摘要：本文介紹了在開發(fā)全工位滑槽研磨機(jī)的運(yùn)動(dòng)程序過程中利用宏程序，子程序，變量計(jì)算簡(jiǎn)化加工程序的關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)基于數(shù)控系統(tǒng)的專用機(jī)床需要多流程選擇時(shí)的加工程序具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：多流程程序選擇、宏程序、子程序、變量計(jì)算

1.全工位滑槽研磨機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制要求

某客戶的“全工位滑槽研磨機(jī)”配用三菱M70B數(shù)控系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)為2軸。伺服驅(qū)動(dòng)器為MDS-D-SVJ3-20，伺服電機(jī)為HF204。

圖1 “全工位滑槽研磨試驗(yàn)機(jī)”的運(yùn)動(dòng)控制要求

（1）能實(shí)現(xiàn)從“當(dāng)前滑槽”向“任意下一滑槽”的運(yùn)動(dòng)。“任意下一滑槽”由操作面板上的組合按鍵選定。

（2）在X方向?yàn)榭爝M(jìn)定位，在Y方向?yàn)檠心スみM(jìn)。

（3）“運(yùn)行距離”，“運(yùn)行速度”能夠任意設(shè)定，定位精度0.001mm。

（4）能夠任意選擇“滑槽位”；

（5）能夠任意設(shè)定“磨削次數(shù)”

（6）能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)動(dòng)，手輪，自動(dòng)一鍵啟停，緊急停止，中斷運(yùn)行等功能。

2.對(duì)研磨工藝運(yùn)動(dòng)邏輯的分析：

“全工位滑槽研磨試驗(yàn)機(jī)”運(yùn)動(dòng)路徑如圖2所示：

A型產(chǎn)品共有滑槽50道。B型產(chǎn)品共有滑槽100道。每道滑槽之間的距離不等。

研磨工藝要求：能從“當(dāng)前滑槽”向“任意下一滑槽”的運(yùn)動(dòng)。

B型產(chǎn)品共有滑槽100道。如果按這一要求。在任一滑槽位置都可能有100種運(yùn)動(dòng)流程可選擇。這樣共有的“運(yùn)動(dòng)流程”為100*100=10000種。

如果按照常規(guī)的運(yùn)動(dòng)程序編制方法編制的研磨加工程序如基本加工程序P100。在P100中程序由下列部分組成

圖2.基本加工程序P100方框圖

基本加工程序P100

（1）當(dāng)前位置判斷程序步100。

N1 IF[#1132EQ1]GOTO1001;

……

.N99 IF[#1132EQ99]GOTO1099

N100 IF[#1132EQ100]GOTO1100-

#1132是表示工作臺(tái)當(dāng)前位置的變量。由PLC程序處理后發(fā)出。以上程序是判斷工作臺(tái)的當(dāng)前位置。當(dāng)前位置在1#滑槽，程序跳到N1001步。

當(dāng)前位置在99#滑槽，程序跳到N1099步。

當(dāng)前位置在100#滑槽，程序跳到N1100步。

有關(guān)“當(dāng)前位置判斷”的程序步為100步。

（2）當(dāng)前位置在任一滑槽，都對(duì)應(yīng)100種“下一加工槽位”選擇指令

N1099.IF[#1132EQ99]GOTO 2001

……

“#1132變量”是選擇指令，由操作面板選擇經(jīng)PLC程序處理后發(fā)出。選擇指令=99槽，程序跳到N2099步。

100個(gè)槽位對(duì)應(yīng)100種選擇指令，共計(jì)判斷條件10000步

（3）不同流程的加工程序10000個(gè)。每個(gè)加工程序12步。則加工程序長(zhǎng)度12*10000=120000步

總加工程序步數(shù)

=條件判斷程序10100步+運(yùn)動(dòng)程序步數(shù)120000步

=131000步。

這樣100道滑槽的研磨工藝加工程序總步數(shù)可能達(dá)到130000步。基本加工程序P100的加工程序太長(zhǎng)。編程困難，程序的安全系數(shù)也太低了。這一程序?qū)嵱眯圆粡?qiáng)。不過這是分析加工程序的基礎(chǔ)。

3.對(duì)加工程序的簡(jiǎn)化：

3.1利用宏程序功能實(shí)現(xiàn)研磨工藝的簡(jiǎn)化

簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)程序最有效的方法之一是使用子程序和宏程序；

凡是運(yùn)動(dòng)動(dòng)作相同的一組運(yùn)動(dòng)都可以編制成為“子程序”，凡是可以用變量代替具體數(shù)據(jù)的程序可以編制成宏程序。按照這個(gè)原則，仔細(xì)分析每一研磨運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)其動(dòng)作順序是相同的，研磨程序?yàn)镻200:

研磨程序P200

N1 M8-----開冷卻液；

N2 M3------磨頭啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)

N3 G90 G1Y0F2000-----研磨退回Y0位；

N4 M9-----關(guān)冷卻液

N5 M5------關(guān)閉磨頭旋轉(zhuǎn)

N6 G90 G0Xx------運(yùn)行到下一X位置

N7 M8-----開冷卻液；

N8 M3------磨頭啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)

N9 G90 G1YyF2000-----研磨下一滑槽；

N10 M9-----關(guān)冷卻液

N11 M5------關(guān)閉磨頭旋轉(zhuǎn)

N12 M30-----END程序結(jié)束。

只是在“N6 G90G0Xx------運(yùn)行到下一X位置”和

“N9 G90 G1Yy F2000-----研磨下一滑槽；”中的X軸移動(dòng)距離和Y軸移動(dòng)距離在不同的“研磨加工流程中”各不相同。如果將“X軸移動(dòng)距離和Y軸移動(dòng)距離”用變量表示。在選擇不同的流程時(shí)給變量賦予不同的“數(shù)值”。這樣就可以將研磨運(yùn)動(dòng)程序編制成為一“宏程序”；在適當(dāng)?shù)某绦虿劫x予不同的變量并調(diào)用宏程序就可以完成研磨動(dòng)作。

根據(jù)以上方案編制出“研磨加工宏程序P9200”

研磨加工宏程序P9200

N1 M8-----開冷卻液；

N2 M3------磨頭啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)

N3 G90 G1Y0F2000-----研磨退回Y0位；

N4 M9-----關(guān)冷卻液

N5 M5------關(guān)閉磨頭旋轉(zhuǎn)

N6 G90 G0X#1------運(yùn)行到下一X位置

N7 M8-----開冷卻液；

N8 M3------磨頭啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)

N9 G90 G1Y#2 F2000-----研磨下一滑槽；

N10 M9-----關(guān)冷卻液

N11 M5------關(guān)閉磨頭旋轉(zhuǎn)

N12 M30-----END程序結(jié)束。

在此宏程序中:“X軸移動(dòng)距離=#1(變量)

Y軸移動(dòng)距離”=#2(變量)

這樣，就可以將120000步運(yùn)動(dòng)程序簡(jiǎn)化為10000條的宏程序調(diào)用指令。簡(jiǎn)化后程序量?jī)H為簡(jiǎn)化前程序的8%.

3.2不可以簡(jiǎn)化的程序部分：

由于存在10000條運(yùn)動(dòng)流程，每一流程中，X軸Y軸的運(yùn)行距離不相同。即使采用了宏程序的簡(jiǎn)化方案，但變量的設(shè)置不能簡(jiǎn)化，所以這10000步變量設(shè)置程序不能簡(jiǎn)化。必須有規(guī)律的編寫程序。

3.3運(yùn)動(dòng)流程判斷條件程序的簡(jiǎn)化：

在程序中用變量“#1132”表示工作臺(tái)當(dāng)前位置；“#1133”表示“下一指令選擇狀態(tài)”.

按照基本程序P100的編制方法，用于“運(yùn)動(dòng)流程選擇”的程序步就達(dá)到10100步，也需要簡(jiǎn)化。

以“當(dāng)前位置”的判斷為例：

（1）“當(dāng)前位置”共有100點(diǎn)，在加工程序中的常規(guī)判斷程序有100步。如果采用一循環(huán)程序，用一變量I從1—100進(jìn)行循環(huán)比較，就可以判斷“當(dāng)前位置”，而且利用“GOTO”指令可以跳出循環(huán)，跳到指定的“程序步”。“程序步”也可以用變量指定。按這樣的思路，編制了循環(huán)比較宏程序如下：

P300

N1 WHILE [ILE100]  DO 1

N2 #1000=I*100------(制作步序號(hào)變量)

N3 IF[#1132 EQ I]GOTO#1000--可以跳到循環(huán)之外選定的步序號(hào)

N4 I=I+1;

N5 END 1

這樣將常規(guī)100步比較程序簡(jiǎn)化為5步的循環(huán)比較程序。

（2）把判斷“下一指令選擇狀態(tài)”的程序做同樣處理，可以將常規(guī)10000步比較程序簡(jiǎn)化為500步的循環(huán)比較程序

這一部分，簡(jiǎn)化后程序僅為簡(jiǎn)化前程序的5%。

經(jīng)過第一次簡(jiǎn)化后的程序步數(shù)

1當(dāng)前位置判斷程序=5步

2運(yùn)動(dòng)流程選擇判斷程序步=500步

3運(yùn)動(dòng)變量設(shè)置及宏程序調(diào)用程序步=10000步

4研磨運(yùn)動(dòng)程序步=12步

總步數(shù)=10517步。經(jīng)過第1次簡(jiǎn)化。

簡(jiǎn)化程序僅為“常規(guī)基本程序”的8%?？梢哉f是大大簡(jiǎn)化的加工運(yùn)動(dòng)程序。

4.對(duì)加工程序的再次簡(jiǎn)化：

由于

（1）運(yùn)動(dòng)變量設(shè)置及宏程序調(diào)用程序步=10000步

（2）研磨運(yùn)動(dòng)程序步=12步

已經(jīng)不可簡(jiǎn)化。

還可以做進(jìn)一步簡(jiǎn)化的就是“運(yùn)動(dòng)流程判斷條件”

而“運(yùn)動(dòng)流程判斷條件”實(shí)際上是“當(dāng)前位置”和“下一指令選擇”兩種條件的組合；

而“當(dāng)前位置”和“下一指令選擇”兩種條件實(shí)際上已經(jīng)在PLC程序中給出。（即變量#1132和#1132已經(jīng)確定）。這樣問題就簡(jiǎn)化為：在已知“當(dāng)前位置”和“下一指令選擇”的條件下：如何選擇“運(yùn)動(dòng)變量設(shè)置及宏程序調(diào)用程序的順序號(hào)”。

4.1運(yùn)動(dòng)變量設(shè)置及宏程序調(diào)用子程序

可以將“運(yùn)動(dòng)變量設(shè)置及宏程序調(diào)用程序”單獨(dú)制作成為一“子程序”。這個(gè)子程序共有10000步；

其“順序步號(hào)”如果按一定規(guī)律設(shè)置：

“順序步號(hào)”=(“當(dāng)前位置變量”*100)+“下一指令選擇變量”

“順序步號(hào)”=（#1132*100）+#1133---------（式1）

則“運(yùn)動(dòng)變量設(shè)置及宏程序調(diào)用程序”P9100(共10000步)如下：

P9100

N0101 G65P9200A*B*-----------(在第1槽位選擇第1槽)

N0102 G65P9200A*B*-----------(在第1槽位選擇第2槽)

N0199 G65P9200A*B*-----------(在第1槽位選擇第99槽)

N0200 G65P9200A*B*-----------(在第1槽位選擇第100槽)

…….

N0201 G65P9200A*B*-----------(在第2槽位選擇第1槽)

N0202 G65P9200A*B*-----------(在第2槽位選擇第2槽)

N0299 G65P9200A*B*-----------(在第2槽位選擇第99槽)

N0300 G65P9200A*B*-----------(在第2槽位選擇第100槽)

………..

N9901 G65P9200A*B*-----------(在第99槽位選擇第1槽)

N9902 G65P9200A*B*-----------(在第99槽位選擇第2槽)

N9999 G65P9200A*B*-----------(在第99槽位選擇第99槽)

N10000 G65P9200A*B*-----------(在第99槽位選擇第100槽)

N10001 G65P9200A*B*-----------(在第100槽位選擇第1槽)

N10002 G65P9200A*B*-----------(在第100槽位選擇第2槽)

N10099 G65P9200A*B*-----------(在第100槽位選擇第99槽)

N1010 0G65P9200A*B*-----------(在第100槽位選擇第100槽)

P9100程序每一步看起來都相似，G65 P9200是調(diào)用宏程序P9200指令。只是每一宏程序的變量A、B不相同。A----1#變量。B----2#變量。Aa,Bb是對(duì)應(yīng)于不同加工程序的X軸、Y軸移動(dòng)距離，每一“研磨加工程序”的變量A、B必須預(yù)先設(shè)置。這就是P9100程序不能再被簡(jiǎn)化的原因。

4.2P9100程序的“順序步號(hào)”

“順序步號(hào)”=（#1132*100）+#1133---------（式1）

這樣設(shè)置是為了能夠有規(guī)律的檢索到相關(guān)的程序步。也是簡(jiǎn)化程序的關(guān)鍵之一。

在編制完成“運(yùn)動(dòng)變量設(shè)置及宏程序調(diào)用程序”P9100后，余下的問題是如何選擇其中的程序號(hào)

4.3“順序步號(hào)變量”

將“順序步號(hào)”設(shè)置成為變量，這樣就可以在執(zhí)行“子程序調(diào)用”時(shí)直接設(shè)定調(diào)用子程序的某一步。

N30#1500=（#1132*100）+#1133;----#1500是P9100中“順序步號(hào)”(P9100中的“順序號(hào)”已經(jīng)按此公式設(shè)置)

這樣在簡(jiǎn)化程序的過程中，先將10000步程序簡(jiǎn)化為505步，現(xiàn)在又簡(jiǎn)化為1步。徹底的簡(jiǎn)化了程序。

5.主加工程序

經(jīng)過兩次簡(jiǎn)化和對(duì)不可簡(jiǎn)化程序的判斷，最后編制出主加工程序如下：P800

P800----主加工程序

N10 IF[#1133EQ0]GOTO90-----(無選擇指令判斷：如果沒有選擇“下一位置指令”，程序結(jié)束。

N20 IF[#1133EQ#1132]GOTO90----（同號(hào)選擇判斷--如果選擇的“下一運(yùn)動(dòng)位置”與“當(dāng)前位置相同”，程序結(jié)束。

N30 #1500=（#1132*100）+#1133;----#1500是P9100程序中“順序號(hào)”(P9100中的“順序號(hào)”必須按此公式設(shè)置)

N40 M98 P9100H#1500-----調(diào)用子程序P9100的H順序段。H----P9100中“順序號(hào)”

N90 M30 END

整個(gè)主程序雖然只有4步，但包含了一次“子程序”調(diào)用。在“子程序”中又包含了一次“宏程序”調(diào)用。

本程序?qū)?yīng)可能的10000個(gè)不同的“研磨工藝”，程序步數(shù)只有10020步。實(shí)現(xiàn)了研磨運(yùn)動(dòng)程序的最簡(jiǎn)化。主程序只有4步。各程序便于分析，測(cè)試，查找。是利用宏程序編制加工工藝的典型方法。