基于參數設置的PLC用戶報警功能與應用*

魏 勝

（深圳職業技術學院 機電工程學院，廣東 深圳 518055）

基于參數設置的PLC用戶報警功能與應用*

魏 勝

（深圳職業技術學院 機電工程學院，廣東 深圳 518055）

數控機床的輸入輸出功能由PLC程序來控制，其信號狀態可作為故障診斷的依據，而PLC用戶報警功能可以為機床用戶提供更直接有效的診斷方法．文章詳述了FANUC數控系統PLC用戶報警功能的編程方法和應用，并針對系統的參數設置，利用窗口讀取功能指令，設計與建立了相應的PLC用戶報警程序并上機調試．該程序可為參數設置問題所導致的故障提供有效的診斷方法，為進一步完善數控機床的報警信息提供理論依據．

參數；PLC用戶報警；窗口數據；FANUC

數控機床的報警可以分成2大類，一類稱為內部報警，主要是根據數控系統、伺服放大器等的運行狀態來產生相應的報警文本，為用戶進行故障診斷和排除提供參考，這類報警是系統本身所固有的；另一類稱為外部報警或用戶報警，是機床廠商根據機床外圍運行狀態所設計的報警文本，如“冷卻電機過載”，“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].

機床研究人員針對不同數控系統 PLC用戶報警的原理和編程方法進行了分析和應用[2,3]，研究了應用技巧并給出了具體實例[4,5]，而對與參數設置有關的用戶報警卻很少涉及.FANUC數控系統的參數功能強大，系統參數用于設定數控機床及其輔助設備的規格和內容，以及加工操作所需的數據.在機床廠家制造機床和最終用戶使用機床的過程時，通過輸入系統參數，可以實現對伺服驅動、數據傳輸、操作功能和加工條件等方面的設定和調用.如果參數設定錯誤，將會影響數控機床的功能和性能，甚至導致運行故障.本文主要研究FANUC數控系統與參數設置有關的用戶報警的設計和編程方法，介紹窗口讀取功能指令的原理，根據參數特性設定相應的報警觸發條件，編寫完整的PLC程序和中文報警文本，并通過上機調試進行驗證.

1 功能指令

FANUC系統提供多個PMC功能指令方便用戶進行編程，如“COMP”（數值大小比較)、“NUMEB”（定義二進制常數）等.其中功能指令“WINDR”可以在PMC和CNC之間經由窗口讀取多種數據項，而且具有高速響應功能，可在一段掃描時間內完成讀取數據，其格式如圖 1所示.當控制條件ACT=1時，執行“WINDR”功能指令，讀取數據結束后“W1=1”；而控制數據地址用 PMC字節地址來指定儲存控制數據的區域.

在執行“WINDR”功能指令以前由順序程序設定控制數據區，控制數據區可使用非易失性存儲區如“D”地址.在利用“WINDR”功能指令讀取參數時，其控制數據地址按表I分布①FANUC PMC梯形圖語言編程說明書［Z］.北京FANUC公司..其中功能代碼“17”是特指讀取參數功能，相應地，寫入參數功能代碼為“18”、讀取刀具偏置量功能代碼為“13”、讀取主軸實際轉速功能代碼為“50”等，具體可以參考FANUC系統梯形圖語言編程說明書.

圖1 讀CNC窗口數據功能指令

表1 控制數據地址表

表 1的左列數字表示儲存器地址的遞增值.例如要讀取FANUC 0iC系統的某參數，首先利用功能指令“NUMEB”將常數“17”存放在指定的儲存器“D100”中，相應地參數號就必須存放在儲存器“D106”中；若參數是字軸型的，要讀取 X軸的參數時，將“1”存放在儲存器“D108”中，用于指定軸號；同理若要讀取Y軸的參數時，需將“2”存放在儲存器“D108”中；若參數是字型的，則將“-1”存放在儲存器“D108”中.上述設定完成，再運行相應的PLC程序后，儲存器“D110”中將儲存該參數的值.

2 PLC程序

本節將利用相關功能指令編寫與參數有關的PLC用戶報警程序.在機床實際的操作中，若要手動運行某個程序軸，首先要選擇 JOG工作模式，然后進行軸選和正負方向選擇就能實現程序軸的移動.而此時軸的運行速度與相關參數的設置值和進給倍率有關，如FAUNC 0iC系統的參數1423就是分別設置各軸的手動運行速度.而當參數1423對于X軸的運行速度設置為0，則在手動模式下，X軸無論正負方向都不會移動；若此時機床產生相應的用戶報警信息，則可以方便操作者進行故障診斷和排除.

圖2所示為讀取參數1423中有關X軸手動進給速度設定值的 PLC程序.該程序利用“NUMEB”功能指令設定控制數據地址，為實現窗口讀取功能做準備.其中“R9091.1”為FANUC系統表示常1的內部儲存器，第①條梯形圖表示將二進制數“17”儲存在地址“D100”中，作為讀取參數的功能代碼；第②條梯形圖表示將參數號1423儲存在地址“D106”中；而第③條梯形圖則將數“1” 儲存在地址“D108”中，用于讀取與X軸有關的參數值.

圖2 讀取參數的PLC程序

圖3 觸發報警的PLC程序

圖3所示為觸發報警的PLC程序，即當參數1423中有關X軸的進給速度為0的情況下，手動運行X軸時出現用戶報警信息.第④條梯形圖表示在JOG模式下（F3.2信號有效）運行X軸正（G100.0信號有效）或負（G102.0信號有效）方向時，執行功能指令“WINDR”，且控制數據地址設為“D100”，執行結束后內部儲存器“R100.0”置1，且作為執行后續功能指令的控制條件.第⑤條梯形圖利用功能指令“COMP”將讀取的參數值與參考值進行比較.如前所述，讀取的參數值存放在儲存器“D110”中，而儲存器“D220”的值為0（通過機床操作頁面輸入），當參數 1423中 X軸的進給速度設定為0時，滿足條件“D110”≤“D220”，在功能指令執行結束后內部儲存器“R100.1”置1.若參數設定值不為0，即滿足條件“D110”>“D220”時，執行結束后“R100.1”仍為0.

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

由于FANUC數控系統只支持JIS碼制的漢字顯示，而非我們常用的GBK碼制[6].因此在輸入中文報警文本時，應先將GBK碼的漢字轉換為JIS碼，然后在FANUC LADDER軟件中用“CODE”功能轉換為數控系統能夠識別的字符代碼，如圖4所示.

圖4 報警文本制作及輸入

3 上機調試

首先將編寫的 PLC程序以及報警文本通過FANUC LADDER 軟件輸入至數控系統中，然后通過數控系統MDI面板上的“SYSTEM”軟鍵進入參數設定界面，并將參數1423中X軸的進給速度設置為0，如圖5所示.該參數屬于位軸型參數，可以分別設定 3個軸的手動進給速度，由圖5可以看出，Y和Z軸的手動進給速度設定為4000，意味著在手動運行Y或Z軸時，進給速度為4000mm/min.而X軸修改為0后，就意味著 X軸沒有手動進給速度，因此在手動運行狀態下不會移動.

接下來，依次按下操作面板上的“JOG”鍵、“X”鍵、“+”或“-”方向鍵，開啟手動運行 X軸的功能，此時X軸不會移動，同時編寫的PLC報警程序將觸發用戶報警信息“1000 參數 1423設定0”，如圖6所示.可以提示操作者X軸不能運行的原因，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軸的參數設置問題也可以通過編寫相應的PLC程序來實現用戶報警功能.

圖5 參數設置界面

［1］ 許云理.數控機床PLC用戶報警的設計［J］.制造技術與機床，2006（8）：114-116.

［2］ 竇凱，劉戰術.加工中心數控系統內置PLC的軟件結構與報警程序設計［J］.機床電器，2007（5）：21-24.

［3］ 張洪強.FANUC系統數控機床PMC方面的故障維修［J］.制造技術與機床，2008（3）：130-132.

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

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

［6］ 符強，付毅.FANUC故障診斷報警系統及快捷中文信息輸入［J］.制造技術與機床，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

*項目來源：教育部高等教育數控設備應用與維護專業教學資源庫建設項目

魏勝（1976-），男，湖北孝感人，副教授，主要研究方向為數控技術.