串行主轴定位程序典例

1.控制信号

当串行主轴电动机使用带零位脉冲的内置编码器，或使用外置光电、磁性编码器作为位置检测器件时，主轴不但能够进行定向准停，而且还具有定位功能。串行主轴定位一般应使用分辨率为1024P/r的编码器，因此，定位位置的最小单位为360°/（4×1024）=0.088°。主轴定位功能实际上涵盖了主轴定向准停的要求，因此，在使用脉冲编码器作为主轴位置检测器件的机床上，可直接用主轴定位功能替代定向准停控制。

串行主轴的定位位置一般通过CNC的第2辅助功能B（地址可通过CNC参数修改）指令，当然，如需要也可以通过数据寄存器D、用户宏程序输出信号UO等形式指令。串行主轴的定位控制可直接通过PMC-CNC接口信号进行，FS-0iD等CNC与主轴定位相关的主要接口信号如表7-13所示。

表7-13 串行主轴定位PMC接口信号表

串行主轴的定位实质上是对定向位置的调整，因此，主轴定位需要在主轴定向完成后进行，主轴进行分度定位时，其定向命令ORCM（G070.6）必须始终保持为“1”。此外，CNC的主轴定位外部停止位置指定功能参数PRM3702.2（第1主轴）/PRM3702.3（第2主轴）必须设定为“1”。

FANUC串行主轴的定位可通过CNC-PMC的接口信号INCMD（G072.5）选择绝对或增量两种定位方式，其控制要求分别如下。

2.绝对定位

主轴选择绝对定位时，定位点输入信号SH01～SH12直接指令定位点，主轴可从定向位置移动到指定位置。主轴的运动方向，可通过定位转向信号ROTA（G072.1）指定，或通过捷径选择信号NRRO（G072.2），自动选择运动距离最短的定位方向。

绝对位置定位的动作过程如图7-25所示，以第1主轴为例，其定位控制的要求如下。

1）设定参数PRM3702.2为“1”，生效主轴定位停止位置外部指定功能。

2）执行主轴定向M19指令、完成主轴定向，并保持定向命令ORCM（G070.6）为“1”。

3）利用CNC的第2辅助功能指令（如B等），通过定位点选择信号SH01～SH12（G078.0～G079.3）指令12位二进制定位位置。

4）通过CNC的辅助功能指令，将定位方式选择信号INCMD（G072.5）置“0”，选择绝对定位方式。

5）通过CNC的辅助功能指令，利用信号ROTA（G072.1）或NRRO（G072.2），选择定位方向或捷径。

图7-25 绝对定位过程

6）利用信号INDX（G072.0，下降沿有效）发送定位命令。

7）主轴按指定的方向和位置定位，完成后将定位完成信号ORAR（F045.7）置“1”，并保持闭环位置调节状态。

8）如需要，可重复3）～7）动作，变换定位点。

主轴定位完成后，如将定向命令ORCM（G070.6）置“0”，则主轴撤销闭环位置控制、回到速度控制方式。

3.增量定位

主轴选择增量位置定位时，可直接利用定位点输入信号SH01～SH12增量调整定位点。增量定位同样需要在主轴定向完成后、定向命令ORCM（G070.6）保持为“1”时进行，主轴的移动方向可通过定位转向信号ROTA（G072.1）指定（捷径无效）。

增量定位的动作过程如图7-26所示，以第1主轴为例，其定位控制的要求如下。

1）设定参数PRM3702.2为“1”，生效主轴定位停止位置外部指定功能。

图7-26 增量定位过程(www.xing528.com)

2）执行主轴定向M19指令、完成主轴定向，并保持定向命令ORCM（G070.6）为“1”。

3）利用CNC的第2辅助功能指令（如B等），通过定位点选择信号SH01～SH12（G078.0～G079.3）指令12位二进制定位增量值。

4）通过CNC的辅助功能指令，将定位方式选择信号INCMD（G072.5）置“1”，选择增量定位方式。

5）通过CNC的辅助功能指令，利用信号ROTA（G072.1）选择定位方向。

6）利用信号INDX（G072.0，下降沿有效）发送定位命令。

7）主轴按指定的方向和位置定位，完成后将定位完成信号ORAR（F045.7）置“1”，并保持闭环位置调节状态。

8）如需要，可重复3）～7）动作，变换定位点。

主轴定位完成后，如将定向命令ORCM（G070.6）置“0”，则主轴撤销闭环位置控制、回到速度控制方式。

4.PMC程序设计

一般而言，串行主轴定位的定位位置可通过加工程序中的第2辅助功能B给定，定位方式与定位方向可利用辅助功能M指令。例如，当定位位置以12位B代码（B0～B4095）指定，并定义以下辅助功能代码时，如加工程序中的定位指令按“B∗∗M20；”格式编程，则其PMC程序如图7-27、图7-28所示。

M20：捷径定位；

M21：正向增量定位；

M22：负向增量定位；

M23：正向绝对定位；

M24：负向绝对定位。

图7-27所示的程序用于B代码处理，它可将加工程序中的B代码转换为串行主轴的定位位置信号。

图7-27 B代码处理程序

因串行主轴的定位位置输入为12位二进制信号，而CNC的B代码输出为32位二进制信号，故PMC程序需要将B代码的低16位输出（F031、F030）和二进制常数0FFF（4095）进行“位与”运算后，读取其低12位输出，并将其传送到G078上。此外，由于B代码和M代码在同一程序段上编程，因此，其辅助功能执行完成应答需要在M代码执行完成后进行。

图7-28所示的程序用于M代码处理，它可将加工程序中的M代码转换为串行主轴的定位控制信号。程序的执行时序如下。

图7-28 M代码处理程序

在M代码输出后的PMC第1循环周期，如主轴已经完成定向准停且定向信号OR-CM（G070.6）保持“1”，程序可通过二进制译码指令DECB（SUB25），将M20～M24代码转换为内部继电器R310.1～R310.5的状态信号。同时，根据上述M代码定义，当执行M20指令时，将使串行主轴捷径定位信号NRRO（G072.0）为“1”；执行增量定位指令M21、M22时，将使串行主轴增量定位信号INCMD（G072.5）为“1”；而在执行负向增量或绝对定位指令M22、M24时，将使串行主轴定位方向信号ROTA（G072.1）为“1”。

在M代码输出后的PMC第2循环周期，定位指令M20～24的状态信号R304.2将为“1”，它可使串行主轴的定位指令信号INDX（G072.0）为“1”，但由于INDX为下降沿有效，因此，此时并不能启动主轴定位动作。

在M代码输出后的PMC第3循环周期，串行主轴的定位指令信号INDX（G072.0）将由“1”变为“0”，这一下降沿将启动主轴定位动作。

以上时序设计保证了捷径定位、增量定位及定位方向控制信号，能提前于定位启动信号INDX（G072.0）2个PMC循环周期发出，以满足串行主轴对定位控制信号的时序要求。此外，由于执行主轴定位指令时，主轴已处于定向完成或定位完成的状态，到位信号ORAR（F045.7）为“1”，为了防止M20～M24指令被FIN信号直接结束，M20～M24的完成应答信号R304.6需要利用定时T13延时一定时间后检测到位信号ORAR的状态。