The development research of Based on the C70 CNC flexible manufacturing program

                    徐天奇 XuTianJi

                                     江漢大學(xué)物理與信息工程學(xué)院    

                                     控制科學(xué)與工程系  

                                           湖北   武漢      430056

摘要：本文對基于三菱C70數(shù)控系統(tǒng)的柔性加工系統(tǒng)進(jìn)行了研究開發(fā)。將觸摸屏技術(shù)，PLC程序開發(fā)，數(shù)控加工程序結(jié)合起來。以數(shù)控宏程序為核心，開發(fā)了能夠適用于不同規(guī)格加工對象的柔性加工系統(tǒng)。極具實用價值。

關(guān)鍵詞： C70數(shù)控系統(tǒng)  宏程序  變量轉(zhuǎn)換  中斷  柔性加工 

1.   專用連桿加工機(jī)床的工作要求

      某機(jī)械廠制造的專用連桿加工機(jī)床配置三菱C70數(shù)控系統(tǒng)。該機(jī)床加工對象是不同規(guī)格的連桿，不同規(guī)格的連桿形狀相同而尺寸不同，但其加工路徑和順序是相同的。操作者要求使用一套加工程序對應(yīng)不同規(guī)格的加工對象。當(dāng)加工對象改變時，只需要在觸摸屏（以下簡稱GOT）上選擇“零件號”即可。簡言之，就是要求該加工機(jī)床為柔性的加工機(jī)床。

      操作者還要求在加工進(jìn)程中或試切過程中，各加工參數(shù)可以隨時修改，修改后參數(shù)必須立即生效。

2.  C70數(shù)控系統(tǒng)的解決方案

     根據(jù)客戶的工作要求和C70數(shù)控系統(tǒng)的功能特性，經(jīng)過綜合分析，決定采用如下的了解決方案：

（1）  主加工程序中對應(yīng)不同規(guī)格產(chǎn)品的加工參數(shù)，如零件的直徑，長度，寬度，進(jìn)給速度全部用變量表示。不同規(guī)格的零件對應(yīng)一組不同的變量。

（2）  不同規(guī)格的零件對應(yīng)的不同的加工參數(shù)預(yù)先通過GOT設(shè)定。

（3）零件號的選擇通過GOT選定。

（4）在PLC 梯形圖程序中編制“不同零件選擇不同加工參數(shù)”的程序。

（5）通過宏程序讀出PLC 梯形圖程序中“被選擇的加工參數(shù)”。將加工參數(shù)設(shè)置為變量。這一節(jié)是重點。

（6）主加工程序使用“變量”運行。

（7）使用“中斷功能”使在主加工程序運行過程中修改的參數(shù)立即生效。

3.  PLC梯形圖程序編制

 3.1  利用GOT 進(jìn)行參數(shù)的預(yù)置和零件選擇

      C70  數(shù)控系統(tǒng)是配有GOT的數(shù)控系統(tǒng)，因此可以很方便的在觸摸屏上預(yù)先設(shè)置不同規(guī)格的零件的各種加工參數(shù)。如表1所示，D101—D110 為1#  零件的1—10 號加工參數(shù)。D201—D210 為2# 零件的1—10 號加工參數(shù)。其余如表1 所示。

      在GOT 上還必須預(yù)先設(shè)置“零件選擇”畫面。

表1.  在GOT上設(shè)置的參數(shù)

3.2根據(jù)“加工零件選擇加工參數(shù)”的PLC梯形圖編制

      在PLC梯形圖程序中，用“零件選擇”信號來選擇某一組加工參數(shù)。如圖1 所示，M201---M208 為8種不同規(guī)格的“零件選擇”信號。當(dāng)M201=ON,選擇1號零件的加工參數(shù)，將D101 中預(yù)置的數(shù)據(jù)送入“D1201”中，當(dāng)M202=ON, 選擇2號零件的加工參數(shù)，將D201 中預(yù)置的數(shù)據(jù)送入“D1201”中，其余類推。

圖1   選擇工件并傳送加工參數(shù)

     D1201是供加工程序使用的1#加工參數(shù)。而其余的2#--9# 加工參數(shù)也可以用同樣的方式設(shè)置。只是要注意“零件選擇”信號必須使用脈沖信號，即該信號只執(zhí)行一次傳送數(shù)據(jù)，當(dāng)選擇其他零件時，就送入新的數(shù)據(jù)。

      這樣通過PLC梯形圖程序就完成了“對應(yīng)不同的加工零件選擇不同的加工參數(shù)”這一要求。

      但是把PLC梯形圖中的數(shù)據(jù)送入CNC加工程序使用，還必須使用宏程序讀取數(shù)據(jù)的方法。

4.    使用“宏程序讀取PLC 程序中的相關(guān)數(shù)據(jù)”

4.1讀取PLC 程序中的相關(guān)數(shù)據(jù)的宏程序

      把PLC程序中的數(shù)據(jù)變成CNC 加工程序中可以使用的變量必須使用三菱CNC 中的一種特殊功能：即-------“宏程序讀取PLC 程序中的相關(guān)數(shù)據(jù)”功能。

      為了使PLC梯形圖程序中的信息與CNC中加工程序互相交換使用，在三菱CNC 系統(tǒng)中使用了一批系統(tǒng)變量，這批系統(tǒng)變量專門規(guī)定為對應(yīng)PLC梯形圖中各軟元件的數(shù)據(jù)，在使用宏程序讀取PLC 程序中的相關(guān)信息時可以使用這些系統(tǒng)變量，其中有關(guān)的系統(tǒng)變量定義如圖2：

#100100--------指定讀取PLC程序中的軟元件類型

#100101---------指定讀取的元件號

#100102 -------指定讀取字元件的字節(jié)長度

#100103-------指定讀取元件的“位”

#100110--------被讀取軟元件的數(shù)值

圖2 .  與PLC程序中的軟元件相關(guān)的系統(tǒng)變量

      一個讀取PLC 梯形圖程序中的相關(guān)信息的宏程序就是對這些系統(tǒng)變量進(jìn)行定義后，將其組合起來。據(jù)此編制的

“讀取PLC 程序中的相關(guān)數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)”的宏程序如圖3：

9100（程序號）

N10  #100100=1----------------指定讀取D元件（數(shù)據(jù)寄存器）

N20  #100101=1201-----------指定讀取的元件號（D1201）

N30  #100102=2---------------指定讀取字元件的字節(jié)長度(16bit)

N50  #100=#100110-------變量#100110是被讀?。―1201）的數(shù)值

N60  #100101=1202-------------指定讀取的元件號=D1202；

N70  #102=#100110------變量#100110是被讀?。―1202）的數(shù)值

…………

N150  #100101=1209---------------指定讀取的元件號=D1209

N160  #118=#100110------變量#100110是被讀?。―1203）的數(shù)值

N100  M99

      在宏程序9100中，用系統(tǒng)變量連續(xù) 讀出了PLC 程序中的D1201,D1202,…….D1209 中的數(shù)值。 宏程序中的第N20，N60，N150程序段都是設(shè)定數(shù)據(jù)寄存器的編號，在設(shè)定了這些編號后，系統(tǒng)變量#100110就是對應(yīng)該數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)值，然后將其賦值到：“公共變量#100，#102，#104”中，這是宏程序P9100的 關(guān)鍵。

      “公共變量#100，#102，#104”可以在顯示屏上顯示，這樣可以將其與設(shè)置的數(shù)據(jù)相比較。驗證設(shè)置數(shù)據(jù)與PLC程序和宏程序的正確性。而主加工程序可以完全使用這些變量編程。

      將宏程序和主加工程序組合起來，就實現(xiàn)了一套加工程序?qū)?yīng)不同規(guī)格產(chǎn)品的柔性加工要求。

 4.2    實用的柔性主加工程序

　   經(jīng)過以上處理：　可以編制主加工程序如圖4：

P100   （程序號）

N5   G65 P9100----------------------------------調(diào)用宏程序9100;

N3   M96  P9100----------------中斷指令生效（設(shè)定中斷宏程序號）

N10  G90 G0 X0.Y0.-----------------X軸Y軸運動到起點位置；

N30  G90 G1 X#100Y#102  F#104-----------X軸Y軸運行到“1工位”

N40  G90  G1 X#106  F#108----------     X軸運行到“2工位”

N50  G90  G1  Z#110  F#112-----------   Z軸運行到“3工位”

N60  M97    ----------------------------------中斷指令無效

N100 M30  -----------------------------------------程序結(jié)束；

 圖4. 主加工程序

      主加工程序在開始的第N5步就調(diào)用“宏程序P9100”，先讀出#100，#102，#104的變量值，在下面的程序中就可以引用這些值做定位數(shù)據(jù)。

這樣就實現(xiàn)了只用一套加工程序來完成對不同規(guī)格的零件的加工。

用戶在使用該機(jī)床加工時，只需

  （ 1）. 預(yù)先在GOT上設(shè)置各不同規(guī)格零件的加工參數(shù)；

  （2）. 選擇加工零件號；

  （3）. 試切后對加工參數(shù)進(jìn)行修改；

   （4）. 再次啟動加工程序；

5.  在線修改參數(shù)

      如果在自動加工程序執(zhí)行一半的過程中，操作者在GOT上修改了某一加工參數(shù)，并且要求修改后的參數(shù)在后續(xù)程序中立即生效。

      從程序P100來看，對變量的處理是在程序P100開頭的宏程序中，如果在自動加工程序執(zhí)行一半的過程中，操作者修改了某一參數(shù)，修改的參數(shù)并不生效。只有在重新從頭執(zhí)行程序P100后，修改的參數(shù)才生效。

      這在實際操作中顯然是不能滿足客戶要求的。不可能要求操作者重新開始執(zhí)行程序，特別對大型程序更不可能在執(zhí)行到一半時又從頭開始執(zhí)行。

      在線修改參數(shù)并立即使其生效的辦法是使宏程序P9100再運行一次。由于宏程序P9100僅僅只是計算程序，所以幾乎是瞬間完成，不影響后續(xù)程序的執(zhí)行。

      而運行宏程序P9100的方法就是使用“中斷指令—調(diào)用宏程序”功能。該功能是C70系統(tǒng)的一項特殊功能------在系統(tǒng)自動運行過程中，如果從外部發(fā)出一信號驅(qū)動“中斷指令”，則“中斷指令”=ON后，就停止執(zhí)行主程序，轉(zhuǎn)而執(zhí)行預(yù)先指定的“宏程序”，待宏程序執(zhí)行完畢后，再繼續(xù)執(zhí)行主程序。

      為了在線修改參數(shù)并立即使其生效，可以用“參數(shù)設(shè)置完畢確認(rèn)”按鍵作為“中斷指令啟動”信號，該信號就調(diào)用執(zhí)行宏程序P9100，由于宏程序P9100僅僅只是計算程序，所以幾乎是瞬間完成，不影響后續(xù)程序的執(zhí)行。

圖5     中斷指令的調(diào)用

      在圖5 所示的PLC程序中，Y725就是“中斷指令啟動”接口，驅(qū)動Y725=ON,中斷指令生效，同時啟動執(zhí)行中斷宏程序。

      第2步開始，M350為“參數(shù)修改完成”信號， M550為“參數(shù)修改完成狀態(tài)”。只有在“自動運行中X612=ON” 和M350=ON才可以進(jìn)入“M550=ON參數(shù)修改完成狀態(tài)”.

      一旦參數(shù)修改完成，重新啟動程序運行時，（Y711=ON，則Y725=ON,  中斷指令啟動。由中斷指令啟動中斷宏程序P9100運行一次。

      而中斷指令的生效區(qū)間和中斷宏程序號由M96和M97 指定。參見圖4 程序中的第N3  步和第N60  步。

      通過開發(fā)使用中斷宏程序插入功能，實現(xiàn)了加工參數(shù)的“即改即用”功能，當(dāng)然，不停機(jī)修改參數(shù)有危險性，應(yīng)該停機(jī)修改參數(shù)然后重新啟動。

6.    結(jié)語：

      通過將觸摸屏技術(shù)，PLC 編程技術(shù)和數(shù)控系統(tǒng)的宏程序結(jié)合起來而開發(fā)出得柔性加工系統(tǒng)，操作簡單，方便實用，極具人性化，經(jīng)過裝機(jī)使用一年，效果很好。受到使用單位的贊許。