CNC系统与变频器信号流程优化

下面以SSCK-20数控车床（系统为FANUC-OTD）为例，具体说明CNC系统、数控机床与变频器的信号流程及其功能。如图6-12所示为SSCK-20数控车床的主轴驱动装置（安川变频器）的接线。

1.CNC到变频器的信号

1）主轴正转信号（1-11）、主轴反转信号（2-11）：用于手动操作（JOG状态）和自动状态（自动加工M03、M04、M05）中，实现主轴的正转、反转及停止控制。系统在点动状态时，利用机床面板上的主轴正转和反转按钮发出主轴正转或反转信号，通过系统PMC控制KA8、KA9的通断，向变频器发出信号，实现主轴的正反转控制。此时主轴的速度是由系统存储的S值与机床主轴的倍率开关决定的。系统在自动加工时，通过对程序辅助功能代码M03、M04、M05的译码，利用系统的PMC实现继电器KA8和KA9的通断控制，从而达到主轴的正反转及停止控制。此时的主轴速度是由系统程序中的S指令值与机床的倍率开关决定的。

图6-11 安川变频器控制回路端子的功能连接图

a）控制回路接线端子图 b）控制回路端子的排列图

2）系统故障输入（3-11）：当数控机床系统出现故障时，通过系统PMC发出信号控制KA13获电动作，使变频器停止输出，实现主轴自动停止控制，并发出相应的报警信息。例如：机床自动加工时，进给驱动系统突然出现故障，主轴也能自动停止旋转，从而防止打刀事故的发生。

3）系统复位信号（4-11）：当系统复位时，通过系统PMC控制KA14获电动作，进行变频器的复位控制。例如：变频器受到干扰出现报警时，可以通过系统MDI键盘的复位键（RESET）进行复位，而不用切断系统电源再重新上电进行复位。

4）主轴电动机速度模拟量信号（13-17）：用来接收系统发出的主轴速度信号（模拟量电压信号），实现主轴电动机的速度控制。例如：在FANUC-OTD系统中，系统把程序中的S指令值与主轴倍率的乘积转换成相应的模拟量电压（0～10V），通过系统存储板接口M26的7-20，输送到变频器13-17的模拟量电压频率给定端，从而实现主轴电动机的速度控制。

5）主轴点动信号（7-11）：系统在点动状态时，通过机床面板的主轴点动按钮实现主轴点动修调控制，此时主轴点动的速度由变频器功能参数H1-05设定。(www.xing528.com)

2.变频器到CNC的信号（通过系统的PMC）

1）变频器故障输入信号（19-20）：当变频器出现任何故障时，数控系统也停止工作并发出相应的报警（机床报警灯亮及发出相应的报警信息）。主轴故障信号是通过变频器的输出端19-20（正常时为“通”，故障时为“断”，）发出，再通过PMC向系统发出急停信号，使系统停止工作。

2）主轴速度到达信号（26-27）：数控机床自动加工时，主轴速度到达信号实现切削进给开始条件的控制。当系统的功能参数（主轴速度到达检测）设定为有效时，系统在执行进给切削指令（如G01、G02、G03等）前，要进行主轴速度到达信号的检测，即系统通过PMC检测来自变频器输出端26-27发出的频率到达信号。系统只有检测到该信号后，切削进给才能开始，否则系统进给指令一直处于待机状态。

3）主轴零速信号（25-27）：当数控车床的卡盘采用液压控制（通过机床的脚踏开关）时，主轴零速信号用来实现主轴旋转与液压卡盘的连锁控制。只有主轴速度为零时，液压卡盘控制才有效；主轴旋转时，液压卡盘控制无效。

3.变频器到机床侧的信号

1）主轴速度表的信号：变频器把实际输出频率转换成模拟量电压信号（0～10V），通过变频器输出接口（22-21）输出到机床操作面板上的主轴速度表（模拟量表或数显表），实现主轴速度的监控。

图6-12 SSCK-20数控车床主轴驱动装置的接线

2）主轴负载表的信号：变频器把实际输出电流转换成模拟量电压信号（0～10V），通过变频器输出接口（22-23）输出到机床操作面板上的主轴负载表（模拟量表或数显表），实现主轴负载的监控。