数控机床市场网-专业的数控机床网站

      摘  要： 全面地介紹輔助功能的分類、執行原理、擴展輔助功能的定義、機床參數的詳細設置、相關PLC接口信號的描述、擴展輔助功能的應用及編程。
 
      關鍵詞： 擴展輔助功能；地址擴展；應答；程序塊
 

      在諸多西門子數控機床中，尤其是進口設備西門子系統數控機床，擴展輔助功能使用甚多，而許多數控機床維修人員對之了解較少，在遇到相關問題時非常棘手，因此對西門子數控系統擴展輔助功能進行研究很有必要。
 

      1 、輔助功能

      輔助功能在任何數控系統中都必不可少，在西門子數控系統中，輔助功能有兩類：普通輔助功能和高速輔助功能。高速輔助功能分為帶程序塊改變延時的高速輔助功能和不帶程序塊改變延時的高速輔助功能。輔助功能用在一般的零件加工程序、動作同步或工藝循環中。
 
     西門子數控系統輔助功能有M（輔助功能）、S（主軸功能）、H（輔助功能）、T（刀號）、D及DL（刀具偏移）、F（進給率）。
 

          表1  常用輔助功能的缺省數量

     在NC零件加工程序編寫中，輔助功能的擴展地址和值可以用變量指定，擴展地址必須是整數，輔助功能的值一般為整數，但H功能的值可以是整數，也可以是浮點。如SP_NO=1，ROTDIR=3，M[SP_NO]=ROTDIR，對應于 M1=3。
 

      2 、輔助功能碼的執行原理

  
     在NC零件加工程序中編寫輔助功能碼，當零件加工程序執行輔助功能碼時，PLC數據塊接口信號的狀態位發生變化，對于擴展輔助功能，輔助功能碼的擴展地址和輔助功能碼的號都同時送到PLC數據塊接口信號，PLC程序判斷相應的輔助功能碼，執行相關的動作和應答，NC加工程序執行下一個程序塊。
 

     3 、擴展輔助功能碼的定義

     840D輔助功能碼使用超過缺省數量就需要進行功能碼擴展。如M輔助功能缺省的只有M0~M99，要使用M99以上的M功能碼就需要擴展。

     要使用各種擴展輔助功能碼首先必須在機床數據中進行設置和定義，在多通道系統中，每個通道都可以定義各自所需數量的輔助功能，相關參數設置如下：
     MD 22010: AUXFU_ASSIGN_TYPE[n]=標識字母，即輔助功能類型的標識字母，包括M、S、H、T、D、DL、F等，如定義M輔助功能，則MD22010=”M”。
     MD 22020: AUXFU_ASSIGN_EXTENSION[n]=地址擴展，即輔助功能地址擴展，特殊情況地址擴展1-4預留給主軸的S和M功能。輔助功能的擴展地址0、1、2、30、17是不允許的。
     MD 22030: AUXFU_ASSIGN_VALUE[n]=值，即分配到組的輔助功能的值。如果值小于零，則分配到這個組的所有輔助功能都使用同一個擴展地址。
     MD 22000: AUXFU_ASSIGN_GROUP[n]= k 輔助功能組，即對輔助功能進行分組，這里n為一個通道允許的輔助功能的數量，與系統的軟件版本有關，上述這四個機床參數必須分配同樣的數目。

     如定義M100：

     MD 22010 AUXFU_ASSIGN_TYPE[0] = "M"
     MD 22020 AUXFU_ASSIGN_EXTENSION[0] = 0
     MD 22030 AUXFU_ASSIGN_VALUE[0] = 100
     MD 22000 AUXFU_ASSIGN_GROUP[0] = 5 (第5組)
 

     缺省輔助功能的分配：
     第1組：輔助功能M0, M1, M2, M17和 M30作為標準分配到輔助功能第1組
     第2組：主軸的M功能M3, M4, M5, M19和 M70作為標準分配到輔助功能第2組
     第3組：主軸的S功能作為標準分配到輔助功能第3組
 

    對于H輔助功能，其值是使用整數還是使用浮點，由MD22110選擇，MD 22110: AUXFU_H_TYPE_INT（H輔助功能初始化），1= H功能的值為整數，0=浮點數。
 

    各種輔助功能的傳輸時間即輔助功能輸出可以通過設置以下機床數據進行定義：
 
    MD 22200: AUXFU_M_SYNC_TYPE
    MD 22210: AUXFU_S_SYNC_TYPE
    MD 22220: AUXFU_T_SYNC_TYPE
    MD 22230: AUXFU_H_SYNC_TYPE
    MD 22240: AUXFU_F_SYNC_TYPE
    MD 22250: AUXFU_D_SYNC_TYPE
    MD 22252: AUXFU_DL_SYNC_TYPE
 

    這些機床數據的值設置為：
 
    0=軸運動之前輸出
    1=軸運動期間輸出
    2=程序塊結束后輸出
    3=不輸出到PLC
 

    對于那些缺省組的輔助功能，當在MD 11110: AUXFU_GROUP_SPEC[n]參數中沒有定義時，第1組的傳輸時間為程序塊結束，第2組的傳輸時間為運動之前，第3組的傳輸時間為運動期間，對于第2- 15組用戶可以在參數中定義改變設置，但對于第1組用戶不能改變設置。
 

    輔助功能應答的定義及相關參數設置如下，輔助功能由PLC應答：分為普通應答和高速應答。高速應答分為帶程序塊改變延時（需應答）和不帶程序塊改變延時（不需應答）。帶程序塊改變延時即從一個程序塊執行到下一個程序塊之間有延時或停頓，需要應答信號才能執行下一程序塊；不帶程序塊改變延時即從一個程序塊執行到下一個程序塊之間沒有延時或停頓，不需要應答信號直接執行下一程序塊。

    是否帶程序塊改變延時由MD22100決定，MD 22100: AUXFU_QUICK_BLOCKCHANGE：0=帶程序塊改變延時，1=不帶程序塊改變延時。
    下面參數定義組內的輔助功能應答和傳輸時間，MD 11110: AUXFU_GROUP_SPEC[k] 輔助功能組定義，k為組號：
    位0=1：輔助功能應答
    位1=1：高速輔助功能應答
    位2預留
    位3=1：不輸出到PLC
    位4預留
    位5=1：軸移動前輸出
    位6=1：軸移動期間輸出
    位7=1：程序塊結束輸出

    如果輔助功能沒有分派到任何輔助功能組，它總是按普通應答輔助功能及MD22200-22252傳輸時間進行處理。
    普通輔助功能的輸出和應答在OB1中進行，高速輔助功能的輸出在OB1中處理，應答在OB40中進行。
    下面以示例程序及時序對輔助功能輸出及應答加以詳細描述：

    N10 G94 G01 X50 M100  (MD22200：AUXFU_M_SYNC_TYPE=1，軸移動期間M100輸出)
    N20 Y5 M100 M200   (MD22200：AUXFU_M_SYNC_TYPE=0，軸移動之前M200輸出)
    N30 Y0 M=QU(100) M=QU(200) (作為高速輔助功能輸出)
    N40 X0
    N50 M100 M200 (沒有軸移動，立即輸出)
    M17

                                                 圖1  輔助功能執行時序

   
    圖1描述了擴展輔助功能碼M100和M200的執行時序，其輔助功能的狀態輸出從OB1掃描開始，到OB1掃描結束，信號維持1個OB1的完整掃描周期時間，對于高速輔助功能，其狀態輸出從下一個OB1掃描開始，仍然維持一個OB1的完整掃描周期時間。
 

     4 、接口信號及其描述

   
    接口信號重點以M和H功能加以描述，在NC加工程序的基本輔助功能M0~M99執行過程中，每個M功能碼都有唯一的接口信號與之相對應，即M0~M99分別與DB21-30.DBB194—DBB206中各個位相對應，執行某個M功能，其相應的接口信號狀態發生改變，根據狀態變化執行相關動作和相關處理。

    但執行擴展的輔助功能時沒有一一對應的接口信號，對于M功能碼只有5個狀態接口信號，對于H功能碼只有3個狀態接口信號，因此在一個NC加工程序塊中，最多只允許編程5個M輔助功能，3個H輔助功能，在每一個NC加工程序塊的輔助功能執行過程中，M和H功能每次都分別對應這幾個接口信號。

    當第1個M功能碼執行時，狀態接口信號DB21-30.DBX58.0發生改變，同時擴展地址存放到DB21-30.DBW68，功能碼號存放到DB21-30.DBD70中；當第2個M功能碼執行時，狀態接口信號DB21-30.DBX58.1發生改變，擴展地址存放到DB21-30.DBW74，功能碼號存放到DB21-30.DBD76中…；其余擴展M輔助功能及H輔助功能接口信號原理一樣，如表2。狀態接口信號只保持一個OB1的掃描周期，而擴展地址及功能碼值在下一個程序塊的功能碼執行前保持不變。
 

                               表2  擴展M及H輔助功能接口信號表

    5 、擴展輔助功能的編程與應用

   
    輔助功能的執行，由于接口信號為一個OB1的掃描周期，必須對輔助功能信號進行處理與解碼。對于擴展輔助功能使用數量較少，可以采用一般方法進行PLC編程和處理進行實現，如使用擴展功能碼M150進行工件夾緊，當其執行時，狀態接口信號DB21.DBX58.0從0變為1，功能碼的號存放到DB21.DBD72，PLC接收到命令輸出Q4.0開始夾緊，夾緊到位壓力繼電器SP1（I1.2）發信號并進行應答，簡單程序如下：

    A  DB21.DBX58.0
    JCN NX
     L 150
     L DB21.DBD70
     ==I
     S M4.0
    NX:
    A  M4.0
      =  DB21.DBX6.1  //讀入禁止
    =  Q4.0  //夾緊
    A  I1.2  //應答
    R  M4.0  //復位M4.0及讀入使能
 

    如果擴展輔助功能使用的數量較多最好使用數據塊編程進行系統的處理和解碼較好，更具有通用性，部分示例程序如下，首先根據所需M功能及H功能的數量，各建立一個數據塊，使輔助功能碼各對應數據塊中的一個位，對應方法計算為，如H4025，對應數據塊為DBX503.1（4025÷8=503余1）。其次對輔助功能進行解碼和儲存。在其它PLC程序中需要使用某個輔助功能碼時，直接引用該功能碼所對應的數據塊位即可。

    如果擴展輔助功能使用的數量較多最好使用數據塊編程進行系統的處理和解碼較好，更具有通用性，部分示例程序如下，首先根據所需M功能及H功能的數量，各建立一個數據塊，使輔助功能碼各對應數據塊中的一個位，對應方法計算為，如H4025，對應數據塊為DBX503.1（4025÷8=503余1）。其次對輔助功能進行解碼和儲存。在其它PLC程序中需要使用某個輔助功能碼時，直接引用該功能碼所對應的數據塊位即可。