宏程序在設備中的運用

王志欣，黃建凌

（浙江亞太機電股份有限公司，浙江杭州 311203）

宏程序在設備中的運用

王志欣，黃建凌

（浙江亞太機電股份有限公司，浙江杭州 311203）

從宏變量運算、接口系統變量、宏程序條件運算等方面，介紹宏程序的變量以及宏程序在設備生產中的運用。

宏程序；變量；數控機床

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.12.52

0 前言

宏程序在數控機床上有著重要作用，在現實生產加工中非常重要。有一些復雜零件，離開了宏程序，它的加工程序就無法編制（利用CAM繪圖軟件并進行后處理生成的程序除外）;簡單重復的零件，利用宏程序可以大大提高生產效率，減少編程量。

以北京FANUC 0i系統 B-6351C為參考，通過多方面的內容和應用實例，向大家介紹宏程序的變量以及宏程序在設備生產中的運用。

1 宏變量的分類

宏變量根據變量號和用途可以分4大類（表1）。

2 系統變量說明

系統變量是和NC內部數據以及PMC交流通信的變量，各個變量有著不同的功用和性能。有些變量可讀可寫，有些變量只能寫，有些變量只能讀，因此，系統變量是機床自動控制和通用加工程序編寫以及開發的基礎。系統變量與CNC，PMC之間關系如表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 工件零點偏移值的系統變量

表3 機床位置信息的系統變量

表4 刀具補償的系統變量

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

表4中，刀具補償的系統變量可讀可寫。當偏置組數≤200組時，也可以使用括號中的#2001～#2400。

3 宏變量的運算

宏變量的運算包括算術、函數、邏輯以及條件等運算符（表5）。

進行宏變量運算時，需注意10點。

（1）宏變量運算時，必須先賦值，后運算。例如：

（2）反三角函數取值范圍由參數P6004.0的取值決定（表6）。

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

（3）宏變量值的精度約為8位十進制數，當在加/減運算處理非常大的數時，可能得不到期望的結果。

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

（5）宏變量的運算都是在方括號內進行的，不能用小括號。小括號內只能用作注釋。此外，括號可以改變運算順序，但一行宏程序中最多只能使用5級方括號，超過5級時宏程序會P/S No.118報警。

（6）宏程序中引用的變量值會根據地址的最小單位自動四舍五入。如精度為0.001mm時，當用#1=12.3456，G00 X#1時，實際X位置是12.346。

（7）使用負號“-”時，負號必須放到#號前面，當使用未定義的變量時（也叫空變量，變量#0總是空變量），變量和地址都會被忽略不計，機床不報警。

（8）表達式也可以用于指定變量號，但必須在封閉的方括號中，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；負值時為-1047～-10-29，超出會產生 P/S No.111 報警。

（10）相關參數說明。

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

參數P6000.5 SMB等于0時程序單節運行時宏程序不停止，等于1時宏程序單節也停止.

參數P6001.6 CCV等于0時局部變量#1～#33值復位時變成空，等于1時不變。

參數P6001.7 CLV等于0時公用變量#100～#199值復位時變成空，等于1時不變。

參數P3209.2 MCY等于0時在MDI方式下可以輸入宏變量的值，等于1時不可以輸入。

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

4 接口系統變量以及對應的接口地址

該類變量可以實現宏程序與PMC之間的信號交流和電平轉換，以達到利用外部控制條件實現對宏程序的控制，同時也可以實現利用宏程序對PMC控制的影響（表7）。這類變量在無人值守的自動化以及復雜加工方面有重要應用。

表5 宏變量運算說明

表6 函數取值范圍與參數的關系

從表7可以看出，宏程序與PMC信號傳遞是通過如圖1所示方式進行的。

5 #3000系列常用系統變量說明

（1）#3000。給CNC程序設置一個報警的系統變量，其取值范圍為0～200。當把以上范圍的任何一個值賦予#3000時，CNC就會停止并產生一個報警號為3000+#3000值的報警（例如，#3000=8，則報警號是3008），并且可以在屏幕報警欄上顯示不超過26個字符的報警信息。書寫格式：#3000=8（PART NOT FOUND）。

圖1 宏程序與PMC信號傳遞方式

（2）#3006。給CNC程序設置一個信息顯示的系統變量，取值范圍是“1”，當程序運行到該段程時，停止運行并停止，并且可以書寫不超過26個字符的信息并在屏幕信息欄上顯示。書寫格式：#3006=1（PARTFOUND）。

（3）#3001。該系統變量以毫秒（ms）為單位計時器，當計時值累積到2 147 483 648 ms時，歸零重計。當電源接通時，該變量值復位為0。該變量可以讀，也可以寫，常用作一次開機時間統計。

表7 接口系統變量對PMC的控制及影響

（4）#3002。該系統變量是當循環啟動燈亮起時以小時為單位計時器，當計時值累積到9544.371 767 h時，歸零重計。該計時器即使電源斷電時，累積值也不會丟失。該變量可以讀，也可以寫，常常用作設備自動運行時間統計。

（5）#3011。該系統變量用于讀取CNC系統的當前日期，并以10進制顯示年、月、日。如日期是2015年6月18日，則顯示為20150618。該變量不能寫，只能讀，常用作程序運行時間（日期）報警。

（6）#3012。該系統變量用于讀取CNC系統的當前時間，以24 h制并以10進制方式顯示時、分、秒時間。如12：30：46，則顯示123046。該變量不能寫，只能讀，常用作程序運行時間（日期）報警。

（7）#3003。該系統變量用于改變程序自動運行中的狀態，并且有時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輸出的影響（表8）。

（8）#3004。該系統變量用于改變程序自動運行中的狀態，并且有時不受操作面板上進給暫停、進給速度倍率按鈕選擇的影響（表9）。

（9）#3005。該系統變量是一個16位二進制數，以SEETING畫面方式輸入10進制數，它會變化成二進制后按位寫入。如果讀出時它會把二進制變換成10進制。0i系統中起作用的各位如表10所示。

表8 系統變量#3003取值及功用

表9 系統變量#3004取值及功用

表10 0i系統中#3005常用起作用的各位

#0（TVC）:是否進行TV檢查。

#1（ISO）:輸出代碼是國際標準，否則是ETA標準。

#2（INI）：英寸輸入，否則以公制輸入。

#5（SEQ）：是否需要自動插入行順序號。

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

（10）#3007。該變量是利用SETTING或外部信號輸入設置各軸的鏡像功能，同時也可以讀出以查看各軸鏡像，它是一個8位二進制數，輸入時自動分解成二進制按位寫入。0i系統中起作用的各位見表11。

需要說明的是：①值是0時鏡像無效，1是有效；②當用鏡像信號和SEETING兩者對一個軸設置鏡像時，信號值和設定值相或（其中一個是1，則為1），然后輸出；③它是一個寫保護變量，只能在SEETING畫面設定，其他方式輸入則產生P/S116“WRITEPROTECTEDVARIABLE”報警。

表11 0i系統中#3007常用起作用的各位

（11）#3901。該變量是一個統計已加工的零件數（完成數），可讀可寫，但不能用負數寫入。

（12）#3902。該變量可以設置要求加工的零件數（目標數），可讀可寫，但不能用負數寫入。

6 宏程序一些條件運算簡要說明

（1）GOTON 語句，N的取值范圍是1～99999.如果超出取值范圍，則產生P/S 128報警。

（2）IF[ ]GOTON 語句，當IF方括號里邊條件滿足時，跳轉到N語句的地方。

（3）IF[ ]THEN 語句，當IF方括號里邊條件滿足時，執行一個語句。

（4）WHILE[ ]DOm

當WHILE語句方括號里的條件是滿足時，執行DOm～ENDm之間的程序。不滿足執行ENDm后邊的程序。

需要說明的是：①m取值只能是1，2，3，以外其他值產生報警P/S 126；②當指定了DOm和ENDm，而沒有指定WHILE[]條件語句時，程序在Dom和ENDm無限循環；③DOm～ENDm循環中的標號（m取值1，2，3）可以多次使用，但是不同的條件語句DO范圍不能有重疊，條件轉移時也不能進入循環內部，如有重疊或轉移進入循環內部時則會產生P/S 124報警（圖2）。

7 宏程序在日常生產中的應用舉例

以上是對系統變量以及系統變量運算的簡要敘述，下面以實例說明宏變量的具體使用方法。

7.1 實例1

為了平衡生產，生產中產品夾具一般同時加工左右2個產品，分別設定坐標系為G54和G55。由于特殊原因需要單獨生產左產品或右產品時，需要調試員去轉換程序，調出左產品程序或右產品程序，加工結束后還要調出左右都有的程序，非常麻煩，而且影響生產。新手操作時，還容易出現調錯程序，發生撞刀事故的風險。為了適合生產要求，利用宏程序解決了上述問題。解決過程如下：

第1步：對產品夾具進行改造，在夾具的防錯位置加裝了傳感器，左邊的用A傳感器，來感知左產品是否存在，作為機床的輸入點設定為X1020.1；右邊的用B傳感器，來感知右產品是否存在，作為機床的輸入點設定為X1020.2。

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

第3步：將不同的狀態分別編程，作為子程序進行調用。圖4是將不同狀態進行了分解和編程。

狀態1是2種產品都有，設定程序為：

圖3 利用FANUC軟件修改PMC梯圖的程序1

圖4 不同狀態的分解和編程

狀態2：只有左產品，設定程序為：

狀態3：只有右產品，設定程序為：

第4步：編制主程序，見下列主程序（僅作參考，不同設備輔助功能不同）

檢查左右產品是否都存在，如存在跳轉至程序O0001

檢查左產品是否存在，如存在跳轉至程序O0002

檢查右產品是否存在，如存在跳轉至程序O0003

通過以上步驟，可以方便而且不用更改程序就能達到目的，提高了生產效率和安全性。

7.2 實例2

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

圖5 泵體加工程序示意

產品工藝及加工過程要求：① 以產品的X面，Y面定位，從Z面壓緊，同時C面用擺轉油缸壓緊，以免加工Φ20mm時產品移動。②伺服電機轉動至90°加工A面以及孔Φ20mm。③完畢之后，伺服電機帶動夾具轉動到-90°，加工B面，同時完成M10螺紋加工（要求：在加工上述過程中，為防止產品在加工過程中移動，回轉油缸壓緊在產品的C面）。④上述2個工序完成之后，伺服電機再轉回到0°，松開回轉油缸，壓腳分別向左右擺轉45°，再對C面進行加工，同時完成M8螺紋的加工。⑤最后壓緊缸松開，取出產品，并放置新的產品，壓緊缸壓緊產品（注：產品側面壓緊用按鈕）。

為了實現上述工藝要求，利用宏程序解決了上述問題。

第1步：對液壓油路進行了改進，主要是在回轉油缸夾緊松開油路加入了壓力繼電器，進行油缸位置的輔助監控，以免撞刀，其夾緊壓力用SP1 X1000.0作為壓緊信號。壓緊動作控制用Y1000.0來控制，放松壓力用SP2 X1000.1作為放松信號，放松動作控制用Y1000.1（圖6）。

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

第3步：根據工藝要求編制程序

圖6 液壓油路的改進

圖7 利用FANUC軟件修改PMC梯圖的程序2

擺轉缸是否夾緊檢查，如夾緊轉跳到加工程序進行加工

如果擺轉油缸沒夾緊則報警停止。

擺轉缸是否放松檢查，如放松跳轉到加工程序進行加工

如果擺轉缸沒松開則報警停止

通過這個程序，你就很容易的達到了工藝過程要求。

7.3 實例3

在生產加工中刀具會出現磨損，如果檢查后刀具仍可繼續使用，就需要修改刀具的磨損量，以保證產品尺寸。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，都有可能修改錯誤，特別是新職工更容易出現這種情況。修改發生錯誤后，機床運行時會出現撞刀和報廢產品，日常管理發現，修改刀具參數錯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生，利用宏程序，將刀具參數變化量限制到1mm，磨耗變化量限制在0.05mm之內。如果修改量超出控制范圍，將出現報警，停止運行（圖8）。具體操作如下（僅以長度為例說明）。

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），對應下圖中應該是8#刀偏，其具體尺寸是形狀H=-428.8，磨損 H=-0.020。

第2步：通過查看上邊表4，該刀具參數宏變量對應是#11008和#10008。

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

第4步：宏程序編寫如下：

圖8 程序與刀具參數

8 結語

宏程序在設備中應用相當廣泛，本文通過對FANUC 0i系統B-6351C宏變量運算、接口系統變量以及對應的接口地址等等說明，加入作者自己的注解和理解，同時通過實際應用實例進行解說，敘述了宏程序在產品加工中的應用，對實際工作有一定借鑒意義。

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〔編輯 吳建卿〕