王志欣，黃建凌

（浙江亞太機(jī)電股份有限公司，浙江杭州 311203）

宏程序在設(shè)備中的運(yùn)用

王志欣，黃建凌

（浙江亞太機(jī)電股份有限公司，浙江杭州 311203）

從宏變量運(yùn)算、接口系統(tǒng)變量、宏程序條件運(yùn)算等方面，介紹宏程序的變量以及宏程序在設(shè)備生產(chǎn)中的運(yùn)用。

宏程序；變量；數(shù)控機(jī)床

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.12.52

0 前言

宏程序在數(shù)控機(jī)床上有著重要作用，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)加工中非常重要。有一些復(fù)雜零件，離開(kāi)了宏程序，它的加工程序就無(wú)法編制（利用CAM繪圖軟件并進(jìn)行后處理生成的程序除外）;簡(jiǎn)單重復(fù)的零件，利用宏程序可以大大提高生產(chǎn)效率，減少編程量。

以北京FANUC 0i系統(tǒng) B-6351C為參考，通過(guò)多方面的內(nèi)容和應(yīng)用實(shí)例，向大家介紹宏程序的變量以及宏程序在設(shè)備生產(chǎn)中的運(yùn)用。

1 宏變量的分類

宏變量根據(jù)變量號(hào)和用途可以分4大類（表1）。

2 系統(tǒng)變量說(shuō)明

系統(tǒng)變量是和NC內(nèi)部數(shù)據(jù)以及PMC交流通信的變量，各個(gè)變量有著不同的功用和性能。有些變量可讀可寫(xiě)，有些變量只能寫(xiě)，有些變量只能讀，因此，系統(tǒng)變量是機(jī)床自動(dòng)控制和通用加工程序編寫(xiě)以及開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)變量與CNC，PMC之間關(guān)系如表2～表4所示（一些不常用的變量略談）。

表1 宏變量的分類

表2 工件零點(diǎn)偏移值的系統(tǒng)變量

表3 機(jī)床位置信息的系統(tǒng)變量

表4 刀具補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)變量

表3中，位置信息不能寫(xiě)，只能讀取使用；每組變量最后一位數(shù)字代表軸號(hào)，一般表示第1軸～第4軸。

表4中，刀具補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)變量可讀可寫(xiě)。當(dāng)偏置組數(shù)≤200組時(shí)，也可以使用括號(hào)中的#2001～#2400。

3 宏變量的運(yùn)算

宏變量的運(yùn)算包括算術(shù)、函數(shù)、邏輯以及條件等運(yùn)算符（表5）。

進(jìn)行宏變量運(yùn)算時(shí)，需注意10點(diǎn)。

（1）宏變量運(yùn)算時(shí)，必須先賦值，后運(yùn)算。例如：

（2）反三角函數(shù)取值范圍由參數(shù)P6004.0的取值決定（表6）。

例如：#1=ATAN[-1]/[-1]=225°（變量賦值省略，假設(shè)變量等于-1）；#1=ATAN[-1]/[-1]=-135°（變量賦值省略，假設(shè)變量等于-1）。

（3）宏變量值的精度約為8位十進(jìn)制數(shù)，當(dāng)在加/減運(yùn)算處理非常大的數(shù)時(shí)，可能得不到期望的結(jié)果。

（4）宏變量運(yùn)算先后順序一般遵循：①先函數(shù)，②再乘除，與運(yùn)算，③最后是加減、邏輯或、邏輯異或運(yùn)算。

（5）宏變量的運(yùn)算都是在方括號(hào)內(nèi)進(jìn)行的，不能用小括號(hào)。小括號(hào)內(nèi)只能用作注釋。此外，括號(hào)可以改變運(yùn)算順序，但一行宏程序中最多只能使用5級(jí)方括號(hào)，超過(guò)5級(jí)時(shí)宏程序會(huì)P/S No.118報(bào)警。

（6）宏程序中引用的變量值會(huì)根據(jù)地址的最小單位自動(dòng)四舍五入。如精度為0.001mm時(shí)，當(dāng)用#1=12.3456，G00 X#1時(shí)，實(shí)際X位置是12.346。

（7）使用負(fù)號(hào)“-”時(shí)，負(fù)號(hào)必須放到#號(hào)前面，當(dāng)使用未定義的變量時(shí)（也叫空變量，變量#0總是空變量），變量和地址都會(huì)被忽略不計(jì)，機(jī)床不報(bào)警。

（8）表達(dá)式也可以用于指定變量號(hào)，但必須在封閉的方括號(hào)中，如：#1=#[#1+#3-29]。

（9）局部變量，公共變量取值是有范圍的，正值為+10-29～+1047，0 值；負(fù)值時(shí)為-1047～-10-29，超出會(huì)產(chǎn)生 P/S No.111 報(bào)警。

（10）相關(guān)參數(shù)說(shuō)明。

參數(shù)P3204.0等于0時(shí)，括號(hào)是方括號(hào)“[]”，等于1時(shí)是小括號(hào)“（）”。

參數(shù)P6000.5 SMB等于0時(shí)程序單節(jié)運(yùn)行時(shí)宏程序不停止，等于1時(shí)宏程序單節(jié)也停止.

參數(shù)P6001.6 CCV等于0時(shí)局部變量#1～#33值復(fù)位時(shí)變成空，等于1時(shí)不變。

參數(shù)P6001.7 CLV等于0時(shí)公用變量#100～#199值復(fù)位時(shí)變成空，等于1時(shí)不變。

參數(shù)P3209.2 MCY等于0時(shí)在MDI方式下可以輸入宏變量的值，等于1時(shí)不可以輸入。

參數(shù)P3209.6MC等于0時(shí)任何方式下都可以輸入宏變量的值，等于1時(shí)只有在MDI方式下才能輸入。

4 接口系統(tǒng)變量以及對(duì)應(yīng)的接口地址

該類變量可以實(shí)現(xiàn)宏程序與PMC之間的信號(hào)交流和電平轉(zhuǎn)換，以達(dá)到利用外部控制條件實(shí)現(xiàn)對(duì)宏程序的控制，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)利用宏程序?qū)MC控制的影響（表7）。這類變量在無(wú)人值守的自動(dòng)化以及復(fù)雜加工方面有重要應(yīng)用。

表5 宏變量運(yùn)算說(shuō)明

表6 函數(shù)取值范圍與參數(shù)的關(guān)系

從表7可以看出，宏程序與PMC信號(hào)傳遞是通過(guò)如圖1所示方式進(jìn)行的。

5 #3000系列常用系統(tǒng)變量說(shuō)明

（1）#3000。給CNC程序設(shè)置一個(gè)報(bào)警的系統(tǒng)變量，其取值范圍為0～200。當(dāng)把以上范圍的任何一個(gè)值賦予#3000時(shí)，CNC就會(huì)停止并產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警號(hào)為3000+#3000值的報(bào)警（例如，#3000=8，則報(bào)警號(hào)是3008），并且可以在屏幕報(bào)警欄上顯示不超過(guò)26個(gè)字符的報(bào)警信息。書(shū)寫(xiě)格式：#3000=8（PART NOT FOUND）。

圖1 宏程序與PMC信號(hào)傳遞方式

（2）#3006。給CNC程序設(shè)置一個(gè)信息顯示的系統(tǒng)變量，取值范圍是“1”，當(dāng)程序運(yùn)行到該段程時(shí)，停止運(yùn)行并停止，并且可以書(shū)寫(xiě)不超過(guò)26個(gè)字符的信息并在屏幕信息欄上顯示。書(shū)寫(xiě)格式：#3006=1（PARTFOUND）。

（3）#3001。該系統(tǒng)變量以毫秒（ms）為單位計(jì)時(shí)器，當(dāng)計(jì)時(shí)值累積到2 147 483 648 ms時(shí)，歸零重計(jì)。當(dāng)電源接通時(shí)，該變量值復(fù)位為0。該變量可以讀，也可以寫(xiě)，常用作一次開(kāi)機(jī)時(shí)間統(tǒng)計(jì)。

表7 接口系統(tǒng)變量對(duì)PMC的控制及影響

（4）#3002。該系統(tǒng)變量是當(dāng)循環(huán)啟動(dòng)燈亮起時(shí)以小時(shí)為單位計(jì)時(shí)器，當(dāng)計(jì)時(shí)值累積到9544.371 767 h時(shí)，歸零重計(jì)。該計(jì)時(shí)器即使電源斷電時(shí)，累積值也不會(huì)丟失。該變量可以讀，也可以寫(xiě)，常常用作設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)。

（5）#3011。該系統(tǒng)變量用于讀取CNC系統(tǒng)的當(dāng)前日期，并以10進(jìn)制顯示年、月、日。如日期是2015年6月18日，則顯示為20150618。該變量不能寫(xiě)，只能讀，常用作程序運(yùn)行時(shí)間（日期）報(bào)警。

（6）#3012。該系統(tǒng)變量用于讀取CNC系統(tǒng)的當(dāng)前時(shí)間，以24 h制并以10進(jìn)制方式顯示時(shí)、分、秒時(shí)間。如12：30：46，則顯示123046。該變量不能寫(xiě)，只能讀，常用作程序運(yùn)行時(shí)間（日期）報(bào)警。

（7）#3003。該系統(tǒng)變量用于改變程序自動(dòng)運(yùn)行中的狀態(tài)，并且有時(shí)不受操作面板上單段按鈕選擇以及一些輔助（如常用的M，S，T等）功能命令是否完成信號(hào)輸出的影響（表8）。

（8）#3004。該系統(tǒng)變量用于改變程序自動(dòng)運(yùn)行中的狀態(tài)，并且有時(shí)不受操作面板上進(jìn)給暫停、進(jìn)給速度倍率按鈕選擇的影響（表9）。

（9）#3005。該系統(tǒng)變量是一個(gè)16位二進(jìn)制數(shù)，以SEETING畫(huà)面方式輸入10進(jìn)制數(shù)，它會(huì)變化成二進(jìn)制后按位寫(xiě)入。如果讀出時(shí)它會(huì)把二進(jìn)制變換成10進(jìn)制。0i系統(tǒng)中起作用的各位如表10所示。

表8 系統(tǒng)變量#3003取值及功用

表9 系統(tǒng)變量#3004取值及功用

表10 0i系統(tǒng)中#3005常用起作用的各位

#0（TVC）:是否進(jìn)行TV檢查。

#1（ISO）:輸出代碼是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，否則是ETA標(biāo)準(zhǔn)。

#2（INI）：英寸輸入，否則以公制輸入。

#5（SEQ）：是否需要自動(dòng)插入行順序號(hào)。

#9（FCV）：紙帶格式FS10，否則使用FS11格式（以前程序保存在紙帶上，以打點(diǎn)的格式，不同的孔代表不同的內(nèi)容）

（10）#3007。該變量是利用SETTING或外部信號(hào)輸入設(shè)置各軸的鏡像功能，同時(shí)也可以讀出以查看各軸鏡像，它是一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)，輸入時(shí)自動(dòng)分解成二進(jìn)制按位寫(xiě)入。0i系統(tǒng)中起作用的各位見(jiàn)表11。

需要說(shuō)明的是：①值是0時(shí)鏡像無(wú)效，1是有效；②當(dāng)用鏡像信號(hào)和SEETING兩者對(duì)一個(gè)軸設(shè)置鏡像時(shí)，信號(hào)值和設(shè)定值相或（其中一個(gè)是1，則為1），然后輸出；③它是一個(gè)寫(xiě)保護(hù)變量，只能在SEETING畫(huà)面設(shè)定，其他方式輸入則產(chǎn)生P/S116“WRITEPROTECTEDVARIABLE”報(bào)警。

表11 0i系統(tǒng)中#3007常用起作用的各位

（11）#3901。該變量是一個(gè)統(tǒng)計(jì)已加工的零件數(shù)（完成數(shù)），可讀可寫(xiě)，但不能用負(fù)數(shù)寫(xiě)入。

（12）#3902。該變量可以設(shè)置要求加工的零件數(shù)（目標(biāo)數(shù)），可讀可寫(xiě)，但不能用負(fù)數(shù)寫(xiě)入。

6 宏程序一些條件運(yùn)算簡(jiǎn)要說(shuō)明

（1）GOTON 語(yǔ)句，N的取值范圍是1～99999.如果超出取值范圍，則產(chǎn)生P/S 128報(bào)警。

（2）IF[ ]GOTON 語(yǔ)句，當(dāng)IF方括號(hào)里邊條件滿足時(shí)，跳轉(zhuǎn)到N語(yǔ)句的地方。

（3）IF[ ]THEN 語(yǔ)句，當(dāng)IF方括號(hào)里邊條件滿足時(shí)，執(zhí)行一個(gè)語(yǔ)句。

（4）WHILE[ ]DOm

當(dāng)WHILE語(yǔ)句方括號(hào)里的條件是滿足時(shí)，執(zhí)行DOm～ENDm之間的程序。不滿足執(zhí)行ENDm后邊的程序。

需要說(shuō)明的是：①m取值只能是1，2，3，以外其他值產(chǎn)生報(bào)警P/S 126；②當(dāng)指定了DOm和ENDm，而沒(méi)有指定WHILE[]條件語(yǔ)句時(shí)，程序在Dom和ENDm無(wú)限循環(huán)；③DOm～ENDm循環(huán)中的標(biāo)號(hào)（m取值1，2，3）可以多次使用，但是不同的條件語(yǔ)句DO范圍不能有重疊，條件轉(zhuǎn)移時(shí)也不能進(jìn)入循環(huán)內(nèi)部，如有重疊或轉(zhuǎn)移進(jìn)入循環(huán)內(nèi)部時(shí)則會(huì)產(chǎn)生P/S 124報(bào)警（圖2）。

7 宏程序在日常生產(chǎn)中的應(yīng)用舉例

以上是對(duì)系統(tǒng)變量以及系統(tǒng)變量運(yùn)算的簡(jiǎn)要敘述，下面以實(shí)例說(shuō)明宏變量的具體使用方法。

7.1 實(shí)例1

為了平衡生產(chǎn)，生產(chǎn)中產(chǎn)品夾具一般同時(shí)加工左右2個(gè)產(chǎn)品，分別設(shè)定坐標(biāo)系為G54和G55。由于特殊原因需要單獨(dú)生產(chǎn)左產(chǎn)品或右產(chǎn)品時(shí)，需要調(diào)試員去轉(zhuǎn)換程序，調(diào)出左產(chǎn)品程序或右產(chǎn)品程序，加工結(jié)束后還要調(diào)出左右都有的程序，非常麻煩，而且影響生產(chǎn)。新手操作時(shí)，還容易出現(xiàn)調(diào)錯(cuò)程序，發(fā)生撞刀事故的風(fēng)險(xiǎn)。為了適合生產(chǎn)要求，利用宏程序解決了上述問(wèn)題。解決過(guò)程如下：

第1步：對(duì)產(chǎn)品夾具進(jìn)行改造，在夾具的防錯(cuò)位置加裝了傳感器，左邊的用A傳感器，來(lái)感知左產(chǎn)品是否存在，作為機(jī)床的輸入點(diǎn)設(shè)定為X1020.1；右邊的用B傳感器，來(lái)感知右產(chǎn)品是否存在，作為機(jī)床的輸入點(diǎn)設(shè)定為X1020.2。

第2步：利用FANUC編程軟件對(duì)PMC梯圖進(jìn)行修改，在合適位置加入如圖3所示的一段程序。

第3步：將不同的狀態(tài)分別編程，作為子程序進(jìn)行調(diào)用。圖4是將不同狀態(tài)進(jìn)行了分解和編程。

狀態(tài)1是2種產(chǎn)品都有，設(shè)定程序?yàn)椋?/p>

圖3 利用FANUC軟件修改PMC梯圖的程序1

圖4 不同狀態(tài)的分解和編程

狀態(tài)2：只有左產(chǎn)品，設(shè)定程序?yàn)椋?/p>

狀態(tài)3：只有右產(chǎn)品，設(shè)定程序?yàn)椋?/p>

第4步：編制主程序，見(jiàn)下列主程序（僅作參考，不同設(shè)備輔助功能不同）

檢查左右產(chǎn)品是否都存在，如存在跳轉(zhuǎn)至程序O0001

檢查左產(chǎn)品是否存在，如存在跳轉(zhuǎn)至程序O0002

檢查右產(chǎn)品是否存在，如存在跳轉(zhuǎn)至程序O0003

通過(guò)以上步驟，可以方便而且不用更改程序就能達(dá)到目的，提高了生產(chǎn)效率和安全性。

7.2 實(shí)例2

圖5左邊是泵體產(chǎn)品，為了保證產(chǎn)品的幾何精度和減少工藝步驟，將其放到帶有4軸的加工中心上進(jìn)行加工。右邊是該產(chǎn)品的工裝夾具。

圖5 泵體加工程序示意

產(chǎn)品工藝及加工過(guò)程要求：① 以產(chǎn)品的X面，Y面定位，從Z面壓緊，同時(shí)C面用擺轉(zhuǎn)油缸壓緊，以免加工Φ20mm時(shí)產(chǎn)品移動(dòng)。②伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)至90°加工A面以及孔Φ20mm。③完畢之后，伺服電機(jī)帶動(dòng)夾具轉(zhuǎn)動(dòng)到-90°，加工B面，同時(shí)完成M10螺紋加工（要求：在加工上述過(guò)程中，為防止產(chǎn)品在加工過(guò)程中移動(dòng)，回轉(zhuǎn)油缸壓緊在產(chǎn)品的C面）。④上述2個(gè)工序完成之后，伺服電機(jī)再轉(zhuǎn)回到0°，松開(kāi)回轉(zhuǎn)油缸，壓腳分別向左右擺轉(zhuǎn)45°，再對(duì)C面進(jìn)行加工，同時(shí)完成M8螺紋的加工。⑤最后壓緊缸松開(kāi)，取出產(chǎn)品，并放置新的產(chǎn)品，壓緊缸壓緊產(chǎn)品（注：產(chǎn)品側(cè)面壓緊用按鈕）。

為了實(shí)現(xiàn)上述工藝要求，利用宏程序解決了上述問(wèn)題。

第1步：對(duì)液壓油路進(jìn)行了改進(jìn)，主要是在回轉(zhuǎn)油缸夾緊松開(kāi)油路加入了壓力繼電器，進(jìn)行油缸位置的輔助監(jiān)控，以免撞刀，其夾緊壓力用SP1 X1000.0作為壓緊信號(hào)。壓緊動(dòng)作控制用Y1000.0來(lái)控制，放松壓力用SP2 X1000.1作為放松信號(hào)，放松動(dòng)作控制用Y1000.1（圖6）。

第2步：利用FANUC編程軟件對(duì)PMC梯圖進(jìn)行了修改，在合適的位置加入了如圖7所示的一段程序。

第3步：根據(jù)工藝要求編制程序

圖6 液壓油路的改進(jìn)

圖7 利用FANUC軟件修改PMC梯圖的程序2

擺轉(zhuǎn)缸是否夾緊檢查，如夾緊轉(zhuǎn)跳到加工程序進(jìn)行加工

如果擺轉(zhuǎn)油缸沒(méi)夾緊則報(bào)警停止。

擺轉(zhuǎn)缸是否放松檢查，如放松跳轉(zhuǎn)到加工程序進(jìn)行加工

如果擺轉(zhuǎn)缸沒(méi)松開(kāi)則報(bào)警停止

通過(guò)這個(gè)程序，你就很容易的達(dá)到了工藝過(guò)程要求。

7.3 實(shí)例3

在生產(chǎn)加工中刀具會(huì)出現(xiàn)磨損，如果檢查后刀具仍可繼續(xù)使用，就需要修改刀具的磨損量，以保證產(chǎn)品尺寸。如果刀具需要更換，則需要修改刀具的幾何尺寸。修改磨損量和修改刀具幾何尺寸，都有可能修改錯(cuò)誤，特別是新職工更容易出現(xiàn)這種情況。修改發(fā)生錯(cuò)誤后，機(jī)床運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)撞刀和報(bào)廢產(chǎn)品，日常管理發(fā)現(xiàn)，修改刀具參數(shù)錯(cuò)誤引起的撞刀故占總事故率的5%左右。為了減少該類事故的發(fā)生，利用宏程序，將刀具參數(shù)變化量限制到1mm，磨耗變化量限制在0.05mm之內(nèi)。如果修改量超出控制范圍，將出現(xiàn)報(bào)警，停止運(yùn)行（圖8）。具體操作如下（僅以長(zhǎng)度為例說(shuō)明）。

第1步：從圖8a）可以看出，該程序的T1用的是H8（程序的第5行），對(duì)應(yīng)下圖中應(yīng)該是8#刀偏，其具體尺寸是形狀H=-428.8，磨損 H=-0.020。

第2步：通過(guò)查看上邊表4，該刀具參數(shù)宏變量對(duì)應(yīng)是#11008和#10008。

第3步：如果刀具長(zhǎng)度更改量控制在±1mm，那么#11008應(yīng)-429.8≤#11008≤-427.8。如果長(zhǎng)度磨損更改量控制在±0.05mm，那么#10008應(yīng)在-0.08≤#10008≤+0.03。

第4步：宏程序編寫(xiě)如下：

圖8 程序與刀具參數(shù)

8 結(jié)語(yǔ)

宏程序在設(shè)備中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，本文通過(guò)對(duì)FANUC 0i系統(tǒng)B-6351C宏變量運(yùn)算、接口系統(tǒng)變量以及對(duì)應(yīng)的接口地址等等說(shuō)明，加入作者自己的注解和理解，同時(shí)通過(guò)實(shí)際應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行解說(shuō)，敘述了宏程序在產(chǎn)品加工中的應(yīng)用，對(duì)實(shí)際工作有一定借鑒意義。

TP271+.4

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〔編輯 吳建卿〕