浅析Fanuc0iD数控系统手动快速进给功能的设计

伏和红 杨柳

摘要：本文主要探讨了Fanuc0iD数控系统手动快速进给功能的设计思路和步骤，同时有针对性地给出了相应的PMC设计示例程序，并进行详细分析。此外，本文还对与该功能设计相关的易混淆参数进行辨析和解读。

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.

关键词： 数控机床;PMC;手动快速进给;参数;辨析

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

0  引言

在Fanuc0iD数控系统中，数控机床的手动快速进给功能是通过PMC（Programmable Machine Controller，PMC）编程来实现的[1]。本文根据实际调试经验，对手动快速进给功能的设计思路及步骤进行研究和探讨，同时有针对性地给出了相应的PMC设计示例程序，并进行详细分析。此外，本文还对与手动快速进给功能设计相关的易混淆参数进行仔细地辨析和解读。

1  手动快速进给功能设计的基本思路及步骤

首先，编写手动快速进给功能的使能程序，其PMC示例程序如图1所示。

参数说明：该程序中，R100.0为常0信号，F1.1为当按下面板的复位按钮时，系统返回给PMC的复位信号，此处用作计数器的复位信号。由程序可知，该计数器的计数器号为“0001”，初始值为0（CN0=0），且为加计数器（UPDOWN=0），计数器的计数功能由X7.4触发。

程序分析：假定该环形计数器的设定值为1，当首次按下快速按钮X7.4时，计数器的当前值变为1，与设定值相同，此时，G19.7=1，PMC通知NC（Numerical Controller，NC）手动快速进给功能有效;当再次按下快速按钮X7.4后，计数器的计数值发生溢出，计数器复位，当前值变为0，此时，G19.7=0，手动快速进给功能无效。

由此可见，本程序段中，环形计数器的作用是实现单键交替输出自锁功能，即第一次按下按钮时接通功能并自锁，第二次按下按钮时断开功能，再次按下按钮又接通功能……如此循环往复[2]。这里，如果要实现手动快速进给，必须首先按下面板上的快速按钮X7.4，以使手动快速进给功能有效。

其次，编写控制手动快速进给倍率的程序。不考虑0.1%快速倍率信号G353时，手动快速进给倍率主要有下面两种控制方式[3]：

①当1%手动快速进给倍率选择信号HROV有效（G96.7=1）时，此时，1%手动快速进给倍率信号HROV0*～HROV6*（地址为G96.0～G96.6）有效，此7个信号给出了一个对应于手动快速进给倍率的二进制代码给NC，以实现倍率控制。比如，设定手动快速进给倍率为10%时，HROV0*～HROV6*为1110101，其为10的二进制编码0001010的反码，亦为-（10+1）的补码[4]。在实际调试中，可以通过面板上的手动进给倍率旋钮来控制手动快速进给倍率，其PMC示例程序如图2所示。

程序分析：本程序段中R100.1为常1信号，功能指令CODB为二进制代码转换指令，数据格式为1B，数据表长度为21，通过格雷码转换程序[5]（限于篇幅，省略该程序）将手动进给倍率旋钮的每个位置对应的格雷码转换成功能指令CODB的二进制表内地址，并存储在R30中。功能指令CODB将R30指定的表内地址中对应于手动快速进给倍率的数据（-（倍率值+1））以补码的形式输出到G96中，从而实现手动快速进给倍率的控制。

②当1%手动快速进给倍率选择信号HROV无效时（G96.7=0），此时，手动快速进给倍率信号ROV1～ROV2（地址为G14.0～G14.1）有效，手动快速进给倍率将按照表1所示规则进行控制[6]，表中倍率值F0由参数1421设定。

其PMC示例程序如图3所示。

程序分析：本示例程序利用操作面板上的三个备用按钮来实现上述倍率控制方式。当按下操作面板上的三个备用按钮BACK0、BACK1和BACK2时，R61.0、R61.1和R61.2对应接通，再次按下时，对应的信号断开（限于篇幅，相关程序省略）。这里，当按下按钮BACK2时，G96.7=0，此时，手动快速进给倍率由信号ROV1～ROV2按表1所示规则来控制。

最后，编写坐标轴运动程序。以X轴为例，其PMC示例程序如图4所示。

程序分析：本程序段中，F3.2、F4.5分别为JOG（本意为缓步前进，这里指手动操作）方式、手动回零方式确认信号，F94.0为X轴回零完成信号;G100.0、G102.0分别为+X、-X轴方向选择信号;X8.4为急停按钮信号，X7.0、X7.1分别为操作面板上的+X、-X按钮信号，X8.0、X8.5分别为X轴正、负向行程开关超程保护信号。当选择JOG方式且系统未急停和超程時，按下X轴正（负）向移动按钮，工作台将向正（负）向移动，松开按钮则运动停止。当选择手动回零方式且系统未急停和超程时，按下X轴正向移动按钮工作台正向回零并自锁。当回零完成时，F94.0动作，自动切断自锁回路，工作台运动停止。

同理，可分析Y轴和Z轴的运动。限于篇幅，本文省略Y轴和Z轴运动的PMC程序。

2  与手动快速进给功能设计相关的易混淆参数的辨析

本文中，与手动快速进给功能设计相关的参数主要有1420、1423和1424三个参数。这三个参数看起来比较相似，相互之间也有关联，很容易混淆。本文根据实际调试结果，并参照Fanuc 0i-MD参数说明书[7]，对这三个参数的含义及用法重新梳理如下：首先，参数1420在通常情况下用来定义各轴编程快速移动速度，即G00速度。举例来说，当在加工程序中输入程序段“G00 X100，Y100，Z100;”并执行，这时各坐标轴是按照此参数设置的速度运动的。其次，参数1423定义的是各轴JOG进给速度。当选择JOG进给方式后，按下轴运动按钮，各坐标轴将按照“参数设定值×手动进给倍率旋钮指示的倍率值”的速度运动，限于篇幅，本文没有给出手动连续进给倍率的控制程序。再次，参数1424定义的是各轴手动快速进给速度。很显然，本文应对该参数进行设置。当选择JOG方式且按下面板上的快速按钮（X7.4）后，再按下轴运动按钮，此时，如果按下BACK2按钮，各坐标轴将按照“参数设定值×BACK0和BACK1组合所代表的倍率值（如前文所述）”的速度快速运动;否则，各坐标轴将按照“参数设定值×手动进给倍率旋钮指示的倍率值”的速度快速运动。最后，需要指出的是，参数1423的设定值受到参数1424的钳制，即当参数1423的设定值超过参数1424时，参数1423的实际值与参数1424相同。此外，当参数1424的设定值为0（即未设置）时，参数1424的设定值视为与参数1420的设定值相同。

3  结论

总体来说，Fanuc0iD数控系统手动快速进给功能设计的重点是要正确把握设计的基本思路和步骤，对设计过程要有一个整体上的认识及把握;设计的难点是要深刻理解手动快速进给倍率的控制方式，在此基础上，根据实际需要选择合适的控制方式并编写相应的PMC控制程序;除此之外，准确辨识相关参数也是设计的一个关键点，如不能准确确定和设置对应的参数，也将无法实现预期的手动快速进给功能。

参考文献：

[1]雷楠南.浅析FANUC0iD系统数控机床PMC编程方法[J]. 内燃机与配件，2019（04）：88-90.

[2]朱晓华.FANUC数控系统“单段”功能的PMC设计[J].山东工业技术，2015，24：57.

[3]刘江，卢鹏程，许朝山.FANUC数控系统PMC编程[M].高等教育出版社，2011.8：100-101.

[4]罗敏.Fanuc数控系统PMC编程技术[M].化学工业出版社，2013，3：158.

[5]曹智军，肖龙.数控PMC编程与调试[M].清华大学出版社，2010，8：54.

[6]宋松，王悦，杨中力.图解FANUC PMC编程与应用[M].机械工业出版社，2011，1：161.

[7]FANUC Series 0i-MODEL D/ FANUC Series 0i Mate-MODEL D 參数说明书：75-76.