FANUC系统用户宏程序

　用户宏程序 1．概念 反复进行同一切削动作时，使用子程序效果较好，但若使用用户宏程序的话，可以使用运算指令、条件转移等，适于编制更简单、通用性更强的程序。并且与子程序一样，在加工程序中用简单地命令就可以调用用户宏程序。在 FANUC 系统中，包含变量、转向、比较判别等功能的指令称为宏指令。包含有宏指令的子程序称为宏程序。这里以 FANUC 系统中 B 类用户宏程序来作简单介绍，也就是 FANUC Power Mater O 系统所用的方法。

　宏程序的最大特征有以下几个方面：

　（1）可以在宏程序主体中使用变量。

　（2）可以进行变量之间的演算。

　（3）可以用宏程序命令对变量进行赋值。

　使用宏程序时的主要方便之处在于由于可以用变量代替具体数值，因而在加工同一类的工件时，只需将实际的值赋与变量既可，而不需要对每一个零件都编一个程序。

　例：a=10，b=20，c=5，d=8 时其精加工轨迹运行程序为：

　N10 G00 X0 Z0； N20 G03 X10. W-5. R5. F100； N30 G01 X20. W-8.； N40 G00 X100. Z100.； a，b，c，d 值变化时则又需要编一个程序。

　实际上我们可以将程序写为：

　N10 G00 X0. Z0.； N20 G03 Xa W-c Rc F100； N30 G01 Xb W-d； N40 G00 X100. Z100.； 此时可以将其中变量，用宏程序中的变量# i 的对应为：a：#1；b：#2；c：#3；d：#7。则宏程序即可写成如表 6-14 所示形式：

　表 6-14

　例 6-10 宏程序编写 主程序 宏程序 O1234 N10 G50 X100. Z100.； N20 M03 S1000； N30 G65 P9810 A10. B20. C5. D8.； N40 M05； N50 M30； O9810； N10 G00X0.Z0.； N20 G03 X#1 W-#3 R#3 F100； N30 G01 X#2 W-#7； N40 G00X100.Z100.； N50 M99； 用 A，B，C，D 分别代表变量#1，#2，#3 和#7，用 a，b，c 和 d 赋值后，用宏命令 G65 P9810 Aa Bb Cc Dd 来调用。

　如上述所示，当加工同一类，但只是尺寸不同的工件时，只需改变宏命令的数值即可，而没有必要针对每一个零件都编一个程序。

　2．变量 在一般的加工程序中，G 代码移动距离可直接用数值指令，如 G00 X100.0。但在用宏程序中，数值可直接指定，也可用变量号指定。因此，变量是指可以在宏主体的地址上代替具体数值，在调用宏主体时再用引数进行赋值的符号：# i（i=1，2，3……）。使用变量可以

　使宏程序具有通用性。宏主体中可以使用多个变量，以变量号码进行识别。

　（1）变量形式。变量是用符号# 后面加上变量号码所构成的，即：# i （i=1，2，3，……）。

　例如：# 5；#109； 也可以用公式的形式指令，但此时必须用括号把公式括起来。即：#[表达式]的形式来表示。例如：# [#1+#2-12 ] （2）变量的引用。在程序内引用变量时，是在地址符后指定变量号。例如 F#33，则当#33=1.5 时，与 F1.5 相同；Z-#18，当#18=20.0 时，与 Z-20.0 指令相同。

　用公式指定时在公式的前后要加上括号。例如：G01X [ #1+#2 ] F#3； 注意：1）作为地址符的 O，N，/ 等，不能引用变量。如：O#27，N#1 等都是错误的。

　2）用程序定义变量值时，可以省略小数点。没有小数点变量的数值单位为各地址字的最小设定单位。因此，传递没有小数点的变量，将会因机床的系统设置不同发生变化，在宏程序调用中使用小数点可以提高程序的兼容性。

　3）被引用的变量值，按各地址的最小设定单位进行四舍五入。例如：对于最小设定单位为 1/1000 的 CNC，当#1 为 12.3456，若执行 G00X#1；相当于 G00X12.346；若要改变变量值的符号引用时，要在“#”符号前加上“-”号。例如：G00X-#1；

　（3）未定义变量。没有定义变量值的状态称为空变量。#0 通常为空变量，可以读取但不能写入。空变量不等于变量值为 0 的状态。

　1）引用未定义变量时，连同地址字无效。例如：#1 为 0，#2 为〈空〉时，若执行 G00 X #1 Z #2 时，为 G00X0； 2）在运算式中，除了被〈空〉置换的场合以外，与数值 0 相同。

　3）在等于或不等于这些条件比较式中，〈空〉与零不同。例如：#1=〈空〉，#2=100，#3=50，执行#3=#1+#2 以后，#3=100。

　（4）变量的种类。按变量号码可将变量分为局部（local）变量、公共（common）变量、系统（system）变量，其用途和性质都是不同的见表 6-15。

　表 6-15

　变量的种类 变量号 变量的种类 功能 # 0 通常为空 该变量总为“空”不能赋予值 #1~#33 局部变量 各宏程序可独自使用，保存计算结果。关电源时进行初始化，变量值为空。调用宏程序时，代入变量值 #100~#149 #500~#531 公共变量 在不同的宏程序之间，可以公共使用的变量。当关电源时，#100~#149 变量初始化为空变量，#500~#531 变量，仍保存原有数据 #1000~ 系统变量 进行读取、写入当前位置、刀具补偿量等 NC 各种数据的变量

　说明：1）局部变量：#1~#33。所谓局部变量，就是在宏程序中局部使用的变量。换句话说，在某一时刻调出的宏程序中所使用的局部变量#1 和另一时刻调用的宏程序（无论与前一个宏程序相同还是不同）中所使用的#1 是不同的。因此，在多重调用时，当宏指令地址 A 调用宏指令地址 B 的情况下，也不会将 A 中的变量破坏。

　2）公共变量：#100~#149，#500~#531。与局部变量相对，公共变量是在主程序，以及调用的子程序中通用的变量，因此，在某个宏程序中运算得到的公共变量的结果# i，可以用到别的用户宏中。

　公共变量主要由#100~#149 及#500~#531 构成。其中前一组是非保持型，即断电后就被清零，后一组是保持型，即断电后仍被保存。

　3）系统变量：#1000~。系统变量是根据用途而被固定的变量。主要有以下各种如表 6-16

　所示。

　表 6-16

　系统变量

　在宏程序中要改变某些模态信息，可以先保存进入时的模态信息，结束再恢复状态。

　这样可以使数控系统保持该宏程序运行前后模态信息一致。这样的宏程序具有很好的安全性，即使不是该宏程序的编写者也可以放心地使用。

　3．宏程序 通常把下述的程序段称为宏语句：

　* 含代数运算和逻辑运算指令（=）的程序段； * 含控制指令（GOTO，DO，END）的程序段； * 含宏调用指令（用 G 代码调用如 G65，G66，G67 或用 M 代码调用）的程序段。

　具有宏语句的程序称为宏程序。宏语句以外的程序段称为 NC 语句。

　（1）运算指令。变量可以进行下述运算如表 6-17 所式。

　表 6-17

　运算指令 功能 格式 说明 定义 # i = # j

　和 差 积 商 # i = # j + # k； # i = # j - # k； # i = # j*# k； # i = # j / # k；

　正弦 余弦 正切 反正切 # i = SIN﹝# j﹞； # i = COS﹝# j﹞； # i = TAN﹝# j﹞； # i = ATAN﹝# j/# k﹞； 角度用角度单位指令，如：

　90 度 30 分为 90.5 度 平方根 # i = SQRT﹝# j﹞； 取整后的数值的绝对值比变量号码 用途 #1000~#1015 接口信号（输入），按位读取的信号 #1100~#1115 接口信号（输出），按位写入的信号 #2001……#2316 刀具补偿量 #3000 宏报警信息 #3001，#3002，#3011，#3012 时间信息 #3003，#3004 控制自动运转 #3005 SETTING 数据 #3007 镜像 #4001~#4022 G 代码 #4109 F 代码 #4113 M 代码 #4114 顺序号 #4115 程序号 #4119 S 代码 #4120 T 代码 #5001……#5102 当前位置、刀具和伺服位置偏差量 #5201……#5322 工件原点偏置量

　绝对值 四舍五入化整 下取整 上取整 # i = ABS﹝# j﹞； # i = ROUND﹝# j﹞； # i = FIX﹝# j﹞； # i = FUP﹝# j﹞； 原来的数值大时称为上取整，反之，称为下取整。

　逻辑和 “异”门 逻辑乘 # i = #jOR # k； # i = #jXOR# k； # i = #jAND# k； 对二进制进行逻辑运算 从十进制变换为二进制 从二进制变换为十进制 # i = BIN﹝# j﹞； # i = BCD﹝# j﹞； 用于与 PMC 的信号交换 1）运算的优先级：① 函数；②乘、除类运算 （*，/，AND，MOD）；③ 加、减类运算（+，-，OR，XOR）； 例：#1= #2 + #3 * SIN [ #4 ]； 运算顺序为：① 函数 SIN [ #4 ]； ②乘 #3 * …… ； ③ 加#2 +……； 2）括号的嵌套：当要变更运算的优先顺序时，使用括号。包括函数的括号在内，括号最多可用到 5 重，超过 5 重时则出现报警。

　例：#1=SIN[[[#2+#3] * #4+#5] * #6]； （2）控制语句。在程序中，使用 GOTO，IF 语句，可以改变程序的流程。转移与循环有以下 3 种：

　 GOTO 语句（无条件转移）

　转移和循环

　 IF 语句（条件转移，如果……）

　 WHILE 语句（当……循环）

　1）无条件转移（GOTO 语句）。无条件转移到顺序号为 n 的程序段。

　格式：GOTO n ；n：顺序号（1~99999）另外，顺序号可用表达式表示。

　例：GOTO 1； GOTO #10； 2）条件转移（IF 语句）。IF 后面是条件式。如果条件成立，则转移到顺序号为 n 的程序段，否则，执行下一个程序段。

　例如：如果#1 值比 10 大，则转移到顺序号 N60 的程序段。

　格式：IF[#1GT10]GOTO60； 条件不成立→ 按程序顺序执行；

　条件成立→ 执行 N60 G00G91X10.0；

　说明：①条件式是由比较的 2 个变量之间，或一个常量与一个变量之间，写上比较运算符，然后再用方括号[ ]全部括起来而构成的。不用变量，也可用运算式。

　②运算符是由 2 个英文字母构成，用来判断大、小或相等的，如表 6-18 所示。

　表 6-18

　 运算符 运算符 意义 EQ 等于（=）

　NE 不等于（≠）

　GT 大于（>）

　GE 大于或等于（≥）

　LT 小于（<）

　LE 小于或等于（≤）

　[例 6-11]：求 1 到 10 之和。

　解：用 FANUC 系统编制宏程序，见表 6-19。

　表 6-19

　例 6-11 编程 程序 说明 O9500 N10 #1=0； N20 #2=1； N30 IF[#2GT10]GOTO70； N40 #1=#1+#2； N50 #2=#2+1； N60 GOTO30； N70 M30； 宏程序号 结果的初值 加数的初值 若加数大于 10，则转移到 N70 计算结果 下一个加数 转移到 N30 程序结束 3）循环（WHILE 语句）。在 WHILE 语句后必须指定一个条件表达式。

　格式：WHILE[条件式]DO m；（m=1，2，3）

　……

　 END m；

　 …… 说明：① 在条件成立期间，执行 WHILE 之后的 DO 到 END 间的程序。条件不成立时，执行 END 的下一个程序段。条件式和运算符与 IF 语句相同。DO 和 END 后的 m 数值是指定执行范围的识别号，可使用 1，2，3，非 1，2，3 时报警。

　② 嵌套：在 DO~END 之间的循环识别号（1~3）可使用任意次，但是不能执行交叉循环，否则要报警，如表 6-20 所示。

　表 6-20

　 WHILE 语句的嵌套 识别号（1~3）可多次使用 DO 的范围不能交叉 DO 的多重数最多可到 3 重 WHILE[……] DO 1； …… END 1； …… WHILE[……]DO 1； …… END 1；

　WHILE[……]DO 1； …… WHILE[……]DO 2； END 1； …… END 2；

　WHILE[……]DO 1； …… WHILE[……]DO 2； WHILE[……]DO3； …… END 3； …… END 2； …… END 1； 不能跳出循环体 程序不能转移到循环体中

　WHILE[……]DO 1； IF[……]GOTO n； END 1； Nn；

　IF[……]GOTO n； …… WHILE[……]DO 1； Nn……； END 1；

　注意：*如果省略 WHILE 语句，只指令了 DO m，则从 DO 到 END 之间形成无限循环。

　*在 GOTO 语句中，转移到顺序号时，要进行检索，因此反向进行的处理时间要比顺方向长，为了缩短处理时间，应使用循环 WHILE 语句。

　*在条件式中，只有使用 EQ，NE 时，空和“0”是不同的，在其它条件中，把空和“0”都视为相同。

　[例 6-12]：用 WHILE 语句求 1 到 10 之和。

　解：N10 #1=0； N20 #2=1；

　 N30 WHILE[#2LE10]DO1； N40 #1=#1+#2； N50 #2=#2+1； N60 END 1； N70 M30； （3）宏程序的调用。宏程序调用和一般子程序调用之间的差别：主要在于宏程序调用可以在调用语句中传递数据到宏程序内部，而子程序调用（M98）则没有这功能。其次，M98 程序段可以与另一数据指令共处同一条指令，如 G01X100.M98P1000；在执行时，先执行 G01X100.；然后，再运行子程序 O1000。而宏程序调用语句是独立自成一行。宏程序的调用有以下方法：

　 单纯调用（G65）

　宏程序调用

　模态调用（G66，G67）

　 用 G 代码、M 代码等调用宏程序 1）单纯调用（G65）。用指令 G65 可调用地址 P 指令的宏程序，并将赋值的数据送到用户宏程序中。

　格式：G65 P_ L_ 〈引数赋值〉； 说明：G65：是宏调用代码； P_：P 之后为宏程序主体的程序号码； L_：循环次数（省略时为 1）； 〈引数赋值〉：是由地址符及数值（有小数点）构成，由它给宏主体中所对应的变量赋予实际数值； 例：O0001；

　O9010 ……

　N10 #3 = #1+#2； G65 P9010 L2 A1.0 B2.0；

　 N20 IF[#3GT360]GOTO40；

　 ……

　N30 G00 G91 X#3； M30；

　N40 M99； 引数赋值有以下两种形式：

　① 引数赋值Ⅰ。除去 G，L，N，O，P 地址符以外都可作为引数赋值的地址符，大部分无顺序要求，但对 I，J，K 则必须按字母顺序排列，对没使用的地址可省略。

　例如：

　B_ A_ D_…I_ K_… 正确；

　B_ A_ D_… J_ I_… 不正确。

　引数赋值Ⅰ所指定的地址和用户宏主体内所使用变量号码的对应关系见表 6-21 所示。

　表 6-21

　 引数赋值Ⅰ的地址和变量号码的对应关系 引数赋值Ⅰ的地址 宏主体中的变量

　 引数赋值Ⅰ的地址

　 宏主体中的变量 A #1 Q #17 B #2 R #18 C #3 S #19

　D #7 T #20 E #8 U #21 F #9 V #22 H #11 W #23 I #4 X #24 J #5 Y #25 K #6 Z #26 M #13

　 ② 引数赋值Ⅱ。A，B，C 只能用一次，I，J，K 作为一组引数，最多可指定 10 组。当给三维坐标赋值时，使用此种参数。引数赋值Ⅱ的地址和宏主体中使用变量号码的对应关系见表 6-22 所示。

　表 6-22

　引数赋值Ⅱ的地址和变量号码的对应关系 引数赋值Ⅱ的地址 宏主体中的变量

　 引数赋值Ⅱ的地址

　 宏主体中的变量 A #1 K 5 #18 B #2 I 6 #19 C #3 J 6 #20 I 1 #4 K 6 #21 J 1 #5 I 7 #22 K 1 #6 J 7 #23 I 2 #7 K 7 #24 J 2 #8 I 8 #25 K 2 #9 J 8 #26 I 3 #10 K 8 #27 J 3 #11 I 9 #28 K 3 #12 J 9 #29 I 4 #...