FANUC NC GUIDE PRO仿真系統在機床PMC教學中的應用

龍俞文

（江西機電職業技術學院，南昌 330013）

0 引言

隨著我國經濟社會的快速發展，制造業不斷壯大，自動化、智能化產品越來越多，眾所周知，“中國制造2025”將使我國一大批的智能工廠、智能車間中傳統的一線操作人員大大減少，而對機械設備的安裝、調試、維護、保養、維修人員的需求卻會大大增加，數控機床作為典型的自動化設備已廣泛地普及到各行各業，PMC 是實現機床各種功能控制的主要技術之一，面對智能化發展趨勢，提升學生利用PMC技術進行機床故障排查和技術改造能力的緊迫性更加突出[1-3]。“斯沃數控PLC仿真軟件”是南京斯沃軟件技術有限公司的明星產品，該軟件用于中、高職院校教授PLC 編程，利用內置的多個PLC 場景模型進行PLC 教學；目前《機床PMC 技術》課程多為FANUC數控系統，斯沃PLC軟件的編程符號、梯形圖編程方式以及內置編程器的編輯方式均有別于FANUC數控系統，軟件與教材的匹配度不高，適用性有待提高，故很少在教學中采用，缺乏仿真系統介入像機床PMC等邏輯思維要求高、實踐性強且梯形圖程序編制復雜的課程，其授課效果往往不甚理想[4]，鑒于目前市面上欠缺能較好地用于數控機床PMC 程序編輯、調試與功能開發的教學及實訓用軟件，本文研究FANUC NC GUIDE PRO仿真系統在機床PMC教學中的應用，NC GUIDE PRO仿真系統具有基于實體真實仿真的強大功能，將其引入數控機床PMC教學，利用仿真系統操作PMC程序，結合教師的講解，可實現邊學邊做、理論與實踐相結合，從而有利于學生又好又快地掌握機床PMC技術，有助于實現人才培養目標。

1 FANUC NC GUIDE PRO引入教學的可行性

日本FANUC公司有兩款專門用于數控系統仿真和開發試驗的軟件，分別是FANUC NC Guide Pro和FANUC NC Guide。

NC Guide 面向最終用戶，用于在計算機上學習CNC 操作、數控編程和加工模擬，適用于機床操作與加工培訓，無法進行PMC編輯與調試。

NC Guide Pro 面向機床制造商及開發人員，自帶有包括0I-D、0I-F 至35I 等10 多種數控系統，每種系統都可在計算機上進行實體仿真，功能包括NC Guide功能、PMC編輯與調試、二次開發以及FANUC FOCAS2 函數仿真等，圖1 所示為NC GUIDE PRO系統類型示意圖，因此，FANUC NC Guide Pro滿足并適合數控機床PMC教學的各種需求。

圖1 CNC控制系統種類

2 仿真系統在教學中的應用

2.1 PMC程序和參數恢復

PMC 程序和參數的備份與恢復是機床管理、維護、維修人員必須掌握的技能[5-6]，可利用仿真系統進行PMC程序和參數的備份與恢復練習。此處以FANUC-0i MF為例，介紹仿真系統進行PMC 程序的恢復過程，其操作過程如圖2、3 所示，仿真軟件的操作步驟、屏幕界面與真實機床一模一樣。

圖2 PMC程序讀入

圖3 PMC寫入FLASH ROM

利用NC GUIDE PRO仿真系統教學過程中學生可直觀形象地看到PMC程序備份和恢復的各個步驟和操作界面，配合相應的講解和注意事項提示，可指導學生全面掌握這一重要技能。

2.2 故障報警與排查

故障排查是數控機床維修PMC教學的一個重難點，也是傳統教學難以突破教學效果的癥結所在。NC GUIDE PRO面向機床廠家，在仿真系統里編輯并調試好的PMC程序可直接輸入到數控機床進行使用，教學中利用NC GUIDE PRO 仿真系統可直觀地觀察到各種故障現象以及進行PMC故障設置和編制故障報警內容等。例如將將一臺實體機床的PMC程序導入仿真系統會發生急停和外圍設備報警，急停信號會在屏幕右下方以紅色字“—EMG--”持續閃爍，外圍報警可在信息界面里查看，圖4所示為急停報警。

仿真系統里學生可直觀形象地看到急停故障現象及PMC程序的運行狀態，配合急停原理的講解，可指導學生全面掌握機床急停故障的排查方法。

圖4 急停報警

圖5所示為外圍設備氣壓低報警，圖6所示為氣壓低報警梯形圖，由觀察到的故障現象，查看機床PMC運行狀態，配合機床輔助設備的電氣原理及功能作用的講解，可指導學生全面掌握機床外圍設備報警的故障排查以及掌握編輯故障報警信息等重要技能。

圖5 氣壓低報警

圖6 氣壓低報警梯圖

利用仿真系統設置故障報警及診斷示范教學，可有效促使學生掌握數控機床外圍設備的輸入X、輸出Y信號，理解梯形圖與機床動作間的相互關系，掌握機床電氣原理圖的閱讀與繪制、掌握機床常見故障的診斷方法、故障診斷步驟及相關注意事項。

2.3 PMC程序編制

數控機床功能與機床面板操作密不可分，機床調試與維護人員應熟練掌握機床面板程序及利用面板按鍵進行功能開發，獨立編寫梯形圖程序是一個重要技能和難點，PMC 編程能力在一定程度上可衡量學生將來能否勝任數控維修工作。利用仿真系統的PMC編輯與調試功能有助于這一環節教學實施，編輯和開發各種機床功能，提升學生PMC編程能力，例如利用仿真系統編制圖7所示的面板按鍵燈閃爍程序，不僅可以鍛煉學生的PMC程序編程、編輯能力，也可直觀地看到程序運行效果，某個按鍵1 s接通，1 s斷開交替閃爍。

圖7 閃爍程序

在PMC編程環節中利用仿真系統不僅有助于提升學生的PMC 編輯、調試與開發能力，還能有效鍛煉學生的自主學習、探索新知識的能力，如可布置和要求學生去歸納一個完整的機床PMC程序應包括哪些內容，以及這些功能的梯形圖又是怎樣編寫的，進而可完成對一臺加工中心PMC程序全面的分析和掌握，極大地提升學生PMC編程能力，這在傳統教學是無法實現的。

3 應用時的注意事項

（1）積極利用FANUC NC GUIDE PRO提升教學效果

《數控機床PMC技術》是數控技術專業和數控設備專業的核心專業課程。采用傳統教學理論講解只能讓學生片面地、靜止式地把握數控機床的某些典型功能的PMC程序結構、信號組成與工作特點，無法全面完整地學習一臺數控機床完整的PMC 程序，同時剛接觸機床維修的學生對機床電氣結構、電氣原理沒有完整認知，單純地理論講解往往不容易理解機床PMC 程序與機床動作的對應關系，加之梯形圖比較復雜，往往難以吸引學生的興趣；實訓教學可讓學生直觀地了解到機床PMC程序的輸出結果和機床的動作過程，而對于機床梯形圖編輯與調試往往受設備、場地等因素的制約而無法取得預期教學效果[7-8]。引入FANUC NC GUIDE PRO 仿真系統后，可在理論講授過程中適時穿插NC GUIDE PRO 軟件，借助其PMC編輯與調試等功能可讓學生直接進行PMC編輯、驗證程序結果，并觀察機床的動作輸出，從而有利于學生又好又快地掌握機床PMC技術。此外，在PMC實訓時可事先將實訓設備的PMC程序導入仿真系統進行集中學習，利用仿真系統進行不同版本的PMC比對學習，不僅可以幫助學生進一步溫習和掌握PMC編輯、調試，通過比對梯形圖差異還能激發學生的邏輯思維，提升編程能力以及安全意識等，從而進一步提高學生的職業素養。

（2）積極利用NC GUIDE PRO學習FANUC高端數控系統

目前數控機床PMC 技術教材多是FANUC-0I C 或FANUC-0I D 系列，內容與市場主流數控系統有所脫節，將FANUC NC GUIDE PRO 仿真系統引入教學中，可利用系統自帶的新型數控系統進行學習，學生能夠接觸并掌握當前主流系統或高端數控系統，有助于縮短學生所學知識與社會需求間的差距，提升學生的綜合素養。

（3）客觀對待仿真系統的不足并合理使用

利用NC GUIDE PRO 進行機床PMC 教學可以很好地解決教學過程中的講、練問題，但模擬系統也存在一些不足，如模擬軟件不能真實再現數控機床機械部件的實際移動過程，因此，PMC 教學過程中要特別注意講解梯形圖輸出信號與機床動作的對應關系，以免學生只懂程序邏輯過程卻不了解程序運行時機床對應的動作過程；又如仿真系統的對象單一，只面向FANUC數控系統，還無法兼容西門子、華中數控系統的梯形圖程序；又如利用仿真系統設置參數故障時有些參數無效，為此，軟件的模擬學習與機床實操要協調進行。此外，仿真系統是單機版，建議采用云端教學模式，減少系統安裝工作量。

4 結束語

機床PMC 課程引入專業專注于PMC 編輯與調試的FANUC NC GUIDE PRO 仿真系統，對解決少或無實訓設備進行PMC 學習起到了很好的輔助作用；從實際教學效果來看，對學生掌握機床PMC 編輯、調試及開發等方面效果十分明顯，對傳統教學方式起到了很好的補充作用，豐富了信息化教學的教學方式和手段，利用NC GUIDE PRO 來進行機床PMC教學的方法值得肯定和推廣。