SKODA数控镗床附件头分度程序浅析

SKODA数控键床附件头分度程序浅析

目录

1、功能特色..........................................................3

2、机械简介..........................................................3

3、程序框架..........................................................4

3.1.定义说明..........................................................5

3.2.状态调整..........................................................6

3.3.中断判定..........................................................9

3.4.分度流程.........................................................12

3.5.中断处理.........................................................23

3.6.状态恢复.........................................................24

4、典型故障.........................................................25

5、结束语.........................................................26

前言

SKODA数控键床为我车间大量使用的高精度数控机床，本文分析研究对象为

SKODAHCW3-200NC大型数控键床的附件头分度旋转功能。通过对机床附件头旋

转主程序的研究，分解附件头旋转的执行过程和内容，为设备维修提供一定的诊

断思路。

本文按照机床附件头分度程序的书写顺序进行分析、说明。分析程序时，以

页面分栏的方式区分程序指令和程序说明，页面左栏为程序指令，页面右栏为程

序说明。对其中有必要加以扩展说明的部分，以下划线标注，在段落后段进行分

析。涉及PLC部分的说明，由于本人水平有限，PLC程序的庞杂，故以简单概括

为主，不再详细展开。

1、功能特色:

1）机械上通过镇杆的前、后运动，实现主轴旋转与刀具旋转的切换，机械结

构简单。

2）电气上实现全过程自动监控，针对可能的故障状况，提供多种接口参数,

可根据具体情况进行调整。

3）操作上实现了全自动动作，程序可单独使用，也可作为子程序被其它程序

调用，并能无缝衔接，保证机床加工的流畅。如图1所示。

图1

2、机械简介

SKODA机床附件头旋转的动力来源是主轴的旋转：

1）机床加工状态下，主轴与刀具的旋转机构通过平面齿轮处于啮合状态，提供给

刀具动力进行旋转加工。

2）附件分度状态下，附件头分度夹紧/放松机构进行放松动作，然后将镶杆向前

移动，使得平面齿轮分离，通过主轴的旋转，驱动附件头旋转。如图2所示。

3.1.定义说明

程序

@@MMCARC.00170604191112831767532400

\CMA.DIR\HIRTH1.SPF

/_N_H1RTH1_SPF1I1RTH1.SPF7177170604199578

12831767534087*

/_N_CMA.DIR/

PROCHTRTH1(REALZADUH）SAVE;DTSPLOF

•*T*^T*।<说明

;ZAD_UH=inputangle输入定位的角度

;POMl=auxiliaryvariable1辅助变量1

;P0M2=auxiliaryvariable2辅助变量2

;Actual_angle_of_hirt_l=memory当前角度，即上次定位后的角度

forlastanglepositionofHirt1

;Poz[14]=distancetogowith分度时的镣杆定位

spindleaxestounclampedhirt1

;Poz[4]=positionspindleaxesfor安装附件头时的锤杆定位

axcssory

;$A_DBB[105]codeofactual附件编码（通过PLC所知）

accessoryreadingbymachine

;$A_DBB[102]codeofloaded己安装的附件号码（通过系统所知）

(actual)accessory

•定义

N15DEFREAL实数变量

P0M1,P0M2,Uhel,AUX_ANG_H1P0M1,P0M2,UHEL,AUX_ANG_H1

N20DEFINT整数变量

F_G70,F_G90,F_WAL,NN,MAS,MMF_G70,F_G90,F_WAL,NN,MAS,MM

N25DEFREALP0LE[41],SS实数POLE41个数列变量，SS

N25DEFBOOLKomun=FALSEBOOL变量并为KOMUN设定初始值

轴PIN,VRT

N26DEFAXISpin,vrtPICK_POS子程序中的数据为外部调用

N27EXTERNPICK_POS(VARREAL[])变量

考虑到滑枕和镶杆的机床轴定义有可

;standardZ<>ZM<->3.axis<>能互换,为了确保这种定义在本程序

ram,W<->4.axis<->spindle中的可靠性，需要特别的明确两者关

alternativZ<->ZM<->3.axis系。

<->spindle,W<->4.axis<->ram*如果机)14510(34)=3Z为PIN滑枕,

N35IF$MN_USER_DATA_INT[34]==3W为VRT键杆

N36pin=(Z)

N37vrt=(W)如果MD14510(34)W3Z为VRT镶

N38ELSE杆，W为PIN

N39pin=(W)滑枕

N40vrt=(Z)通过这样的编写，使得该程序有了较

N41ENDTF为普遍的适用性，可以使得一个程序

在多种不同的机床均可使用。

*本机床中状态

=FALSE

3.2.状态调整

考虑到本程序有可能被其它程序调用，当执行完成分度程序之后，必须恢复

在调用之前的系统状态，并继续自动进行加工。为此需要记录当前的状态，并进

行调整。

N351IF$PSAUTOGEAR[1]=1

N352m=40档位如果机床准备换挡

N353ELSEMM=40

N354MM=$P_SGEAR[l]+40如果机床不准备换挡

N355END1FMM;当前档位+40

N356SS=$P_S[1]

速度SS二当前速度

N357IF$ADBB[195]=0*H功能应用

N358H9991

N359G4FO.5

N360ELSE

N361Komun二True

N362ENDTF

N45STOPRE

;N50TRAFOOF;kinematicTRAFOOF

transformationcancelled

;N55MCALL;modalMCALL

callofsubroutinescancelled

;N57DRFOFDRFOF

N60GEOAX();GEOAX()

geometrictransformation

cancelled

N65F_G70=$P_GG[13]记录机床状态英制/公制

N70G710;metric调整机床状态G710公制

meassuringcystem

N75F_G90=$P_GG[14]记录机床状态绝对/增量

N80G90t调整机床状态G90绝对值

absoluteprograming

N85G94;linear调整机床状态每分钟进给

feed

N90F_WAL=$P_GG[28]记录机床状态工作区域限制

功能有效/无效

N95WAL1MOF;working调整机床状态区域限制无效

area1imitcancelled

N106STOPRE

冷却水停

N100M9主轴停止

N101M5如果T〈主轴速度＜1,主轴不静止,

N102WHILE($AA_S[1]>DOR

($AA_S[1]<1)则等待0.1秒

N133G4FO.1

N104ENDWHTLE等待4秒

N105G4F4

注释

*H功能应用

N357IF$ADBB[195]==0

N358H9991

N359G4FO.5等待0.5秒

N360ELSE

N361Komun=True已激活时，KO帆N二TRUE

N362ENDIF

N45STOPRE

$A_DBB[XX]是NC的R变量和PLC数据块交换的传递变量，PLC利用FC21可以和

NC进行通讯和沟通，通过检查PLC程序可知本系统中

$A_DBB[0]~[99]对应DB96.DBB500"DBB599读

$A_DBB[100]"[199]对应DB96.DBB600"DBB699写

$ADBBE195]对应DB96.DBB695

当H变量读入9991或者9990时，在FBI36中PLC程序产生相应的运行结县：

置位复位

A#TEMP278RND取整

【H变化且大>0】L9991

A(A#TEMP278

LDB21.DBD142A(

LDB21.DBD142SDB136.DBX2.0

RND=1

L9990)

==I0M103.6RESET复位

)RDB136.DBX2.0

根据DB136.DBX2.0的结果,PLC继续执行:

ADB136.DBX2.0

=M148.1H9991激活标记位

=DB96.DBX695.0

JUM057

M057:

ADB136.DBX2.0

AMl.5跳动信号

=DB136.DBX2.2

从上述NC,PLC程序可知

当H功能区的值为9991时等效于DB96.DBX695.0=1,开通DB136.DBX2.2

当H功能区的值为9990或者RESET复位等效于DB96.DBX695.0=0,关闭

DB136.DBX2.2

开通DB136.DBX2.2后利用FC21功能块，将系统变量数据与DB96.DBB500

-DB96.DBB699进行修改、保存等操作。

3.3.中断判定

本程序中，中断判定用于当人员，工件，设备等发生异常现象时，程序必须能够

识别异常现象的原因，自动采取相应的安全动作，确保人员、设备，工件等不会

发生危害而编写的特定程序。

N105IFSTEP_HIRT_1==0

N110STEPJI1RT_1=6STEP_H1RT_1是分度程序的步骤变量，

N115ENDIF当程序正常执行到此处时，其初始值

被赋值为6N205POM1=ROUND(POM1)

N210IFP0M1OP0M2GOTOFhlas2

N120IFStep_hirt_2==0hirt_2功能,不考虑

N125Step_hirt_2=6

N130ENDIF

N135IF$P_SEARC1IOR$P_SIMGOTO17如果程序正在查找或者模拟状态下，

END跳转到END

N140WHILE$PDRYRUN如果程序正在空运行状态下，

N145MESS(1,NN,〃〃：；出现提示信息，“取消空运行”，并结

MSG("CANCELDRYRUN")束程序

N150MO

N155STOPRE

N160MSG()

N165ENDWHILE

N170STOPRE

N175IF$ADBB[138]<>1GOTOF如果$ADBB[138]<>1,

hlasl跳转到HLAS1”附件头无此功能”

N180STOPRE

N185IFZAD_l'H>=360GOTOFhlas2如果输入的角度不在[0,360)范围内,

N190IFZAD_UH<0GOTOFhlas2跳转到HLAS2J角度错误,请复位”

N192POLE[O]=$ADBB[1O2];readP0LE[0]=$A_DBB[102],读取附件头编

numberofactualhead码

N193PICK_POS(POLE：根据当前附件号，读取PTCK,POS中相

N194STOPRE应附件头的信息，本文中以#17附件头

N195为例，POLE[20]=1

P0Ml=ZAD_UH/P0LE[20];021109TRKP0M1二输入角度二输入角度

editforheadwithPOM2=POM1

divisionup2.5degree将POM1进行取整,再与POM2进行比

N200POM2=POM1较，如果两者不相等，也就是POM1出

现了余数，可以判定为输入角度不正

确，跳转到HLAS2P0M1、P0M2的作用实际上是相关附件

头允许的输入角度步长，也就是单个

齿轮度数，为了确保旋转后，齿轮啮

合时不会出现齿轮相撞的现象输入的

角度必须是单个齿轮度数的整数倍。

注释

N175IF$ADBB[138]<>1GOTOFhlasl

如果$A_DBB[138">1,跳转到HLAS1"附件头无此功能”

由于并不是每个附件头都具有分度功能，系统必须进行此类检查。PLC中的检查

路径：$A_DBB[138]QDB96.DBB638GDB155.DBX14.3GDB155.DBB14

《DB155.DBB77(DB155.DBW766DB122附件头参数

以此来判定当前是否能进行分度。

N192POLE[O]=$ADBB[102];readnumberofactualhead

$A_DBB[102]由系统确认的装载附件头的编码

PLC中的读取路径

$A_DBB[102]QFC21QDB96.DBB602QFBI55中#STAT2446DB155.DBB79

<-DB155.DBW78<-DB124.DBB91装载附件头后的附件头编码

3.4.分度流程

根据程序的运行结构，分解分度流程，明确程序执行方向并找出核心控制变

量，有助于对分度程序的理解，如图4所示的。

关健诩STEP.HIRT1（步骤变量）

NAVEST做转点）

趺

跳

转

转

到

到

跳

navnav跳

转

转

到

到

e

<•

navS:一

跳

转

到

D

EN

图4

其中，主要的控制变量为

STEPHIRT1步骤变量

NAVEST跳转点

,1.判断Step_hirt_l=6?)

N305M41

N260IFStep_hirt_l<>6N310STOPRE

N32034I?3

N261TRAFOOF正常情况下，其初始值为6,程序开始

N262MCALL顺序执行时，但当程序出现中断的情

N263DRFOF况下，步骤变量有可能不为6。

N264GEOAX()TRAFOOF

N265GOTOFnavest6MCALL

N266ENDIFDRFOF

N269STOPREGEOAX()

N270IF此时，程序跳转到navest6

Actualangleof_hirt_1OZADUH

N275GOTOFnavestl

N280ELSE如果当前角度不等于输入角度

N285GOTOFnavest5

N290END1F跳转到navestl,程序正常执行

N291TRAFOOF如果当前角度等于输入角度

N292MCALL跳转到navest5,程序执行结束动作

N293DRFOF

N294GEOAX()TRAFOOF

N295STOPREMCALL

DRFOF

2.Step_hirt_l=l

navestlGEOAX()

N300

navestl:

N360\I22;unclampingHirt

navestl:N36534F3

主轴I档N370STOPRE;

如果当前角度＞0,

等待3秒UHEL=360-当前角度

N321IFActualangleofhirtl>0

N322Uhel=360-如果当前角度=0，

Actualangle^of_hirt_1UHEL=O

N323ELSE

N324Uhel=0

N325ENDIF主轴正向定位到UHEL

N326STOPRE等待1秒

N329SPOS=ACP(Uhel)

N330G4Fl

N1000;callingSERVISTOPifthis

cycleisindirectorymanufacture

cycles如果SERVISTOP_SPF存在，调用

N1010（实际不存在）

IFdSFILEf/_N_CMA_DIR/_N_SERVIS

TOP_SPF〃))

N1020SERVISTOP

N1030ENDIFDB96.DBB534=1

N1040STOPRE步骤变量二1

N345$A_DBB[34]=1第一步完成

N350Step_hirt_l二1执行M22放松

N355STOPRE等待3秒

注释

N360M22;unclanpingHirt

正常情况下，机床安装了附件头后，附件头分度处于夹紧状态不允许移动,

本程序需要先将附件头分度放松，然后进行移动。

执行路径为：

在FB211中开通DB155.DBX106.6(0)/106.7(1)fTEMP16允许M22指令的执行

-►TEMPI->DB155.DBX106.4(0)fQ54.4(1),Q54.5(1),Q54.6(0)«

如图5所示：

Q54.4/y3Q54.5/y4Q54.6/y6

9

7

7

,

二

w

l

s

・

二

VMYQ

RaleatmoArrest.1t10

ReMEZ21

ArrettMnt1.20

«cct«ont：.On/OffI

•foliating.U

图5

3.Step_hirt_l=2

navest2

N375navest2:navest2:

N380$ADBB[34]=2步骤变量二2

N385Step_hirt_l=2第二步完成

4.Step_hirt_l=3

navest2

N395G1G710SUPAAX[vrt]=P0LE[14]positionforturning

FB=100;spindleaxestotheN400STOPRE

PICKP0S(17)中N410Stephirt_l=3

Poz[14]=-103.1N415STOPRE

键杆W轴定位至ljPoz[14]=-103.1步骤变量=3

第三步完成

N405$A_DBB[34]=3

5.Step_hirt_l=4

navest3

N420navest3:navest3:

N421G4F3;Ml,STBE-AXISW等待3秒

CLAMPING!

N424M41主轴I档

N430G4F3;MUSTBE-AXISW等待3秒

CLAMPING!M51激活“主轴SPOS定位后，保持定

N4301M51;switchonofmaindrive位控制状态”，使得主轴在W轴移动过

stayinginposit,cont.loopafter程中不发生位置偏移。

SPOS

N900IF(P0LE[20]==l)OR如果P0LE[20]=l或者存在

(ISFILEC/_N_CMA_DIR/_N_HIRTH2_SHIRTH2.SPF

PF〃))（本例中PICK_POS（17）中

N4302HIRTPOS(POLE,POLE[20]=1）

ZADUH)calculationcfnew调用HIRT_POS修正程序

POLE[15]

N910ENDIF

N4303STOPRE

注释

HIRTPOS将[0,360）度分成10个范围依据分度角度，寻找相应的区域，进行微

调，（表1为#17附件头数据）

表1

Hir[l]=0[0,10]P0Z[15]=P0Z[15]-HIR[l]

Hir[2]=0(10,30]P0Z[15]=P0Z[15]-HIR[2]

Hir[3]=0(30,150]P0Z[15]=P0Z[15]-HIR[3]

Hir[4]=0(150,170]P0Z[15]=P0Z[15]-HIR[4]

Hir[5]=0(170,180]P0Z[15]=P0Z[15]-HIR[5]

Hir[6]=0(180,190]P0Z[15]=P0Z[15]+HIR[6]

Hir[7]=0(190,210]POZ[15]=POZ[15]+HIR[7]

Hir[8]=0(210,330]P0Z[15]=P0Z[15]+HIR[8]

Hir[9]=0(330,350]P0Z[15]=P0Z[15]+HIR[9]

Hir[10]=0(350,359]POZ[15>POZ[15]+HIR[1O]

N4304IFZADUH>0如果输入角度＞0

N4305STOPRE

N4306UHEL=360-ZADUH+UHEL=360-输入角度+POLE[15]

POLE[15]

N4307IFUHEL>=360当l'HEL>=360时,

N4308UHEL=UHEL-360UHEL=UHEL-360,确保UHEL在[0,360)

N4309ENDIF范围内

N4310ELSE如果输入角度二0

N4311UHEL=POLE[15]UHEL=P0LE[15]

N4312IFUHEL<0当UHEL<0,

N4313UHEL=UHEL-360UHEL=UHEL+360,确保UHEL在[0,360)

N4314ENDIF范围内

N4315ENDIF

N4316STOPRE

N1200IF(POLE[20]==1)OR(ISFILE(/7-N_CMA_DIR/_N_HIRTH2_S

N4334SPOS=ACP(UHEL)

N4335STOPRE

PF"))主轴按照计算后的角度进行旋转旋

N1300IFPOLE[33]<5OR转，流程如图6所示：

POLE[33]>89

N1310POLE[33]=20PICK_P0S(17)fPOLE[20]=1POLE[33]=0

N1320ENDIF

N4317TF(ZADUH>=0)AND

(ZAD_UH<=180)

N4318

AUX_ANG_H1=UHEL+POLE[33]

N4319IFAUX_ANG_Hl>=360

N4320

AUX_ANG_H1=AUX_ANG_H1-36O

N4321ENDIF

N4322SPOS=DC(AUXANGHl)

N4323STOPRE

N4324G4Fl

N4325SPOS=ACN(UHEL)

N4326ELSE

N4327

AUX_ANG_H1=UHEL-POLE[33]

N4328TFAUX_ANG_H1<O

N4329

AUX_ANG_H1=36O+AUX_ANG_H1

N4330ENDIF

N4331SPOS=DC(AUX_ANG_H1)

N4332STOPRE

N4333G4Fl

N1430STOPRE

N4336ENDIF

N1400ELSE

N1410SPOS=ACP(UHEL)

N1420ENDIE

N1440;callingSERVTSTOPifthis

cycleisindirectorymanufacture如果存在SERVISTOP.SPF,调用

cycles实际不存在

N1450

IF(ISFILE(Z7_N_CMA_DIR/_N_SERVIS

T0P_SPF"))

N1460SERVISTOP

N1470ENDIF

N1480STOPRE

N445Actual_angle_of_hirt_l=

ZAD_UH刷新当前角度

N450G4Fl

N455$A_DBB[34]=4;spindle等待4秒

axesisgoingbacktotheworks步骤变量二4

position

N460Step_hirt_l=4

N465STOPRE第四步完成

6.Step_hirt_l=5

navest4

N470navest4:navest4:

N471G4Fl等待1秒

N472M51;switchonofmaindriveM51主轴在W轴移动过程中不发生位置

stayinginposit,contr.loopafter偏移。

SPOS在PICKPOS(17)中

N473STOPREPoz[4]=-94

N474G1G710SUPAPoz[10]=3.1Poz[14]=-103.1

AX[vrt]=POLE[14]+POLE[10]FB=100馍杆W轴定位到-100

N475STOPRE

N476M52M52退出“主轴SPOS定位后，保持定

N477STOPRE位控制状态”

N478G1G710SUPAAX[vrt>P0LE[4]镶杆W轴定位到-96

FB二100

N479M5主轴停止

N480STOPRE

N485$A_DBB[34]=5;clamping步骤变量=5

ofHirt

N490Step_hirt^l=5第五步完成

N495STOPRE

7.Step_hirt_l=6

navestS

N500navest5:N520Step_hirt_l=6

N505M21;clampingHirtnavest5:

N510STOPRE附件头分度夹紧

N515$A_DBB[34]=6

步骤变量二6第六步完成

N522G4Fl等待1秒

N525STOPRE

N530$ADBB[36]三3M指令不可执行

N535STOPRE

N540G4Fl等待1秒

N545GOTOFend跳转到END

注释

M21

附件头分度夹紧

在FB211中M21指令的执行fTEMP2-►DB155.DBX106.4(l)

fQ54.4/Y3(0),Q54.5/Y4(0),Q54.6/Y6(0),真值表如图7：

Y3Y<4YO

RoloasingArrost.1110放松

RoloasingArrost.2111

Arrestaont1.2010

ClampingRrrost.1.2000夹紧

Accessorles-On/orr110

«roloasing-axisu

图7

DB96.DBB536二3

在FB211中

LDB96.DBB536

L3

==1

R〃DB155〃.STAT373[DB155.DBX106.6]

R〃DB155〃.STAT374[DB155.DBX106.7]

在FB211中关闭DB155.DBX106.6(0)/106.7(0)fTEMP16不允许M指令的执行

8.Step_hirt_l=6

navest7

N550navest7:navest7:

N555M21;clampinghirtM21附件头分度夹紧

N560$A_DBB[34]=6步骤变量=6

N565Step_hirt_l=6第六步完成

N570STOPRE等待1秒

N575GOTOBnavestl跳转到navestl

9.navest6J

N580navest6:N6453OTOBnavest8

N585STOPRE

N590IFStep_hirt_l==5GOTOB

navest5

N595STOPRE

N600IFStep_hirt_l==lGOTOB

navest7

N605STOPRE

N610M22;unclampingHirt

N615STOPRE

N620IF(Step_hirt_l==2)OR

(Stephirt_1=3)

N621STOPRE

N623GOTOBnavest2

N624ENDIF

N625STOPRE

N640IFStep_hirt_l==4GOTOB

navest2

跳转点6处，流程如图8所示:N650STOPRE

图8

3.5.中断处理

N655hlasl:N750GOTOBhlas9

N660MESS⑵NN,〃〃)；MSG(〃！！！WRONGIILAS1:

ACCESORY-PRESSRESET!!!”)附件无次功能，请复位。

N665MO

N670MSG0程序结束

N675GOTOBhlasl

N680hlas2:

N685MESS(3,NN,〃;MSG(〃！！!WRONGHLAS2:

ANGLE-PRESSRESET：!!〃)输入角度错误，请复位。

N690MO

N695MSG()程序结束

N700GOTOBhlas2

N705hlas3:

N710MESS(4,NN,〃〃)；MSG(〃！！！CODEHLAS3:

OFTAKENONACCESSORYDOESNOT附件识别故障。

AGREEWITHACTUALACCESSORY!!!〃)

N715MO

N720MSG()程序结束

N725GOTOBhlas3

N730hlas9:

N735MESS⑸NN,〃〃)；MSG("CYCLEFORHLAS9:

HIRT2ACTIVE-CYCLEFORHIRT1NOTHIRT2激活中,HIRT1程序不能执行。

ALLOYED")

N740M0

N745MSGO程序结束

3.6.状态恢复

N755end:N820ELSE

N756M52;switchingoffofmainEND:

drivepositioncontrolloopafterM52退出“主轴SPOS定位后，保持定

SPOS位控制状态”

N757STOPRE

N758$ADBB[36]=0

N759G4Fl清除DB96.DBB536状态

N760STOPRE等待1秒

N761IFF_WAL==1