基于參數(shù)設(shè)置的PLC用戶報(bào)警功能與應(yīng)用*

魏 勝

（深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，廣東 深圳 518055）

基于參數(shù)設(shè)置的PLC用戶報(bào)警功能與應(yīng)用*

魏 勝

（深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，廣東 深圳 518055）

數(shù)控機(jī)床的輸入輸出功能由PLC程序來(lái)控制，其信號(hào)狀態(tài)可作為故障診斷的依據(jù)，而PLC用戶報(bào)警功能可以為機(jī)床用戶提供更直接有效的診斷方法．文章詳述了FANUC數(shù)控系統(tǒng)PLC用戶報(bào)警功能的編程方法和應(yīng)用，并針對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置，利用窗口讀取功能指令，設(shè)計(jì)與建立了相應(yīng)的PLC用戶報(bào)警程序并上機(jī)調(diào)試．該程序可為參數(shù)設(shè)置問(wèn)題所導(dǎo)致的故障提供有效的診斷方法，為進(jìn)一步完善數(shù)控機(jī)床的報(bào)警信息提供理論依據(jù)．

參數(shù)；PLC用戶報(bào)警；窗口數(shù)據(jù)；FANUC

數(shù)控機(jī)床的報(bào)警可以分成2大類，一類稱為內(nèi)部報(bào)警，主要是根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)、伺服放大器等的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警文本，為用戶進(jìn)行故障診斷和排除提供參考，這類報(bào)警是系統(tǒng)本身所固有的；另一類稱為外部報(bào)警或用戶報(bào)警，是機(jī)床廠商根據(jù)機(jī)床外圍運(yùn)行狀態(tài)所設(shè)計(jì)的報(bào)警文本，如“冷卻電機(jī)過(guò)載”，“冷卻液不足”等，方便用戶判斷故障的原因和位置，為排除故障提供有效的診斷方法[1].

機(jī)床研究人員針對(duì)不同數(shù)控系統(tǒng) PLC用戶報(bào)警的原理和編程方法進(jìn)行了分析和應(yīng)用[2,3]，研究了應(yīng)用技巧并給出了具體實(shí)例[4,5]，而對(duì)與參數(shù)設(shè)置有關(guān)的用戶報(bào)警卻很少涉及.FANUC數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)功能強(qiáng)大，系統(tǒng)參數(shù)用于設(shè)定數(shù)控機(jī)床及其輔助設(shè)備的規(guī)格和內(nèi)容，以及加工操作所需的數(shù)據(jù).在機(jī)床廠家制造機(jī)床和最終用戶使用機(jī)床的過(guò)程時(shí)，通過(guò)輸入系統(tǒng)參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)傳輸、操作功能和加工條件等方面的設(shè)定和調(diào)用.如果參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤，將會(huì)影響數(shù)控機(jī)床的功能和性能，甚至導(dǎo)致運(yùn)行故障.本文主要研究FANUC數(shù)控系統(tǒng)與參數(shù)設(shè)置有關(guān)的用戶報(bào)警的設(shè)計(jì)和編程方法，介紹窗口讀取功能指令的原理，根據(jù)參數(shù)特性設(shè)定相應(yīng)的報(bào)警觸發(fā)條件，編寫(xiě)完整的PLC程序和中文報(bào)警文本，并通過(guò)上機(jī)調(diào)試進(jìn)行驗(yàn)證.

1 功能指令

FANUC系統(tǒng)提供多個(gè)PMC功能指令方便用戶進(jìn)行編程，如“COMP”（數(shù)值大小比較)、“NUMEB”（定義二進(jìn)制常數(shù)）等.其中功能指令“WINDR”可以在PMC和CNC之間經(jīng)由窗口讀取多種數(shù)據(jù)項(xiàng)，而且具有高速響應(yīng)功能，可在一段掃描時(shí)間內(nèi)完成讀取數(shù)據(jù)，其格式如圖 1所示.當(dāng)控制條件ACT=1時(shí)，執(zhí)行“WINDR”功能指令，讀取數(shù)據(jù)結(jié)束后“W1=1”；而控制數(shù)據(jù)地址用 PMC字節(jié)地址來(lái)指定儲(chǔ)存控制數(shù)據(jù)的區(qū)域.

在執(zhí)行“WINDR”功能指令以前由順序程序設(shè)定控制數(shù)據(jù)區(qū)，控制數(shù)據(jù)區(qū)可使用非易失性存儲(chǔ)區(qū)如“D”地址.在利用“WINDR”功能指令讀取參數(shù)時(shí)，其控制數(shù)據(jù)地址按表I分布①FANUC PMC梯形圖語(yǔ)言編程說(shuō)明書(shū)［Z］.北京FANUC公司..其中功能代碼“17”是特指讀取參數(shù)功能，相應(yīng)地，寫(xiě)入?yún)?shù)功能代碼為“18”、讀取刀具偏置量功能代碼為“13”、讀取主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速功能代碼為“50”等，具體可以參考FANUC系統(tǒng)梯形圖語(yǔ)言編程說(shuō)明書(shū).

圖1 讀CNC窗口數(shù)據(jù)功能指令

表1 控制數(shù)據(jù)地址表

表 1的左列數(shù)字表示儲(chǔ)存器地址的遞增值.例如要讀取FANUC 0iC系統(tǒng)的某參數(shù)，首先利用功能指令“NUMEB”將常數(shù)“17”存放在指定的儲(chǔ)存器“D100”中，相應(yīng)地參數(shù)號(hào)就必須存放在儲(chǔ)存器“D106”中；若參數(shù)是字軸型的，要讀取 X軸的參數(shù)時(shí)，將“1”存放在儲(chǔ)存器“D108”中，用于指定軸號(hào)；同理若要讀取Y軸的參數(shù)時(shí)，需將“2”存放在儲(chǔ)存器“D108”中；若參數(shù)是字型的，則將“-1”存放在儲(chǔ)存器“D108”中.上述設(shè)定完成，再運(yùn)行相應(yīng)的PLC程序后，儲(chǔ)存器“D110”中將儲(chǔ)存該參數(shù)的值.

2 PLC程序

本節(jié)將利用相關(guān)功能指令編寫(xiě)與參數(shù)有關(guān)的PLC用戶報(bào)警程序.在機(jī)床實(shí)際的操作中，若要手動(dòng)運(yùn)行某個(gè)程序軸，首先要選擇 JOG工作模式，然后進(jìn)行軸選和正負(fù)方向選擇就能實(shí)現(xiàn)程序軸的移動(dòng).而此時(shí)軸的運(yùn)行速度與相關(guān)參數(shù)的設(shè)置值和進(jìn)給倍率有關(guān)，如FAUNC 0iC系統(tǒng)的參數(shù)1423就是分別設(shè)置各軸的手動(dòng)運(yùn)行速度.而當(dāng)參數(shù)1423對(duì)于X軸的運(yùn)行速度設(shè)置為0，則在手動(dòng)模式下，X軸無(wú)論正負(fù)方向都不會(huì)移動(dòng)；若此時(shí)機(jī)床產(chǎn)生相應(yīng)的用戶報(bào)警信息，則可以方便操作者進(jìn)行故障診斷和排除.

圖2所示為讀取參數(shù)1423中有關(guān)X軸手動(dòng)進(jìn)給速度設(shè)定值的 PLC程序.該程序利用“NUMEB”功能指令設(shè)定控制數(shù)據(jù)地址，為實(shí)現(xiàn)窗口讀取功能做準(zhǔn)備.其中“R9091.1”為FANUC系統(tǒng)表示常1的內(nèi)部?jī)?chǔ)存器，第①條梯形圖表示將二進(jìn)制數(shù)“17”儲(chǔ)存在地址“D100”中，作為讀取參數(shù)的功能代碼；第②條梯形圖表示將參數(shù)號(hào)1423儲(chǔ)存在地址“D106”中；而第③條梯形圖則將數(shù)“1” 儲(chǔ)存在地址“D108”中，用于讀取與X軸有關(guān)的參數(shù)值.

圖2 讀取參數(shù)的PLC程序

圖3 觸發(fā)報(bào)警的PLC程序

圖3所示為觸發(fā)報(bào)警的PLC程序，即當(dāng)參數(shù)1423中有關(guān)X軸的進(jìn)給速度為0的情況下，手動(dòng)運(yùn)行X軸時(shí)出現(xiàn)用戶報(bào)警信息.第④條梯形圖表示在JOG模式下（F3.2信號(hào)有效）運(yùn)行X軸正（G100.0信號(hào)有效）或負(fù)（G102.0信號(hào)有效）方向時(shí)，執(zhí)行功能指令“WINDR”，且控制數(shù)據(jù)地址設(shè)為“D100”，執(zhí)行結(jié)束后內(nèi)部?jī)?chǔ)存器“R100.0”置1，且作為執(zhí)行后續(xù)功能指令的控制條件.第⑤條梯形圖利用功能指令“COMP”將讀取的參數(shù)值與參考值進(jìn)行比較.如前所述，讀取的參數(shù)值存放在儲(chǔ)存器“D110”中，而儲(chǔ)存器“D220”的值為0（通過(guò)機(jī)床操作頁(yè)面輸入），當(dāng)參數(shù) 1423中 X軸的進(jìn)給速度設(shè)定為0時(shí)，滿足條件“D110”≤“D220”，在功能指令執(zhí)行結(jié)束后內(nèi)部?jī)?chǔ)存器“R100.1”置1.若參數(shù)設(shè)定值不為0，即滿足條件“D110”>“D220”時(shí)，執(zhí)行結(jié)束后“R100.1”仍為0.

第⑥和第⑧條梯形圖是典型的激活用戶報(bào)警程序，其中A0.0表示報(bào)警號(hào)，功能指令“DISPB”及其設(shè)定值表示可顯示200條報(bào)警信息.而第⑦條梯形圖則表示在按下RESET鍵（F1.1信號(hào)有效）取消用戶報(bào)警.

由于FANUC數(shù)控系統(tǒng)只支持JIS碼制的漢字顯示，而非我們常用的GBK碼制[6].因此在輸入中文報(bào)警文本時(shí)，應(yīng)先將GBK碼的漢字轉(zhuǎn)換為JIS碼，然后在FANUC LADDER軟件中用“CODE”功能轉(zhuǎn)換為數(shù)控系統(tǒng)能夠識(shí)別的字符代碼，如圖4所示.

圖4 報(bào)警文本制作及輸入

3 上機(jī)調(diào)試

首先將編寫(xiě)的 PLC程序以及報(bào)警文本通過(guò)FANUC LADDER 軟件輸入至數(shù)控系統(tǒng)中，然后通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)MDI面板上的“SYSTEM”軟鍵進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定界面，并將參數(shù)1423中X軸的進(jìn)給速度設(shè)置為0，如圖5所示.該參數(shù)屬于位軸型參數(shù)，可以分別設(shè)定 3個(gè)軸的手動(dòng)進(jìn)給速度，由圖5可以看出，Y和Z軸的手動(dòng)進(jìn)給速度設(shè)定為4000，意味著在手動(dòng)運(yùn)行Y或Z軸時(shí)，進(jìn)給速度為4000mm/min.而X軸修改為0后，就意味著 X軸沒(méi)有手動(dòng)進(jìn)給速度，因此在手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下不會(huì)移動(dòng).

接下來(lái)，依次按下操作面板上的“JOG”鍵、“X”鍵、“+”或“-”方向鍵，開(kāi)啟手動(dòng)運(yùn)行 X軸的功能，此時(shí)X軸不會(huì)移動(dòng)，同時(shí)編寫(xiě)的PLC報(bào)警程序?qū)⒂|發(fā)用戶報(bào)警信息“1000 參數(shù) 1423設(shè)定0”，如圖6所示.可以提示操作者X軸不能運(yùn)行的原因，從而快速地確定故障診斷位置，有利于下一步的維修.類似的Y和Z軸的參數(shù)設(shè)置問(wèn)題也可以通過(guò)編寫(xiě)相應(yīng)的PLC程序來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶報(bào)警功能.

圖5 參數(shù)設(shè)置界面

［1］ 許云理.數(shù)控機(jī)床PLC用戶報(bào)警的設(shè)計(jì)［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2006（8）：114-116.

［2］ 竇凱，劉戰(zhàn)術(shù).加工中心數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置PLC的軟件結(jié)構(gòu)與報(bào)警程序設(shè)計(jì)［J］.機(jī)床電器，2007（5）：21-24.

［3］ 張洪強(qiáng).FANUC系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床PMC方面的故障維修［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2008（3）：130-132.

［4］ 盧慶林，賀天懷.數(shù)控機(jī)床的自診斷功能與冷卻子系統(tǒng)的故障診斷［J］.組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2008（6）：62-64.

［5］ 盧慶林，賀天懷.數(shù)控機(jī)床PLC的順序控制及故障診斷方法［J］.組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2015（2）：110-112.

［6］ 符強(qiáng)，付毅.FANUC故障診斷報(bào)警系統(tǒng)及快捷中文信息輸入［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2007（12）：128-130.

Application of PLC User Alarm based on Parameters Configure

WEI Sheng

（School of Mechanical and Electrical Engineering, Shenzhen Polytechnic, Shenzhen, Guangdong 518055, China）

The input/output function of the CNC machine is controlled by PLC program and the signal status can be used as the basis of the fault diagnosis. The PLC user alarm function provides direct and effective diagnostic approach for operator. This paper introduces the PLC user alarm function of the FANUC CNC system. A newPLC user alarm program is designed and established with “WINDR” function code for the parameters configure. This PLC program can provide effective diagnostic method for unreasonable parameters configure and make further improvement on the user alarm function of the CNC machine.

parameters; PLC user alarm; window data; FANUC

TG659

A

1672-0318（2016）05-0010-03

10.13899/j.cnki.szptxb.2016.05.002

2016-04-21

*項(xiàng)目來(lái)源：教育部高等教育數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)項(xiàng)目

魏勝（1976-），男，湖北孝感人，副教授，主要研究方向?yàn)閿?shù)控技術(shù).