FANUC CNC的网络控制技术详解

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@小白创作中心

FANUC CNC的网络控制技术详解

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http://www.360doc.com/content/24/0602/16/29968938_1125122960.shtml

CNC（数控）采用网络技术的本质是利用总线通信实现CNC系统中各部件之间的数据传输和控制，其目的是简化系统连接、方便扩展、节省线材、提高可靠性。

传统CNC

CNC系统的硬件组成通常包括CNC装置、数据输入/显示装置、伺服驱动器、主轴驱动器、内置或外置PMC（PLC）等部件。

以上模块在具体产品中如何布置？是各自成独立的模块，还是集成于一体？这个问题的答案随着技术的进步是不断变化的。以FANUC数控产品为例，20世纪90年代的FANUC 0系统采用CRT显示器，显然不可能与任何组件集成。20世纪末的0iA系统虽然采用了轻薄的液晶显示器（LCD），但由于CNC单元上电缆连接端口众多、体积较大，CNC与数据输入/显示装置（MDI/LCD）仍然无法集成于一体。0i A系统如图1所示。

图1 FANUC 0iA

从图1可以看出，CNC单元上有20多个接口，进给、主轴、辅助功能、通信等控制接口统统都在CNC单元上。这个CNC单元通常安装在数控机床背面的电柜里。

可以注意到，与我们现在熟悉的FANUC 0iC/D相比，MDI/LCD单元屏幕左侧没有存储卡（Memory card）插口，而0i A是带存储卡的（见图1左上角）。当年调试加工中心时，需要钻到电柜里插拔存储卡、进行数据的输入与输出。

网络CNC

时间到了2004年，上市的FANUC 0iC/D与0iA相比，全面应用了网络技术，信号的传输由并行改成了串行，电缆换成了光缆，CNC系统组件之间采用总线通信技术，形成内部网络。

我们知道打电话是一种通信技术，只需两根细线，就能传输声音信号，而且传得很远，互联网通信技术则更加神奇，一只水晶头连遍全世界，到了手机通信时代，连水晶头也不要了。

可见，技术的发展趋势总是让设备小型化，FANUC 0iA采用了FSSB（FANUC Serial Servo Bus）高速串行伺服总线，使用光缆作为通信介质，一根光缆可以在CNC控制单元与伺服放大器之间双向传递4~8个轴的控制信号，显著减少了机床电气的电缆使用量，传送速度比以往提高2倍以上。

如此，CNC单元上的接口大大减少，体积够小足以安装在MDI/LCD屏幕的背面。如图2所示。

图2 FANUC 0iD

FANUC 0iC/D的网络结构

FANUC 0iC/D的CNC/MDI/LCD集成一体，全面应用了网络技术，体现在：除了以FSSB串行总线替代了传统的伺服PWM电缆（并行），它还以I/O Link总线替代了传统的I/O单元电缆连接，以工业以太网替代了传统的通信连接（如RS232通信），整个CNC系统具有图3所示层次清晰的三层网络。下面作相关说明。

图3 FANUC 0iC/D网络结构

3.1 I/O Link

I/O Link是I/O链接网的简称，亦称设备内部网“省配线网”，这是一种用于设备内部的PMC（PLC）等控制器与开关量输入/输出单元（模块）及传感器、执行器等I/O元件连接的现场总线系统，总线一般为2或4芯电缆。

采用 I/O Link网络后，可将原来需要集中安装在电柜内的I/O单元转移到紧靠传感器、执行器的分线盒上，从而缩短I/O连接电缆的长度。

3.2 串行主轴总线

根据数控机床的控制需求，CNC系统主要完成进给轴控制、主轴控制和辅助功能三个方面的控制。那么，主轴怎么样呢？是不是也是网络控制？

由于主轴既要通过PMC控制其运行，又要通过CNC控制其速度和位置，因此，在FANUC 0i C/D中使用独立的串行主轴总线，实现网络控制，只需FANUC 0i C/D配套接受串行控制的FANUC交流主轴驱动器。

如图4所示，FANUC 0iMate-D配套βi SVSP伺服放大器，串行主轴接口为JA7A→JA7B，放大器上有主轴接口输出JA7A。

图4 FANUC 0iMate-D串行主轴连接

3.3 工业以太网

工业以太网（Industrial Ethernet）是一种用于生产现场数据收集整理、设备管理调度与控制的开放式工厂局域管理网，它通过管理计算机（主站）和设备控制器（从站，CNC、PMC等）间的通信，可在办公环境下直接管理和控制现场设备运行，并能与公共数据通信网络（Public Data Network）、国际互联网（Internet）等广域网连接，实现远程监控和诊断。

FANUC 0i C/D可配置10Base-T(10Mbit/s)或100Base-T(100Mbit/s) 标准工业以太网，但需要增加选择功能（Option），FANUC 0i Mate系列CNC不能选择这一功能。