“中断宏程序插入”功能在数控机床加快生产节拍上的应用

黄 风

（武汉三菱工控技术服务中心，湖北武汉 430070）

为了加快生产节拍，生产厂家要求其使用的数控专用机床在正常的全自动加工程序下，还要通过外部操作随时驱动某一轴的运动。在基于三菱M70数控系统的基础上，笔者为其开发了数控系统中的“中断宏插入”功能，“手动自动同时有效功能”，“手动定位功能”，将3种功能结合使用，满足了客户的要求。

1 专用数控机床的工作要求

某客户的数控专用机床，采用三菱M70数控系统，有3运动轴，其中第2轴做上料架轴。该机床的全自动工作程序如下:

N10 M20——上料架前进上料;

N20（正常加工循环+上料架退回原位装料）;

N30 M80——上料架前进卸料+上料。（这一工步的动作包括上料架前进卸下已经加工完毕的工件并执行第2工件上料）。

在全自动的加工循环中，最后一步的“上料架前进卸料+上料”动作是必须等待工件加工完毕后才执行，而观察实际生产过程，“上料架前进”的动作可以提前执行。生产方要求，只要工人装料完毕，就使上料架前进到“上料工位”，待上一工件加工结束后，直接卸下，换上“待加工工件”，这样就节省了“上料架前进”的这一段时间，加快了生产节拍。

2 M70数控系统的“功能开发”

对于M70数控系统而言，这一要求的实质是:在自动加工过程中，只要接到某一外部操作信号，就启动某一轴运动，而且，正常的加工过程不受影响，照常运行。而在通常的加工程序中，各轴的运行是按照预先编制“加工程序”的指令运行的。不受外部信号的影响。

如何才能满足客户的要求呢?

2．1 启用 M70CNC的“中断”功能

M70CNC中的“中断功能”是指在正常加工程序执行过程中，一旦接到外部中断信号，就停止执行当前正常程序，转而执行预先编制的“中断程序”，在“中断程序”执行完毕后又返回执行“主程序”。

如果将中断功能设置成为在主加工程序的“当前程序段”执行完毕后，再执行中断程序，这样可以不影响主加工程序的连续性。

P9200是一种常规的中断程序:

中断程序P9200

N10 G90 G1 Y1000 F300——Y轴前进到上料工位。

N20 M99

这一中断宏程序显然不能满足客户要求，因为正常主程序被停止转而执行上料轴的动作，实际加工时间没有减少反而影响了正常的加工过程。实用的“中断程序”必须没有时间上的占用，即该中断程序只发出“启动上料轴前进”的指令，不等该轴运动到位（运动到位由别的方式检测），就结束中断程序，返回主程序。

2．2 启用手动－自动同时有效功能

“手动自动同时有效功能”——这一功能是指在自动模式下，使某一轴的手动功能也有效，手动功能包括“JOG点动模式”、“手轮模式”和“手动定位模式”。为满足客户的要求，可以使用“手动定位模式”。

在“手动定位模式”下，可以预先设定“定位位置”，只要发出启动信号，就可以直接运动到该位置。

这样，“中断程序”可以编制如下:

P9300——中断程序

N10 M40——进入“手动自动同时有效”模式;

N20 M42——设置手动定位模式的运行位置，坐标系，速度，插补方式，加减速时间;

N30 M43——发出“启动”指令;

N40 M99——中断程序结束，返回主程序。

P9300这一中断程序能够满足客户要求，该中断程序全部使用M指令，对M指令的处理全部在PLC程序后台处理完成，不占用执行加工程序的时间，从表面上看，主加工程序一直没有停顿执行。

相关的PLC程序编制如图1所示。

3 M70 CNC中使用“手动定位模式”的关键

使用“手动定位模式”要在PLC程序内做大量的设置，PLC程序的编制相对繁复。

在三菱M70CNC数控系统中，与“手动定位模式”有关的接口如下:

（1）手动定位模式——YC03（PTP）

当YC03=ON时，系统进入“手动定位模式”。“手动定位模式”可以在“自动－手动同时有效”状态中使用;“手动定位模式”与其他的“手动”模式不同，由于它具有“定位”的功能，所以与定位有关的因素都必须进行设定。

（2）运动轴的选择

在实际操作中首先必须选定需要进行手动定位的轴，这需要在PLC程序中处理。M70系统提供了3个“手动定位”操作站，就象大型设备有3个手轮一样。所以必须选择“手动定位”操作站。再选定运动轴。运动轴的选择信号如下:

YCA0～YCA7——第1站相关信号（轴选择）;

YCA8～YCAF——第2站相关信号（轴选择）;

YCB0～YCB7——第3站相关信号（轴选择）。

（3）定位距离的设定;

下列3个文件寄存器用于设置各轴的运行位置:

R2544——第1站移动距离;

R2548——第2站移动距离;

R2552——第3站移动距离。

在PLC程序中必须向以上的R寄存器里写进需要运行的距离。如图1。

（4）高速加减速模式——YCB8

当需要高速加减速时，YCB8=ON。但使用高速加减速模式时机床常常会引起伺服系统报警。故一般YCB8=OFF;在程序中可以不编制。本例中设置YCB8=OFF。

（5）轴独立运行——YCB9

当两个以上的轴同时定位时，需选择是联动还是独立运行。当YCB9=ON时，各轴独立运行;当YCB9=OFF时，各轴联动运行。本例中设置YCB9=ON。

（6）运行速度的确定——YCBA

当YCBA=OFF时，运行速度为手动运行速度，即与JOG点动运行相同的速度;当YCBA=ON时，运行速度为自动运行速度（F），即在自动模式下用F指令指定的速度。本例中设置YCBA=OFF。但本运行速度是否有效要取决于“YCBB（CXS4）”。

（7）快进速度选择——YCBB（CXS4）

当YCBB=OFF时，运行速度为快进速度，并且快进倍率有效。即相当于G0的速度。定位动作一般是采用快进方式的;当YCBB=ON时，运行速度由YCBA确定。本例中设置YCBB=OFF。

（8）坐标系选择——YCBC（CXS5）

既然是定位，就必然需要确定坐标系。YCBC就是用于确定所采用的坐标系。当YCBC=OFF时，采用机械坐标系;移动量以机械坐标系为准;当YCBC=ON时，采用工件坐标系;移动量以工件坐标系为准。本例中设置YCBC=OFF。

（9）绝对值/增量值的选择——YCBD

当YCBD=OFF时，选择绝对值，这时YCBC所确定的坐标系有效;当YCBD=ON时，选择增量值，这时移动量与坐标系无关，而只与当前位置有关。本例中设置YCBC=OFF。

（10）启动/停止——YCBF/YCBE

当以上所有的限制条件都设定完毕后，还有2个最重要的信号:“启动”和“停止”。

YCBE是一个B接点信号。当YCBE=OFF时，轴移动停止。而且当YCBE从OFF变成ON时，轴又重新开始移动。这与“自动暂停”的功能不同，需要特别注意。如果不需要停止，就不必对此编程。

当YCBF=ON时，定位运动开始。注意，这个信号的下降沿脉冲有效。

当然，这是最重要的信号。

在对以上各接口的定义充分理解后，编制PLC程序如图2所示。

4 结语

为了满足客户对加快生产节拍的要求而在M70数控系统的基础上开发了“中断功能”、“手动－自动同时有效功能”、“手动定位功能”。通过巧妙地编制主加工程序和PLC程序。实现了客户的要求。该专用机床经过2年的使用，反映良好。