3.2 机床操作面板配置
3.2.1 机床面板设计与选用
（1）机床操作面板分类
机床操作面板（以下简称机床面板）用于机床手动、自动操作及工作状态指示，它是数控机床必不可少的基本操作部件。机床面板以按钮、开关、指示灯等开关量输入/输出（DI/DO）器件为主，需要通过PMC程序对其进行控制。
机床面板原则上应由机床生产厂家根据机床的实际控制要求自行设计、制作，由机床生产厂家设计、制作的机床面板称为用户面板。
用户面板可较好地满足不同机床的个性化要求，但是，它只能使用通用型的按钮、开关、指示灯等标准器件，并以传统的电线、电缆与PMC的I/O单元（模块）连接。由于机床面板所需要的操作器件数量较多，因此，使用用户面板时，需要消耗较多的线材，面板制作、安装连接工作量大、生产制造成本高，而且故障检查维修不便，工作可靠性较差。
为了方便用户使用，数控系统生产厂家一般都可提供统一设计的机床面板供用户选配，这样的面板称为标准面板。标准面板不仅外形美观、结构紧凑，而且还可集成PMC网络总线接口，直接与PMC网络总线连接，因此，标准面板的安装连接非常简单、检查维修容易、工作可靠性高。
高配置的数控系统也可直接使用工业平板电脑（industrial panel PC）作为人机界面，利用平板电脑的触摸屏、图标，不仅可实现机床操作所需要的全部功能，而且还可以制作各种个性化的用户画面、视频，其功能强大、显示清晰、图形美观。
（2）用户面板连接
用户面板由机床生产厂家设计、制作，其形式多样，为了便于生产制造，多品种、小批量生产的数控机床大多采用按钮、开关、指示灯等标准器件组装。由于FANUC的I/O-Link总线通信需要使用专用的接口模块和通信软件，因此，用户面板的操作器件只能如图3.2.1所示，利用连接电缆，通过PMC的I/O单元（模块）与CNC的I/O-Link总线连接。
图3.2.1 用户面板连接
（3）FANUC标准面板规格
FANUC标准面板有机床主操作面板（简称主面板）、附加操作面板（简称子面板）及手持式操作单元（简称手持单元）3大类、多种规格可供用户选择。
FANUC主面板集成有I/O-Link总线接口，可作为PMC的I/O单元，直接与PMC的I/O-Link总线连接。子面板无I/O-Link总线接口，但它可与主面板直接连接，成为主面板I/O单元的输入/输出设备。
FANUC手持单元有手轮盒、手持面板和示教器3种。手轮盒的连接方式与子面板类似，它可作为主面板、I/O单元的输入/输出设备，连接到PMC的I/O-Link总线上；手持面板需要通过专门的I/O模块与I/O-Link总线连接。示教器（Pendant）带有微处理器和LCD显示器、键盘等器件，可作为数控系统的移动式操作单元，用于大型、复杂数控机床或FMC的现场操作；示教器需要通过专门的接口单元与CNC连接。
FS 0iF/0iF Plus系统的标准机床操作面板与FS 30i系列数控系统通用，并可部分兼容FS 0iC、FS 0iD系统产品，面板规格、性能如表3.2.1所示。
表3.2.1 FANUC标准面板规格表
（4）工业平板电脑
高配置的FS 0iF Plus数控系统可选配图3.2.2所示的FANUC PANEL i系列工业平板电脑（industrial panel PC）作为操作界面。
图3.2.2 工业平板界面
FANUC PANEL i系列工业平板电脑有PANEL i、PANEL iH、PANEL iH Pro等规格。PANEL i系列工业平板电脑采用Intel Core i5处理器、电容式触摸屏、1920×1080像素FULL HD（full high definition，全高清）显示，并利用FANUC HSSB（high speed serial bus，高速串行总线）与CNC连接。
PANEL i系列工业平板电脑有10.4in、15in、21.5in 3种规格，并安装了FANUC研发的iHMI操作界面，不但可实现机床操作所需要的全部功能，而且还可以用于CNC远程控制、诊断与维修。
3.2.2 标准面板功能与结构
FANUC数控系统可配套提供的标准机床操作面板有主面板、子面板、手持操作单元3类，面板功能与结构分别如下。
（1）主面板
FANUC标准主面板设计有数控系统基本操作所必需的操作方式选择、轴选择、程序运行控制、主轴控制等按键和指示灯，主面板集成有I/O-Link总线接口，可直接通过I/O-Link总线与CNC连接。
FS 0iF/0iF Plus的主面板有按键式、组合式两类，面板外形及功能如下。
①按键式。按键式主面板只有操作按键，无进给速度、主轴转速倍率调节开关及急停、系统电源通断等强电控制按钮。按键式主面板规格有图3.2.3所示的3种，每种又可分车削类机床用（T型）和镗铣类机床用（M型）两种结构；按键可根据需要，选择英文字母标记或符号标记。
图3.2.3 按键式主面板（单位：mm）
主面板A：主面板A如图3.2.3（a）所示，这是一种CNC分离MDI单元和主面板B（见下述）的集成组件，宽度与10.4in LCD/CNC单元相同。主面板A设计有55个用于机床操作的带LED按键及3个手轮、32/8点通用DI/DO连接接口，可直接连接后述的子面板、简易型手持式操作单元或其他I/O信号。
主面板B：通用型按键式主面板，外形如图3.2.3（b）所示。主面板B设计有55个用于机床操作的带LED按键和3个手轮、32/8点通用DI/DO连接接口，可直接连接后述的子面板、简易型手持式操作单元或其他I/O信号。
安全型主面板B：由主面板B改进的新产品，面板用于新型I/O-Link i总线的2通道安全冗余控制，产品符合ISO 23125、EN 12417安全标准。安全型主面板B的外形如图3.2.3（c）所示，其他功能与主面板B相同。
②组合式。FANUC组合式主面板由按键、倍率开关、按钮等操作器件组合而成，常用的有图3.2.4所示的小型主面板B、标准主面板两种结构；每种结构同样可分车削类机床用（T型）和镗铣类机床用（M型）两种规格；按键可根据需要，选择英文字母标记或符号标记。
图3.2.4 组合式主面板（单位：mm）
小型主面板B：小型主面板B安装有30个带LED按键、进给速度调节开关、主轴转速倍率调节开关、急停按钮，其外形如图3.2.4（a）所示，宽度与8.4in垂直布置的LCD/CNC/MDI一体型单元相同。小型主面板B带有3个手轮、24/16点通用DI/DO连接接口，可连接简易型手持式操作单元或其他I/O信号。
标准主面板：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，产品符合ISO 23125、EN 12417安全标准。标准主面板的外形如图3.2.4（b）所示，宽度（400mm）与水平布置的LCD/CNC/MDI一体型标准单元及MDI分离型15in LCD/CNC单元相同。
（2）子面板
子面板是按键式主面板的附加部件，子面板安装有进给速度和主轴转速倍率调节开关，系统急停、电源通断、存储器保护等按钮，手轮或RS232C接口等机床附加操作组件，以补充按键式主面板的功能。
子面板可直接与主面板连接，其中的存储器保护、倍率开关、手轮信号可直接由主面板的I/O-Link总线与CNC连接；急停、电源通断按钮由连接器统一汇总后，引入电气控制柜。子面板与主面板的互联插头、I/O地址均已统一设计与分配；主面板附加子面板后，通常不能再连接其他DI/DO信号。
FANUC子面板有无手轮和带手轮两种基本类型及A、B/B1、C/C1、D等多种结构可供用户选择。
①无手轮型。FANUC无手轮型子面板主要有图3.2.5所示的A、B、B1、D四种结构。无手轮子面板与按键式主面板结合使用，可达到组合式标准主面板同样的功能。
图3.2.5 无手轮子面板（单位：mm）
子面板A、D只是安装方式的区别，功能完全相同，面板安装有进给速度和主轴倍率调节开关、存储器保护、系统急停、电源通/断按钮。子面板B和B1的外形尺寸完全相同，但功能有所区别；子面板B无主轴倍率开关，但带RS232C接口；子面板B1带主轴倍率开关，但无RS232C接口；两者都无电源通断按钮。
②带手轮型。FANUC带手轮型子面板主要有图3.2.6所示的C、C1两种结构，带手轮子面板与按键式主面板结合使用，可在组合式标准主面板的基础上增加手轮功能。
图3.2.6 带手轮子面板（单位：mm）
子面板C和C1的外形尺寸完全相同，但功能有所区别；子面板C是在子面板B的基础上，增加了手轮和系统电源通断按钮；子面板C1则是在子面板B1的基础上，增加了手轮和电源通断按钮。
（3）手持操作单元
FANUC常用的手持单元有图3.2.7所示的手轮盒、手持面板和i系列示教器3种。
图3.2.7（a）所示的手轮盒安装有手轮轴选择、手轮倍率调节开关、手轮ON/OFF按钮及手轮；手轮盒可作为主面板、I/O单元的输入/输出设备，连接到PMC的I/O-Link总线上。手轮盒多用于中小型数控机床的对刀、工件测量等操作。
图3.2.7 手持操作单元
图3.2.7（b）所示的手持面板是一种微型机床操作面板，面板安装有手轮、急停按钮、单元ON/OFF开关、进给倍率调节开关和简易机床操作面板；简易操作面板带有16字×2行的液晶显示器、4个LED指示灯以及操作方式选择、轴方向选择、主轴启停及倍率调节、循环启动/停止等20个常用按键；面板需要通过专门的接口模块与I/O-Link总线连接。手持面板既可用于中小型数控机床的对刀、工件测量等操作，也能用于大型数控机床的现场操作。
图3.2.7（c）所示的i系列示教器（iPendant）的外形及功能与FANUC工业机器人的示教器基本相同。示教器带有微处理器和5in LCD显示器、61键操作面板及急停按钮、单元ON/OFF开关等操作器件，需要通过专门的示教器连接接口与CNC连接。示教器可作为数控系统的移动式操作单元，用于大型、复杂数控机床或FMC的现场操作。
3.2.3 标准单元面板配置
为了保证机床操作台的美观，机床操作面板需要和CNC组成一个统一的整体，因此，标准面板需要根据CNC结构选配。FS 0iF、FS 0iF Plus标准配置系统为LCD/CNC/MDI一体型结构，其基本尺寸及FANUC标准机床操作面板的选配方法如下。
（1）FS 0iF标准单元
FS 0iF系统的标准配置为8.4in LCD/CNC/MDI一体型单元（以下简称8.4in标准单元）有图3.2.8所示的MDI水平布置和垂直布置两种结构，水平布置的一体型单元为400mm（宽）×200mm（高）；垂直布置的一体型单元为260mm（宽）×300mm（高）。
图3.2.8 FS 0iF标准单元（单位：mm）
8.4in标准单元的FANUC标准面板配置的常用方式如图3.2.9所示。
①水平布置。MDI水平布置的8.4in标准单元的面板配置方式通常有图3.2.9（a）所示的组合式和标准型两种。
图3.2.9 FS 0iF一体型单元面板配置
组合式面板可采用“按键式主面板B+子面板B（或B1）”的配置方式，组合后的机床操作面板具有55个带LED按键、进给速度和主轴转速倍率调节开关、存储器保护及急停按钮等完整的系统操作器件。主面板B的55个带LED按键中，FANUC公司已预留了20个功能可由机床生产厂家规定的用户自定义带LED按键，可用于机床冷却、润滑、自动换刀等辅助装置的操作。子面板B（或B1）的倍率调节开关、存储器保护和急停按钮，可通过标准电缆与主面板B直接连接，用户无需另行接线。组合式面板无系统电源通断控制按钮，因此，系统电源通断的操作器件需要由机床生产厂家设计。
标准型面板为使用FS 0iF新型标准安全主面板的配置方式，标准主面板不仅具有上述组合式面板的全部功能，而且还带有数控系统电源通断按钮和新型I/O-Link i总线的2通道安全冗余控制功能，产品符合ISO 23125、EN 12417安全标准。
②垂直布置。MDI垂直布置的8.4in标准单元的通常使用组合式小型主面板，进行图3.2.9（b）所示的配置。小型主面板B所有带LED按键的功能均已定义，系统电源通断及机床冷却、润滑、自动换刀等操作器件，需要机床生产厂家补充用户面板，用户面板可通过主面板的24/16点通用DI/DO连接。
（2）FS 0iF Plus标准单元
FS 0iF Plus系统的标准配置为10.4in LCD/CNC/MDI一体型单元（以下简称10.4in标准单元），标准单元有图3.2.10所示的MDI水平布置和垂直布置两种结构。
图3.2.10 FS 0iF Plus标准单元（单位：mm）
FS 0iF Plus为FANUC最新产品，一般采用新系列I/O-Link i总线2通道安全冗余控制的安全型操作面板，标准面板的常用配置方式如下。
①水平布置。MDI水平布置的10.4in标准单元的外形尺寸为400mm（宽）×220mm（高），常用的面板配置方式有图3.2.11所示的两种。
图3.2.11（a）为使用安全型标准主面板的配置方式，主面板有55个带LED按键、进给速度和主轴倍率调节开关、系统电源通断和急停按钮、2通道安全信号连接端，产品符合ISO 23125、EN 12417安全标准。在主面板的55个带LED按键中，FANUC已预留了20个功能可由机床生产厂家规定的用户自定义带LED按键，可用于机床冷却、润滑、自动换刀等辅助装置的操作。
图3.2.11 FS 0iF Plus水平单元配置
如果需要，FS 0iF Plus标准单元也可使用图3.2.11（b）所示的主面板B和子面板B（或B1）的组合，子面板可通过标准电缆与主面板连接。组合式面板无系统电源通断控制按钮，因此，系统电源通断的操作器件需要由机床生产厂家设计。
图3.2.12 FS 0iF Plus垂直单元配置
②垂直布置。MDI垂直布置的10.4in标准单元的外形尺寸为290mm（宽）×300mm（高），因此，通常用安全型主面板B和子面板A，进行图3.2.12所示的配置。
安全型主面板B有55个带LED按键、2通道安全信号连接端；子面板A安装有进给速度和主轴倍率调节开关、存储器保护、系统急停、电源通/断按钮；机床的冷却、润滑、自动换刀等辅助装的置操作，可使用主面板B的20个用户自定义带LED按键。
3.2.4 分离型CNC面板配置
FS 0iF系统的标准配置为8.4in LCD/CNC/MDI一体型单元，如需要10.4in或15in LCD显示，需要选配LCD/CNC单元与分离型MDI的结构；FS 0iF Plus系统的标准配置为10.4in LCD/CNC/MDI一体型单元，如需要15in LCD显示，需要选配LCD/CNC单元与分离型MDI的结构。常用的MDI分离型单元的面板选配方法如下。
（1）10.4in分离型单元
FS 0iF系统的10.4in LCD/CNC单元及分离型MDI的外形与尺寸如图3.2.13所示。分离型MDI有水平和垂直布置两种基本型式、3种结构，水平布置MDI为230mm×220mm；早期的垂直布置MDI外形为290mm×220mm，或使用前述图3.2.3（a）所示的MDI/机床面板一体式主面板A；新的垂直布置MDI外形为290mm×160mm。
图3.2.13 10.4in LCD/CNC与分离型MDI（单位：mm）
MDI分离型10.4in CNC的标准面板配置一般有图3.2.14所示的两种方案。
图3.2.14（a）为MDI水平布置的标准面板配置，系统可选配主面板B（或安全型主面板B）、子面板C（或C1）的组合。主面板B有55个带LED按键，子面板C（或C1）有进给速度和主轴倍率调节开关，存储器保护、急停和系统电源通断按钮，手轮等操作器件；主面板B预留的20个带LED按键可用于机床冷却、润滑、自动换刀等辅助装置的操作，因此，系统一般不再需要增加其他用户面板。
图3.2.14 10.4in分离型面板配置
图3.2.14（b）为MDI垂直布置的标准面板配置，系统可选配主面板B（或安全型主面板B）、子面板A的组合；为了降低操作面板高度，FS 0iF/0iF Plus系统推荐使用290mm×160mm的垂直布置MDI。图3.2.14（b）所示的组合机床操作面板，除了缺少手轮外，其他功能均与上述水平布置面板相同，因此，系统同样可以不再增加其他用户面板。
（2）15in分离型单元
15in LCD/CNC单元（FS 0iF/0iF Plus）及分离型MDI外形尺寸如图3.2.15所示。
图3.2.15 15in LCD/CNC与分离型MDI（单位：mm）
MDI分离型15in LCD/CNC单元通常采用垂直布置，标准面板一般有图3.2.16所示的两种配置方案。
图3.2.16 15in分离型面板配置
图3.2.16（a）为MDI和安全型标准主面板的组合，MDI的尺寸为400mm×145mm；主面板有55个带LED按键、进给速度和主轴倍率调节开关、系统电源通断和急停按钮，可利用新型I/O-Link i总线进行2通道安全冗余控制，产品符合ISO 23125、EN 12417安全标准。在主面板的55个带LED按键中，FANUC已预留了20个功能可由机床生产厂家规定的用户自定义带LED按键，可用于机床冷却、润滑、自动换刀等辅助装置的操作。
图3.2.16（b）为MDI和安全型主面板B、子面板D的组合，MDI的尺寸为290mm×160mm；组合面板的功能与上述MDI和安全型标准主面板的组合相同。主面板B有55个带LED按键，并预留了20个用于机床冷却、润滑、自动换刀等辅助装置操作的带LED按键；子面板D上安装有进给速度和主轴倍率调节开关，存储器保护、急停和系统电源通断按钮。