主轴正反转作为数控机床典型的辅助功能，其PMC控制在职业学校里教授，既是必要的，也是可行的。此前汤老师专门总结了一套PMC编程与调试的学习方法，简称三部曲：控制需求分析→相关信号列表→梯形图编制。
▲ 机床主轴
适用人群：数控维修初学者
本项目学时：4hrs
1. 主轴正反转PMC控制需求分析 0.5hrs
2. 相关信号列表 0.5hrs
3. 梯形图编制 1hrs
4. 主轴正反转调试 2hrs
学习目标：
✔ 能够说出数控机床主轴PMC控制的需求
✔ 能够读懂主轴PMC控制梯形图
✔ 能够排除主轴旋转相关故障
实训任务：
1. 在电脑上通过梯形图编辑软件编制主轴正反转梯形图
2. 在数控机床实训台上调试主轴正反转梯形图
实训设备：
1. YL-569A型数控铣床（或车床）实训设备（配置FANUC 0i Mate-D系统）
2. 自备电脑，安装FLADDERⅢ软件
3. 自备存储卡
编程准备：
实训设备I/O信号表
课后作业：
1
主轴正反转PMC控制需求分析
通过M03、M04、M05代码实现主轴的正转、反转和停止。NC程序自动运行可能在三种方式下进行：
（2）手动调整时的控制
通过机床控制面板上的主轴正转、主轴反转、主轴停止按键实现主轴的正反转和停止，如图1所示。手动调整可能在两种方式下进行：
- JOG方式
- 手轮方式（HNDL）
图1 YL-569型数控铣床实训台控制面板
（4）停止条件
a. 复位时
b. 急停时
c. 报警时
2 相关信号列表 串行主轴 为了提高主轴控制精度与可靠性，适应现代信息技术发展需要，从CNC输出的控制指令（S代码、M代码）也可以通过网络传输，在CNC装置与主轴驱动装置之间建立通信，这一通信一般使用CNC的串行接口，称为“串行主轴控制”，它是独立于CNC FSSB总线的专用串行总线。 控制信号通过串行总线传送到主轴驱动装置，主轴驱动装置的状态信息同样可通过串行总线传送到PMC，因此，采用串行主轴后可以省略大量主轴驱动装置与PMC（CNC）之间的连接线。 YL-569A型数控铣床实训台配置伺服与主轴一体式放大器，不仅仅是主轴转速指令以数字信号通过串行主轴总线传输，启停信号也是。
✔ CNC准备就绪 ✔ 串行主轴不处于报警状态 ✔ 主轴无松刀输出且处于紧刀状态
此时满足主轴正转条件，串行主轴正转命令信号SFRA（G0070.5）输出有效，PMC通过CNC的串行主轴接口JA7A （JA41）向主轴放大器发出串行主轴正转命令，使主轴开始正转，如图2所示。同时主轴正转指示灯信号SPCWL （如表1中Y1.3）输出有效，其按键上指示灯点亮。 图2 串行主轴连接与控制 表1 串行主轴正反转输入/输出信号表 串行 主轴 X （输入） Y （输出） G （输入） F （输出） 主轴正转 X2.7 （正转按键） Y1.3 （正转指示） （正转输出） （速度到达） 主轴反转 X2.4 （反转按键） Y1.5 （反转指示） G70.4 （反转输出） F45.3 （速度到达） 主轴停止 X2.5 （停止按键） Y3.6 （停止指示） F1.1 （复位） 主轴报警 Y0.7 （报警指示） G71.1 （急停） F45.0 （报警状态） 主轴准备好 G70.7 （准备好） 速度控制 G29.6 （停止指令输出） G30 （速度倍率） F7.2 （S代码选通） 注：G29.6的功能是停止向主轴输出转速指令，它是负逻辑信号，所以要使主轴转，G29.6必须等于“1”。 =0：主轴无法旋转
表2 主轴倍率输入信号组合表 X 1.3 X 1.5 X 1.1 倍率（%） 0 0 0 50 0 0 1 60 0 1 0 70 0 1 1 80 1 0 0 90 1 0 1 100 1 1 0 110 1 1 1 120
也可以将表1按信号种类分为： （1）串行主轴输出控制信号：G70.5，G70.4，F45.0，F45.3，G71.1，G70.7 （2）速度控制信号：S代码和倍率信号G29.6，G30，F7.2 （3）机床I/O信号：按键信号X2.4，X2.5，X2.7，指示灯信号Y1.3，Y1.5，Y3.6，Y0.7
3 梯形图编制 图3 串行主轴正反转控制梯形图 N3句为M03、M04、M05使用功能指令DECB译码输出触发信号（R5.0、R5.1、R5.2）； N14~17句为主轴转速倍率修调，先把倍率输入信号按表2顺序传给R13，再将R13转换为G30对应的倍率值（50%、60%…120%）。 4 主轴正反转调试与排故 图4 循环启动、M功能完成梯形图 运行M03、M04、M05时，要用循环启动按钮，且运行时指示灯点亮，如图4中N18~21句。
↓ ↓ ↓ ① 在电脑FLADDERⅢ软件里编辑主轴正反转梯形图（操作☜）； JOG方式下，按主轴正转键，其上灯亮 按主轴反转键，其上灯亮，正转键灯灭 按主轴停止键，其上红灯亮，其余灯灭 ⑦ 调试自动方式下M03、M04、M05： 在MDI方式下，按PROG功能键→在MDI页面输入M03 S500；（EOB）→按INSERT→循环启动，主轴即正转，同时主轴正转按键指示灯亮 继续输入M04；（EOB）→按INSERT→循环启动，主轴即反转，同时主轴反转按键指示灯亮 继续输入M05；（EOB）→按INSERT→循环启动，主轴即停转，主轴停止按键指示灯亮，其余灯灭 ⑧ 拍照记录，存储卡备份，关机，下一位同学上（使用不同的R地址编程），重复以上步骤。
↓ ↓ ↓ 一套系统两条线，如果主轴梯形图正确而仍不转，则需检查主轴控制参数，主轴参数在CNC上设定与调整，并利用串行总线自动传送到主轴驱动装置中。比如，
✔ 参数3741设对了吗？ ✔ S转速指令给了吗？
X1.1
X1.5
X1.3
（倍率波段开关，详见表2）
=1：主轴可以旋转
② 保存→编译→导出→保存（操作☜）；
③ 通过存储卡将梯形图导入CNC（操作2☜）；
④ 启动PMC（RUN）（操作6☜）；
⑤ 检查重复线圈（操作12☜）；
⑥ 调试手动方式下主轴旋转：
✔ 信号G70.7是否准备好？
✔ 信号G71.1是否处理了？
此外还需注意，数控铣床条件下，务必关注“抱闸松开”梯形图（Y5.4=”1″）。
更多调试中的问题请参考“PMC调试卡壳——怎么办”。
为了在练习中得到预期的控制结果，实训时还需要补上急停（EMG）、超程、方式选择等信号的PMC处理程序，如图5、6、7所示。
图6 工作方式选择G43.0~G43.2
图7 工作方式选择G43.5（DNC）、G43.7（回参考点）
这里展示的仅是主轴的基本PMC控制方法。实际主轴控制比这个复杂得多，需结合主轴换挡、自动换刀、主轴定向等条件加以控制。PMC编程没有唯一标准答案，应根据CNC厂家提供的控制信号和状态信号灵活运用。
[1] 汤彩萍. TH5660A立式加工中心梯形图. 常州机床总厂，2001.3
[2] TOM1160立式加工中心梯形图. 常州创胜特尔，2009.9
[3] FANUC Series 0i Mate-MODEL D连接説明書（功能篇）. FANUC公司，2011.3
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