线传送。 接收方需要一位一位地从单条数据线上接收数据，接收方需要一位一位地从单条数据线上接收数据，并且将它们重新组装成一个数据。并且将它们重新组装成一个数据。 串行通信所需数据线少，在远
13、距离传送时比并行通串行通信所需数据线少，在远距离传送时比并行通信的造价低。但是一个数据只有经过若干次以后才可以信的造价低。但是一个数据只有经过若干次以后才可以传送完，速度较慢。传送完，速度较慢。 完成串行通信的接口电路称为串行接口。完成串行通信的接口电路称为串行接口。2024/9/7442024/9/745引脚信 号 名 称信号方向说 明1DCD(DataCarrier Detect)MODEM PC数据载波检测2RD#(Receive Data)MODEM PC接收数据3TD#(Transmit Data)MODEM PC发送数据4DTR(DataTerminal Ready)MODEM P
14、C数据终端准备好，加电后有效5GND(Ground)MODEM PC地6DSR(Data Set Ready)MODEM PC数据设备准备好，加电后有效7RTS(Request to Send)MODEM PC请求发送8CTS(Clear to Send)MODEM PC清除待发9RI(Ring Indicator)MODEM PC振铃指示表 9芯D型连接器信号名称与引脚分配 2024/9/746MR 主复位信号用于对16550的初始化，它应该与系统的RESET信号相连。INTR 中断请求线用于向系统申请中断，如每收到或发出数据16个字节、或数据检测到出错、或线路出错等就向系统请求一次。RD、
15、RD# 读信号用于控制芯片中的RX缓冲器读出操作。两信号任选。2024/9/747WR、WR# 写信号用于将数据写入芯片的有关寄存器。两信号任选。SOUT、SIN 串行发送和接收数据线。RCLK、BAUDOUT# 分别为接收时钟和发送器时钟输入信号RTS#、CTS# 分别是请求发送和批准发送。均与调制解调器相连。2024/9/748DTR#、DSR# 分别是数据终端准备就绪、数据通信设备准备就绪。均与调制解调器相连。DCD#（CD#） 载波检测线。来自调制解调器，该信号表明有一个设备与系统相连。RI# 响铃指示。由调制解调器置发来的表明有电话铃响。DDIS# 禁止UART写操作。表明系统正在读
16、操作，用于进行读写两个方向的转换。2024/9/749D0-D7 数据总线与系统连接，用于传递数据、命令和状态。XIN，XOUT 主时钟线是由18.432MHz晶振经过10倍分频后连接到芯片上的。OUT1、OUT2 用户自定义引脚。可供UART向调制解调器发命令信号。RXRDY#、TXRDY# 分别为接收器与发送器准备就绪就绪信号。2024/9/750RS-232C接口的应用接口的应用 2024/9/751系统系统RS-232串行串行通信接口通信接口2024/9/752课题二课题二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件(3)数控系统与主轴单元的连接及控制信号数控系统与主轴单元的连接及控制信
17、号 2024/9/753系统提供两种控制方式系统提供两种控制方式( (见书见书7878页图页图3-6)3-6) ）串行主轴接口：串行主轴接口： 系统与主轴间采用串行电缆系统与主轴间采用串行电缆 通讯通讯 ）模拟主轴接口：模拟主轴接口： 系统向主轴单元提供指令电系统向主轴单元提供指令电 压及其他控制指令压及其他控制指令，主轴单主轴单 元向系统输出其状态元向系统输出其状态 课题二课题二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件(3)数控系统与主轴单元的连接及控制信号数控系统与主轴单元的连接及控制信号 2024/9/754主轴控制电路主轴控制电路2024/9/755图图3-7 串行主轴接口串行主轴接
18、口:系统与主轴间采用串行电缆通讯系统与主轴间采用串行电缆通讯2024/9/756 图图3-2 系统连接图系统连接图2024/9/757图图3-8 3-8 系统与模拟主轴的接口连接及信号系统与模拟主轴的接口连接及信号 2024/9/758课题二课题二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件 (4) .数控伺服连接数控伺服连接(见书见书80页图页图3-9)2024/9/759课题二课题二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件(5) .数控系统数控系统PMC的物理输入的物理输入/输出连接输出连接2024/9/760(5) .数控系统数控系统PMC的物理输入的物理输入/输出连接输出连接课题二课题
19、二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件 PMC物物理理输输入入/输输出出的的连连接接点点是是I/O板板的的接接口口CB104CB107,见见图图3-10 ,图图3-11,RV表表示示接接收收电电路路。DV表表示示驱驱动电路动电路,即输出电路即输出电路。2024/9/761CB104/ /CB105CB106/ /CB107 为系统内置为系统内置I/O模块的输入模块的输入/输出信号接口。输出信号接口。 系统内置系统内置I/O模块上模块上PMC接口接口 2024/9/762I/O连接连接 内装I/O卡上的接口CB104、CB105、CB106、CB107四个接口连接操作面板及机床的输入和输出
20、，这些地址有确定的含义，在PMC编程时要使用到。输输入入输输出出接接口口插插针针及及地地址址对对应应表表 课题二课题二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件 插座号插座号2024/9/763课题二课题二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件接口地址的意义及分配接口地址的意义及分配接口是连接接口是连接CNC系统系统-PLC-机床本体的节点，节点是信息传递和控制的通道机床本体的节点，节点是信息传递和控制的通道 向向PMC输入的信号有从输入的信号有从NC来的输来的输入信号（入信号（M功能，功能，T功能信号），从机功能信号），从机床来的输入信号（循环启动，进给暂停床来的输入信号（循环启动，进给
21、暂停信号等）。从信号等）。从PMC输出的信号有向输出的信号有向NC的输出信号（循环启动，进给暂停信号的输出信号（循环启动，进给暂停信号等），向机床输出的信号（刀架回转，等），向机床输出的信号（刀架回转，主轴停止等）。主轴停止等）。 字母信号的种类 X由机床向PMC的输入信号（MTPMC） Y由PMC向机床的输出信号(PMCMT) F由NC向PMC的输入信号(NCPMC) G由PMC向NC的输出信号(PMCNC) R内部继电器 D保持型存储器的数据 2024/9/764课题二课题二 FANUC-0iB 系统的硬件系统的硬件(6) .I/O Link串行接口介绍串行接口介绍2024/9/765 系统内置系统内置I/O模块模块JA3： 机床手摇脉冲发生器接口。机床手摇脉冲发生器接口。 JD1A：系统系统I/O Link 串行输入串行输入/输输 出信号接口出信号接口 。 2024/9/766
