操作面板连接电路优化方案

1.操作面板分类

全功能型控机床的动作通常比较复杂、CNC的功能强，其机床操作面板需要有较多的操作按钮和指示灯。按钮、指示灯属于PMC输入/输出信号，在FS-0iD上，它们需要连接到PMC的I/O-Link网络上。

为了方便用户使用、简化现场接线、提高机床可靠性，FANUC公司针对铣床（加工中心）和数控车床的要求，专门设计了集成有I/O-Link总线接口的标准机床面板，以便和CNC直接连接。需要注意的是：目前有较多的国内厂家生产了与FANUC操作面板布局、外形类似的操作面板，但此类面板无I/O-Link接口，故不能直接与CNC连接，使用时必须选配后述的I/O单元，并设计相应的电气连接电路。

FANUC标准机床操作面板分主操作面板（简称主面板）、子操作面板（简称子面板）和手持操作单元3大类。

（1）主面板

FANUC主面板设计有CNC基本操作所必需的操作方式选择、轴选择、程序运行控制、主轴控制等按键和指示灯，面板集成有I/O-Link总线接口，可直接与PMC的I/O-Link总线连接。

FS-0iD的主面板有图7.2-12所示的主面板A、B和小型主面板、小型主面板B共4种规格；每种又分FS-0iMD用和FS-0iTD用两类，并可选择英文按键或符号按键。

图7.2-12 FS-0iD主面板

a）主面板A b）主面板B c）小型主面板

主面板A用于10.4in彩色显示、MDI和LCD/CNC单元分离型CNC，它实际包括了CNC的MDI单元和机床的主面板两部分。MDI与CNC的JA2接口连接；主面板和I/O-Link总线连接，其功能和连接要求均与主面板B相同。

主面板B设计有55个带LED指示的按键、3个手轮连接接口和子面板连接接口，可直接连接FANUC悬挂手轮盒和子面板；不使用面板时，可连接32/8点其他I/O信号。

小型主面板、小型主面板B的外观相同，面板设计有30个带/LED指示的按键、3个手轮连接接口和进给倍率开关、急停按钮。小型主面板不能连接其他I/O信号；小型主面板B可连接24/16点其他I/O信号。

（2）子面板

子面板是机床的附加操作面板，FS-0iD常用的子面板有图7.2-13所示的子面板A、B、C和子面板B1、C1共5种规格。

子面板上安装有进给倍率、主轴倍率开关，急停、程序保护、CNC启动/停止按钮，手轮，RS232C接口等数控机床常用的附加操作器件。子面板可直接与主面板连接，其中的存储器保护、倍率开关、手轮输入可直接通过主面板的I/O-Link总线转换为PMC输入信号；急停、CNC-ON/OFF按钮可由连接器统一汇总后，引入电气控制柜。连接子面板后，主面板不能再连接其他I/O信号。

（3）手持操作单元。手持操作单元可用于机床的对刀、测量操作，FS-0iD的手持操作单元有图7.2-14所示的悬挂式手轮盒和手持操作面板、手持操作面板B共3种规格。

图7.2-13 FS-0iD子面板

a）子面板A b）子面板B c）子面板B1 d）子面板C e）子面板C1

图7.2-14 手持操作单元

a）悬挂手轮盒 b）手持操作面板

悬挂式手轮盒（Manual Pulse Generator）上安装有手轮、手轮轴选择开关、手轮倍率开关。悬挂式手轮盒可直接连接到主面板上，通过主面板的I/O-Link总线将手轮、手轮轴选择、手轮倍率开关转换为PMC输入信号。

手持操作面板（Handy Machine Operator′s Panel）是一种微型机床操作面板，它带有液晶显示器和常用的操作方式选择、轴方向、主轴启动/停止和倍率调节键、循环启动/停止键、进给倍率开关、急停按钮等操作键，上面安装有手轮。手持操作面板B在手持操作面板的基础上，在背面增加了一个独立连接的3位手持操作面板选择开关，其急停按钮和手持操作面板选择开关也可独立连接。两种手持操作面板都需要通过专门的接口模块和I/O-Link总线链接，实际使用较少。

2.主面板B连接

主面板B的连接总图如图7.2-15所示，面板上集成有I/O-Link接口JD1A、JD1B，可以直接作为PMC的I/O单元使用，操作面板上的所有按键、LED指示灯均已内部连接，无需外部接线。面板的连接要求如下。

①JD1A/JD1B。I/O-Link总线接口。JD1B为总线输入，可与CNC的JD51A或上一I/O单元的JD1A连接；JD1A为总线输出，可连接下一I/O单元的JD1B；连接要求可参见前述的图7.2-7。

②CA64（IN）/CA64（OUT）。电源连接接口，CA64（IN）连接DC24V电源输入；CA64（OUT）为DC24V电源输出，它可用于其他I/O单元的供电，最大输出电流为1A。CA64（IN）和CA64（OUT）的1脚为DC24V连接端；2脚为0V连接端；3脚为悬空。

图7.2-15 主面板的连接

③JA58。悬挂式手轮盒连接接口，连接要求如图7.2-16所示。连接器JA58和CM68的DI输入连接在内部为并联，使用FANUC悬挂式手轮盒时，CM68不可再连接其他输入。

④JA3。独立手轮接口，其连接要求如图7.2-17所示。JA3最大可连接3个手轮，如少于3个，多余的连接端悬空。手轮应选用DC5V、HA/HB两相100P/r差分脉冲输出的通用手轮或直接使用FANUC配套提供的手轮。

⑤CM65/66/67。子面板连接接口，可与FS-0iD子面板A、B、C和子面板B1、C1直接连接，不使用FANUC子面板时，也可用于其他DI信号连接。

CM65/66/67和FS-0iD子面板的DI信号连接如图7.2-18所示。子面板上的倍率开关、存储器保护开关为PMC的DI输入信号，它应采用DC24V源输入连接方式，接口驱动电源由主面板提供，接口原理可参见第4章4.3节。

子面板的急停、CNC-ON/OFF按钮用于紧急分断、CNC或机床通断控制，需连接到机床强电控制回路中，按钮的连接线从CM67引入主面板后，将直接转换到主面板的电气柜互连接口CA65上（见下述），通过CA65的互连电缆连接到电气柜，以方便电气配线。

⑥CM68/69。其他输入/输出信号连接器。当机床需要在FANUC主面板、子面板的基础上另行增加其他操作按钮或指示灯时，可在操作台上增加特殊的用户操作面板。用户操作面板上的按钮、指示灯可连接到CM68/69上，并通过主面板的I/O-Link总线，直接转换为PMC的I/O信号，无需另行接线。

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图7.2-16 悬挂式手轮盒连接

图7.2-17 手轮连接

CM68/69的连接端布置如表7.2-2所示，最大可连接19/8点用户DI/DO信号，但是，如机床使用了FANUC悬挂式手轮盒，手轮盒的手轮轴选择开关、手轮倍率开关和指示灯将占用9/1点DI和1点DO（表中带阴影的DI/DO，参见JA58连接），此时，CM68/69最多只能连接10/7点用户DI/DO。表中的Xm/Yn为FS-0iD的PMC输入/输出地址；TR1～TR8为电气柜和操作面板的过渡连接端，它被直接转换到主面板的电气柜互连接口CA65上（见下述），可通过CA65的互连电缆连接到电气柜。

图7.2-18 子面板的DI连接

表7.2-2 CM68/69的DI/DO连接表

CM69上的DI输入Xm+3.0～Xm+3.7可以采用源输入或汇点输入方式，输入连接方式可通过CM69-B06的公共端DICOM进行转换。采用源输入连接方式时，应将DICOM连接到0V；采用汇点输入连接方式时，将DICOM与+24V连接。CM68、CM69上的其他DI信号均应采用源输入连接方式。CM68/CM69的DI输入驱动电源必须由A01提供，它是经过内部转换后的DC24V输出，不可与机床的其他DC24V连接。

CM68、CM69上的全部DO信号均为晶体管PNP集电极开路型输出，负载驱动电源需要有外部提供，输出驱动能力为DC24V/200mA。负载驱动电源应从DOCOM端输入，DO输出的接口电路原理可参见第4章4.3节。

⑦CA65。操作台和电气柜互连接口，其作用是将操作面板上需要连接到电气柜的全部连接线，通过统一的连接器和电缆一次性引入到电气柜中，以简化连接、方便配线、减少连接电缆。

可通过CA65连接到电气柜的连接线包括子面板上用于紧急分断、CNC或机床通断控制的急停、CNC-ON/OFF按钮以及用户另行增加的、需要直接与机床强电控制回路连接的按钮或指示灯。CA65连接端布置如图7.2-19所示，子面板的急停、CNC-ON/OFF按钮通过图7.2-19a所示的固定连接端和子面板连接器CM67连接；其他8个连接端用户可自由使用。

图7.2-19 操作台与电气柜的互连

a）子面板连接 b）自由连接端

3.小型主面板

FS-0iD的小型主面板有小型主面板、小型主面板B两种规格，两者外观相同，但DI/DO连接要求有所区别，小型主面板不能连接用户I/O信号；小型主面板B可连接24/16点用户I/O信号。

小型主面板的连接总图如图7.2-20所示，面板上集成有I/O-Link接口JD1A、JD1B，可以直接作为PMC的I/O单元使用，操作面板上的所有按键、LED指示灯均已内部连接，无需外部接线。

小型主面板的电源连接端CPD1（IN）/CPD1（OUT）为电源连接接口，CPD1（IN）连接DC24V电源输入；CPD1（OUT）为DC24V电源输出，它可用于其他I/O单元的供电，最大输出电流为1A。CPD1（IN）和CPD1（OUT）的1脚为DC24V连接端；2脚为0V连接端；3脚为悬空。

小型主面板的手轮连接器JA3最大可连接3个手轮，其引脚布置与连接要求与主面板的JA3相同，可参见前述的图7.2-17。

小型主面板上的主轴、进给倍率开关通过内部连接器CM65/CM66连接，信号可直接通过I/O-Link总线接口转换为PMC的输入；面板上的急停按钮用于紧急分断控制，需要通过单独的连接电缆与电气柜的强电控制电路连接。

图7.2-20 小型主面板连接总图

4.小型主面板B

小型主面板B的外观与小型主面板相同，但它除了可连接面板上的按键、指示灯、倍率开关及手轮外，还可连接24/16点用户DI/DO信号。

小型主面板B的连接总图如图7.2-21所示。

小型主面板B与小型主面板在连接上主要有如下区别。

①I/O接口电路和面板间的连接，以连接器CE72代替了小型主面板的CE53、CE54。

②增加了急停按钮的连接器CE74，该连接器的1脚与I/O单元内部的DC24V连接，2脚和通用DI/DO连接器CE73的A08脚并联，因此，如不改变出厂接线，其急停按钮只能作为PMC的DI输入信号，连接到用户DI信号Xm2+4.4上。

图7.2-21 小型主面板B连接总图

③增加了24/16点用户DI/DO连接器CE73，当机床需要在小型主面板B的基础上，另行增加其他操作按钮或指示灯时，可在操作台上增加特殊的用户操作面板。用户操作面板上的按钮、指示灯可连接到CE73上，并通过主面板的I/O-Link总线，直接转换为PMC的I/O信号，无需另行接线。CE73的I/O连接端布置如表7.2-3所示。

表7.2-3 CE73的DI/DO连接表

表中的Xm2+0.0～Xm2+0.7、Xm2+5.0～Xm2+5.7可以采用源输入或汇点输入方式，输入连接方式可分别通过CE73-A14、CE73-B14的公共端DICOM1、DICOM5转换。当DICOM1与CE73-A01的0V连接时，Xm2+0.0～0.7为源输入连接，当DICOM1与CE73_- B01的+24V连接时，Xm2+0.0～0.7为汇点输入连接；当DICOM5与CE73-A01的0V连接时，Xm5+0.0～0.7为源输入连接，当DICOM5与CE73-B01的+24V连接时，Xm5+0.0～0.7为汇点输入。连接器的Xm2+4.0～4.7为源输入连接。

CE73的DI输入接口电路的原理可参见第4章4.3节，DI输入驱动电源必须由主面板B提供，它是经过内部转换后的DC24V输出，不可与机床的其他DC24V连接。

小型主面板B的全部DO信号均为均为PNP晶体管集电极开路型输出，负载驱动电源需要有外部提供，输出驱动能力为DC24V/200mA。负载驱动电源应从DOCOM端输入，DO输出的接口电路原理可参见第4章4.3节。