淺析Fanuc0iD數(shù)控系統(tǒng)手動(dòng)快速進(jìn)給功能的設(shè)計(jì)

伏和紅 楊柳

摘要：本文主要探討了Fanuc0iD數(shù)控系統(tǒng)手動(dòng)快速進(jìn)給功能的設(shè)計(jì)思路和步驟，同時(shí)有針對(duì)性地給出了相應(yīng)的PMC設(shè)計(jì)示例程序，并進(jìn)行詳細(xì)分析。此外，本文還對(duì)與該功能設(shè)計(jì)相關(guān)的易混淆參數(shù)進(jìn)行辨析和解讀。

Abstract： This paper mainly discussed the design ideas and procedures of manual rapid feed function of Fanuc0iD Computer Numerical Control System， and also gave the corresponding sample programs of PMC and the detailed explanations. Furthermore， this paper also differentiated and explained all the confusing parameters which were related to this manual rapid feed function.

關(guān)鍵詞： 數(shù)控機(jī)床;PMC;手動(dòng)快速進(jìn)給;參數(shù);辨析

Key words： CNC machine tool;PMC;manual rapid feed;parameters;differentiate

0? 引言

在Fanuc0iD數(shù)控系統(tǒng)中，數(shù)控機(jī)床的手動(dòng)快速進(jìn)給功能是通過(guò)PMC（Programmable Machine Controller，PMC）編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的[1]。本文根據(jù)實(shí)際調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，對(duì)手動(dòng)快速進(jìn)給功能的設(shè)計(jì)思路及步驟進(jìn)行研究和探討，同時(shí)有針對(duì)性地給出了相應(yīng)的PMC設(shè)計(jì)示例程序，并進(jìn)行詳細(xì)分析。此外，本文還對(duì)與手動(dòng)快速進(jìn)給功能設(shè)計(jì)相關(guān)的易混淆參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)地辨析和解讀。

1? 手動(dòng)快速進(jìn)給功能設(shè)計(jì)的基本思路及步驟

首先，編寫(xiě)手動(dòng)快速進(jìn)給功能的使能程序，其PMC示例程序如圖1所示。

參數(shù)說(shuō)明：該程序中，R100.0為常0信號(hào)，F(xiàn)1.1為當(dāng)按下面板的復(fù)位按鈕時(shí)，系統(tǒng)返回給PMC的復(fù)位信號(hào)，此處用作計(jì)數(shù)器的復(fù)位信號(hào)。由程序可知，該計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)器號(hào)為“0001”，初始值為0（CN0=0），且為加計(jì)數(shù)器（UPDOWN=0），計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)功能由X7.4觸發(fā)。

程序分析：假定該環(huán)形計(jì)數(shù)器的設(shè)定值為1，當(dāng)首次按下快速按鈕X7.4時(shí)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值變?yōu)?，與設(shè)定值相同，此時(shí)，G19.7=1，PMC通知NC（Numerical Controller，NC）手動(dòng)快速進(jìn)給功能有效;當(dāng)再次按下快速按鈕X7.4后，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值發(fā)生溢出，計(jì)數(shù)器復(fù)位，當(dāng)前值變?yōu)?，此時(shí)，G19.7=0，手動(dòng)快速進(jìn)給功能無(wú)效。

由此可見(jiàn)，本程序段中，環(huán)形計(jì)數(shù)器的作用是實(shí)現(xiàn)單鍵交替輸出自鎖功能，即第一次按下按鈕時(shí)接通功能并自鎖，第二次按下按鈕時(shí)斷開(kāi)功能，再次按下按鈕又接通功能……如此循環(huán)往復(fù)[2]。這里，如果要實(shí)現(xiàn)手動(dòng)快速進(jìn)給，必須首先按下面板上的快速按鈕X7.4，以使手動(dòng)快速進(jìn)給功能有效。

其次，編寫(xiě)控制手動(dòng)快速進(jìn)給倍率的程序。不考慮0.1%快速倍率信號(hào)G353時(shí)，手動(dòng)快速進(jìn)給倍率主要有下面兩種控制方式[3]：

①當(dāng)1%手動(dòng)快速進(jìn)給倍率選擇信號(hào)HROV有效（G96.7=1）時(shí)，此時(shí)，1%手動(dòng)快速進(jìn)給倍率信號(hào)HROV0*～HROV6*（地址為G96.0～G96.6）有效，此7個(gè)信號(hào)給出了一個(gè)對(duì)應(yīng)于手動(dòng)快速進(jìn)給倍率的二進(jìn)制代碼給NC，以實(shí)現(xiàn)倍率控制。比如，設(shè)定手動(dòng)快速進(jìn)給倍率為10%時(shí)，HROV0*～HROV6*為1110101，其為10的二進(jìn)制編碼0001010的反碼，亦為-（10+1）的補(bǔ)碼[4]。在實(shí)際調(diào)試中，可以通過(guò)面板上的手動(dòng)進(jìn)給倍率旋鈕來(lái)控制手動(dòng)快速進(jìn)給倍率，其PMC示例程序如圖2所示。

程序分析：本程序段中R100.1為常1信號(hào)，功能指令CODB為二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換指令，數(shù)據(jù)格式為1B，數(shù)據(jù)表長(zhǎng)度為21，通過(guò)格雷碼轉(zhuǎn)換程序[5]（限于篇幅，省略該程序）將手動(dòng)進(jìn)給倍率旋鈕的每個(gè)位置對(duì)應(yīng)的格雷碼轉(zhuǎn)換成功能指令CODB的二進(jìn)制表內(nèi)地址，并存儲(chǔ)在R30中。功能指令CODB將R30指定的表內(nèi)地址中對(duì)應(yīng)于手動(dòng)快速進(jìn)給倍率的數(shù)據(jù)（-（倍率值+1））以補(bǔ)碼的形式輸出到G96中，從而實(shí)現(xiàn)手動(dòng)快速進(jìn)給倍率的控制。

②當(dāng)1%手動(dòng)快速進(jìn)給倍率選擇信號(hào)HROV無(wú)效時(shí)（G96.7=0），此時(shí)，手動(dòng)快速進(jìn)給倍率信號(hào)ROV1～ROV2（地址為G14.0～G14.1）有效，手動(dòng)快速進(jìn)給倍率將按照表1所示規(guī)則進(jìn)行控制[6]，表中倍率值F0由參數(shù)1421設(shè)定。

其PMC示例程序如圖3所示。

程序分析：本示例程序利用操作面板上的三個(gè)備用按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)上述倍率控制方式。當(dāng)按下操作面板上的三個(gè)備用按鈕BACK0、BACK1和BACK2時(shí)，R61.0、R61.1和R61.2對(duì)應(yīng)接通，再次按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的信號(hào)斷開(kāi)（限于篇幅，相關(guān)程序省略）。這里，當(dāng)按下按鈕BACK2時(shí)，G96.7=0，此時(shí)，手動(dòng)快速進(jìn)給倍率由信號(hào)ROV1～ROV2按表1所示規(guī)則來(lái)控制。

最后，編寫(xiě)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)程序。以X軸為例，其PMC示例程序如圖4所示。

程序分析：本程序段中，F(xiàn)3.2、F4.5分別為JOG（本意為緩步前進(jìn)，這里指手動(dòng)操作）方式、手動(dòng)回零方式確認(rèn)信號(hào)，F(xiàn)94.0為X軸回零完成信號(hào);G100.0、G102.0分別為+X、-X軸方向選擇信號(hào);X8.4為急停按鈕信號(hào)，X7.0、X7.1分別為操作面板上的+X、-X按鈕信號(hào)，X8.0、X8.5分別為X軸正、負(fù)向行程開(kāi)關(guān)超程保護(hù)信號(hào)。當(dāng)選擇JOG方式且系統(tǒng)未急停和超程時(shí)，按下X軸正（負(fù)）向移動(dòng)按鈕，工作臺(tái)將向正（負(fù)）向移動(dòng)，松開(kāi)按鈕則運(yùn)動(dòng)停止。當(dāng)選擇手動(dòng)回零方式且系統(tǒng)未急停和超程時(shí)，按下X軸正向移動(dòng)按鈕工作臺(tái)正向回零并自鎖。當(dāng)回零完成時(shí)，F(xiàn)94.0動(dòng)作，自動(dòng)切斷自鎖回路，工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)停止。

同理，可分析Y軸和Z軸的運(yùn)動(dòng)。限于篇幅，本文省略Y軸和Z軸運(yùn)動(dòng)的PMC程序。

2? 與手動(dòng)快速進(jìn)給功能設(shè)計(jì)相關(guān)的易混淆參數(shù)的辨析

本文中，與手動(dòng)快速進(jìn)給功能設(shè)計(jì)相關(guān)的參數(shù)主要有1420、1423和1424三個(gè)參數(shù)。這三個(gè)參數(shù)看起來(lái)比較相似，相互之間也有關(guān)聯(lián)，很容易混淆。本文根據(jù)實(shí)際調(diào)試結(jié)果，并參照Fanuc 0i-MD參數(shù)說(shuō)明書(shū)[7]，對(duì)這三個(gè)參數(shù)的含義及用法重新梳理如下：首先，參數(shù)1420在通常情況下用來(lái)定義各軸編程快速移動(dòng)速度，即G00速度。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)在加工程序中輸入程序段“G00 X100，Y100，Z100;”并執(zhí)行，這時(shí)各坐標(biāo)軸是按照此參數(shù)設(shè)置的速度運(yùn)動(dòng)的。其次，參數(shù)1423定義的是各軸JOG進(jìn)給速度。當(dāng)選擇JOG進(jìn)給方式后，按下軸運(yùn)動(dòng)按鈕，各坐標(biāo)軸將按照“參數(shù)設(shè)定值×手動(dòng)進(jìn)給倍率旋鈕指示的倍率值”的速度運(yùn)動(dòng)，限于篇幅，本文沒(méi)有給出手動(dòng)連續(xù)進(jìn)給倍率的控制程序。再次，參數(shù)1424定義的是各軸手動(dòng)快速進(jìn)給速度。很顯然，本文應(yīng)對(duì)該參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)選擇JOG方式且按下面板上的快速按鈕（X7.4）后，再按下軸運(yùn)動(dòng)按鈕，此時(shí)，如果按下BACK2按鈕，各坐標(biāo)軸將按照“參數(shù)設(shè)定值×BACK0和BACK1組合所代表的倍率值（如前文所述）”的速度快速運(yùn)動(dòng);否則，各坐標(biāo)軸將按照“參數(shù)設(shè)定值×手動(dòng)進(jìn)給倍率旋鈕指示的倍率值”的速度快速運(yùn)動(dòng)。最后，需要指出的是，參數(shù)1423的設(shè)定值受到參數(shù)1424的鉗制，即當(dāng)參數(shù)1423的設(shè)定值超過(guò)參數(shù)1424時(shí)，參數(shù)1423的實(shí)際值與參數(shù)1424相同。此外，當(dāng)參數(shù)1424的設(shè)定值為0（即未設(shè)置）時(shí)，參數(shù)1424的設(shè)定值視為與參數(shù)1420的設(shè)定值相同。

3? 結(jié)論

總體來(lái)說(shuō)，F(xiàn)anuc0iD數(shù)控系統(tǒng)手動(dòng)快速進(jìn)給功能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是要正確把握設(shè)計(jì)的基本思路和步驟，對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程要有一個(gè)整體上的認(rèn)識(shí)及把握;設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是要深刻理解手動(dòng)快速進(jìn)給倍率的控制方式，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的控制方式并編寫(xiě)相應(yīng)的PMC控制程序;除此之外，準(zhǔn)確辨識(shí)相關(guān)參數(shù)也是設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，如不能準(zhǔn)確確定和設(shè)置對(duì)應(yīng)的參數(shù)，也將無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的手動(dòng)快速進(jìn)給功能。

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