宏程序在设备中的运用

王志欣，黄建凌

（浙江亚太机电股份有限公司，浙江杭州 311203）

宏程序在设备中的运用

王志欣，黄建凌

（浙江亚太机电股份有限公司，浙江杭州 311203）

从宏变量运算、接口系统变量、宏程序条件运算等方面，介绍宏程序的变量以及宏程序在设备生产中的运用。

宏程序；变量；数控机床

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.12.52

0 前言

宏程序在数控机床上有着重要作用，在现实生产加工中非常重要。有一些复杂零件，离开了宏程序，它的加工程序就无法编制（利用CAM绘图软件并进行后处理生成的程序除外）;简单重复的零件，利用宏程序可以大大提高生产效率，减少编程量。

以北京FANUC 0i系统 B-6351C为参考，通过多方面的内容和应用实例，向大家介绍宏程序的变量以及宏程序在设备生产中的运用。

1 宏变量的分类

宏变量根据变量号和用途可以分4大类（表1）。

2 系统变量说明

系统变量是和NC内部数据以及PMC交流通信的变量，各个变量有着不同的功用和性能。有些变量可读可写，有些变量只能写，有些变量只能读，因此，系统变量是机床自动控制和通用加工程序编写以及开发的基础。系统变量与CNC，PMC之间关系如表2～表4所示（一些不常用的变量略谈）。

表1 宏变量的分类

表2 工件零点偏移值的系统变量

表3 机床位置信息的系统变量

表4 刀具补偿的系统变量

表3中，位置信息不能写，只能读取使用；每组变量最后一位数字代表轴号，一般表示第1轴～第4轴。

表4中，刀具补偿的系统变量可读可写。当偏置组数≤200组时，也可以使用括号中的#2001～#2400。

3 宏变量的运算

宏变量的运算包括算术、函数、逻辑以及条件等运算符（表5）。

进行宏变量运算时，需注意10点。

（1）宏变量运算时，必须先赋值，后运算。例如：

（2）反三角函数取值范围由参数P6004.0的取值决定（表6）。

例如：#1=ATAN[-1]/[-1]=225°（变量赋值省略，假设变量等于-1）；#1=ATAN[-1]/[-1]=-135°（变量赋值省略，假设变量等于-1）。

（3）宏变量值的精度约为8位十进制数，当在加/减运算处理非常大的数时，可能得不到期望的结果。

（4）宏变量运算先后顺序一般遵循：①先函数，②再乘除，与运算，③最后是加减、逻辑或、逻辑异或运算。

（5）宏变量的运算都是在方括号内进行的，不能用小括号。小括号内只能用作注释。此外，括号可以改变运算顺序，但一行宏程序中最多只能使用5级方括号，超过5级时宏程序会P/S No.118报警。

（6）宏程序中引用的变量值会根据地址的最小单位自动四舍五入。如精度为0.001mm时，当用#1=12.3456，G00 X#1时，实际X位置是12.346。

（7）使用负号“-”时，负号必须放到#号前面，当使用未定义的变量时（也叫空变量，变量#0总是空变量），变量和地址都会被忽略不计，机床不报警。

（8）表达式也可以用于指定变量号，但必须在封闭的方括号中，如：#1=#[#1+#3-29]。

（9）局部变量，公共变量取值是有范围的，正值为+10-29～+1047，0 值；负值时为-1047～-10-29，超出会产生 P/S No.111 报警。

（10）相关参数说明。

参数P3204.0等于0时，括号是方括号“[]”，等于1时是小括号“（）”。

参数P6000.5 SMB等于0时程序单节运行时宏程序不停止，等于1时宏程序单节也停止.

参数P6001.6 CCV等于0时局部变量#1～#33值复位时变成空，等于1时不变。

参数P6001.7 CLV等于0时公用变量#100～#199值复位时变成空，等于1时不变。

参数P3209.2 MCY等于0时在MDI方式下可以输入宏变量的值，等于1时不可以输入。

参数P3209.6MC等于0时任何方式下都可以输入宏变量的值，等于1时只有在MDI方式下才能输入。

4 接口系统变量以及对应的接口地址

该类变量可以实现宏程序与PMC之间的信号交流和电平转换，以达到利用外部控制条件实现对宏程序的控制，同时也可以实现利用宏程序对PMC控制的影响（表7）。这类变量在无人值守的自动化以及复杂加工方面有重要应用。

表5 宏变量运算说明

表6 函数取值范围与参数的关系

从表7可以看出，宏程序与PMC信号传递是通过如图1所示方式进行的。

5 #3000系列常用系统变量说明

（1）#3000。给CNC程序设置一个报警的系统变量，其取值范围为0～200。当把以上范围的任何一个值赋予#3000时，CNC就会停止并产生一个报警号为3000+#3000值的报警（例如，#3000=8，则报警号是3008），并且可以在屏幕报警栏上显示不超过26个字符的报警信息。书写格式：#3000=8（PART NOT FOUND）。

图1 宏程序与PMC信号传递方式

（2）#3006。给CNC程序设置一个信息显示的系统变量，取值范围是“1”，当程序运行到该段程时，停止运行并停止，并且可以书写不超过26个字符的信息并在屏幕信息栏上显示。书写格式：#3006=1（PARTFOUND）。

（3）#3001。该系统变量以毫秒（ms）为单位计时器，当计时值累积到2 147 483 648 ms时，归零重计。当电源接通时，该变量值复位为0。该变量可以读，也可以写，常用作一次开机时间统计。

表7 接口系统变量对PMC的控制及影响

（4）#3002。该系统变量是当循环启动灯亮起时以小时为单位计时器，当计时值累积到9544.371 767 h时，归零重计。该计时器即使电源断电时，累积值也不会丢失。该变量可以读，也可以写，常常用作设备自动运行时间统计。

（5）#3011。该系统变量用于读取CNC系统的当前日期，并以10进制显示年、月、日。如日期是2015年6月18日，则显示为20150618。该变量不能写，只能读，常用作程序运行时间（日期）报警。

（6）#3012。该系统变量用于读取CNC系统的当前时间，以24 h制并以10进制方式显示时、分、秒时间。如12：30：46，则显示123046。该变量不能写，只能读，常用作程序运行时间（日期）报警。

（7）#3003。该系统变量用于改变程序自动运行中的状态，并且有时不受操作面板上单段按钮选择以及一些辅助（如常用的M，S，T等）功能命令是否完成信号输出的影响（表8）。

（8）#3004。该系统变量用于改变程序自动运行中的状态，并且有时不受操作面板上进给暂停、进给速度倍率按钮选择的影响（表9）。

（9）#3005。该系统变量是一个16位二进制数，以SEETING画面方式输入10进制数，它会变化成二进制后按位写入。如果读出时它会把二进制变换成10进制。0i系统中起作用的各位如表10所示。

表8 系统变量#3003取值及功用

表9 系统变量#3004取值及功用

表10 0i系统中#3005常用起作用的各位

#0（TVC）:是否进行TV检查。

#1（ISO）:输出代码是国际标准，否则是ETA标准。

#2（INI）：英寸输入，否则以公制输入。

#5（SEQ）：是否需要自动插入行顺序号。

#9（FCV）：纸带格式FS10，否则使用FS11格式（以前程序保存在纸带上，以打点的格式，不同的孔代表不同的内容）

（10）#3007。该变量是利用SETTING或外部信号输入设置各轴的镜像功能，同时也可以读出以查看各轴镜像，它是一个8位二进制数，输入时自动分解成二进制按位写入。0i系统中起作用的各位见表11。

需要说明的是：①值是0时镜像无效，1是有效；②当用镜像信号和SEETING两者对一个轴设置镜像时，信号值和设定值相或（其中一个是1，则为1），然后输出；③它是一个写保护变量，只能在SEETING画面设定，其他方式输入则产生P/S116“WRITEPROTECTEDVARIABLE”报警。

表11 0i系统中#3007常用起作用的各位

（11）#3901。该变量是一个统计已加工的零件数（完成数），可读可写，但不能用负数写入。

（12）#3902。该变量可以设置要求加工的零件数（目标数），可读可写，但不能用负数写入。

6 宏程序一些条件运算简要说明

（1）GOTON 语句，N的取值范围是1～99999.如果超出取值范围，则产生P/S 128报警。

（2）IF[ ]GOTON 语句，当IF方括号里边条件满足时，跳转到N语句的地方。

（3）IF[ ]THEN 语句，当IF方括号里边条件满足时，执行一个语句。

（4）WHILE[ ]DOm

当WHILE语句方括号里的条件是满足时，执行DOm～ENDm之间的程序。不满足执行ENDm后边的程序。

需要说明的是：①m取值只能是1，2，3，以外其他值产生报警P/S 126；②当指定了DOm和ENDm，而没有指定WHILE[]条件语句时，程序在Dom和ENDm无限循环；③DOm～ENDm循环中的标号（m取值1，2，3）可以多次使用，但是不同的条件语句DO范围不能有重叠，条件转移时也不能进入循环内部，如有重叠或转移进入循环内部时则会产生P/S 124报警（图2）。

7 宏程序在日常生产中的应用举例

以上是对系统变量以及系统变量运算的简要叙述，下面以实例说明宏变量的具体使用方法。

7.1 实例1

为了平衡生产，生产中产品夹具一般同时加工左右2个产品，分别设定坐标系为G54和G55。由于特殊原因需要单独生产左产品或右产品时，需要调试员去转换程序，调出左产品程序或右产品程序，加工结束后还要调出左右都有的程序，非常麻烦，而且影响生产。新手操作时，还容易出现调错程序，发生撞刀事故的风险。为了适合生产要求，利用宏程序解决了上述问题。解决过程如下：

第1步：对产品夹具进行改造，在夹具的防错位置加装了传感器，左边的用A传感器，来感知左产品是否存在，作为机床的输入点设定为X1020.1；右边的用B传感器，来感知右产品是否存在，作为机床的输入点设定为X1020.2。

第2步：利用FANUC编程软件对PMC梯图进行修改，在合适位置加入如图3所示的一段程序。

第3步：将不同的状态分别编程，作为子程序进行调用。图4是将不同状态进行了分解和编程。

状态1是2种产品都有，设定程序为：

图3 利用FANUC软件修改PMC梯图的程序1

图4 不同状态的分解和编程

状态2：只有左产品，设定程序为：

状态3：只有右产品，设定程序为：

第4步：编制主程序，见下列主程序（仅作参考，不同设备辅助功能不同）

检查左右产品是否都存在，如存在跳转至程序O0001

检查左产品是否存在，如存在跳转至程序O0002

检查右产品是否存在，如存在跳转至程序O0003

通过以上步骤，可以方便而且不用更改程序就能达到目的，提高了生产效率和安全性。

7.2 实例2

图5左边是泵体产品，为了保证产品的几何精度和减少工艺步骤，将其放到带有4轴的加工中心上进行加工。右边是该产品的工装夹具。

图5 泵体加工程序示意

产品工艺及加工过程要求：① 以产品的X面，Y面定位，从Z面压紧，同时C面用摆转油缸压紧，以免加工Φ20mm时产品移动。②伺服电机转动至90°加工A面以及孔Φ20mm。③完毕之后，伺服电机带动夹具转动到-90°，加工B面，同时完成M10螺纹加工（要求：在加工上述过程中，为防止产品在加工过程中移动，回转油缸压紧在产品的C面）。④上述2个工序完成之后，伺服电机再转回到0°，松开回转油缸，压脚分别向左右摆转45°，再对C面进行加工，同时完成M8螺纹的加工。⑤最后压紧缸松开，取出产品，并放置新的产品，压紧缸压紧产品（注：产品侧面压紧用按钮）。

为了实现上述工艺要求，利用宏程序解决了上述问题。

第1步：对液压油路进行了改进，主要是在回转油缸夹紧松开油路加入了压力继电器，进行油缸位置的辅助监控，以免撞刀，其夹紧压力用SP1 X1000.0作为压紧信号。压紧动作控制用Y1000.0来控制，放松压力用SP2 X1000.1作为放松信号，放松动作控制用Y1000.1（图6）。

第2步：利用FANUC编程软件对PMC梯图进行了修改，在合适的位置加入了如图7所示的一段程序。

第3步：根据工艺要求编制程序

图6 液压油路的改进

图7 利用FANUC软件修改PMC梯图的程序2

摆转缸是否夹紧检查，如夹紧转跳到加工程序进行加工

如果摆转油缸没夹紧则报警停止。

摆转缸是否放松检查，如放松跳转到加工程序进行加工

如果摆转缸没松开则报警停止

通过这个程序，你就很容易的达到了工艺过程要求。

7.3 实例3

在生产加工中刀具会出现磨损，如果检查后刀具仍可继续使用，就需要修改刀具的磨损量，以保证产品尺寸。如果刀具需要更换，则需要修改刀具的几何尺寸。修改磨损量和修改刀具几何尺寸，都有可能修改错误，特别是新职工更容易出现这种情况。修改发生错误后，机床运行时会出现撞刀和报废产品，日常管理发现，修改刀具参数错误引起的撞刀故占总事故率的5%左右。为了减少该类事故的发生，利用宏程序，将刀具参数变化量限制到1mm，磨耗变化量限制在0.05mm之内。如果修改量超出控制范围，将出现报警，停止运行（图8）。具体操作如下（仅以长度为例说明）。

第1步：从图8a）可以看出，该程序的T1用的是H8（程序的第5行），对应下图中应该是8#刀偏，其具体尺寸是形状H=-428.8，磨损 H=-0.020。

第2步：通过查看上边表4，该刀具参数宏变量对应是#11008和#10008。

第3步：如果刀具长度更改量控制在±1mm，那么#11008应-429.8≤#11008≤-427.8。如果长度磨损更改量控制在±0.05mm，那么#10008应在-0.08≤#10008≤+0.03。

第4步：宏程序编写如下：

图8 程序与刀具参数

8 结语

宏程序在设备中应用相当广泛，本文通过对FANUC 0i系统B-6351C宏变量运算、接口系统变量以及对应的接口地址等等说明，加入作者自己的注解和理解，同时通过实际应用实例进行解说，叙述了宏程序在产品加工中的应用，对实际工作有一定借鉴意义。

TP271+.4

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〔编辑 吴建卿〕