淺析Fanuc0iD數控系統手動快速進給功能的設計

伏和紅 楊柳

摘要：本文主要探討了Fanuc0iD數控系統手動快速進給功能的設計思路和步驟，同時有針對性地給出了相應的PMC設計示例程序，并進行詳細分析。此外，本文還對與該功能設計相關的易混淆參數進行辨析和解讀。

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.

關鍵詞： 數控機床;PMC;手動快速進給;參數;辨析

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

0? 引言

在Fanuc0iD數控系統中，數控機床的手動快速進給功能是通過PMC（Programmable Machine Controller，PMC）編程來實現的[1]。本文根據實際調試經驗，對手動快速進給功能的設計思路及步驟進行研究和探討，同時有針對性地給出了相應的PMC設計示例程序，并進行詳細分析。此外，本文還對與手動快速進給功能設計相關的易混淆參數進行仔細地辨析和解讀。

1? 手動快速進給功能設計的基本思路及步驟

首先，編寫手動快速進給功能的使能程序，其PMC示例程序如圖1所示。

參數說明：該程序中，R100.0為常0信號，F1.1為當按下面板的復位按鈕時，系統返回給PMC的復位信號，此處用作計數器的復位信號。由程序可知，該計數器的計數器號為“0001”，初始值為0（CN0=0），且為加計數器（UPDOWN=0），計數器的計數功能由X7.4觸發。

程序分析：假定該環形計數器的設定值為1，當首次按下快速按鈕X7.4時，計數器的當前值變為1，與設定值相同，此時，G19.7=1，PMC通知NC（Numerical Controller，NC）手動快速進給功能有效;當再次按下快速按鈕X7.4后，計數器的計數值發生溢出，計數器復位，當前值變為0，此時，G19.7=0，手動快速進給功能無效。

由此可見，本程序段中，環形計數器的作用是實現單鍵交替輸出自鎖功能，即第一次按下按鈕時接通功能并自鎖，第二次按下按鈕時斷開功能，再次按下按鈕又接通功能……如此循環往復[2]。這里，如果要實現手動快速進給，必須首先按下面板上的快速按鈕X7.4，以使手動快速進給功能有效。

其次，編寫控制手動快速進給倍率的程序。不考慮0.1%快速倍率信號G353時，手動快速進給倍率主要有下面兩種控制方式[3]：

①當1%手動快速進給倍率選擇信號HROV有效（G96.7=1）時，此時，1%手動快速進給倍率信號HROV0*～HROV6*（地址為G96.0～G96.6）有效，此7個信號給出了一個對應于手動快速進給倍率的二進制代碼給NC，以實現倍率控制。比如，設定手動快速進給倍率為10%時，HROV0*～HROV6*為1110101，其為10的二進制編碼0001010的反碼，亦為-（10+1）的補碼[4]。在實際調試中，可以通過面板上的手動進給倍率旋鈕來控制手動快速進給倍率，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，功能指令CODB為二進制代碼轉換指令，數據格式為1B，數據表長度為21，通過格雷碼轉換程序[5]（限于篇幅，省略該程序）將手動進給倍率旋鈕的每個位置對應的格雷碼轉換成功能指令CODB的二進制表內地址，并存儲在R30中。功能指令CODB將R30指定的表內地址中對應于手動快速進給倍率的數據（-（倍率值+1））以補碼的形式輸出到G96中，從而實現手動快速進給倍率的控制。

②當1%手動快速進給倍率選擇信號HROV無效時（G96.7=0），此時，手動快速進給倍率信號ROV1～ROV2（地址為G14.0～G14.1）有效，手動快速進給倍率將按照表1所示規則進行控制[6]，表中倍率值F0由參數1421設定。

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備用按鈕來實現上述倍率控制方式。當按下操作面板上的三個備用按鈕BACK0、BACK1和BACK2時，R61.0、R61.1和R61.2對應接通，再次按下時，對應的信號斷開（限于篇幅，相關程序省略）。這里，當按下按鈕BACK2時，G96.7=0，此時，手動快速進給倍率由信號ROV1～ROV2按表1所示規則來控制。

最后，編寫坐標軸運動程序。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，F3.2、F4.5分別為JOG（本意為緩步前進，這里指手動操作）方式、手動回零方式確認信號，F94.0為X軸回零完成信號;G100.0、G102.0分別為+X、-X軸方向選擇信號;X8.4為急停按鈕信號，X7.0、X7.1分別為操作面板上的+X、-X按鈕信號，X8.0、X8.5分別為X軸正、負向行程開關超程保護信號。當選擇JOG方式且系統未急停和超程時，按下X軸正（負）向移動按鈕，工作臺將向正（負）向移動，松開按鈕則運動停止。當選擇手動回零方式且系統未急停和超程時，按下X軸正向移動按鈕工作臺正向回零并自鎖。當回零完成時，F94.0動作，自動切斷自鎖回路，工作臺運動停止。

同理，可分析Y軸和Z軸的運動。限于篇幅，本文省略Y軸和Z軸運動的PMC程序。

2? 與手動快速進給功能設計相關的易混淆參數的辨析

本文中，與手動快速進給功能設計相關的參數主要有1420、1423和1424三個參數。這三個參數看起來比較相似，相互之間也有關聯，很容易混淆。本文根據實際調試結果，并參照Fanuc 0i-MD參數說明書[7]，對這三個參數的含義及用法重新梳理如下：首先，參數1420在通常情況下用來定義各軸編程快速移動速度，即G00速度。舉例來說，當在加工程序中輸入程序段“G00 X100，Y100，Z100;”并執行，這時各坐標軸是按照此參數設置的速度運動的。其次，參數1423定義的是各軸JOG進給速度。當選擇JOG進給方式后，按下軸運動按鈕，各坐標軸將按照“參數設定值×手動進給倍率旋鈕指示的倍率值”的速度運動，限于篇幅，本文沒有給出手動連續進給倍率的控制程序。再次，參數1424定義的是各軸手動快速進給速度。很顯然，本文應對該參數進行設置。當選擇JOG方式且按下面板上的快速按鈕（X7.4）后，再按下軸運動按鈕，此時，如果按下BACK2按鈕，各坐標軸將按照“參數設定值×BACK0和BACK1組合所代表的倍率值（如前文所述）”的速度快速運動;否則，各坐標軸將按照“參數設定值×手動進給倍率旋鈕指示的倍率值”的速度快速運動。最后，需要指出的是，參數1423的設定值受到參數1424的鉗制，即當參數1423的設定值超過參數1424時，參數1423的實際值與參數1424相同。此外，當參數1424的設定值為0（即未設置）時，參數1424的設定值視為與參數1420的設定值相同。

3? 結論

總體來說，Fanuc0iD數控系統手動快速進給功能設計的重點是要正確把握設計的基本思路和步驟，對設計過程要有一個整體上的認識及把握;設計的難點是要深刻理解手動快速進給倍率的控制方式，在此基礎上，根據實際需要選擇合適的控制方式并編寫相應的PMC控制程序;除此之外，準確辨識相關參數也是設計的一個關鍵點，如不能準確確定和設置對應的參數，也將無法實現預期的手動快速進給功能。

參考文獻：

[1]雷楠南.淺析FANUC0iD系統數控機床PMC編程方法[J]. 內燃機與配件，2019（04）：88-90.

[2]朱曉華.FANUC數控系統“單段”功能的PMC設計[J].山東工業技術，2015，24：57.

[3]劉江，盧鵬程，許朝山.FANUC數控系統PMC編程[M].高等教育出版社，2011.8：100-101.

[4]羅敏.Fanuc數控系統PMC編程技術[M].化學工業出版社，2013，3：158.

[5]曹智軍，肖龍.數控PMC編程與調試[M].清華大學出版社，2010，8：54.

[6]宋松，王悅，楊中力.圖解FANUC PMC編程與應用[M].機械工業出版社，2011，1：161.

[7]FANUC Series 0i-MODEL D/ FANUC Series 0i Mate-MODEL D 參數說明書：75-76.