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

                    徐天奇 XuTianJi

                                     江漢大學物理與信息工程學院    

                                     控制科學與工程系  

                                           湖北   武漢      430056

摘要：本文對基于三菱C70數控系統的柔性加工系統進行了研究開發。將觸摸屏技術，PLC程序開發，數控加工程序結合起來。以數控宏程序為核心，開發了能夠適用于不同規格加工對象的柔性加工系統。極具實用價值。

關鍵詞： C70數控系統  宏程序  變量轉換  中斷  柔性加工 

1.   專用連桿加工機床的工作要求

      某機械廠制造的專用連桿加工機床配置三菱C70數控系統。該機床加工對象是不同規格的連桿，不同規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不同規格的加工對象。當加工對象改變時，只需要在觸摸屏（以下簡稱GOT）上選擇“零件號”即可。簡言之，就是要求該加工機床為柔性的加工機床。

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

2.  C70數控系統的解決方案

     根據客戶的工作要求和C70數控系統的功能特性，經過綜合分析，決定采用如下的了解決方案：

（1）  主加工程序中對應不同規格產品的加工參數，如零件的直徑，長度，寬度，進給速度全部用變量表示。不同規格的零件對應一組不同的變量。

（2）  不同規格的零件對應的不同的加工參數預先通過GOT設定。

（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”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”。將加工參數設置為變量。這一節是重點。

（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立即生效。

3.  PLC梯形圖程序編制

 3.1  利用GOT 進行參數的預置和零件選擇

      C70  數控系統是配有GOT的數控系統，因此可以很方便的在觸摸屏上預先設置不同規格的零件的各種加工參數。如表1所示，D101—D110 為1#  零件的1—10 號加工參數。D201—D210 為2# 零件的1—10 號加工參數。其余如表1 所示。

      在GOT 上還必須預先設置“零件選擇”畫面。

表1.  在GOT上設置的參數

3.2根據“加工零件選擇加工參數”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。如圖1 所示，M201---M208 為8種不同規格的“零件選擇”信號。當M201=ON,選擇1號零件的加工參數，將D101 中預置的數據送入“D1201”中，當M202=ON, 選擇2號零件的加工參數，將D201 中預置的數據送入“D1201”中，其余類推。

圖1   選擇工件并傳送加工參數

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

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

      但是把PLC梯形圖中的數據送入CNC加工程序使用，還必須使用宏程序讀取數據的方法。

4.    使用“宏程序讀取PLC 程序中的相關數據”

4.1讀取PLC 程序中的相關數據的宏程序

      把PLC程序中的數據變成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 程序中的相關數據”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 系統中使用了一批系統變量，這批系統變量專門規定為對應PLC梯形圖中各軟元件的數據，在使用宏程序讀取PLC 程序中的相關信息時可以使用這些系統變量，其中有關的系統變量定義如圖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長度

#100103-------指定讀取元件的“位”

#100110--------被讀取軟元件的數值

圖2 .  與PLC程序中的軟元件相關的系統變量

      一個讀取PLC 梯形圖程序中的相關信息的宏程序就是對這些系統變量進行定義后，將其組合起來。據此編制的

“讀取PLC 程序中的相關數據寄存器數據”的宏程序如圖3：

9100（程序號）

N10  #100100=1----------------指定讀取D元件（數據寄存器）

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長度(16bit)

N50  #100=#100110-------變量#100110是被讀取（D1201）的數值

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）的數值

N100  M99

      在宏程序9100中，用系統變量連續 讀出了PLC 程序中的D1201,D1202,…….D1209 中的數值。 宏程序中的第N20，N60，N150程序段都是設定數據寄存器的編號，在設定了這些編號后，系統變量#100110就是對應該數據寄存器的數值，然后將其賦值到：“公共變量#100，#102，#104”中，這是宏程序P9100的 關鍵。

      “公共變量#100，#102，#104”可以在顯示屏上顯示，這樣可以將其與設置的數據相比較。驗證設置數據與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，就實現了一套加工程序對應不同規格產品的柔性加工要求。

 4.2    實用的柔性主加工程序

　   經過以上處理：　可以編制主加工程序如圖4：

P100   （程序號）

N5   G65 P9100----------------------------------調用宏程序9100;

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

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  -----------------------------------------程序結束；

 圖4. 主加工程序

      主加工程序在開始的第N5步就調用“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據。

這樣就實現了只用一套加工程序來完成對不同規格的零件的加工。

用戶在使用該機床加工時，只需

  （ 1）. 預先在GOT上設置各不同規格零件的加工參數；

  （2）. 選擇加工零件號；

  （3）. 試切后對加工參數進行修改；

   （4）. 再次啟動加工程序；

5.  在線修改參數

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

      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行一半的過程中，操作者修改了某一參數，修改的參數并不生效。只有在重新從頭執行程序P100后，修改的參數才生效。

      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行程序，特別對大型程序更不可能在執行到一半時又從頭開始執行。

      在線修改參數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，不影響后續程序的執行。

      而運行宏程序P9100的方法就是使用“中斷指令—調用宏程序”功能。該功能是C70系統的一項特殊功能------在系統自動運行過程中，如果從外部發出一信號驅動“中斷指令”，則“中斷指令”=ON后，就停止執行主程序，轉而執行預先指定的“宏程序”，待宏程序執行完畢后，再繼續執行主程序。

      為了在線修改參數并立即使其生效，可以用“參數設置完畢確認”按鍵作為“中斷指令啟動”信號，該信號就調用執行宏程序P9100，由于宏程序P9100僅僅只是計算程序，所以幾乎是瞬間完成，不影響后續程序的執行。

圖5     中斷指令的調用

      在圖5 所示的PLC程序中，Y725就是“中斷指令啟動”接口，驅動Y725=ON,中斷指令生效，同時啟動執行中斷宏程序。

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

      一旦參數修改完成，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。

      通過開發使用中斷宏程序插入功能，實現了加工參數的“即改即用”功能，當然，不停機修改參數有危險性，應該停機修改參數然后重新啟動。

6.    結語：

      通過將觸摸屏技術，PLC 編程技術和數控系統的宏程序結合起來而開發出得柔性加工系統，操作簡單，方便實用，極具人性化，經過裝機使用一年，效果很好。受到使用單位的贊許。