第4章　FANUC PMC I/O連接

4.1　CNC及主面板連接

4.1.1　CNC連接總圖

（1）CNC連接器

FS 0iF/0iF Plus的CNC的所有連接器布置在LCD/CNC/MDI單元（或LCD/CNC單元）的背面，連接器的安裝位置與基本單元（CNC主板）規格有關。FS 0iF/0iF Plus基本單元有A、G兩種規格，同編號的連接器功能、連接端作用相同。

FS 0iF/0iF Plus基本單元A的連接器安裝如圖4.1.1所示，連接器的用途如下。

COP10A：FSSB光纜總線接口。

CK20A：水平軟功能鍵接口。

CK21A：垂直布置軟功能鍵接口。

CD38A：內置以太網接口。

JA2：分離型MDI單元接口。

JD36A、JD36B：RS232接口1、2。

JA40：模擬量輸出與高速跳步信號輸入接口。

JD51A：PMC I/O-Link總線接口。

JA41：位置編碼器接口。

CP1：CNC單元DC24V電源輸入。

FS 0iF/0iF Plus基本單元G的連接器安裝如圖4.1.2所示，基本單元G與基本單元A的主板結構不同，因此，連接器存在以下區別。

①電源接口的編號改為CPD16A，安裝位置移至單元左下側。

②分離型MDI單元接口編號改為CA55，連接器安裝位置、結構與基本單元A的JA2有所不同。

③內置以太網連接器的編號改為CD38S，安裝位置移至單元右下側。

④右下方增加了USB接口CD41P。

（2）連接總圖

FS 0iF/0iF Plus系統的連接總圖如圖4.1.3所示。由于采用了網絡控制技術和集成式結構，數控裝置與驅動器、I/O單元或模塊間的連接都通過總線進行，數控裝置與LCD、MDI間的連接已內部完成，因此，系統的連接比較簡單。

FS 0iF/0iF Plus與前期FS 0iC、FS 0iD的系統連接區別主要在主軸上，簡要說明如下。

①FS 0iC/0iD主軸連接。在FS 0iC、FS 0iD系統上，數控機床的主軸可采用FANUC αi（或βi）系列主軸驅動器及電機，通過系統的主軸專用I/O-Link總線（非PMC I/O-Link總線）進行控制；或者通過選配主軸模擬量輸出功能，利用系統的主軸轉速模擬量輸出，控制通用變頻器等其他調速裝置調速；前者稱為串行主軸（serial spindle）控制，后者稱為模擬主軸（analog spindle）控制。

FS 0iC、FS 0iD系統的主軸連接接口JA41同時具有串行主軸和模擬主軸連接功能，但兩者的連接方式、主軸控制功能有較大的不同。

采用串行主軸控制的αi或βi系列主軸驅動器，只需要連接CNC接口JA41的主軸專用I/O-Link總線信號，主軸的位置檢測編碼器可直接連接到驅動器上。采用串行主軸控制時，系統不但可控制主軸的轉速，而且，還可實現主軸定向準停（spindle orientation）、主軸定位（spindle positioning）及Cs軸插補（Cs contouring control）、多主軸控制等全部功能。

采用模擬主軸控制時，需要連接CNC接口JA41的主軸模擬量輸出與位置檢測編碼器檢測信號。主軸模擬量輸出為DC-10～10V的主軸轉速控制電壓（S代碼的D/A轉換輸出），它可以作為通用變頻器或其他調速裝置的速度給定信號，控制主電機轉速。模擬主軸具有簡單位置控制功能，如果JA41連接主軸位置檢測編碼器，主軸模擬量輸出可轉換為位置誤差電壓，控制主軸實現定向準停、主軸定位等簡單位置控制，但是不能用于Cs軸插補、多主軸控制。

②FS 0iF/0iF Plus主軸連接。在FS 0iF/0iF Plus系統上，FANUCαi（或βi）系列主軸驅動可直接通過系統的FSSB伺服總線，進行伺服驅動完全一樣的控制，無需使用CNC接口JA41的I/O-Link總線。但是，JA41的模擬量輸出、編碼器連接功能保留，功能可用于數控機床的刀架、刀庫等其他輔助運動部件的速度和簡單位置控制，實現與FS 0iC/0i D模擬主軸控制同樣的功能。

（3）I/O-Link總線連接

PMC的I/O-Link總線需要與CNC的JD51A連接，I/O-Link采用的是總線型拓撲結構，所有的網絡從站為依次串聯，各段網絡總線的連接方式完全相同。

I/O-Link總線的連接方法如圖4.1.4所示。CNC接口JD51A為PMC主站的I/O-Link總線輸出，應連接到第一個I/O-Link從站的總線輸入端JD1B；第一個I/O-Link從站的總線輸出端JD1A，再與第2個I/O-Link從站的總線輸入端JD1B連接；依次類推，最后一個I/O-Link從站的總線輸出端JD1A不需要終端連接器。

為了保證數控系統能夠正確檢測I/O-Link從站連接，所有I/O-Link從站的DC24V電源均應在系統電源接通前（或同時）接通，在系統電源關閉后（或同時）關閉，否則系統將發生I/O-Link總線連接報警。

4.1.2　按鍵式主面板連接

FS 0iF/0iF Plus的主面板有按鍵式、組合式兩類（詳見第3章），組合式主面板的連接要求見后述。

FANUC按鍵式主面板有主面板A、主面板B、安全型主面板B三種規格。主面板A是主面板B與分離型MDI的組合件，其MDI單元可通過獨立的MDI連接電纜與CNC的JA2連接；安全型主面板B只是增加了I/O-Link i總線的2通道安全冗余控制功能；因此，3種按鍵式主面板的DI/DO連接方法實際相同。

（1）連接圖

按鍵式主面板集成的I/O模塊可連接96/64點DI/DO信號，其中，55個帶LED按鍵需要使用64/56點DI/DO信號（9點DI和1點DO不連接實際I/O信號），剩余的32/8點DI/DO可用于FANUC子面板、手輪盒或用戶面板等其他DI/DO信號連接。

按鍵式主面板的連接器布置和連接要求如圖4.1.5所示，連接器作用如下。

JD1B、JD1A：I/O-Link總線輸入、輸出，連接方法可參見圖4.1.4。

CA64（IN）：DC24V電源輸入。

CA64（OUT）：DC24V/1A電源輸出，可用作DI輸入或DO輸出驅動電源。

CA65：電氣柜和操作臺互連信號連接器，14個電氣柜/操作臺信號連接端。

JA3：手輪連接器，可連接3個手輪信號。

CM65～CM69：主面板通用DI/DO連接器，可連接32/8點通用DI/DO信號。

JA58：手輪盒連接器，1個手輪脈沖輸入，9/1點通用DI/DO。

按鍵式主面板集成的I/O模塊需要占用PMC的16/8字節、128/64點DI/DO，無論DI/DO是否實際使用，I/O模塊占用的DI/DO地址不能再分配給其他從站；I/O模塊的DI/DO起始地址m、n可通過PMC參數設定，DI/DO地址由系統按表4.1.1自動分配。

（2）電氣柜互連

按鍵式主面板的連接器CA65設計有14個電氣柜/操作臺信號連接端，可用于電氣柜和操作臺的信號互連。在按鍵式主面板上，CA65的連接端通過圖4.1.6所示的通用DI/DO連接器CM67～CM69引出，供用戶自由使用。

CA65的互連端既可將操作臺上用于電氣柜控制電路的按鈕、指示燈（如子面板的急停、系統電源通斷按鈕等）連接到電氣柜，也可將電氣柜中的觸點、線圈通過CA65的連接電纜引入操作臺，轉接到連接器CM67～CM69的通用DI/DO上。

（3）手輪盒及手輪連接

在使用手輪操作功能的機床上，手輪配置一般有選配FANUC手輪盒、選配帶手輪的子面板C/C1或用戶自行選配等方式。如果手輪安裝在可移動的懸掛式操作盒（手輪盒）上，為方便操作，一般需要安裝手輪軸選擇、倍率調節開關及手輪生效指示燈，因此需要占用通用DI/DO點。懸掛式手輪盒通常利用按鍵式主面板的連接器JA58連接，FANUC標準手輪盒的連接如圖4.1.7所示。

連接器JA58只是一個將手輪盒的信號匯總、方便電纜連接的過渡連接器，JA58上的9/1點通用DI/DO連接端從連接器CM68引出，手輪輸入信號從連接器JA3引出。因此，連接FANUC手輪盒后，CM68上的9點通用DI（Xm+1.5～Xm+2.5）、1點通用DO（Yn+5.3）不能再用于其他輸入/輸出信號的連接；此外，手輪連接器JA3的手輪1連接端，也不能再連接其他手輪。

如果手輪直接安裝在操作臺上，為了減少操作器件，節省通用DI/DO點，手輪操作可與手動操作（JOG、INC操作）共用軸選擇、增量倍率調節開關，手輪信號可通過PMC程序處理后得到。在這種情況下，只需要通過手輪連接器JA3，進行圖4.1.8所示的手輪信號連接。JA3最大可連接3個手輪，手輪1連接后，手輪盒連接器JA58上的手輪連接端不能再連接其他手輪。

（4）通用DI/DO連接

按鍵式主面板的連接器CM65～CM69為PMC的通用DI/DO連接器，最大可連接32/8點輸入/輸出信號；通用DI的輸入地址為Xm+0.0～Xm+3.7，通用DO的輸出地址為Yn+5.3/5.7、Yn+6.3/6.7、Yn+7.3～Yn+7.6；地址的起始字節號m、n可通過PMC參數設定。

連接器CM65～CM69均為雙列連接器，連接要求如表4.1.2所示。表中帶陰影的連接端在按鍵式主面板的內部與連接器CA65或JA58并聯，互連信號的連接要求可參見圖4.1.6、圖4.1.7。

按鍵式主面板連接器CM68/69的連接端A01、CM65/66連接端A04的DC24V電源可用于DI輸入驅動，但不能與外部DC24V電源連接。面板的通用DI/DO連接方法如下。

①CM65/66/67。CM65、CM66一共可連接12點DI信號，每一連接器為6點；如果選配FANUC子面板，連接器CM65、CM66將分別用于子面板的進給速度、主軸倍率調節開關連接，開關的輸入編碼可參見編程說明。CM67用于子面板的系統電源通斷、急停、存儲器保護按鈕連接，存儲器保護按鈕為PMC的DI信號，系統電源通斷、急停為電氣柜互連信號，連接要求可參見前述CA65的連接說明（見圖4.1.6）。

按鍵式主面板和FANUC子面板的連接如圖4.1.9所示，如果不使用FANUC子面板，連接器CM65/66/67上的所有DI連接端都可供用戶自由使用。

②CM68。CM68可連接9點DI、4點DO信號和4個過渡端。連接器CM68的全部DI和1點DO的連接端和手輪盒連接器JA58并聯（見圖4.1.7），使用FANUC手輪盒時，它們不能再連接其他DI/DO信號；如果不使用連接器JA58，CM68的所有DI、DO連接端都可供用戶自由使用。

CM68的DI信號連接可參見前述JA58說明（見圖4.1.7），過渡端連接要求可參見前述CA65說明（見圖4.1.6）；CM68的DO連接要求如圖4.1.10所示。

FANUC系統的DO信號采用晶體管PNP集電極開路型輸出，負載驅動的DC24V電源一般應由外部提供。為了提高可靠性，感性負載兩端應并聯過電壓抑制二極管，LED或指示燈應串聯降壓電阻。

③CM69。CM69可連接10點DI信號和4點DO信號。CM69的所有DI、DO連接端都可供用戶自由使用，信號連接要求如圖4.1.11所示。

CM69的DI連接要求如圖4.1.11（a）所示。CM69的DI連接器CM69的DI連接端B01、A02（Xm+2.6、Xm+2.7）只能使用DC24V源輸入連接方式；但是，連接端B02～A06（Xm+3.0～Xm+3.7）為DC24V源/匯點通用輸入端，連接方法如下。

源輸入連接：CM69連接端B02～A06（Xm+3.0～Xm+3.7）采用源輸入連接時，輸入公共端DICOM（B06）應與CM69的0V輸出端B10連接，輸入觸點的另一端（公共線）應與CM69的+24V輸出端A01連接，DI輸入驅動電流將從DI連接端流入主面板。

匯點輸入連接：CM69連接端B02～A06（Xm+3.0～Xm+3.7）采用匯點輸入連接時，輸入公共端DICOM（B06）應與CM69的+24V輸出端A01連接，輸入觸點的另一端（公共線）應與CM69的0V輸出端B10連接，輸入驅動電流將由主面板的DI連接端向外流出。

CM69的DO連接要求如圖4.1.11（b）所示。DO信號同樣采用晶體管PNP集電極開路型輸出，負載驅動的DC24V電源一般應由外部提供；為了提高可靠性，感性負載兩端應并聯過電壓抑制二極管，LED或指示燈應串聯降壓電阻。

（5）帶LED按鍵連接

按鍵式主面板上的帶LED按鍵與I/O模塊的連接已在內部完成，面板的55個帶LED按鍵需要使用64/56點DI/DO，其中的9/1點DI/DO實際未使用，但也不能連接其他DI/DO。

按鍵式主面板的按鍵布置和DI/DO地址分配如圖4.1.12、表4.1.3所示。

按鍵式主面板的帶LED按鍵分5行、11列安裝，安裝位置的行號以字母A～E表示、列號以數字1～11表示。55個按鍵的DI地址為Xm+4.0～Xm+11.7，55個LED的DO地址為Yn+0.0～Yn+7.7；其中，DI地址Xm+9.3/9.7、Xm+10.3/10.7、Xm+11.3～Xm+11.7無實際按鍵（不能使用）；此外，8個DO地址Yn+5.3/5.7、Yn+6.3/6.7及Yn+7.3～Yn+7.6已分配給連接器CM68、CM69作為通用DO信號使用，DO地址為Yn+7.7，無實際LED（不能使用）。

例如，在圖4.1.12上，X軸選擇鍵的安裝位置為B9，根據表4.1.3，可得到按鍵的輸入地址為Xm+9.4，LED的輸出地址為Yn+5.4。

4.1.3　組合式主面板連接

FS 0iF/0iF Plus常用的組合式主面板由按鍵、倍率開關、按鈕等操作器件組合而成，常用的有小型主面板、標準主面板兩種結構形式。

標準主面板是FANUC新推出的安全型產品，面板設計有55個帶LED按鍵、進給速度和主軸轉速倍率調節開關、系統急停和電源通斷按鈕，面板可用于新型I/O-Link i總線的2通道安全冗余控制。標準主面板的功能、DI/DO連接與按鍵式主面板B和子面板的組合基本相同，有關內容可參見前述。

小型主面板為30個帶LED按鍵、進給速度及主軸倍率開關、急停按鈕的組合件。早期的FANUC小型主面板占用1組（group #0）、128/64點DI/DO，只能連接3個手輪，不能連接其他通用DI/DO信號。改進后的小型主面板B的外觀、操作與小型主面板完全相同，但集成I/O模塊增加了24/16點通用DI/DO連接接口，其功能更強，使用更方便；小型主面板B需要占用2組（group #0、#1）、256/128點DI/DO。

小型主面板B的I/O連接方法如下。

（1）連接圖

小型主面板B集成I/O模塊的連接器布置如圖4.1.13所示，I/O模塊除連接面板的30個帶LED按鍵信號外，還可連接3個手輪和24/16點通用DI/DO信號；面板的急停按鈕可用單獨的連接電纜與電氣柜連接。

小型主面板B集成I/O模塊的外部連接如圖4.1.14所示，連接要求如下。

JD1B、JD1A：I/O-Link總線輸入、輸出，連接方法可參見圖4.1.4。

CPD1（IN）：DC24V電源輸入。

CPD1（OUT）：DC24V/1A電源輸出，可用作DI輸入或DO輸出驅動電源。

JA3：手輪連接器，可連接3個手輪信號。JA3的連接方法與按鍵式主面板JA3完全相同（參見圖4.1.8）。

CE72：面板按鍵及LED連接器，出廠時已連接。

CM65：進給倍率開關連接器，出廠時已連接。

CM66：主軸倍率開關連接器，出廠時已連接。

CE74：急停輸入連接器，出廠時已連接；連接器的1腳與面板的+24V連接，2腳與連接器CE73的A08腳并聯，急停輸入的DI輸入地址為Xi+4.4。如果急停按鈕需要連接到電氣柜控制電路，可使用急停按鈕的預留觸點，用單獨的連接電纜連接到電氣柜。

CE73：通用DI/DO連接器，可連接24/16點通用DI/DO信號。

小型主面板B集成的I/O模塊需要占用PMC的2組（group #0、#1）32/16字節、256/128點DI/DO，無論DI/DO是否實際使用，I/O模塊占用的DI/DO地址不能再分配給其他從站；I/O模塊的DI/DO起始地址m、n（group #0）及i、j（group #1）可通過PMC參數設定，DI/DO地址由系統按表4.1.4自動分配。表中的DO報警輸入Xi+15是由模塊自動生成的輸出組Yj+0、Yj+1的過電流檢測信號。

（2）倍率開關連接

小型主面板B的連接器CM65、CM66用于進給倍率、主軸倍率開關的連接，其連接要求如圖4.1.15所示；連接器的所有+24V輸出端都不能與外部其他DC24V電源連接。

連接器CM65、CM66使用第1組（group #0）DI/DO信號，進給倍率、主軸倍率開關各占1字節DI，剩余的DI地址Xm+0.6/0.7、Xm+1.6/1.7，不能再用于其他DI信號連接。

PMC程序設計需要注意：雖然，小型主面板B連接器CM65、CM66所使用的連接端功能及連接方法與前述的按鍵型主面板連接器CM65、CM66相同，但是，主軸倍率開關的DI地址有所不同，小型主面板B主軸倍率開關的DI地址為Xm+1.0～Xm+1.5，而按鍵型主面板主軸倍率開關的DI地址為Xm+0.6～Xm+1.3。進給倍率、主軸倍率開關的輸入編碼一般為格雷碼，有關內容可參見編程說明。

（3）通用DI/DO連接

小型主面板B的通用DI/DO使用第2組（group #1）DI/DO信號，通用DI/DO連接器CE73的連接要求如表4.1.5所示，表中帶陰影的連接端（Xi+0.0～Xi+0.7、Xi+5.0～Xi+5.7）為2組源/匯點通用輸入（后文如無特殊說明，表格中陰影部分均為特殊連接端）；連接器的所有+24V輸出端都不能與外部其他DC24V電源連接。

第1組8點源/匯點通用輸入Xi+0.0～Xi+0.7的輸入公共端為DICOM1（A14），輸入連接方法如圖4.1.16所示。如果輸入公共端DICOM1（A14）與0V輸出端A01連接、輸入觸點的另一端與+24V輸出端B01連接時，DI輸入驅動電流將從DI連接端流入主面板，Xi+0.0～Xi+0.7為源輸入連接方式。如果輸入公共端DICOM1（A14）與+24V輸出端B01連接、輸入觸點的另一端與0V輸出端A01連接時，DI輸入驅動電流將由主面板向DI連接端流出，Xi+0.0～Xi+0.7為匯點輸入連接方式。

第2組8點源/匯點通用輸入Xi+5.0～Xi+5.7的輸入公共端為DICOM5（B14），源/匯點輸入的連接方法同第1組。當輸入公共端DICOM5（B14）與0V輸出端A01連接、輸入觸點的另一端（公共線）與+24V輸出端B01連接時，Xi+5.0～Xi+5.7為源輸入連接方式；當輸入公共端DICOM5（B14）與+24V輸出端B01連接、輸入觸點的另一端（公共線）與0V輸出端A01連接時，Xi+5.0～Xi+5.7為匯點輸入連接方式。

小型主面板B的8點通用輸入Xi+4.0～Xi+4.7只能使用源輸入連接方式，DI輸入公共端在面板內部與0V端連接，輸入觸點的公共線必須與+24V輸出端B01連接。

小型主面板B的16點通用DO信號均為晶體管PNP集電極開路型輸出，DO的輸出公共端為DOCOM（A24/B24/A25/B25），輸出連接方法與按鍵式主面板相同（參見圖4.1.11）；負載驅動的DC24V電源一般應由外部提供。為了提高可靠性，感性負載兩端應并聯過電壓抑制二極管，LED或指示燈應串聯降壓電阻。

（4）帶LED按鍵連接

小型主面板B的按鍵布置和DI/DO地址分配如圖4.1.17、表4.1.6所示，其中，8個軸方向鍵（+X～-Z）及手動快速鍵無LED。

小型主面板B的帶LED按鍵與I/O模塊的連接已在內部完成，面板的30個按鍵、21個LED占用第1組（group #0）的40/40點DI/DO信號，其中的10/19點DI/DO實際未使用，但也不能連接其他DI/DO。