面向FMS的数控系统的特点分析

6.2.1.1　通用数控系统的技术局限

装备了数控（NC）系统的通用机床，借助数控程序，能够高质量、高效率地完成复杂的制造任务。NC系统能同时存储多种零件的NC程序，并逐一付诸实施，所以NC机床具有柔性制造的能力。

然而让若干台通用NC机床组成一个柔性制造系统（FMS），其通用NC系统拥有的传统功能还不能满足FMS的要求，因为通用NC机床及其NC系统的技术性能具有一定的局限性，这主要表现为：

1）设备之间数据交换的局限

FMS的各种设备在主控计算机的管理下协调一致地工作，通用NC系统虽然具有内藏的PIE功能，但是该PLC的I/O单元不能支持各设备之间的控制信号的高速通信，即不能在很短时间内处理大量数据。

2）自动化水平的局限

通用NC机床需要操作人员的直接管理，NC系统的不少功能和操作是以操作人员的判断和输入为前提条件的。NC机床要适应FMS的环境，就应摆脱操作人员的直接判断和操作，直接面向FMS的主控计算机，不依赖于操作人员的监视和操作自动化。

6.2.1.2　面向FMS 的NC 系统特点

1）结构特点

与通用型数控系统不同，面向FMS的数控系统用PLC的I/O总线把具有加工控制功能的数控系统与PIE结合起来，由控制机械动作的PLC直接访问NC系统的存储器，从而控制NC系统。

2）PLC与NC系统之间交换的信息

图6-2所示是一种面向FMS的NC装置，该系统由一台PIE与一台NC系统构成，PLC与NC系统之间交换的控制信息主要有：

（1）控制轴的状态信息，其中包括回到原点的信号、移动过程中的信号和移动方向信号。

（2）报警及其状态信号。

（3）当前值数据。

（4）M、S、T代码信号。(www.xing528.com)

图6-2　面向FMS的NC装置

（5）运行模式选择信号。

（6）运行启/停信号。

（7）程序查询信号。PIE与NC系统共用一台终端和显示器，信道切换装置以串行通信方式把它们连接起来。

3）PLC与NC系统之间数据的交换过程

PLC的数据寄存器与NC系统的内存缓冲区之间的数据，是依据FROM/TO命令传送的。PLC与NC的数据交换如图6-3所示，执行FROM命令，内存缓冲区的数值数据和二进制数据被送到PLC的数据寄存器中记忆起来。PIE使用的二进制数据需要传送给NC系统时，先送到数据寄存器中记忆，然后执行TO命令送到NC系统的内存缓冲区。

4）对算法语言源程序的调用

为了实现对NC机床的自动监视和操作，面向FMS的数控系统还应具备这样一种功能：用NC语言和PIE语言（梯形图语言）调用计算机算法语言编写的程序。NC机床因异常情况中断加工时，分析故障、恢复加工的自动处理程序应该用算法语言编写，此外，自动变更参数、自动检测补偿等处理程序，也常常用算法语言编写。因此，在FMS环境下，用NC（或PLC）语言调用算法语言源程序以及由执行算法语言程序转向NC（或PLC）程序的某一执行状态，便是一种基本操作。

从自动调用算法语言源程序的功能来看面向FMS的数控系统，面向FMS的NC装置特点如图6-4所示。

图6-3　PLC与NC的数据交换

图6-4　面向FMS的NC装置特点

5）PIE与NC系统的分工

面向FMS的数控系统的PLC和NC系统具有明确的分工。机械设备动作的顺序控制，NC程序的检索、启/停操作、主轴控制、报警和故障信息输出等作业，由PLC完成。NC系统完成的作业主要有：进给轴控制、选择主轴转速（S指令）和刀具（T指令）、执行辅助功能（M指令）、紧急停止、超程控制、故障诊断和报警。