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      摘  要： 全面地介紹輔助功能的分類(lèi)、執(zhí)行原理、擴(kuò)展輔助功能的定義、機(jī)床參數(shù)的詳細(xì)設(shè)置、相關(guān)PLC接口信號(hào)的描述、擴(kuò)展輔助功能的應(yīng)用及編程。
 
      關(guān)鍵詞： 擴(kuò)展輔助功能；地址擴(kuò)展；應(yīng)答；程序塊
 

      在諸多西門(mén)子數(shù)控機(jī)床中，尤其是進(jìn)口設(shè)備西門(mén)子系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床，擴(kuò)展輔助功能使用甚多，而許多數(shù)控機(jī)床維修人員對(duì)之了解較少，在遇到相關(guān)問(wèn)題時(shí)非常棘手，因此對(duì)西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)擴(kuò)展輔助功能進(jìn)行研究很有必要。
 

      1 、輔助功能

      輔助功能在任何數(shù)控系統(tǒng)中都必不可少，在西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)中，輔助功能有兩類(lèi)：普通輔助功能和高速輔助功能。高速輔助功能分為帶程序塊改變延時(shí)的高速輔助功能和不帶程序塊改變延時(shí)的高速輔助功能。輔助功能用在一般的零件加工程序、動(dòng)作同步或工藝循環(huán)中。
 
     西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)輔助功能有M（輔助功能）、S（主軸功能）、H（輔助功能）、T（刀號(hào)）、D及DL（刀具偏移）、F（進(jìn)給率）。
 

          表1  常用輔助功能的缺省數(shù)量

     在NC零件加工程序編寫(xiě)中，輔助功能的擴(kuò)展地址和值可以用變量指定，擴(kuò)展地址必須是整數(shù)，輔助功能的值一般為整數(shù)，但H功能的值可以是整數(shù)，也可以是浮點(diǎn)。如SP_NO=1，ROTDIR=3，M[SP_NO]=ROTDIR，對(duì)應(yīng)于 M1=3。
 

      2 、輔助功能碼的執(zhí)行原理

  
     在NC零件加工程序中編寫(xiě)輔助功能碼，當(dāng)零件加工程序執(zhí)行輔助功能碼時(shí)，PLC數(shù)據(jù)塊接口信號(hào)的狀態(tài)位發(fā)生變化，對(duì)于擴(kuò)展輔助功能，輔助功能碼的擴(kuò)展地址和輔助功能碼的號(hào)都同時(shí)送到PLC數(shù)據(jù)塊接口信號(hào)，PLC程序判斷相應(yīng)的輔助功能碼，執(zhí)行相關(guān)的動(dòng)作和應(yīng)答，NC加工程序執(zhí)行下一個(gè)程序塊。
 

     3 、擴(kuò)展輔助功能碼的定義

     840D輔助功能碼使用超過(guò)缺省數(shù)量就需要進(jìn)行功能碼擴(kuò)展。如M輔助功能缺省的只有M0~M99，要使用M99以上的M功能碼就需要擴(kuò)展。

     要使用各種擴(kuò)展輔助功能碼首先必須在機(jī)床數(shù)據(jù)中進(jìn)行設(shè)置和定義，在多通道系統(tǒng)中，每個(gè)通道都可以定義各自所需數(shù)量的輔助功能，相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下：
     MD 22010: AUXFU_ASSIGN_TYPE[n]=標(biāo)識(shí)字母，即輔助功能類(lèi)型的標(biāo)識(shí)字母，包括M、S、H、T、D、DL、F等，如定義M輔助功能，則MD22010=”M”。
     MD 22020: AUXFU_ASSIGN_EXTENSION[n]=地址擴(kuò)展，即輔助功能地址擴(kuò)展，特殊情況地址擴(kuò)展1-4預(yù)留給主軸的S和M功能。輔助功能的擴(kuò)展地址0、1、2、30、17是不允許的。
     MD 22030: AUXFU_ASSIGN_VALUE[n]=值，即分配到組的輔助功能的值。如果值小于零，則分配到這個(gè)組的所有輔助功能都使用同一個(gè)擴(kuò)展地址。
     MD 22000: AUXFU_ASSIGN_GROUP[n]= k 輔助功能組，即對(duì)輔助功能進(jìn)行分組，這里n為一個(gè)通道允許的輔助功能的數(shù)量，與系統(tǒng)的軟件版本有關(guān)，上述這四個(gè)機(jī)床參數(shù)必須分配同樣的數(shù)目。

     如定義M100：

     MD 22010 AUXFU_ASSIGN_TYPE[0] = "M"
     MD 22020 AUXFU_ASSIGN_EXTENSION[0] = 0
     MD 22030 AUXFU_ASSIGN_VALUE[0] = 100
     MD 22000 AUXFU_ASSIGN_GROUP[0] = 5 (第5組)
 

     缺省輔助功能的分配：
     第1組：輔助功能M0, M1, M2, M17和 M30作為標(biāo)準(zhǔn)分配到輔助功能第1組
     第2組：主軸的M功能M3, M4, M5, M19和 M70作為標(biāo)準(zhǔn)分配到輔助功能第2組
     第3組：主軸的S功能作為標(biāo)準(zhǔn)分配到輔助功能第3組
 

    對(duì)于H輔助功能，其值是使用整數(shù)還是使用浮點(diǎn)，由MD22110選擇，MD 22110: AUXFU_H_TYPE_INT（H輔助功能初始化），1= H功能的值為整數(shù)，0=浮點(diǎn)數(shù)。
 

    各種輔助功能的傳輸時(shí)間即輔助功能輸出可以通過(guò)設(shè)置以下機(jī)床數(shù)據(jù)進(jìn)行定義：
 
    MD 22200: AUXFU_M_SYNC_TYPE
    MD 22210: AUXFU_S_SYNC_TYPE
    MD 22220: AUXFU_T_SYNC_TYPE
    MD 22230: AUXFU_H_SYNC_TYPE
    MD 22240: AUXFU_F_SYNC_TYPE
    MD 22250: AUXFU_D_SYNC_TYPE
    MD 22252: AUXFU_DL_SYNC_TYPE
 

    這些機(jī)床數(shù)據(jù)的值設(shè)置為：
 
    0=軸運(yùn)動(dòng)之前輸出
    1=軸運(yùn)動(dòng)期間輸出
    2=程序塊結(jié)束后輸出
    3=不輸出到PLC
 

    對(duì)于那些缺省組的輔助功能，當(dāng)在MD 11110: AUXFU_GROUP_SPEC[n]參數(shù)中沒(méi)有定義時(shí)，第1組的傳輸時(shí)間為程序塊結(jié)束，第2組的傳輸時(shí)間為運(yùn)動(dòng)之前，第3組的傳輸時(shí)間為運(yùn)動(dòng)期間，對(duì)于第2- 15組用戶(hù)可以在參數(shù)中定義改變?cè)O(shè)置，但對(duì)于第1組用戶(hù)不能改變?cè)O(shè)置。
 

    輔助功能應(yīng)答的定義及相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下，輔助功能由PLC應(yīng)答：分為普通應(yīng)答和高速應(yīng)答。高速應(yīng)答分為帶程序塊改變延時(shí)（需應(yīng)答）和不帶程序塊改變延時(shí)（不需應(yīng)答）。帶程序塊改變延時(shí)即從一個(gè)程序塊執(zhí)行到下一個(gè)程序塊之間有延時(shí)或停頓，需要應(yīng)答信號(hào)才能執(zhí)行下一程序塊；不帶程序塊改變延時(shí)即從一個(gè)程序塊執(zhí)行到下一個(gè)程序塊之間沒(méi)有延時(shí)或停頓，不需要應(yīng)答信號(hào)直接執(zhí)行下一程序塊。

    是否帶程序塊改變延時(shí)由MD22100決定，MD 22100: AUXFU_QUICK_BLOCKCHANGE：0=帶程序塊改變延時(shí)，1=不帶程序塊改變延時(shí)。
    下面參數(shù)定義組內(nèi)的輔助功能應(yīng)答和傳輸時(shí)間，MD 11110: AUXFU_GROUP_SPEC[k] 輔助功能組定義，k為組號(hào)：
    位0=1：輔助功能應(yīng)答
    位1=1：高速輔助功能應(yīng)答
    位2預(yù)留
    位3=1：不輸出到PLC
    位4預(yù)留
    位5=1：軸移動(dòng)前輸出
    位6=1：軸移動(dòng)期間輸出
    位7=1：程序塊結(jié)束輸出

    如果輔助功能沒(méi)有分派到任何輔助功能組，它總是按普通應(yīng)答輔助功能及MD22200-22252傳輸時(shí)間進(jìn)行處理。
    普通輔助功能的輸出和應(yīng)答在OB1中進(jìn)行，高速輔助功能的輸出在OB1中處理，應(yīng)答在OB40中進(jìn)行。
    下面以示例程序及時(shí)序?qū)o助功能輸出及應(yīng)答加以詳細(xì)描述：

    N10 G94 G01 X50 M100  (MD22200：AUXFU_M_SYNC_TYPE=1，軸移動(dòng)期間M100輸出)
    N20 Y5 M100 M200   (MD22200：AUXFU_M_SYNC_TYPE=0，軸移動(dòng)之前M200輸出)
    N30 Y0 M=QU(100) M=QU(200) (作為高速輔助功能輸出)
    N40 X0
    N50 M100 M200 (沒(méi)有軸移動(dòng)，立即輸出)
    M17

                                                 圖1  輔助功能執(zhí)行時(shí)序

   
    圖1描述了擴(kuò)展輔助功能碼M100和M200的執(zhí)行時(shí)序，其輔助功能的狀態(tài)輸出從OB1掃描開(kāi)始，到OB1掃描結(jié)束，信號(hào)維持1個(gè)OB1的完整掃描周期時(shí)間，對(duì)于高速輔助功能，其狀態(tài)輸出從下一個(gè)OB1掃描開(kāi)始，仍然維持一個(gè)OB1的完整掃描周期時(shí)間。
 

     4 、接口信號(hào)及其描述

   
    接口信號(hào)重點(diǎn)以M和H功能加以描述，在NC加工程序的基本輔助功能M0~M99執(zhí)行過(guò)程中，每個(gè)M功能碼都有唯一的接口信號(hào)與之相對(duì)應(yīng)，即M0~M99分別與DB21-30.DBB194—DBB206中各個(gè)位相對(duì)應(yīng)，執(zhí)行某個(gè)M功能，其相應(yīng)的接口信號(hào)狀態(tài)發(fā)生改變，根據(jù)狀態(tài)變化執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作和相關(guān)處理。

    但執(zhí)行擴(kuò)展的輔助功能時(shí)沒(méi)有一一對(duì)應(yīng)的接口信號(hào)，對(duì)于M功能碼只有5個(gè)狀態(tài)接口信號(hào)，對(duì)于H功能碼只有3個(gè)狀態(tài)接口信號(hào)，因此在一個(gè)NC加工程序塊中，最多只允許編程5個(gè)M輔助功能，3個(gè)H輔助功能，在每一個(gè)NC加工程序塊的輔助功能執(zhí)行過(guò)程中，M和H功能每次都分別對(duì)應(yīng)這幾個(gè)接口信號(hào)。

    當(dāng)?shù)?個(gè)M功能碼執(zhí)行時(shí)，狀態(tài)接口信號(hào)DB21-30.DBX58.0發(fā)生改變，同時(shí)擴(kuò)展地址存放到DB21-30.DBW68，功能碼號(hào)存放到DB21-30.DBD70中；當(dāng)?shù)?個(gè)M功能碼執(zhí)行時(shí)，狀態(tài)接口信號(hào)DB21-30.DBX58.1發(fā)生改變，擴(kuò)展地址存放到DB21-30.DBW74，功能碼號(hào)存放到DB21-30.DBD76中…；其余擴(kuò)展M輔助功能及H輔助功能接口信號(hào)原理一樣，如表2。狀態(tài)接口信號(hào)只保持一個(gè)OB1的掃描周期，而擴(kuò)展地址及功能碼值在下一個(gè)程序塊的功能碼執(zhí)行前保持不變。
 

                               表2  擴(kuò)展M及H輔助功能接口信號(hào)表

    5 、擴(kuò)展輔助功能的編程與應(yīng)用

   
    輔助功能的執(zhí)行，由于接口信號(hào)為一個(gè)OB1的掃描周期，必須對(duì)輔助功能信號(hào)進(jìn)行處理與解碼。對(duì)于擴(kuò)展輔助功能使用數(shù)量較少，可以采用一般方法進(jìn)行PLC編程和處理進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，如使用擴(kuò)展功能碼M150進(jìn)行工件夾緊，當(dāng)其執(zhí)行時(shí)，狀態(tài)接口信號(hào)DB21.DBX58.0從0變?yōu)?，功能碼的號(hào)存放到DB21.DBD72，PLC接收到命令輸出Q4.0開(kāi)始夾緊，夾緊到位壓力繼電器SP1（I1.2）發(fā)信號(hào)并進(jìn)行應(yīng)答，簡(jiǎn)單程序如下：

    A  DB21.DBX58.0
    JCN NX
     L 150
     L DB21.DBD70
     ==I
     S M4.0
    NX:
    A  M4.0
      =  DB21.DBX6.1  //讀入禁止
    =  Q4.0  //夾緊
    A  I1.2  //應(yīng)答
    R  M4.0  //復(fù)位M4.0及讀入使能
 

    如果擴(kuò)展輔助功能使用的數(shù)量較多最好使用數(shù)據(jù)塊編程進(jìn)行系統(tǒng)的處理和解碼較好，更具有通用性，部分示例程序如下，首先根據(jù)所需M功能及H功能的數(shù)量，各建立一個(gè)數(shù)據(jù)塊，使輔助功能碼各對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)塊中的一個(gè)位，對(duì)應(yīng)方法計(jì)算為，如H4025，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)塊為DBX503.1（4025÷8=503余1）。其次對(duì)輔助功能進(jìn)行解碼和儲(chǔ)存。在其它PLC程序中需要使用某個(gè)輔助功能碼時(shí)，直接引用該功能碼所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊位即可。

    如果擴(kuò)展輔助功能使用的數(shù)量較多最好使用數(shù)據(jù)塊編程進(jìn)行系統(tǒng)的處理和解碼較好，更具有通用性，部分示例程序如下，首先根據(jù)所需M功能及H功能的數(shù)量，各建立一個(gè)數(shù)據(jù)塊，使輔助功能碼各對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)塊中的一個(gè)位，對(duì)應(yīng)方法計(jì)算為，如H4025，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)塊為DBX503.1（4025÷8=503余1）。其次對(duì)輔助功能進(jìn)行解碼和儲(chǔ)存。在其它PLC程序中需要使用某個(gè)輔助功能碼時(shí)，直接引用該功能碼所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊位即可。