雷楠南

(三门峡职业技术学院 汽车学院,河南 三门峡 472000 )

0 引言

在数控机床运行过程中，除了CNC系统控制之外，电气PLC控制也是保证机床正常运行的关键。数控机床的电气控制主要是利用机床操作面板对机床工作台的运动、机床运行的倍率、机床运行的工作方式等进行控制[1]。在FANUC数控系统中，PLC控制功能集成在CNC上，又称为PMC控制[2]。在PMC程序编制过程中，对于一些特殊功能简单的梯形图逻辑实现起来较为复杂，例如机床操作面板上的倍率旋钮实现倍率变换、工作方式旋钮实现数控机床工作方式的选择等。因此，可利用数控系统提供的二进制译码指令和二进制代码转换指令来实现这些特殊的机床控制功能。

1 二进制译码(SUB25)指令及其典型应用

1.1 二进制译码(SUB25)功能指令格式

FANUC数控系统中功能指令很多，二进制译码(SUB25)指令是最常用的指令之一。该指令的功能是可对1字节、2字节或4字节的二进制代码数据进行译码，当指定的8个连续数据之一与代码数据相同时，对应的输出数据位为1；如果没有相同的数据时，输出数据为0。该指令在PMC编程时，经常用于数控机床的辅助功能M或T功能的数据译码[3]。

二进制译码指令格式如图1所示。其中，“ACT”为其执行条件，即“ACT”为高电平信号时，触点接通，执行数据译码，“ACT”为低电平信号时，复位所有的输出数据；“格式指定”可设定译码数据的字节数，具体可设定为0001、0002、0004，分别对应译码数据为1字节、2字节、4字节的二进制代码数据； “代码数据地址”是表示指定被译码数据的地址；“译码指定值”表示指定被译码的8个连续数据的第一个数据值；“译码结果输出地址”指定译码结果输出地址，当代码数据经过译码后，将译码值与指定的8个连续数据进行对比，数值相同时，对应输出数据位为1，输出地址需要占用1字节存储空间[4]。

图1 二进制译码指令格式

1.2 二进制译码功能指令应用实例

配置FANUC数控系统的机床工作方式选择常用8挡波段开关来实现转换[5]，波段开关实现机床工作方式转换时需编制PMC程序。通常，8挡波段开关的电气接线有3根，编程地址对应于PMC的输入信号地址，所以在编程前必须查找到波段开关的电气接线地址。此处，以XK714数控铣床的机床工作方式波段开关编程为例来说明译码功能指令的应用方法。

(1) 通过查找电气接线，找到8挡波段开关的电气接线地址为X0001.7、X0002.1和X0002.3。因为8挡波段开关对应8个译码值，所以可指定译码数据格式为1字节；“代码数据地址”用中间信号R0030指定；“译码结果输出地址”用中间信号R0031指定存放；由于译码值是从0至7共8个数值，因此“译码指定值”可设定为0。

(2) 编制机床工作方式转换译码程序如图2所示。旋转8挡波段开关，观察图2所示程序中R0030所对应的输出信号状态，并记录数控机床各工作方式对应的代码数据值。因为X0001.7、X0002.1、X0002.3是直接接通R0030.0、R0030.1、R0030.2，所以X0001.7、X0002.1、X0002.3对应的数据值即为R0030.0、R0030.1、R0030.2的数据值。旋转波段开关时，各机床工作方式对应的二进制数据、经过二进制译码功能指令译码后的译码值以及译码结果输出如表1所示。

图2 利用二进制译码功能指令编程实现机床工作方式转换

表1 机床工作方式对应的译码值

数控机床工作方式的选择是数控系统根据G0043信号的组合值来确定的，FANUC数控系统通过G0043.0、G0043.1、G0043.2、G0043.5、G0043.7信号的组合来确定数控机床的相应工作方式。PMC与CNC之间工作方式信号传递[6]如表2所示。

表2 PMC与CNC之间工作方式信号传递

由表2中机床各工作方式对应的G0043信号可知，G0043.0为“1”信号对应的工作方式有程序编辑、DNC方式运行、自动方式运行、手动连续进给和手动回参考点；G0043.1为“1”信号对应的工作方式有程序编辑；G0043.2为“1”信号对应的工作方式有手轮进给、增量进给、手动连续进给和手动回参考点；G0043.5为“1”信号对应的工作方式有DNC方式运行；G0043.7为“1”信号对应的工作方式有手动回参考点。再根据表1机床各工作方式对应的二进制译码值及译码输出状态信号，利用译码输出信号依次接通G0043.0、G0043.1、G0043.2、G0043.5和G0043.7信号编制PMC程序，如图3、图4所示，从而确定数控机床的相应工作方式。

图3 工作方式G0043.0信号PMC程序处理

图4 G0043.1、G0043.2、G0043.5、G0043.7信号PMC程序处理

2 二进制代码转换(SUB27)指令及其典型应用

2.1 二进制代码转换功能指令格式

二进制代码转换功能指令也是FANUC数控系统PMC程序编制过程中使用较多的指令之一。该指令的功能是将二进制格式的数据转换为1字节、2字节或4字节格式的二进制数据，指令格式如图5所示。

图5 二进制代码转换功能指令格式

二进制代码转换功能指令的执行条件是“ACT”信号为高电平1信号，否则指令不执行；若“RST”信号为高电平1信号时，可将错误输出W1复位。“格式指定”可设定转换表中的二进制数据长度，0001、0002、0004分别对应转换表中二进制数据为1字节、2字节、4字节的二进制数据；“数据表容量”用来指定转换数据表容量，最大可指定256(0到255)个字节；“转换数据输入地址”表示转换数据表中的数据可通过指定表号取出，指定表号的地址称为转换数据输入地址，该地址需要1字节的存储空间；存储表中输出数据的地址称为“转换数据输出地址”。应用二进制代码转换功能指令时，如果转换输入数值超出了指令转换数据表范围，输出W1=1。

2.2 二进制代码转换功能指令应用实例

为了与二进制译码指令做对比，下面仍以数控机床工作方式转换为例，利用二进制代码转换功能指令来编制PMC程序[7]。

因为8挡波段开关对应8个数据值，所以可指定“数据表容量”为“8”，“格式指定”可设定转换表中的二进制数据长度为1字节，“转换数据输入地址”仍用中间信号R0030指定，“转换数据输出地址”用机床工作方式确定信号G0043来指定存放。编制的机床工作方式转换程序如图6所示。此处，转换数据输入地址R0030.0、R0030.1、R0030.2仍可用X0001.7、X0002.1、X0002.3直接接通。在二进制代码转换指令的输入端，因为“RST”端接入的是R9091.0信号(常“0”信号)，故该指令不执行复位功能；“ACT”端接入的是R9091.1信号(常“1”信号)，所以程序运行时该功能指令可直接执行二进制代码转换。该功能指令执行时，先将“转换数据输入地址”R0030对应的“转换数据表”表内号相应数据转换为二进制代码，然后再将转换后的二进制代码输出到“转换数据输出地址”G0043，从而完成机床工作方式G0043信号的组合。

图6 利用二进制代码转换功能指令编制的机床工作方式转换程序

利用该功能指令进行二进制代码转换时，“转换数据输入地址”所对应的“转换数据表”表内号及相应的“转换数据表”的数值对应关系如表3所示。以机床工作方式开关处于“编辑”方式为例，执行该功能指令时，由于转换数据表输入地址为0，因此要将数据表表内号为0的数据进行二进制代码转换。此处，表内号0所对应的数据为“00003”，将其进行二进制转换后为“00000011”，再将其输出到G0043地址，可知G0043.0、G0043.1信号为1；再查阅表2可知，在程序编辑方式下，G0043.0、G0043.1信号为1。其余机床工作方式的确定，只需根据相应的工作方式所对应的“转换数据表”表内号依次确定出“转换数据表”中的数值，然后在编程时将其填入“转换数据表”即可。

表3 二进制代码转换信号对应关系

3 结束语

本文利用二进制译码指令与二进制代码转换指令分别对数控机床工作方式转换PMC程序进行了编制和调试，调试结果也验证了程序的可行性。对比这两种功能指令编制的PMC程序，可发现二进制译码指令编制的程序相对繁杂一些，但是程序简单、较容易理解；二进制代码转换指令编制的程序较简单，但程序可能不易理解，且转换数据表中数值的计算和确定相对难度较大。因此，在数控系统PMC程序编制过程中，编程人员可根据对功能指令的理解和掌握情况选择合适的功能指令进行编程。