第4章 FANUC PMC I/O连接
4.1 CNC及主面板连接
4.1.1 CNC连接总图
（1）CNC连接器
FS 0iF/0iF Plus的CNC的所有连接器布置在LCD/CNC/MDI单元（或LCD/CNC单元）的背面，连接器的安装位置与基本单元（CNC主板）规格有关。FS 0iF/0iF Plus基本单元有A、G两种规格，同编号的连接器功能、连接端作用相同。
FS 0iF/0iF Plus基本单元A的连接器安装如图4.1.1所示，连接器的用途如下。
图4.1.1 FS 0iF/0iF Plus基本单元A
COP10A：FSSB光缆总线接口。
CK20A：水平软功能键接口。
CK21A：垂直布置软功能键接口。
CD38A：内置以太网接口。
JA2：分离型MDI单元接口。
JD36A、JD36B：RS232接口1、2。
JA40：模拟量输出与高速跳步信号输入接口。
JD51A：PMC I/O-Link总线接口。
JA41：位置编码器接口。
CP1：CNC单元DC24V电源输入。
FS 0iF/0iF Plus基本单元G的连接器安装如图4.1.2所示，基本单元G与基本单元A的主板结构不同，因此，连接器存在以下区别。
图4.1.2 FS 0iF/0iF Plus基本单元G
①电源接口的编号改为CPD16A，安装位置移至单元左下侧。
②分离型MDI单元接口编号改为CA55，连接器安装位置、结构与基本单元A的JA2有所不同。
③内置以太网连接器的编号改为CD38S，安装位置移至单元右下侧。
④右下方增加了USB接口CD41P。
（2）连接总图
FS 0iF/0iF Plus系统的连接总图如图4.1.3所示。由于采用了网络控制技术和集成式结构，数控装置与驱动器、I/O单元或模块间的连接都通过总线进行，数控装置与LCD、MDI间的连接已内部完成，因此，系统的连接比较简单。
图4.1.3 FS 0iF/0iF Plus连接总图
FS 0iF/0iF Plus与前期FS 0iC、FS 0iD的系统连接区别主要在主轴上，简要说明如下。
①FS 0iC/0iD主轴连接。在FS 0iC、FS 0iD系统上，数控机床的主轴可采用FANUC αi（或βi）系列主轴驱动器及电机，通过系统的主轴专用I/O-Link总线（非PMC I/O-Link总线）进行控制；或者通过选配主轴模拟量输出功能，利用系统的主轴转速模拟量输出，控制通用变频器等其他调速装置调速；前者称为串行主轴（serial spindle）控制，后者称为模拟主轴（analog spindle）控制。
FS 0iC、FS 0iD系统的主轴连接接口JA41同时具有串行主轴和模拟主轴连接功能，但两者的连接方式、主轴控制功能有较大的不同。
采用串行主轴控制的αi或βi系列主轴驱动器，只需要连接CNC接口JA41的主轴专用I/O-Link总线信号，主轴的位置检测编码器可直接连接到驱动器上。采用串行主轴控制时，系统不但可控制主轴的转速，而且，还可实现主轴定向准停（spindle orientation）、主轴定位（spindle positioning）及Cs轴插补（Cs contouring control）、多主轴控制等全部功能。
采用模拟主轴控制时，需要连接CNC接口JA41的主轴模拟量输出与位置检测编码器检测信号。主轴模拟量输出为DC-10～10V的主轴转速控制电压（S代码的D/A转换输出），它可以作为通用变频器或其他调速装置的速度给定信号，控制主电机转速。模拟主轴具有简单位置控制功能，如果JA41连接主轴位置检测编码器，主轴模拟量输出可转换为位置误差电压，控制主轴实现定向准停、主轴定位等简单位置控制，但是不能用于Cs轴插补、多主轴控制。
②FS 0iF/0iF Plus主轴连接。在FS 0iF/0iF Plus系统上，FANUCαi（或βi）系列主轴驱动可直接通过系统的FSSB伺服总线，进行伺服驱动完全一样的控制，无需使用CNC接口JA41的I/O-Link总线。但是，JA41的模拟量输出、编码器连接功能保留，功能可用于数控机床的刀架、刀库等其他辅助运动部件的速度和简单位置控制，实现与FS 0iC/0i D模拟主轴控制同样的功能。
（3）I/O-Link总线连接
PMC的I/O-Link总线需要与CNC的JD51A连接，I/O-Link采用的是总线型拓扑结构，所有的网络从站为依次串联，各段网络总线的连接方式完全相同。
I/O-Link总线的连接方法如图4.1.4所示。CNC接口JD51A为PMC主站的I/O-Link总线输出，应连接到第一个I/O-Link从站的总线输入端JD1B；第一个I/O-Link从站的总线输出端JD1A，再与第2个I/O-Link从站的总线输入端JD1B连接；依次类推，最后一个I/O-Link从站的总线输出端JD1A不需要终端连接器。
图4.1.4 I/O-Link总线连接
为了保证数控系统能够正确检测I/O-Link从站连接，所有I/O-Link从站的DC24V电源均应在系统电源接通前（或同时）接通，在系统电源关闭后（或同时）关闭，否则系统将发生I/O-Link总线连接报警。
4.1.2 按键式主面板连接
FS 0iF/0iF Plus的主面板有按键式、组合式两类（详见第3章），组合式主面板的连接要求见后述。
FANUC按键式主面板有主面板A、主面板B、安全型主面板B三种规格。主面板A是主面板B与分离型MDI的组合件，其MDI单元可通过独立的MDI连接电缆与CNC的JA2连接；安全型主面板B只是增加了I/O-Link i总线的2通道安全冗余控制功能；因此，3种按键式主面板的DI/DO连接方法实际相同。
（1）连接图
按键式主面板集成的I/O模块可连接96/64点DI/DO信号，其中，55个带LED按键需要使用64/56点DI/DO信号（9点DI和1点DO不连接实际I/O信号），剩余的32/8点DI/DO可用于FANUC子面板、手轮盒或用户面板等其他DI/DO信号连接。
按键式主面板的连接器布置和连接要求如图4.1.5所示，连接器作用如下。
图4.1.5 按键式主面板的连接
JD1B、JD1A：I/O-Link总线输入、输出，连接方法可参见图4.1.4。
CA64（IN）：DC24V电源输入。
CA64（OUT）：DC24V/1A电源输出，可用作DI输入或DO输出驱动电源。
CA65：电气柜和操作台互连信号连接器，14个电气柜/操作台信号连接端。
JA3：手轮连接器，可连接3个手轮信号。
CM65～CM69：主面板通用DI/DO连接器，可连接32/8点通用DI/DO信号。
JA58：手轮盒连接器，1个手轮脉冲输入，9/1点通用DI/DO。
按键式主面板集成的I/O模块需要占用PMC的16/8字节、128/64点DI/DO，无论DI/DO是否实际使用，I/O模块占用的DI/DO地址不能再分配给其他从站；I/O模块的DI/DO起始地址m、n可通过PMC参数设定，DI/DO地址由系统按表4.1.1自动分配。
表4.1.1 主面板DI/DO地址分配表
（2）电气柜互连
按键式主面板的连接器CA65设计有14个电气柜/操作台信号连接端，可用于电气柜和操作台的信号互连。在按键式主面板上，CA65的连接端通过图4.1.6所示的通用DI/DO连接器CM67～CM69引出，供用户自由使用。
图4.1.6 电气柜与操作台互连
CA65的互连端既可将操作台上用于电气柜控制电路的按钮、指示灯（如子面板的急停、系统电源通断按钮等）连接到电气柜，也可将电气柜中的触点、线圈通过CA65的连接电缆引入操作台，转接到连接器CM67～CM69的通用DI/DO上。
（3）手轮盒及手轮连接
在使用手轮操作功能的机床上，手轮配置一般有选配FANUC手轮盒、选配带手轮的子面板C/C1或用户自行选配等方式。如果手轮安装在可移动的悬挂式操作盒（手轮盒）上，为方便操作，一般需要安装手轮轴选择、倍率调节开关及手轮生效指示灯，因此需要占用通用DI/DO点。悬挂式手轮盒通常利用按键式主面板的连接器JA58连接，FANUC标准手轮盒的连接如图4.1.7所示。
图4.1.7 FANUC手轮盒连接
连接器JA58只是一个将手轮盒的信号汇总、方便电缆连接的过渡连接器，JA58上的9/1点通用DI/DO连接端从连接器CM68引出，手轮输入信号从连接器JA3引出。因此，连接FANUC手轮盒后，CM68上的9点通用DI（Xm+1.5～Xm+2.5）、1点通用DO（Yn+5.3）不能再用于其他输入/输出信号的连接；此外，手轮连接器JA3的手轮1连接端，也不能再连接其他手轮。
如果手轮直接安装在操作台上，为了减少操作器件，节省通用DI/DO点，手轮操作可与手动操作（JOG、INC操作）共用轴选择、增量倍率调节开关，手轮信号可通过PMC程序处理后得到。在这种情况下，只需要通过手轮连接器JA3，进行图4.1.8所示的手轮信号连接。JA3最大可连接3个手轮，手轮1连接后，手轮盒连接器JA58上的手轮连接端不能再连接其他手轮。
图4.1.8 手轮信号连接
（4）通用DI/DO连接
按键式主面板的连接器CM65～CM69为PMC的通用DI/DO连接器，最大可连接32/8点输入/输出信号；通用DI的输入地址为Xm+0.0～Xm+3.7，通用DO的输出地址为Yn+5.3/5.7、Yn+6.3/6.7、Yn+7.3～Yn+7.6；地址的起始字节号m、n可通过PMC参数设定。
连接器CM65～CM69均为双列连接器，连接要求如表4.1.2所示。表中带阴影的连接端在按键式主面板的内部与连接器CA65或JA58并联，互连信号的连接要求可参见图4.1.6、图4.1.7。
表4.1.2 连接器CM65～CM69的连接要求
按键式主面板连接器CM68/69的连接端A01、CM65/66连接端A04的DC24V电源可用于DI输入驱动，但不能与外部DC24V电源连接。面板的通用DI/DO连接方法如下。
①CM65/66/67。CM65、CM66一共可连接12点DI信号，每一连接器为6点；如果选配FANUC子面板，连接器CM65、CM66将分别用于子面板的进给速度、主轴倍率调节开关连接，开关的输入编码可参见编程说明。CM67用于子面板的系统电源通断、急停、存储器保护按钮连接，存储器保护按钮为PMC的DI信号，系统电源通断、急停为电气柜互连信号，连接要求可参见前述CA65的连接说明（见图4.1.6）。
按键式主面板和FANUC子面板的连接如图4.1.9所示，如果不使用FANUC子面板，连接器CM65/66/67上的所有DI连接端都可供用户自由使用。
图4.1.9 FANUC子面板连接
②CM68。CM68可连接9点DI、4点DO信号和4个过渡端。连接器CM68的全部DI和1点DO的连接端和手轮盒连接器JA58并联（见图4.1.7），使用FANUC手轮盒时，它们不能再连接其他DI/DO信号；如果不使用连接器JA58，CM68的所有DI、DO连接端都可供用户自由使用。
CM68的DI信号连接可参见前述JA58说明（见图4.1.7），过渡端连接要求可参见前述CA65说明（见图4.1.6）；CM68的DO连接要求如图4.1.10所示。
图4.1.10 CM68的DO信号连接
FANUC系统的DO信号采用晶体管PNP集电极开路型输出，负载驱动的DC24V电源一般应由外部提供。为了提高可靠性，感性负载两端应并联过电压抑制二极管，LED或指示灯应串联降压电阻。
③CM69。CM69可连接10点DI信号和4点DO信号。CM69的所有DI、DO连接端都可供用户自由使用，信号连接要求如图4.1.11所示。
CM69的DI连接要求如图4.1.11（a）所示。CM69的DI连接器CM69的DI连接端B01、A02（Xm+2.6、Xm+2.7）只能使用DC24V源输入连接方式；但是，连接端B02～A06（Xm+3.0～Xm+3.7）为DC24V源/汇点通用输入端，连接方法如下。
源输入连接：CM69连接端B02～A06（Xm+3.0～Xm+3.7）采用源输入连接时，输入公共端DICOM（B06）应与CM69的0V输出端B10连接，输入触点的另一端（公共线）应与CM69的+24V输出端A01连接，DI输入驱动电流将从DI连接端流入主面板。
汇点输入连接：CM69连接端B02～A06（Xm+3.0～Xm+3.7）采用汇点输入连接时，输入公共端DICOM（B06）应与CM69的+24V输出端A01连接，输入触点的另一端（公共线）应与CM69的0V输出端B10连接，输入驱动电流将由主面板的DI连接端向外流出。
CM69的DO连接要求如图4.1.11（b）所示。DO信号同样采用晶体管PNP集电极开路型输出，负载驱动的DC24V电源一般应由外部提供；为了提高可靠性，感性负载两端应并联过电压抑制二极管，LED或指示灯应串联降压电阻。
图4.1.11 CM69的DI/DO连接
（5）带LED按键连接
按键式主面板上的带LED按键与I/O模块的连接已在内部完成，面板的55个带LED按键需要使用64/56点DI/DO，其中的9/1点DI/DO实际未使用，但也不能连接其他DI/DO。
按键式主面板的按键布置和DI/DO地址分配如图4.1.12、表4.1.3所示。
表4.1.3 DI/DO地址分配
图4.1.12 按键布置
按键式主面板的带LED按键分5行、11列安装，安装位置的行号以字母A～E表示、列号以数字1～11表示。55个按键的DI地址为Xm+4.0～Xm+11.7，55个LED的DO地址为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无实际按键（不能使用）；此外，8个DO地址Yn+5.3/5.7、Yn+6.3/6.7及Yn+7.3～Yn+7.6已分配给连接器CM68、CM69作为通用DO信号使用，DO地址为Yn+7.7，无实际LED（不能使用）。
例如，在图4.1.12上，X轴选择键
的安装位置为B9，根据表4.1.3，可得到按键的输入地址为Xm+9.4，LED的输出地址为Yn+5.4。
4.1.3 组合式主面板连接
FS 0iF/0iF Plus常用的组合式主面板由按键、倍率开关、按钮等操作器件组合而成，常用的有小型主面板、标准主面板两种结构形式。
标准主面板是FANUC新推出的安全型产品，面板设计有55个带LED按键、进给速度和主轴转速倍率调节开关、系统急停和电源通断按钮，面板可用于新型I/O-Link i总线的2通道安全冗余控制。标准主面板的功能、DI/DO连接与按键式主面板B和子面板的组合基本相同，有关内容可参见前述。
小型主面板为30个带LED按键、进给速度及主轴倍率开关、急停按钮的组合件。早期的FANUC小型主面板占用1组（group #0）、128/64点DI/DO，只能连接3个手轮，不能连接其他通用DI/DO信号。改进后的小型主面板B的外观、操作与小型主面板完全相同，但集成I/O模块增加了24/16点通用DI/DO连接接口，其功能更强，使用更方便；小型主面板B需要占用2组（group #0、#1）、256/128点DI/DO。
小型主面板B的I/O连接方法如下。
（1）连接图
小型主面板B集成I/O模块的连接器布置如图4.1.13所示，I/O模块除连接面板的30个带LED按键信号外，还可连接3个手轮和24/16点通用DI/DO信号；面板的急停按钮可用单独的连接电缆与电气柜连接。
图4.1.13 小型主面板B连接器布置
小型主面板B集成I/O模块的外部连接如图4.1.14所示，连接要求如下。
图4.1.14 小型主面板B外部连接
JD1B、JD1A：I/O-Link总线输入、输出，连接方法可参见图4.1.4。
CPD1（IN）：DC24V电源输入。
CPD1（OUT）：DC24V/1A电源输出，可用作DI输入或DO输出驱动电源。
JA3：手轮连接器，可连接3个手轮信号。JA3的连接方法与按键式主面板JA3完全相同（参见图4.1.8）。
CE72：面板按键及LED连接器，出厂时已连接。
CM65：进给倍率开关连接器，出厂时已连接。
CM66：主轴倍率开关连接器，出厂时已连接。
CE74：急停输入连接器，出厂时已连接；连接器的1脚与面板的+24V连接，2脚与连接器CE73的A08脚并联，急停输入的DI输入地址为Xi+4.4。如果急停按钮需要连接到电气柜控制电路，可使用急停按钮的预留触点，用单独的连接电缆连接到电气柜。
CE73：通用DI/DO连接器，可连接24/16点通用DI/DO信号。
小型主面板B集成的I/O模块需要占用PMC的2组（group #0、#1）32/16字节、256/128点DI/DO，无论DI/DO是否实际使用，I/O模块占用的DI/DO地址不能再分配给其他从站；I/O模块的DI/DO起始地址m、n（group #0）及i、j（group #1）可通过PMC参数设定，DI/DO地址由系统按表4.1.4自动分配。表中的DO报警输入Xi+15是由模块自动生成的输出组Yj+0、Yj+1的过电流检测信号。
表4.1.4 小型主面板B的DI/DO地址分配表
（2）倍率开关连接
小型主面板B的连接器CM65、CM66用于进给倍率、主轴倍率开关的连接，其连接要求如图4.1.15所示；连接器的所有+24V输出端都不能与外部其他DC24V电源连接。
图4.1.15 小型主面板B倍率开关连接
连接器CM65、CM66使用第1组（group #0）DI/DO信号，进给倍率、主轴倍率开关各占1字节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信号连接。
PMC程序设计需要注意：虽然，小型主面板B连接器CM65、CM66所使用的连接端功能及连接方法与前述的按键型主面板连接器CM65、CM66相同，但是，主轴倍率开关的DI地址有所不同，小型主面板B主轴倍率开关的DI地址为Xm+1.0～Xm+1.5，而按键型主面板主轴倍率开关的DI地址为Xm+0.6～Xm+1.3。进给倍率、主轴倍率开关的输入编码一般为格雷码，有关内容可参见编程说明。
（3）通用DI/DO连接
小型主面板B的通用DI/DO使用第2组（group #1）DI/DO信号，通用DI/DO连接器CE73的连接要求如表4.1.5所示，表中带阴影的连接端（Xi+0.0～Xi+0.7、Xi+5.0～Xi+5.7）为2组源/汇点通用输入（后文如无特殊说明，表格中阴影部分均为特殊连接端）；连接器的所有+24V输出端都不能与外部其他DC24V电源连接。
表4.1.5 小型主面板B通用DI/DO连接要求
第1组8点源/汇点通用输入Xi+0.0～Xi+0.7的输入公共端为DICOM1（A14），输入连接方法如图4.1.16所示。如果输入公共端DICOM1（A14）与0V输出端A01连接、输入触点的另一端与+24V输出端B01连接时，DI输入驱动电流将从DI连接端流入主面板，Xi+0.0～Xi+0.7为源输入连接方式。如果输入公共端DICOM1（A14）与+24V输出端B01连接、输入触点的另一端与0V输出端A01连接时，DI输入驱动电流将由主面板向DI连接端流出，Xi+0.0～Xi+0.7为汇点输入连接方式。
图4.1.16 小型主面板B源/汇点通用输入连接
第2组8点源/汇点通用输入Xi+5.0～Xi+5.7的输入公共端为DICOM5（B14），源/汇点输入的连接方法同第1组。当输入公共端DICOM5（B14）与0V输出端A01连接、输入触点的另一端（公共线）与+24V输出端B01连接时，Xi+5.0～Xi+5.7为源输入连接方式；当输入公共端DICOM5（B14）与+24V输出端B01连接、输入触点的另一端（公共线）与0V输出端A01连接时，Xi+5.0～Xi+5.7为汇点输入连接方式。
小型主面板B的8点通用输入Xi+4.0～Xi+4.7只能使用源输入连接方式，DI输入公共端在面板内部与0V端连接，输入触点的公共线必须与+24V输出端B01连接。
小型主面板B的16点通用DO信号均为晶体管PNP集电极开路型输出，DO的输出公共端为DOCOM（A24/B24/A25/B25），输出连接方法与按键式主面板相同（参见图4.1.11）；负载驱动的DC24V电源一般应由外部提供。为了提高可靠性，感性负载两端应并联过电压抑制二极管，LED或指示灯应串联降压电阻。
（4）带LED按键连接
小型主面板B的按键布置和DI/DO地址分配如图4.1.17、表4.1.6所示，其中，8个轴方向键（+X～-Z）及手动快速键无LED。
图4.1.17 小型主面板B按键布置
表4.1.6 小型主面板B的DI/DO地址分配
小型主面板B的带LED按键与I/O模块的连接已在内部完成，面板的30个按键、21个LED占用第1组（group #0）的40/40点DI/DO信号，其中的10/19点DI/DO实际未使用，但也不能连接其他DI/DO。