基于参数设置的PLC用户报警功能与应用*

魏 胜

（深圳职业技术学院 机电工程学院，广东 深圳 518055）

基于参数设置的PLC用户报警功能与应用*

魏 胜

（深圳职业技术学院 机电工程学院，广东 深圳 518055）

数控机床的输入输出功能由PLC程序来控制，其信号状态可作为故障诊断的依据，而PLC用户报警功能可以为机床用户提供更直接有效的诊断方法．文章详述了FANUC数控系统PLC用户报警功能的编程方法和应用，并针对系统的参数设置，利用窗口读取功能指令，设计与建立了相应的PLC用户报警程序并上机调试．该程序可为参数设置问题所导致的故障提供有效的诊断方法，为进一步完善数控机床的报警信息提供理论依据．

参数；PLC用户报警；窗口数据；FANUC

数控机床的报警可以分成2大类，一类称为内部报警，主要是根据数控系统、伺服放大器等的运行状态来产生相应的报警文本，为用户进行故障诊断和排除提供参考，这类报警是系统本身所固有的；另一类称为外部报警或用户报警，是机床厂商根据机床外围运行状态所设计的报警文本，如“冷却电机过载”，“冷却液不足”等，方便用户判断故障的原因和位置，为排除故障提供有效的诊断方法[1].

机床研究人员针对不同数控系统 PLC用户报警的原理和编程方法进行了分析和应用[2,3]，研究了应用技巧并给出了具体实例[4,5]，而对与参数设置有关的用户报警却很少涉及.FANUC数控系统的参数功能强大，系统参数用于设定数控机床及其辅助设备的规格和内容，以及加工操作所需的数据.在机床厂家制造机床和最终用户使用机床的过程时，通过输入系统参数，可以实现对伺服驱动、数据传输、操作功能和加工条件等方面的设定和调用.如果参数设定错误，将会影响数控机床的功能和性能，甚至导致运行故障.本文主要研究FANUC数控系统与参数设置有关的用户报警的设计和编程方法，介绍窗口读取功能指令的原理，根据参数特性设定相应的报警触发条件，编写完整的PLC程序和中文报警文本，并通过上机调试进行验证.

1 功能指令

FANUC系统提供多个PMC功能指令方便用户进行编程，如“COMP”（数值大小比较)、“NUMEB”（定义二进制常数）等.其中功能指令“WINDR”可以在PMC和CNC之间经由窗口读取多种数据项，而且具有高速响应功能，可在一段扫描时间内完成读取数据，其格式如图 1所示.当控制条件ACT=1时，执行“WINDR”功能指令，读取数据结束后“W1=1”；而控制数据地址用 PMC字节地址来指定储存控制数据的区域.

在执行“WINDR”功能指令以前由顺序程序设定控制数据区，控制数据区可使用非易失性存储区如“D”地址.在利用“WINDR”功能指令读取参数时，其控制数据地址按表I分布①FANUC PMC梯形图语言编程说明书［Z］.北京FANUC公司..其中功能代码“17”是特指读取参数功能，相应地，写入参数功能代码为“18”、读取刀具偏置量功能代码为“13”、读取主轴实际转速功能代码为“50”等，具体可以参考FANUC系统梯形图语言编程说明书.

图1 读CNC窗口数据功能指令

表1 控制数据地址表

表 1的左列数字表示储存器地址的递增值.例如要读取FANUC 0iC系统的某参数，首先利用功能指令“NUMEB”将常数“17”存放在指定的储存器“D100”中，相应地参数号就必须存放在储存器“D106”中；若参数是字轴型的，要读取 X轴的参数时，将“1”存放在储存器“D108”中，用于指定轴号；同理若要读取Y轴的参数时，需将“2”存放在储存器“D108”中；若参数是字型的，则将“-1”存放在储存器“D108”中.上述设定完成，再运行相应的PLC程序后，储存器“D110”中将储存该参数的值.

2 PLC程序

本节将利用相关功能指令编写与参数有关的PLC用户报警程序.在机床实际的操作中，若要手动运行某个程序轴，首先要选择 JOG工作模式，然后进行轴选和正负方向选择就能实现程序轴的移动.而此时轴的运行速度与相关参数的设置值和进给倍率有关，如FAUNC 0iC系统的参数1423就是分别设置各轴的手动运行速度.而当参数1423对于X轴的运行速度设置为0，则在手动模式下，X轴无论正负方向都不会移动；若此时机床产生相应的用户报警信息，则可以方便操作者进行故障诊断和排除.

图2所示为读取参数1423中有关X轴手动进给速度设定值的 PLC程序.该程序利用“NUMEB”功能指令设定控制数据地址，为实现窗口读取功能做准备.其中“R9091.1”为FANUC系统表示常1的内部储存器，第①条梯形图表示将二进制数“17”储存在地址“D100”中，作为读取参数的功能代码；第②条梯形图表示将参数号1423储存在地址“D106”中；而第③条梯形图则将数“1” 储存在地址“D108”中，用于读取与X轴有关的参数值.

图2 读取参数的PLC程序

图3 触发报警的PLC程序

图3所示为触发报警的PLC程序，即当参数1423中有关X轴的进给速度为0的情况下，手动运行X轴时出现用户报警信息.第④条梯形图表示在JOG模式下（F3.2信号有效）运行X轴正（G100.0信号有效）或负（G102.0信号有效）方向时，执行功能指令“WINDR”，且控制数据地址设为“D100”，执行结束后内部储存器“R100.0”置1，且作为执行后续功能指令的控制条件.第⑤条梯形图利用功能指令“COMP”将读取的参数值与参考值进行比较.如前所述，读取的参数值存放在储存器“D110”中，而储存器“D220”的值为0（通过机床操作页面输入），当参数 1423中 X轴的进给速度设定为0时，满足条件“D110”≤“D220”，在功能指令执行结束后内部储存器“R100.1”置1.若参数设定值不为0，即满足条件“D110”>“D220”时，执行结束后“R100.1”仍为0.

第⑥和第⑧条梯形图是典型的激活用户报警程序，其中A0.0表示报警号，功能指令“DISPB”及其设定值表示可显示200条报警信息.而第⑦条梯形图则表示在按下RESET键（F1.1信号有效）取消用户报警.

由于FANUC数控系统只支持JIS码制的汉字显示，而非我们常用的GBK码制[6].因此在输入中文报警文本时，应先将GBK码的汉字转换为JIS码，然后在FANUC LADDER软件中用“CODE”功能转换为数控系统能够识别的字符代码，如图4所示.

图4 报警文本制作及输入

3 上机调试

首先将编写的 PLC程序以及报警文本通过FANUC LADDER 软件输入至数控系统中，然后通过数控系统MDI面板上的“SYSTEM”软键进入参数设定界面，并将参数1423中X轴的进给速度设置为0，如图5所示.该参数属于位轴型参数，可以分别设定 3个轴的手动进给速度，由图5可以看出，Y和Z轴的手动进给速度设定为4000，意味着在手动运行Y或Z轴时，进给速度为4000mm/min.而X轴修改为0后，就意味着 X轴没有手动进给速度，因此在手动运行状态下不会移动.

接下来，依次按下操作面板上的“JOG”键、“X”键、“+”或“-”方向键，开启手动运行 X轴的功能，此时X轴不会移动，同时编写的PLC报警程序将触发用户报警信息“1000 参数 1423设定0”，如图6所示.可以提示操作者X轴不能运行的原因，从而快速地确定故障诊断位置，有利于下一步的维修.类似的Y和Z轴的参数设置问题也可以通过编写相应的PLC程序来实现用户报警功能.

图5 参数设置界面

［1］ 许云理.数控机床PLC用户报警的设计［J］.制造技术与机床，2006（8）：114-116.

［2］ 窦凯，刘战术.加工中心数控系统内置PLC的软件结构与报警程序设计［J］.机床电器，2007（5）：21-24.

［3］ 张洪强.FANUC系统数控机床PMC方面的故障维修［J］.制造技术与机床，2008（3）：130-132.

［4］ 卢庆林，贺天怀.数控机床的自诊断功能与冷却子系统的故障诊断［J］.组合机床与自动化加工技术，2008（6）：62-64.

［5］ 卢庆林，贺天怀.数控机床PLC的顺序控制及故障诊断方法［J］.组合机床与自动化加工技术，2015（2）：110-112.

［6］ 符强，付毅.FANUC故障诊断报警系统及快捷中文信息输入［J］.制造技术与机床，2007（12）：128-130.

Application of PLC User Alarm based on Parameters Configure

WEI Sheng

（School of Mechanical and Electrical Engineering, Shenzhen Polytechnic, Shenzhen, Guangdong 518055, China）

The input/output function of the CNC machine is controlled by PLC program and the signal status can be used as the basis of the fault diagnosis. The PLC user alarm function provides direct and effective diagnostic approach for operator. This paper introduces the PLC user alarm function of the FANUC CNC system. A newPLC user alarm program is designed and established with “WINDR” function code for the parameters configure. This PLC program can provide effective diagnostic method for unreasonable parameters configure and make further improvement on the user alarm function of the CNC machine.

parameters; PLC user alarm; window data; FANUC

TG659

A

1672-0318（2016）05-0010-03

10.13899/j.cnki.szptxb.2016.05.002

2016-04-21

*项目来源：教育部高等教育数控设备应用与维护专业教学资源库建设项目

魏胜（1976-），男，湖北孝感人，副教授，主要研究方向为数控技术.