基于FANUCβ伺服电动机系列的I/O LINK轴的数控机床第四轴分度头电气设计

5 第四轴功能PMC 实现

　　5.1 地址分配

　　每个I/O LINK 控制轴占用I/O LINK 的128 输入点和128输出点。β伺服放大器通过这128 输入点，128输出点连接到主系统，即CNC。主系统中的梯形图通过I/O LINK 接口来给β 放大器传送运动指令并监测其运行状态。系统则进行I/O模块的地址分配，占用一个16字节大小的模块。数控通过I/O LINK进行传输，传递指令和反馈信息。

　　例：OC021 Xx从X20 分配 1. 0. 1. OC02I
　　此时上面首地址x = 20
　　Yy 从Y36 分配 1. 0. 1. OC02O此时上面首地址y = 36

　　此处y 表示I/O模块设定时的首地址，y一旦设定，其他信号的地址也就相对确定。这里的Y地址表示CNC→AMP，控制AMP执行指定的动作，作用相当于基本轴控制所用的G 地址信号。这里的X地址表示AMP→CNC 即AMP 反馈给CNC的信息，目前AMP处在何种状态，作用相当于平时所用的F 地址信号。

　　5.2 β系列I/O LINK 控制方式选择

　　由于选用了β系列伺服控制，I / O LINK 轴控制方式可分为两种，并且由信号DRC 的“0”、“1”状态决定。当DRC=0时I/O LINK轴处于外围设备控制方式。在此方式中，可以运行命令来实现多个位置控制和一些外围设备控制，如控制松驰、夹紧。在操作时两种接口可以切换，但是由于两种接口的时序不同，梯形图也要相应改变，通常上电时不要进行切换。由前面设计动作要求可知，选用I/O LINK轴的外围控制方式可以方便控制外围设备：分度头的夹紧动作。

　　5.3 PMC 编程

　　以下以分度头回零PMC编程为例来说明分度头控制的PMC实现。

　　1）回零控制

　　本例做的是手动回零。开机时只要第一次执行手动回零，系统便会自动记下回零位置，当再次执行回零时系统可以自动找到分度头零点。参数设置———β系列控制装置可以实现自动和手动回参考点，它跟其他轴回零方式是一样的，利用编码器栅格信号来精确定位———即参考点由栅格一转信号来决定。通过设置参数，利用*RILK信号可以充当（回零减速信号）*DEC，当该信号由1 变为0时，利用下降沿触发下列动作：第四轴减速按参数设定值低速旋转，CNC 开始自动记录一转信号，当检测到一转信号时，旋转轴立刻停止。在手动返回参考点时，旋转轴的速度必须使伺服位置偏差大于参数给定值。这里设置给定伺服位置偏差：100；伺服回路增益：30，则由式（1）计算位置偏差：

　　E=（F/G）×（1/U）（1）

　　式中，E 为伺服位置偏差，单位0.01º；G为伺服回路增益，单位1/s；U为检测单位，0.01º；F为进给速度，0.01º/s。

　　F =（E×G×U×60/36000 =100×30×1×60/36000 = 5r / min

　　所以在参数设置回零速度需要大于5r/min。

　　2）方式选择

　　根据信号地址可容易地实现B功能方式选择译码，方法如同基本轴控制，见表1。

　　3）置功能代码

　　Y38地址后四位为B功能代码，前四位为命令数据地址。分别置为：0100，1111。即Y38 地址值为79。通过设定二进数功能（numeb）设定回零功能代码及回零速度。F4.5 为手动返回参考点选择信号，见图3。

　　4）回零方向选择

　　可以选择顺时针方向为回零正方向。根据图4 所示一般命令及其外围控制时序图编制相关PMC（图4中X、Y 地址已分配。如X36.4 为已分配好的β轴控制交换数据地址），最后按此时序图，B轴命令实现PMC编程，至此与回零相关的PMC编程完成。按照所要求的时序进行PMC编程可轻松实现第四轴回零功能。其他B功能指令命令的实现，与此类似。按此设计思路，笔者对用户的机床进行了相应的数控改造，使其第四轴分度头实现了高系统分辨率的点位、速度控制，其独立友好的控制界面也使得操作简单，各种状态一目了然，满足了生产需要。

图4 第四轴一般命令控制时序 

6 结语

　　笔者给用户加工螺旋式空压机的壳体的四面，其加工效率提高了2倍，加工精度符合要求，加工投入成本降低了1/5。通过实践证明，基于FANUC I/O LINK功能设计的第四轴电气驱动能较好地满足设计、加工要求，其通用性强，适用于刀库、分度头、旋转工作台等附加轴驱动，并且性能稳定，价格便宜。