1 免责声明
本使用手册及样例包目录内所包含文档、PLC程序、机床可执行程序（MPF、SPF、…）、电气图，可能与用户实际使用不同，用户可能需要先对例子程序做修改和调整，才能将其用于测试。本例程的作者和拥有者对于该例程的功能性和兼容性不负任何责任，使用该例程的风险完全由用户自行承担。由于它是免费的，所以不提供任何担保，错误纠正和热线支持，用户不必为此联系西门子技术支持与服务部门。
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2 概述
在828D V4.95版本中增加了滤波器链组功能，并增加滤波器类型设置，允许每个轴设置两组轴位置设定点滤波器。通过可切换滤波器链组功能，用户可以在程序中指定位置当运动切换到G0运动后自动切换到第二滤波器。此功能为G0运动提供了更高的JERK允许值，从而减小 G0 运行（例如拐角处）时轨迹速度的下降幅度，缩短程序运行时间。
自动滤波器切换（AFIS）运行非G0运动切换到G0运动以及G0运动切换到非G0运动时：
· 非G0→G0 ⇒自动切换到第二滤波器
· G0→非G0 ⇒自动切换到第一滤波器
3 要求
3.1 硬件要求
工艺 | PPU27x.4 | PPU29x.4 | |
车床 | ● | ● | |
铣床 | ● | ● | |
磨床 | ● | ● | |
3.2 软件版本要求
· SINUMERIK 828D软件版本需要大于 SW4.95
3.3 其他要求
· 选项6FC5800-0AS22-0YB0冲击调整
4 注意事项
4.1 注意事项一
5 调试或使用步骤
5.1 功能介绍
下面以钻孔攻丝来展示下此功能的运行原理：
① G0移动的编程路径
② G0移动没有激活自动滤波器切换功能:
• 滤波电路1生效
• Jerk限制同非G0移动
③ G0移动激活自动滤波器切换功能:
• 滤波电路2生效
• 调整后的G0 jerk限制
④ 激活自动滤波器切换: G0使用滤波电路2
⑤ G0 →非G0转换: 转换到滤波电路1
⑥ 工件加工使用滤波电路1
① 不激活自动滤波器切换功能
• 拐角处路径速度会大大降低
② 激活自动滤波器功能
• 拐角处路径速度会降低很少
• G0移动拐角处会有明显的圆滑过渡
5.2 选件设置
进入授权画面，将冲击调整选项选中，选中后重启系统。
设置完成后可查看参数MD19321 $ON_TECHNO_FUNCTION_MASK_1，位 22 = 1。
5.3 配置两组滤波器数据
使用此功能所有轴都必须要配置两组滤波器。
可切换位置设定点滤波电路的轴/主轴的位置控制图:
相关参数列表：
参数 | 滤波器链组1 | 滤波器链组2 | 说明 |
MD32400 AX_JERK_ENABLE | 0：关闭 1：开启 | 轴冲击限制 | |
MD32402 $MA_AX_JERK_MODE | 个位 | 十位 | 轴冲击限制的滤波器类型 |
MD32410 $MA_AX_JERK_TIME | $MA_AX_JERK_TIME [0] | $MA_AX_JERK_TIME [1] | 轴冲击滤波器时间常数 |
MD32411 $MA_AX_JERK_TIME_ADD | $MA_AX_JERK_TIME_ADD [0] | $MA_AX_JERK_TIME_ADD [1] | 4型第二个轴冲击滤波器的时间常数 仅当滤波器链组为4型 MD32402 $MA_AX_JERK_MODE = 4且时间常数 大于位置环周期时该机床数据才生效 |
MD32890 $MA_DESVAL_DELAY_ENABLE | 0：关闭 1：开启 | 单轴设定值相位滤波器 | |
MD32895 $MA_DESVAL_DELAY_TIME | $MA_DESVAL_DELAY_TIME [0] | $MA_DESVAL_DELAY_TIME [1] | 轴设定值相位滤波器的时间常数 |
MD32402参数设置要点：
MD32402 $MA_AX_JERK_MODE | 轴冲击限制的滤波器类型 | |
1: 2阶滤波器 2: 单次平滑的算术平均值滤波器 3: 带阻滤波器 4: 二次平滑的算术平均值滤波器 5: FIR低通滤波器 两位数的参数值会激活可切换的滤波器组合，例如：42: 2型和4型冲击滤波器组合，可相互切换，可以在参数下标0中设置2型，在下标1中设置4型。 | ||
1型为“二阶滤波器” | 对应参数MD32410 $MA_AX_JERK_TIME，只能满足相对较小的滤波器时间常数(大约10毫秒)的要求。当与较大的时间常数一起使用时，轮廓偏差偏大。滤波效果相对较低，出于兼容性的原因提供1型，不推荐使用。 需要设置MD32410 $MA_AX_JERK_TIME 推荐值：最小1个位置控制周期到最大127个位置控制周期。在2ms的位置控制周期时，该时间为0.002s到 0.254s，2型比1型需占用更多计算时间，但在保持相同平滑效果时轮廓误差更低，或者保持相同轮廓精度时平滑效果更佳。 | |
2型为“单次平滑的算术平均值滤波器” | 需要设置MD32410 $MA_AX_JERK_TIME 推荐值：最小1个位置控制周期到最大127个位置控制周期。在2ms的位置控制周期时，该时间为0.002s到 0.254s，2型比1型需占用更多计算时间，但在保持相同平滑效果时轮廓误差更低，或者保持相同轮廓精度时平滑效果更佳。 | |
3型为“带阻滤波器” | 不推荐使用（来自SINUMERIK 828D Axes and spindles Function manual 10/2020） 需要设置MD32410 $MA_AX_JERK_TIME，MD32412 $MA_AX_JERK_FREQ，MD32414 $MA_AX_JERK_DAMP。如需使用纯粹的带阻滤波器，推荐设置机床数据32410 $MA_AX_JERK_TIME=0，此时系统会自动设置“分母频率 = 分子频率 = 截止频率 = 机床数据32412 $MA_AX_JERK_FREQ”。然而，机床数据MD32410 $MA_AX_JERK_TIME大于0时便需要设置一个单独的分母频率，为截止频率以上的频带提供一个更高幅值的带阻滤波。 | |
4型为“二次平滑的算术平均值滤波器” | 相当于两个串联的2型滤波器，需要设置MD32410 $MA_AX_JERK_TIME，MD32411 $MA_AX_JERK_TIME_ADD，双移动平均线计算比基本移动平均线计算具有更强的平滑效果。 | |
5型为“FIR低通滤波器” | 需要设置MD32407 $MA_AX_JERK_FIR_FREQ，MD32408 $MA_AX_JERK_FIR_ORDER，MD32409 $MA_AX_JERK_FIR_WINDOW， 要使用“FIR lowpass”类型的脉冲滤波器，需要以下选项的许可:“Top speed”(选项 : 6FC5800-0BS62-0YB0)。此处不做详细介绍。 如果已通过MD32890 $MA_DESVAL_DELAY_ENABLE使能了可切换滤波器组合的运行时间调整，便可在MD32895 $MA_DESVAL_DELAY_TIME的下标0和1中进行相应修改。 | |
5.4 AFIS功能参数设置
参数 | 说明 |
MD20630 $MA_AFIS_MODE | 自动滤波器切换 (AFIS)功能的配置 0：该通道中的自动滤波器切换功能关闭。 1：该通道中的自动滤波器切换功能生效。 |
MD32330 $MA_AFIS_G00_JERK_FACTOR | 自动滤波器切换(AFIS)功能激活时加加速度限值的比例系数 自动滤波器切换功能激活(AFISON)时 G00 的加加速度限值的比例系数。 相应的轴向加加速度限值通过以下计算得出： (MD32330 $MA_AFIS_G00_JERK_FACTOR * MD32431 $MA_MAX_AX_JERK[DYNNORM]) |
MD32331 $MA_ AFIS_DELTA_POS | 自动滤波器切换功能的精准停窗口 如果轴的第一个与第二个滤波器组之间的绝对值差值小于或等于 MD32331 $MA_AFIS_DELTA_POS 的值，那么自动 滤波器切换功能便会切换滤波器。较大的值可提升生产率，但也会在切换时产生较大的阶跃。 |
MD32332 $MA_ AFIS_ENABLE | 激活该轴“自动滤波器切换”（AFIS） 0：非始终激活AFIS,可通过加工程序中编程激活功能 1：始终激活AFIS |
5.5 激活/关闭自动切换滤波器 (AFISON, AFISOF)
通过“自动切换滤波器”功能，用户可在 NC 程序中标记出一个区域，在此区域中所有该功能使能的轴在 G0 运行时会自动切换到第 2 滤波链。如果第 2 滤波链设置了较高的振动平滑性能，那么在 G0 运行时可设置较大的加加速度。从而减小 G0 运行（例如拐角处）时轨迹速度的下降幅度，缩短程序运行时间。
句法：
用于激活和关闭此功能的语言指令必须单独占用一个程序段。
AFISON ；激活“自动切换滤波器”功能
...
AFISOF ；关闭“自动切换滤波器”功能
示例程序：
程序代码 注释
...
N390 G1 X1100 ；滤波链 1 生效 ，在 X=1100 时停止
N400 AFISON ；自动切换到滤波链 2
N410 G0 X1150 ；在 X=1150 时停止
N420 G1 X1200 ；自动切换到滤波链 1
N430 AFISOF
N440 G0 X1300 ；滤波链 1 也在 G0 段中生效
N450 G1 X1400
N460 AFISON
N470 G1 X1450
N480 G1 X1500
N490 AFISOF
N500 G1 X1600
N510 G0 X1700 ；滤波链 1 也在 G0 段中生效
N520 AFISON
N530 G1 X1750 ；在 X=1750 时停止，自动切换到滤波链 2
N540 G0 X1800 ；在 X=1800 时停止他，自动切换到滤波链 1
N550 AFISOF
N560 G1 X1900
N570 G0 X2000 ；滤波链 1 也在 G0 段中生效，在 X=2100 时停止
N580 AFISON ；自动切换到滤波链 2
N590 G0 X2050
N600 G0 X2100 ；在 X=2100 时停止，自动切换到滤波链 1
N610 AFISOF
N620 G0 X2200 ；滤波链 1 也在 G0 段中生效
...
5.6 自动切换滤波器功能使用案例
此数据为在试验台上测试，实际机床数据要根据实际情况调整。
配置两组滤波器数据组：
参数 | 参数值 | 说明 |
MD32400 $MA_AX_JERK_ENABLE[AX1] | 1 | 轴冲击使能有效 |
MD32402 $MA_AX_JERK_MODE[AX1] | 42 | 轴冲击滤波器链组1：2型 |
MD32410 $MA_AX_JERK_TIME[0,AX1] | 0.02 | 滤波器链组1，单次滤波器时间常数：0.02s |
MD32410 $MA_AX_JERK_TIME[1,AX1] | 0.02 | 滤波器链组2，单次滤波器时间常数：0.02s |
MD32411 $MA_AX_JERK_TIME_ADD[0,AX1] | 0 | 滤波器链组1，第二滤波器时间常数：无效 |
MD32411 $MA_AX_JERK_TIME_ADD[1,AX1] | 0.03 | 滤波器链组2，第二滤波器时间常数：生效 |
MD32890 $MA_DESVAL_DELAY_ENABLE[AX1] | 0 | 轴设定值相位滤波器使能，无效 |
MD32895 $MA_DESVAL_DELAY_TIME[0,AX1] | 0.02 | 滤波器链组1，轴设定值相位滤波器时间常数，0.02s |
MD32895 $MA_DESVAL_DELAY_TIME[1,AX1] | 0.01 | 滤波器链组2，轴设定值相位滤波器时间常数，0.01s |
AFIS功能参数设置：
参数 | 参数值 | 说明 |
MD20630 $MA_AFIS_MODE | 1 | 自动滤波器切换 (AFIS)功能的配置生效 |
MD32330 $MA_AFIS_G00_JERK_FACTOR | 2 | 自动滤波器切换(AFIS)功能激活时加加速度限值的比例系数 |
MD32331 $MA_ AFIS_DELTA_POS | 1 | 自动滤波器切换功能的精准停窗口 |
MD32332 $MA_ AFIS_ENABLE | 0 | 通过程序编程指令激活AFIS |
加工工件：
M2攻丝100个
加工程序：
T="19" M6
WORKPIECE(,"",,"BOX",0,0,-100,-80,-20,-20,150,150)
M3S2000
G0 Z10
X0Y0
AFISON ;激活AFIS
MCALL CYCLE84(10,0,2,,4,0,5,,0.4,0,3000,3000,0,1,0,0,5,1.4,,,,,1001,1001001)
CYCLE801(0,0,0,10,10,10,10,0,0,0,0,,,1)
MCALL
AFISOF ;取消AFIS
M05
M30
测试结果：
参数设置 | 加工时间 | 提效幅度 | |
不适用AFIS | 3‘57 | ||
使用AFIS | 各轴MD32330=2 MD32331=1 | 3’46 | 4.6% |
各轴MD32330=3 MD32331=1 | 3’40 | 7.2% | |
各轴MD32330=3 MD32331=2 | 3’40 | 7.2% | |
各轴MD32330=4 MD32331=1 | 3’37 | 8.4% |
实际机床上根据程序中含有的G0程序情况，以及相关AFIS参数设置情况不同，AFIS提效幅度会有所差别。
6 参考文献
SINUMERIK 828D Axes and Spindles _ Function manual 07/2021
SINUMERIK 828D NC 编程 07/2021
7 作者/联系人
Bai Zhifu
2022.01.12
8 版本信息
版本 | 日期 | 修改内容 |
V1.0 | 2022.01.12 |