FANUC NC GUIDE PRO仿真系统在机床PMC教学中的应用

龙俞文

（江西机电职业技术学院，南昌 330013）

0 引言

随着我国经济社会的快速发展，制造业不断壮大，自动化、智能化产品越来越多，众所周知，“中国制造2025”将使我国一大批的智能工厂、智能车间中传统的一线操作人员大大减少，而对机械设备的安装、调试、维护、保养、维修人员的需求却会大大增加，数控机床作为典型的自动化设备已广泛地普及到各行各业，PMC 是实现机床各种功能控制的主要技术之一，面对智能化发展趋势，提升学生利用PMC技术进行机床故障排查和技术改造能力的紧迫性更加突出[1-3]。“斯沃数控PLC仿真软件”是南京斯沃软件技术有限公司的明星产品，该软件用于中、高职院校教授PLC 编程，利用内置的多个PLC 场景模型进行PLC 教学；目前《机床PMC 技术》课程多为FANUC数控系统，斯沃PLC软件的编程符号、梯形图编程方式以及内置编程器的编辑方式均有别于FANUC数控系统，软件与教材的匹配度不高，适用性有待提高，故很少在教学中采用，缺乏仿真系统介入像机床PMC等逻辑思维要求高、实践性强且梯形图程序编制复杂的课程，其授课效果往往不甚理想[4]，鉴于目前市面上欠缺能较好地用于数控机床PMC 程序编辑、调试与功能开发的教学及实训用软件，本文研究FANUC NC GUIDE PRO仿真系统在机床PMC教学中的应用，NC GUIDE PRO仿真系统具有基于实体真实仿真的强大功能，将其引入数控机床PMC教学，利用仿真系统操作PMC程序，结合教师的讲解，可实现边学边做、理论与实践相结合，从而有利于学生又好又快地掌握机床PMC技术，有助于实现人才培养目标。

1 FANUC NC GUIDE PRO引入教学的可行性

日本FANUC公司有两款专门用于数控系统仿真和开发试验的软件，分别是FANUC NC Guide Pro和FANUC NC Guide。

NC Guide 面向最终用户，用于在计算机上学习CNC 操作、数控编程和加工模拟，适用于机床操作与加工培训，无法进行PMC编辑与调试。

NC Guide Pro 面向机床制造商及开发人员，自带有包括0I-D、0I-F 至35I 等10 多种数控系统，每种系统都可在计算机上进行实体仿真，功能包括NC Guide功能、PMC编辑与调试、二次开发以及FANUC FOCAS2 函数仿真等，图1 所示为NC GUIDE PRO系统类型示意图，因此，FANUC NC Guide Pro满足并适合数控机床PMC教学的各种需求。

图1 CNC控制系统种类

2 仿真系统在教学中的应用

2.1 PMC程序和参数恢复

PMC 程序和参数的备份与恢复是机床管理、维护、维修人员必须掌握的技能[5-6]，可利用仿真系统进行PMC程序和参数的备份与恢复练习。此处以FANUC-0i MF为例，介绍仿真系统进行PMC 程序的恢复过程，其操作过程如图2、3 所示，仿真软件的操作步骤、屏幕界面与真实机床一模一样。

图2 PMC程序读入

图3 PMC写入FLASH ROM

利用NC GUIDE PRO仿真系统教学过程中学生可直观形象地看到PMC程序备份和恢复的各个步骤和操作界面，配合相应的讲解和注意事项提示，可指导学生全面掌握这一重要技能。

2.2 故障报警与排查

故障排查是数控机床维修PMC教学的一个重难点，也是传统教学难以突破教学效果的症结所在。NC GUIDE PRO面向机床厂家，在仿真系统里编辑并调试好的PMC程序可直接输入到数控机床进行使用，教学中利用NC GUIDE PRO 仿真系统可直观地观察到各种故障现象以及进行PMC故障设置和编制故障报警内容等。例如将将一台实体机床的PMC程序导入仿真系统会发生急停和外围设备报警，急停信号会在屏幕右下方以红色字“—EMG--”持续闪烁，外围报警可在信息界面里查看，图4所示为急停报警。

仿真系统里学生可直观形象地看到急停故障现象及PMC程序的运行状态，配合急停原理的讲解，可指导学生全面掌握机床急停故障的排查方法。

图4 急停报警

图5所示为外围设备气压低报警，图6所示为气压低报警梯形图，由观察到的故障现象，查看机床PMC运行状态，配合机床辅助设备的电气原理及功能作用的讲解，可指导学生全面掌握机床外围设备报警的故障排查以及掌握编辑故障报警信息等重要技能。

图5 气压低报警

图6 气压低报警梯图

利用仿真系统设置故障报警及诊断示范教学，可有效促使学生掌握数控机床外围设备的输入X、输出Y信号，理解梯形图与机床动作间的相互关系，掌握机床电气原理图的阅读与绘制、掌握机床常见故障的诊断方法、故障诊断步骤及相关注意事项。

2.3 PMC程序编制

数控机床功能与机床面板操作密不可分，机床调试与维护人员应熟练掌握机床面板程序及利用面板按键进行功能开发，独立编写梯形图程序是一个重要技能和难点，PMC 编程能力在一定程度上可衡量学生将来能否胜任数控维修工作。利用仿真系统的PMC编辑与调试功能有助于这一环节教学实施，编辑和开发各种机床功能，提升学生PMC编程能力，例如利用仿真系统编制图7所示的面板按键灯闪烁程序，不仅可以锻炼学生的PMC程序编程、编辑能力，也可直观地看到程序运行效果，某个按键1 s接通，1 s断开交替闪烁。

图7 闪烁程序

在PMC编程环节中利用仿真系统不仅有助于提升学生的PMC 编辑、调试与开发能力，还能有效锻炼学生的自主学习、探索新知识的能力，如可布置和要求学生去归纳一个完整的机床PMC程序应包括哪些内容，以及这些功能的梯形图又是怎样编写的，进而可完成对一台加工中心PMC程序全面的分析和掌握，极大地提升学生PMC编程能力，这在传统教学是无法实现的。

3 应用时的注意事项

（1）积极利用FANUC NC GUIDE PRO提升教学效果

《数控机床PMC技术》是数控技术专业和数控设备专业的核心专业课程。采用传统教学理论讲解只能让学生片面地、静止式地把握数控机床的某些典型功能的PMC程序结构、信号组成与工作特点，无法全面完整地学习一台数控机床完整的PMC 程序，同时刚接触机床维修的学生对机床电气结构、电气原理没有完整认知，单纯地理论讲解往往不容易理解机床PMC 程序与机床动作的对应关系，加之梯形图比较复杂，往往难以吸引学生的兴趣；实训教学可让学生直观地了解到机床PMC程序的输出结果和机床的动作过程，而对于机床梯形图编辑与调试往往受设备、场地等因素的制约而无法取得预期教学效果[7-8]。引入FANUC NC GUIDE PRO 仿真系统后，可在理论讲授过程中适时穿插NC GUIDE PRO 软件，借助其PMC编辑与调试等功能可让学生直接进行PMC编辑、验证程序结果，并观察机床的动作输出，从而有利于学生又好又快地掌握机床PMC技术。此外，在PMC实训时可事先将实训设备的PMC程序导入仿真系统进行集中学习，利用仿真系统进行不同版本的PMC比对学习，不仅可以帮助学生进一步温习和掌握PMC编辑、调试，通过比对梯形图差异还能激发学生的逻辑思维，提升编程能力以及安全意识等，从而进一步提高学生的职业素养。

（2）积极利用NC GUIDE PRO学习FANUC高端数控系统

目前数控机床PMC 技术教材多是FANUC-0I C 或FANUC-0I D 系列，内容与市场主流数控系统有所脱节，将FANUC NC GUIDE PRO 仿真系统引入教学中，可利用系统自带的新型数控系统进行学习，学生能够接触并掌握当前主流系统或高端数控系统，有助于缩短学生所学知识与社会需求间的差距，提升学生的综合素养。

（3）客观对待仿真系统的不足并合理使用

利用NC GUIDE PRO 进行机床PMC 教学可以很好地解决教学过程中的讲、练问题，但模拟系统也存在一些不足，如模拟软件不能真实再现数控机床机械部件的实际移动过程，因此，PMC 教学过程中要特别注意讲解梯形图输出信号与机床动作的对应关系，以免学生只懂程序逻辑过程却不了解程序运行时机床对应的动作过程；又如仿真系统的对象单一，只面向FANUC数控系统，还无法兼容西门子、华中数控系统的梯形图程序；又如利用仿真系统设置参数故障时有些参数无效，为此，软件的模拟学习与机床实操要协调进行。此外，仿真系统是单机版，建议采用云端教学模式，减少系统安装工作量。

4 结束语

机床PMC 课程引入专业专注于PMC 编辑与调试的FANUC NC GUIDE PRO 仿真系统，对解决少或无实训设备进行PMC 学习起到了很好的辅助作用；从实际教学效果来看，对学生掌握机床PMC 编辑、调试及开发等方面效果十分明显，对传统教学方式起到了很好的补充作用，丰富了信息化教学的教学方式和手段，利用NC GUIDE PRO 来进行机床PMC教学的方法值得肯定和推广。