新代数控车宏程序说明(变量表达式程序运算符循环)

用一组指令构成某功能，并且像子程序一样存储在存储器中，再把这些存储的功能由一个指令来代表，执行时只需写出这个代表指令，就可以执行其相应的功能。

在这里，所存储的一组指令叫做宏程序体(或用户宏程序)，简称为用户宏。
其代表指令称为用户宏命令，也称作宏程序调用指令。

用户宏有以下四个主要特征：

1）在用户用户宏程序中可以使用变量，即宏程序体中能含有复杂的表达式；

2）能够进行变量之间的各种运算；

3）可以用用户宏指令对变量进行赋值，就像许多高级语言中的带参函数或过程，实参能赋值给形参；

4）容易实现程序流程的控制。

使用用户宏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．只得将实际的值赋予变量即可，而不需要对每个不同的零件都编一个程序。

二． 基本书写格式

数控程序文档中，一般以“%”字符作为第一行的起头，该行将被视为标题行。
当标题行含有关键字“@MACRO”时整个文档就会以系统所定义的MACRO语法处理。
如果该行无“@MACRO”关键词此档案就会被视为一般ISO程序文档格式处理，此时将不能编写用户宏和使用其MACRO语法。
而当书写ISO程序文档时标题行一般可以省略，直接书写数控程序。
“@MACRO”关键词必须是大写字母。

对于程序的注释可以采用“//……”的形式，这和高级语言C++一样。

例一：MACRO格式文档

% @MACRO //用户宏程序文档，必须包含“@MACRO”关键词

IF @1 = 1 THEN

G00 X100.；

ELSE

G00 Z100.；

END_IF;

M99;

例二：ISO格式文档

% 这是标题行，可当作档案用途说明，此行可有可无

G00 X100.；

G00 Z100.；

G00 X0；

G00 Z0；

M99; 三． 用户宏程序的编写

如前所述，变量是指可以在用户宏程序中的地址码后代替具体数值，在调用宏程序时进行赋值的符号＃i (i＝1，2，3，…)。
使用变量可以使用户宏程序具有通用性。
用户宏程序中可以使用多个变量，以变量编号进行识别。

1、 变量的形式

变量是用符号＃或@后面加上变量编号所构成的，即：

＃i(i＝1，2，3，…)

例如：＃5

＃109

＃1005

也可用＃[＜表达式＞]的形式来表示。

例如：＃[#100]

＃[#1001－1]

＃[#6/2]

其实，通过用符号@后面加上变量编号也可构成的变量，即：

@ i(i＝1，2，3，…)

例如：@5

@ [@5]

但一般地，由符号@后面加上变量编号构成的变量称为全局变量，不提倡在用户宏程序中使用，具体见后面的介绍。

2、 变量的引用

在地址符后的数值可以用变量置换。

例如：

若写成F#33,则当＃33＝1.5时，与F1.5相同。

若写成Z－#18,则当＃18＝20.0时，与Z－20.0相同。

但需要注意，作为地址符的O、N、／等，不能引用变量。

例如，O#27、N#1等，都是错误的。

3、 未定义变量

尚未被定义的变量，被称为空（VACANT）。

变量＃0，@0 始终为空，经常被用作空变量使用。

3．变量赋值和引数赋值

变量赋值：用户宏程序中变量赋值使用赋值运算符“：=”，不可仅用“=”符号。
因为在本系统中符号“=” 是被规定为关系运算符，用来比较是否相等的。

例如#30：=100，会将变量#30赋值为整数100；而#30=100，将不能为变量#30赋值，实际上是比较变量#30是否与整数100相等。

四．变量运算及变量表达式

１．用户宏运算符

要对变量进行各种运算操作就要用到运算符，它是“能对变量所存数据进行运算的符号”。
本系统的运算符及其优先级如表3-2所示。

表3-2 运算符及其优先级

２、基本算数运算符

(1) + （加法运算符，如3+5，#12+4）

(2) - （减法运算符，或取负运算符，如#33-16，-#16）

(3) （乘法运算符，如92，#138）

(4) / （除法运算符，如10/3，#43/15）

(5)MOD （模运算符，或称求余运算符，其两侧均应为整型数据，如7 MOD4的值为3，当#18=20时#18 MOD4的值为2）

３、算术表达式和运算符优先级

用算术运算符和括号将运算对象连接起来的、符合语法规则的式子称为算术表达式，运算对象可以是常数、变量、函数等。

例如：#68/#32-1.5+#18+ ROUND（＃1）

这就是一个算术运算式，它可以作为一个整体赋值给某个变量，或用作其他表达式中的一个运算对象。

本系统按表表3-2规定了运算符的优先级和结合性。
在表达式求值时，先按运算符的优先级别高低次序执行，例如先乘除后加减。
如表达式#12-#415的左侧为减，右侧为乘号，而乘号优先于减号，因此，相当于#12-（#415）。

如果在一个运算对象两侧的运算符的优先级别相同，如#2-5+#23，则按规定的结合性（结合方向）处理，算术运算符的结合方向为“自左至右”，即先左后右。
因此5先与减号结合，执行#2-5的运算，再执行加#23的运算。
这样“自左至右的结合方向”又称为“左结合性”，即运算对象先与左面的运算符结合；对应地，也有“右结合性”的运算符，例如赋值运算符“：=”就是。

４、关系运算符和关系表达式

关系运算符是逻辑运算中比较简单的一种。
所谓“关系运算”实际上就是“比较运算”。
将两个值进行比较，判断比较的结果是否符合给定的条件。

例如，#3＞10是一个关系表达式，大于号（＞）是一个关系运算符，如果#3=12，则满足给定的“#3＞10”条件，因此关系表达式的值为“真”（即“条件满足”）；如果#3=6，不满足“#3＞10”条件，则称关系表达式的值为“假”。

本系统提供6种关系运算符：

关于优先次序：

1、前4种关系运算符（＜，＜＝，＞，>＝）的优先级别相同，它们却高于关系运算符“=”，而“=”又高于“<>”

2、关系运算符的优先级低于算术运算符。

3、关系运算符的优先级高于赋值运算符。

用两个关系运算符将两个表达式连接起来的式子，称为关系表达式。

例如：#6＞36，#13+4<>#23

关系表达式的值是一个逻辑值，即“真”或“假”。
例如，若#12为8，则关系表达式“#12=10”的值为“假”，“#12>=6”的值为“真”。

５、逻辑运算和逻辑表达式

用逻辑运算符将关系表达式或逻辑量连接起来就是逻辑表达式。

本系统提供6种逻辑运算符和逻辑运算

(1) &，AND 逻辑与

(2) XOR 逻辑或

(3) OR 逻辑异或

它们都是“双目（元）运算符”，它要求有两个运算量（操作数），逻辑运算举例如下：

#1 AND #2 若#1 、#2为真，则#1 AND #2为真。

#1 OR #2 若#1 、 #2之一为真，则#1 XOR #2为真。

逻辑运算符低于关系运算符，见图3-1。

五． 用户宏程序的流程控制

所谓程序的流程（Flow Control）是通过控制程序的执行方向，进而掌握程序动态。
这用户宏程序区别于一般数控程序的特征之一，也是用户选择用户宏程序编写数控代码的一大理由。
用户宏程序的流程控制包括无条件判断、循环控制、无条件转移三大类，这与其他的高级语言程序类似，下面将分别介绍其功能和使用语法。

１、条件判断

判断条件的真假，然后根据真假或者对应情况到指定的地方去执行程序，这方面的语句有IF和CASE语句。

1、IF条件语句

1）基本语法：

IF <条件表达式> THEN→<操作>→ELSEIF <条件表达式> THEN→<操作>→ELSE→<操作>→END_IF;

说明：IF条件判断，根据真假情况到指定的地方去执行程序。

例如：

% @MACRO // 启动MACRO语法

#1 := 3.0;

G01 X20. Ｚ15. F200;

IF #1 = 1 THEN；X(1.01);Ｚ(1.01);

ELSEIF #1 = 2 THEN；X(1.02);Ｚ(1.02);

ELSEIF #1 = 3 THEN；X(1.03);Ｚ(1.03);

ELSE；X(1.04);Ｚ(1.04);

END_IF;X(1.0)Ｚ(1.0);

M30;

然而在实际使用中，可以有以下一些变形：

2）变形1

语法：

IF <条件表达式> THEN→<操作>→ELSE→<操作>→END_IF;

3）变形2

语法：

IF <条件表达式> THEN→<操作>→END_IF;

编程时可根据需要选择合适的语法格式。

２、循环控制

1、REPEAT直到型循环

语法：

REPEAT

<循环体>

UNTIL <条件表达式> END_REPEAT；

说明：REPEAT直到型循环控制，先执行循环体，后判断条件表达式，当条件满足时退出循环。

例如：

% @MACRO // 启动MACRO语法

#10 := 30.;

#11 := 22.5.;

#12 := #10/2;

#13 := #11/2;

#14 := 2.0;

#15 := 1.5;

G01 X#12 Ｚ#13 F200.0;

REPEAT

G00 X(#12+#14) Ｚ(#13+#15);

G01 X(#12+#14) Ｚ(#13-#15);

X(#12-#14) Ｚ(#13-#15);

X(#12-#14) Ｚ(#13+#15);

X(#12+#14) Ｚ(#13+#15);

#14 := #14 + 2.0;

#15 := #15 + 1.5;

UNTIL (#14 > #12) OR (#15 > #13) END_REPEAT;

X(1.0) Ｚ(1.0);

M30;

３.WHILE当型循环

语法：

WHILE <条件表达式> DO→<循环体>→END_WHILE;

说明：WHILE当型循环控制，先判断条件表达式，当条件满足时执行循环体，否则退出循环。

例如：

% @MACRO;

#10 := 20.;

#11 := 15.;

#12 := #10/2;

#13 := #11/2;

#14 := 2.0;

#15 := 1.5;

G01 X#12 Ｚ#13 F200.0;

WHILE (#14 <= #12) AND (#15 <= #13) DO

G00 X(#12+#14) Ｚ(#13+#15);

G01 X(#12+#14) Ｚ(#13-#15);

X(#12-#14) Ｚ(#13-#15);

IF #14 > 6.0 THEN

EXIT;

END_IF;

X(#12-#14) Ｚ(#13+#15);

X(#12+#14) Ｚ(#13+#15);

#14 := #14 + 2.0;

#15 := #15 + 1.5;

END_WHILE;

X(-5.0) Z(5.0);

M02;

４.FOR循环

语法：

FOR <循环变量> ：= <表达式1> TO <表达式2> [ BY <表达式3>] DO

<循环体>

END_FOR;

说明：FOR循环控制，式中各参数意义如下

循环变量——控制循环次数的变量；

表达式1——循环计数的起始值，可为整数或表达式；

表达式2——循环计数的终止值，可为整数或表达式；

表达式3——循环计数每次的累加值，可为整数或表达式；

循环体 ——循环每次执行内容；

FOR循环执行过程为：先给循环变量赋起始值，然后判断循环变量是否为终止值，当循环变量已为终止值时退出循环，否则执行循环体，再对循环变量加上每次累加值，

GOTO转移语句

语法：

GOTO n;

说明：无条件地跳到指定的n行号执行，其中n可为整数或表达式。
GOTO常和IF语句搭配使用，那就是说当程序检查到某个条件满足时用GOTO语句去进一步处理，但应尽量少用该语句以提高程序可读性。

范例：

% @MACRO // 启动MACRO语法

…

IF( #1 = 2 ) THEN GOTO 100;

G01 X10. Ｚ10.;

…

N100 G01 X30. Ｚ30.;

…

M02;

EXIT循环中断语句

语法：EXIT;

说明：循环中断，跳离循环控制；用在循环控制中，通常EXIT都和IF语句搭配使用，当某个条件满足后就跳离循环。

请参考WHILE范例。

六． 库函数

1、ABS

调用方法：ABS(<参数>)

函数描述：求一个数的绝对值

范例：

#1 := ABS(-2.3); // #1 的结果是 2.3

[注]：此处函数内“参数”既可为实际数值，也可为变量或表达式，以下若无特殊说明均按此处理。

2、SIN

调用方法：SIN (<参数>)

函数描述：求一个数的正弦值

范例:

#1 := SIN(#10);

3、ASIN

调用方法：ASIN (<参数>)

函数描述：求一个数的反正弦值

范例:

#1 := ASIN(#10);

4、MAX

调用方法：MAX(<参数1,参数2>)

函数描述：求两个数的最大值

范例1:

#1 := MAX(10，20); // #1等于20

范例2:

#1 := MAX(#2，#3);

5、SQRT

调用方法：SQRT (<参数>)

函数描述：求一个数的平方根值

范例1:

#2 := SQRT(3); // #2 等于 1.732

范例2:

#16 := SQRT(#10);

6、SIGN

调用方法：SIGN (<参数>)

函数描述：返回一个数的符号，-1表示该数是负数，1表示该数是正数，0表示该数是零。

范例:

IF( SIGN(#10) > 0 ) THEN

…

END_IF;

5、 CEIL

调用方法：CEIL(<参数>)

函数描述：返回比一个数大或与其相等的最小整数

范例1:

#2 := CEIL(2.3); // #2 等于 3

范例2:

#2 := CEIL(#10);

7、ROUND

调用方法：ROUND (<参数>)

函数描述：四舍五入化整，

范例1:

#2 := ROUND(2.3); // #2 等于 2

范例2:

#2 := ROUND(#10);

七．用户宏程序编写注意事项

1. 用户宏文档第一行必须为%@MACRO；程序段的每一行结束需加“;”结束符；对于用户宏子程序最后需加“M99；”，以便能返回到主程序。

2. 变量赋值使用“:=”符号，不可仅用“=”符号。

3. 文档名储存需依照下列规则。
例如：编写G100之MACRO，需将该MACRO程序存在C:\CNC\MACRO目录底下，且文件名需为G0100，不需扩展名。
而编写G100.1之MACRO，需将该MACRO程序存在C:\CNC\MACRO目录底下，且文件名需为G100001，不需扩展名。

4. 请多使用局部变量(#1~#50), 模态变量(#2001~#2100，#3001~#3100)为所有扩充G码的共享资源，请仅用于多个扩充G码间的数据交换，以节省共享资源；如果需要系统定义的初始值，请使用用户参数( #4001~#4100，#5001~ #5100 )。

5. 请不要使用全局变量(Global Variables，@1~@999)，因为G码执行时，使用者的数据是由自变量(A_，B_…，Z_)传入，由公共变量传递不符合使用习惯。

6. 系统在执行加工时对于MACRO程序会事先预编译，因此MACRO执行速度会超前于G、M 代码指令，因此当要求变量赋值或数据读取须与G、M代码指令发出的时间进程相同时，请于变量赋值或数据读取前加WAIT（）指令，否则该变量赋值或该数据读取将无法与G、M 代码同步。

7. 不可改变模式G码(G00/G01/G02/G03/G33/G34/G35，G91/G90，G40/G41/G42，…，)的状态，如果用户宏程序中需要改变其状态时，就需要模态信息的回复，

8. 对于长度或角度的自变量在运算前请使用STD()函数将单位标准化，以符合工具机使用习惯。

9. 不可以改变坐标系统设定，G92/G54/G52等与坐标系统相关指令不能使用，否则图形仿真功能将失去参考意义。

10. 请在程序中加上必要的注释，养成良好的编程习惯，以增加程序可读性和可维护性，以帮助后续开发人员维护和排除问题。

附录Ⅳ 运算符及其优先级