引言

上篇讨论的是自研测头在动手之前的判断：定位成什么、机械与电气走哪条路线、信号如何传出、验收看哪些指标，解决的是“这件装置本身成立不成立”。装置做出来之后，另一段工作才开始：把它接到机床上，让控制器能认出触发、取到触发那一刻的坐标，并交给后续的补偿与判定。

这段工作与测头原理关联不大，与所接的数控系统关系很大。同样的触发信号接在发那科、三菱、西门子机床上，从物理入口到坐标读取对象走的是三条不同的路；接入难度的差异不在装置，而在各系统对测量输入的定义、对触发坐标的存放位置、对标定入口的组织形式各不相同。

本文按“接入”这条线展开五件事：信号进机床的三种路径与接线要求，触发指令与坐标读取在三家系统上的差异，需要改动哪些配置对象，标定与验证的入口差异与最容易卡住的地方。文中系统侧语法逐字取自官方手册与已核资料，凡未收录的参数号与 I/O 地址，一律写“以该机床官方手册与 PLC 程序为准”，不做推算。国产系统的能力边界须以现场实测与该系统官方手册为准。

第1章信号接入的三条路径

触发信号从装置输出端出来时还只是一个电平跳变，它要变成控制器内部可被程序读取的事件，中间可能经过三种路径，选择由机床的接口条件决定。

1.1 硬线直接接测量输入

第一条路径是把触发信号直接送到控制器的测量输入端子，中间只经过必要的隔离环节，电气距离在三者中最短。按已核资料，发那科体系里测头输出常经光耦（optocoupler）接入控制器的测量输入，接入对象是高速跳转输入（HighSpeedSkip 的 HDIx）或 SKIP 一类的专用输入；波龙 Z-NANO 发那科版手册的接线示例还涉及 24V 与 0V 两条电源轨与发那科侧的相关引脚。之所以要专门设专用输入，是因为它要配合跳步指令在运动中等待信号，触发后立即锁存坐标；响应延迟越小，锁存位置与真实接触位置的差距越小。

走这条路径的接线要求集中在几处。其一是端子归属：测量输入与普通开关量输入是两类通道，接到普通输入点上，信号即使能被 PLC 读到，也进不了跳步识别的那条通路。其二是光耦方向：阳极与阴极有方向要求，接反后光耦不导通，表现是测头触发而控制器侧没有反应。其三是公共端类型：输入点分源型与漏型两类，装置的输出极性必须与之对上，否则读到的状态恒常反向。

屏蔽与接地在这一段核打量较大。装置的线缆常从主轴端或工作台附近引出，走线可能穿过主轴变频器、伺服驱动器附近。常见做法是把屏蔽层在电柜侧做单点接地，避免两端同时接地形成地环路；信号线与动力线分槽敷设，避免长距离并行。屏蔽层悬空的表现是触发时有时无，容易被误判为装置本身不稳定。

电平匹配也要单独确认。装置的输出电平必须落在测量输入所要求的区间内，涉及的不只是幅值，还包括该输入点的有效电平定义。若装置输出 5V 而输入点按 24V 设计，信号进入后会被判为无效；若装置输出常高电平而输入点按低电平有效设计，则表现为恒常有效。具体数值以该装置的输出规格与该机床的输入规格为准。

1.2 经 PLC 转换后送入

第二条路径是自研信号先进入 PLC 的普通输入点，再由梯形图逻辑传递到控制器可识别的测量输入通路。这条路径的改动量比第一条大。

它适用于几种情况：测量输入端子已被其他设备占用，没有空余的专用通道；装置的输出形式与该机床要求的电平形式不一致，需要在 PLC 里取反或整形；测量信号要与其他逻辑条件做互锁，必须先进 PLC 才能参与判断。

接线要求与第一条基本一致，差别在接入点的性质。信号落在普通输入点上，不涉及测量输入端子的特殊规格，但同样要处理屏蔽、供电极性、公共端类型与端子压接。额外要确认该输入点在 PLC 地址分配里没有被其他功能占用——常见错误是挑一个看着空的点，实际它已归属别的功能，或在另一个分布式站上。

信号经 PLC 扫描后传递给控制器，响应快慢与梯形图的扫描周期同量级。锁存坐标与真实接触位置之间存在一个随扫描周期变化的偏移量，低速接近时可靠标定吸收，高速接近时会变成实际误差。测量速度的设定要与扫描周期一并考虑，不宜照搬专用输入路径的参数。

还有一个易忽略处：梯形图里可能对信号做了滤波。若装置的触发沿很窄而滤波时间设得较长，这个沿会被吞掉，表现为手动触发正常、加工中高速触发的那次丢掉。滤波时间的设置随输入模块与梯形图设计而异，以该机床的参数与输入模块说明为准。

1.3 经总线模块接入

第三条路径是装置接入一个总线 I/O 模块，由模块把信号送到控制器的现场总线一侧。

这条路径常见于分布式布置的机床。装置安装位置离电柜较远时，长距离硬线会带来压降与干扰，就近接入分布式 I/O 站可缩短走线。它也可能出现在装置本身带总线接口的情形，此时信息不是单一的电平沿，而是一帧带标识的数据，除触发事件外还可能携带状态位。

这条路径的重点不在端子而在组态。模块的站号、模块类型、通道分配都在控制器侧组态里定义，接错站号或把信号配在错误通道上，表现与接到被占用的输入点类似。屏蔽与接地同样要做，做法按现场总线的常规要求执行，具体以该总线模块的官方手册为准。

总线路径还有一项结构性影响：触发事件从装置到控制器要经过模块采样与总线周期，该延迟比专用输入路径大，与总线周期和模块采样方式有关。在需要低延迟锁存的场合，先要把延迟量级搞清楚，再决定接近速度与标定方式。若延迟不可压缩，可把测量点安排在低速接近段，用时间换位置精度。

三条路径的对照关系整理如下。

对照项	硬线直接接测量输入	经 PLC 转换送入	经总线模块接入
物理接入对象	控制器测量输入（专用跳转输入）	PLC 普通输入点	分布式 I/O 模块通道
中间环节	光耦隔离等必要环节	PLC 梯形图逻辑	模块采样与现场总线
响应延迟主要来源	输入通道自身	PLC 扫描周期	模块采样周期与总线周期
接线重点	端子归属、光耦方向、公共端类型	输入点未被占用、滤波时间	站号与通道组态
屏蔽与接地	单点接地、分槽敷设	同左	按现场总线常规要求
电平匹配	装置输出规格与输入点规格对齐	经 PLC 输入模块规格	经总线模块通道规格
适用条件	有可用的专用测量输入通道	专用通道被占用或需逻辑互锁	装置离电柜较远或本身带总线接口

表注：表中为三条路径的一般特征对照。某台机床走哪条路径取决于该机床可用的接口条件与组态方式；端子号、站号、通道号因机床而异，以该机床官方手册与 PLC 程序为准。

第2章触发与坐标读取的系统差异

信号进到控制器之后，下一件事是让系统把触发那一刻的坐标记下来，并让程序能取出来。这一步在各系统上的实现形式差别明显，从指令名称到变量对象都不通用。

2.1 发那科：G31 与 #5061～#5064

按已核资料，发那科的跳步指令是 G31。它在运动中等待跳转信号，信号到达时舍去剩余距离立即停止，系统随即锁存停止位置的坐标。触发时的第 1 轴到第 4 轴坐标，分别对应跳跃坐标系统变量 #5061 到 #5064。

装置接入发那科时，对应关系很直接：触发沿进入测量输入，G31 行在运动中等待，触发后坐标落在 #5061～#5064，宏程序读这几个变量拿结果。发那科的宏调用走 G65（单调调用）、G66（模态调用A）、G66.1（模态调用B），宏变量包括公共变量 #100～#199 与 #500～#599、局部变量 #1～#33；补偿变量区按用途分为长度几何 #10001～#10400、长度磨损 #12001～#12400、半径磨损 #13001～#13400。

需要单独说明普通跳转与高速跳转的区别。按已核资料，高速跳转走相对独立的输入通路，由驱动器或专用输入直接响应；普通跳转经 PLC 扫描，延迟取决于扫描周期。装置若接在普通跳转回路上，G31 的锁存位置会带上扫描周期相关的偏移，标定时要一并考虑。跳步使能的具体参数号以该机床官方手册与 PLC 程序为准。

2.2 三菱：G31 与 #5061～#506n

按三菱官方编程说明书（M 系 IB-1501291，L 系 IB-1501289）第 22 章计测支援的记载，三菱的跳跃指令同样是 G31，书写形式为 G31 X_ Y_ Z_ α_ R_ F_，与发那科同构；触发坐标同样是 #5061（第1轴）～#506n（第n轴）。第 14 章的宏程序部分还给出了跳转坐标读取的示例 #101=#5061。

两者的宏 B 体系在官方中文文档层面表现出高度一致：宏调用同为 G65/G66/G66.1，宏变量同为 #100～#199 与 #500～#599、局部变量 #1～#33，公共变量的号段与含义相同。同一套读取触发坐标的写法在两家的程序里结构相近，但这不等于可以直接互用。三菱另有发那科手册中没有的扩展：G31.n 多段跳跃、G31 P 指定停止、G31 Fn 变速跳跃、G160 扭矩限制跳跃。装置若能利用这些扩展，可在同一次测量里安排多个停止点，但写法不能当成通用规则搬到别家。

三菱车床侧的自动刀具长度测定走 G37，书写形式为 G37 α_ R_ D_ F_，其中 α 为测量轴、R 为测量速度起点距离、D 为停止范围、F 为测量速度；参数涉及测量速度 #8004、减速区域 r 设为 #8005、测量区域 d 设为 #8006，且传感器信号与跳跃信号共用，补偿量从 G37 的下一个 T 指令生效。装置若用于车床对刀，写回补偿并不立即生效，要等到下一个 T 指令，这与发那科侧的习惯做法不同。

2.3 西门子：MEAS 与 $AA_IW

西门子的情形完全不同。按已核资料，西门子没有 G31 这条指令，发那科与三菱的 G31 语法在西门子上不存在。西门子用 MEAS／MEAW 测量指令：MEAS=±1 表示用测头 1／测量输入 1 测量，MEAS=±2 表示用测头 2／测量输入 2 测量；+1/+2 为上升沿触发，−1/−2 为下降沿触发；MEAS 删除剩余距离，MEAW 不删除剩余距离。

这一段对装置有直接影响：触发电平沿必须与程序中写的触发沿符号对应。若装置输出上升沿而程序写了 −1，系统等的是下降沿，触发不会被捕捉。符号写在程序里，装置输出的是硬件行为，两者必须一次对齐。

结果读取走的是系统变量。按已核资料，触发位置通过 $AA_IW[轴名] 这类轴位置系统变量读取，$AA_IW 对应机床坐标系下的实际值；刀具补偿数据在 $TC_DP6 一类变量中（该变量对应半径几何值）。发那科与三菱把触发坐标放在 #5061～#506n 宏变量里，西门子放在系统变量里。

西门子的测量循环体系覆盖面较广。官方《SINUMERIK 840D sl / 828D Measuring cycles》编程手册目录收录了 CYCLE961／971／972／973／974／976／977／978／979／982／994／995／996／9960／997／998 等编号；常用的如 CYCLE971（校准／测量，铣削）、CYCLE973（在参考槽或表面上校准工件测头）、CYCLE977（孔／凸台）、CYCLE978（平面／边缘）、CYCLE982（校准对刀仪与刀具）、CYCLE998（3D 对齐平面与边距对齐）。CYCLE972 用于校准对刀仪、测量车削刀具，官方注明已由 CYCLE982 取代。装置若走原生循环路线，要从这套编号里选对应循环，并核对该循环在本机床上的选项状态。

西门子还有两套体系并存的现实：雷尼绍 L98xx 宏加西门子原生循环是一条路，雷尼绍 GoProbe for Siemens 用 L9921 加 R0=21／22／23 直接调用子程序名是另一条路。接入前先把走哪条路定下来，两者的调用入口与结果回传位置不同。

2.4 国产系统：需现场验证

国产系统的分层更明显，能力边界不能在纸面上推定。判据是三项：用户宏程序（G65 与宏变量）是否支持、跳转或跳跃信号通路是否存在、坐标读取与补偿写回能否实现。三项齐备才谈得上把装置接进去做闭环。

以新代 SYNTEC 为例，G31 的跳越信号来源是 LADDER 介面的 C BIT，不写 Q 时默认 C62，Q101～132 可指定 C 位，Q201～216 指定安川驱动器 EXT1 对应的 1～16 轴；这条通路须由机床厂配线并在梯图中定义。标准模式下还需要用 M 代码开关测头。宏程序 G65 与宏变量可用，但“智慧量测功能”在铣床／车床型录中多为选配，开通入口在系统权限的选项设定内，需要原厂密码。另有高速 G31，由驱动器直接读测头信号回传。另一类如新代 60W-E，按官方手册定位是木工机控制器，官方选配中没有量测类项目，操作手册中也没有 G31 与宏程序的说明。

现场验证的方法是实测：MDI 打 G91 G31 X10. F100 与 #100=1，观察是否报警、是否生效。能力边界结论以现场实测与该系统官方手册为准，不能按“参考发那科语法”推定。

对照项	发那科	三菱	西门子
触发等待指令	G31	G31（G31 X_ Y_ Z_ α_ R_ F_）	MEAS／MEAW（无 G31）
触发沿指定	由跳转输入有效电平决定	由跳跃信号有效电平决定	MEAS=+1/+2 上升沿，−1/−2 下降沿
触发坐标读取对象	#5061～#5064	#5061～#506n	$AA_IW[轴名]
剩余距离处理	舍去剩余距离立即停止	舍去剩余距离立即停止	MEAS 删除，MEAW 不删除
宏调用	G65／G66／G66.1	G65／G66／G66.1	子程序与循环调用形式
加工计算扩展	高速跳转（HighSpeedSkip）	G31.n／G31 P／G31 Fn／G160	测量循环编号体系
刀补写回对象	#10001～#10400／#12001～#12400／#13001～#13400	补偿量经 T 指令生效（车床 G37）	$TC_DP6 等刀具补偿数据

表注：表中系统侧语法取自官方手册与已核资料。本表只用于说明差异，不作为通用写法的依据；同一系统内不同型号的可用功能与选项存在差别，以该机床所用系统的官方编程手册与选项配置为准。国产系统不在本表范围，其能力边界须以现场实测与该系统官方手册为准。

第3章配置项对照

自研装置接入不只是接线，还要在系统侧与 PLC 侧改动若干配置对象，这一章把这些对象按类型列开。

3.1 PLC 与梯形图

走第一条路径（硬线直连测量输入）时，PLC 侧改动量最小，通常只需确认该测量输入点的组态映射与物理接线一致。走第二条路径（经 PLC 转换）时，梯形图里要新增一段映射逻辑，把信号所在的输入位传递到控制器可识别的测量通路上。这段逻辑用什么中间地址、走哪条通路，随各机床厂的梯形图设计而不同，以该机床的 PLC 程序为准。

梯形图里还要处理常开与常闭的方向。装置静止与触发时各输出什么电平由设计决定；梯形图对该信号的处理方式，决定系统侧读到的是“触发有效”还是“常态有效”。方向取反的两种表现分别是恒常触发与从不触发，都不像“接线错误”，排查时容易绕远。

3.2 系统参数

参数侧的改动按系统分档。发那科体系里，按已核资料，跳步使能参数是 6200#0 SKIP，这个位决定跳步输入能否被识别；接线与梯形图都改好而该位未置位时，跳转信号可能不被按跳步逻辑捕捉。除 6200#0 之外，测量输入通道的映射类设定、普通与高速跳转的选择类设定，具体参数号在各机型与各版本间差异较大，以该机床官方手册与 PLC 程序为准。

三菱车床侧的 G37 有独立的参数号：#8004 测量速度、#8005 减速区域 r、#8006 测量区域 d。这三个参数与测量动作直接相关，接入后若测量速度或减速距离与装置特性不匹配，需要在这里调整。

西门子侧的参数组织与其循环体系绑定：测量循环的调用参数写在程序段里，轴位置读取依赖系统变量。828D 与 840D sl 在测量功能与选项上存在差异，同一功能的可用性以对应型号的官方手册为准。

3.3 宏程序

宏程序是接入的核心改动对象，承担触发坐标到补偿值的换算。跨系统看骨架一致：测头触发，跳转或测量信号生效，控制器锁存坐标，宏程序读取坐标并算偏差，写回刀补或工件坐标系变量，下一次加工生效。差别在每一段的具体对象：读取坐标在发那科与三菱读 #5061～#506n，在西门子读 $AA_IW[轴名]；写回补偿在发那科写 #10001～#10400／#12001～#12400／#13001～#13400 中的位置，在西门子写 $TC_DP6 一类的刀具补偿数据。

自研装置的宏程序还多出一层内容：装置特有的标定参数。测球半径、测针长度、机构内部位移量这些量是自研装置独有的，它们要作为变量存在程序里，并由标定过程更新。这些变量的存放位置应避开系统占用的号段。发那科体系里，用户宏报警走 #3000 号段，业务报警应从这里出；PS2000～PS2006 属于系统程序报警号段，不可自定义。自研的异常提示（未触发、信号丢失、过行程后未复位等）要走可自定义的号段，具体可用范围以该系统的官方手册为准。

西门子侧的字符串输出有一处要注意：MSG 用于显示信息，但不能直接把变量拼接进字符串，需要先用 DEF STRING[32] 定义字符串变量，拼接后再送 MSG()。装置的调试信息若通过屏幕提示输出，写法要按西门子的规则来。

3.4 诊断画面与观测点

配置完成的判据不是“程序能跑”，而是能在诊断侧看到信号按预期变化，因此接入过程要一并确定几个观测点。

第一个观测点是 PLC 侧的输入位：手动按下测头，看对应输入位是否翻转，验证物理接线与输入读入。第二个观测点是控制器的测量输入状态，确认信号是否已进入跳步识别的那条通路。第三个观测点是跳转坐标变量，触发后看 #5061～#506n 或 $AA_IW[轴名] 是否被刷新，以及刷新值与接触位置是否一致。

三个观测点分别对应链路的三段，任一段断了都能从观测点上看出。具体用哪个画面、哪个软键、哪个诊断号，以该机床的官方操作说明书为准。配置清单整理如下。

配置对象	发那科体系	三菱体系	西门子体系
PLC 与梯形图	确认测量输入映射；区分普通／高速跳转通路	传感器与跳跃信号共用，逻辑起点须一致	把触发信号传递到 NC 测量输入通路
跳步／测量使能	6200#0 SKIP	以该机床官方手册为准	由测量输入与程序段指定
与测量动作相关的参数	以该机床官方手册为准	车床 G37：#8004／#8005／#8006	循环调用参数写在程序段内
触发坐标读取对象	#5061～#5064	#5061～#506n	$AA_IW[轴名]
补偿写回对象	#10001～#10400／#12001～#12400／#13001～#13400	补偿量经下一 T 指令生效	$TC_DP6 等刀具补偿数据
异常提示号段	#3000（业务报警）；PS2000～PS2006 不可自定义	以该系统官方手册为准	由 MSG 输出文本，需先 DEF STRING
观测点	PLC 输入位／测量输入状态／#5061～#5064	跳跃信号位／#5061～#506n	PLC 输入位／测量输入状态／$AA_IW

表注：表中已核项按官方手册写入；标注为“以该机床官方手册为准”的条目属未收录的具体参数号与地址，不做推算。同一系统内不同型号的选项状态存在差别，配置前须核对该机床的选项记录。

第4章标定与验证对照

装置接得通不等于量得准。标定要建立装置与机床坐标系之间的量化关系，验证要确认这套关系在现场条件下成立。这一章讨论各家的入口差异。

4.1 标定要建立哪几组量

自研装置的标定要建立三类量。

第一类是装置与机床坐标系的相对关系。触发坐标是机床坐标系下的读数，要与工件表面位置建立对应，中间隔着测球的接触点位置，这一组量通过触碰已知基准面或标准件确定。

第二类是测球半径与测针长度的组合量。它们在宏程序里作为换算参数参与计算，数值来自装置设计，但由于测针挠曲与机构内部位移的存在，实际生效值需要通过标定修正。这类量的来源可控：设计阶段知道设计值，标定阶段只需修正实测与设计的差。

第三类是触发延迟对应的坐标偏移。触发从发生到被系统锁存之间存在时间差，期间轴仍在移动，锁存位置与真实接触位置之间因此有一个与速度相关的偏移量，低速接近时较小，高速接近时会显现。这个量可以标定出来：在同一位置用不同速度各触发若干次，看锁存位置的差异，再作为速度相关的修正项写进程序。

4.2 标定入口的差异

标定入口随系统与所走的循环体系变化。发那科侧常见的做法是把标定做成一段专门的宏程序，用 G65 调用，把结果写进宏变量或补偿区。三菱侧的标定同样是宏程序形式，可以复用第 14 章的宏程序框架；车床侧的 G37 参数（#8004／#8005／#8006）会影响测量动作本身，标定时要确认这三个参数与装置特性匹配。西门子侧可能走原生测量循环，官方循环体系里有用于校准的编号，例如 CYCLE971（校准／测量，铣削）、CYCLE973（在参考槽或表面上校准工件测头）、CYCLE982（校准对刀仪与刀具）；CYCLE972 也用于校准对刀仪与测量车削刀具，官方注明已由 CYCLE982 取代。装置走这条例时，标定动作要嵌进这些循环的参数框架；若走自研标定程序，入口由自己定义。

还有一处差异与标定结果的存放位置有关。发那科与三菱把结果放在宏变量里，自研程序可以自己决定用哪个号段（避开系统占用段）；西门子把结果放在系统变量或兼容数组位置里，雷尼绍的西门子版宏体系有 O98XX[135]～[149] 对应 #135～#149 这类回传方式。装置走西门子时，落点要按所选循环体系的规则安排。

4.3 验证的方法与判据

验证的目标是确认整条链路在现场条件下成立，可以按三段设计。

第一段验证信号通路。用低速轴运动触发装置，观察跳转坐标变量是否被刷新，刷新值与物理接触位置是否一致。判据是触发发生时坐标被锁存，且多次触发之间的散布在一个可接受的范围内。这一段不依赖任何测量任务，是链路层面的验证。

第二段验证标定结果。用已知尺寸的标准件或基准面测量，比较读数与真值。判据是偏差落在标定的预期范围内且不随测量位置系统变化。若偏差随位置变化，问题可能在机床几何或标定基准，而不在装置本身。

第三段验证工况适应性。在装置的实际工作条件下重复上述验证，条件包括冷却液喷淋状态、主轴与进给的典型转速、不同班次的温度差异。判据是结果与前两段一致，或差异可被工况解释；这一段的记录作为后续判断异常的基线。

4.4 记录的内容

验证完成后要留下的记录包含几类：重复性测试记录（含测针长度、测量速度、接近方向与评价口径）、触发位置锁存记录（含每次触发的读数）、标定记录（含基准件状态与标定重复性）、链路各段的观测记录（PLC 输入位、测量输入状态、跳转坐标变量）。其中速度与接近方向必须一并写下：同一位置在 100mm/min 与 600mm/min 下触发，锁存位置的差异可能超出公差，只有读数没有速度就无法判断异常来源。

标定与验证项	发那科体系	三菱体系	西门子体系
标定程序形式	宏程序，G65 调用	宏程序，可复用第14章框架	原生循环或自研程序
校准类循环／入口	与所选宏库对应	与所选宏库对应	CYCLE971／CYCLE973／CYCLE982 等
结果存放位置	宏变量（自定号段）	宏变量（自定号段）	系统变量或兼容数组位置
车床侧标定相关参数	以该机床官方手册为准	G37：#8004／#8005／#8006	以该型号官方手册为准
触发坐标验证对象	#5061～#5064	#5061～#506n	$AA_IW[轴名]
验证必须记录的条件	测针长度、速度、接近方向	同左	同左

表注：表中列出的是入口形式上的差异，不构成对任一家体系的评价。校准类循环的可用性取决于该机床的选项状态；自研装置的标定程序由设计者定义，其重复性会成为整台装置的能力上限。

第5章接入的常见卡点

自研装置接入现场的卡点集中在五类，它们都与“装置是对的、系统也是对的，但两者对不上”有关。

5.1 信号极性不符

第一处是极性，有两层含义。

一层是供电极性，属于低级但高频的错误。供电正负接颠倒，装置可能不工作，也可能工作时状态异常，表现为触发行为不稳定或输出电平不对。接线后先量一遍供电端子的极性，比事后排查省事。

另一层是信号极性。装置静止时输出高电平还是低电平，触发时翻到哪一侧，由装置设计决定；控制器的输入点或 PLC 的逻辑对“有效”的定义是系统侧的规定。两者若不一致，读到的是反向的状态：系统恒常认为已经触发，或系统从不认为触发。前者在手动测试时容易发现，后者则常被误判为“信号没进来”。

5.2 电平不匹配

第二处是电平幅值与电平制式。幅值方面，装置的输出电平必须落在输入点允许的范围内，低于下限时识别不到，高于上限时可能损坏输入级；装置若采用与机床不同的电源轨（例如 5V 逻辑电平），中间要加一级电平转换。制式方面，除源型与漏型之分还有常开与常闭之分，装置在设计阶段就要把输出制式定下来并与输入点类型对齐；同一批装置要装到不同制式的机床上时，要么在装置侧做可配置，要么在接口盒里做一次转换。

5.3 缺少屏蔽或屏蔽接法不当

自研装置的一项固有困难在于它没有成熟商品那样经过长期验证的接口单元：成熟商品的接收器与接口盒通常已内含屏蔽与隔离设计，这部分内容要由设计者补上。现场最常见的缺失是屏蔽层悬空——线缆有屏蔽层但没有接通，干扰照样进入；另一种是两端同时接地形成地环路。缺少屏蔽的故障不是彻底不触发，而是间歇性触发，往往在重切削、主轴升速、邻近机床启动时集中出现，空运转测试时看不出来。因此验证要在典型加工条件下做，空载通过不等于现场可用。

5.4 触发沿与系统预期不一致

这一处与系统强相关。西门子的 MEAS 指令用符号指定触发沿，+1/+2 为上升沿触发，−1/−2 为下降沿触发（数字指测头与测量输入编号，符号指触发沿方向）。装置输出的固定是某一种沿，程序里写的必须与它对应；若装置输出下降沿而程序按上升沿等，触发不会被捕捉。

发那科与三菱的 G31 不在指令里写触发沿符号，判定落在输入通道的有效电平定义上。极性处理、常开常闭方向、装置的实际输出沿三者必须一致，任一项反了，表现都是 G31 走到终点才停下。这类现象与“信号完全没进来”很像，区分方法是看输入位在手动触发时是否翻转：翻转但 G31 不认，问题在处理逻辑；不翻转，问题在物理层。

5.5 频率响应不足

这一处在自研装置上比在成熟商品上更容易出现。测量动作的速度决定了触发信号的等效频率。快速采点或连续轮廓测量时，装置每秒要产生多次触发，每次对应一个短促的沿。若输出级响应速度不够，或信号脉宽比系统的输入滤波时间短，沿会在传递中被削掉或吞掉，表现是低速手动触发正常、高速测量时偶尔丢点。

应对的方向有两个：降低接近速度，用时间换位置精度，代价是节拍增加；在装置侧改善输出沿的锐度与脉宽，使信号经过输入滤波后仍能被可靠识别。前者影响节拍预算，后者影响装置设计，都要在方案阶段评估。现场判断可把同一位置的触发分低速与高速两组各做若干次，看高速组的丢点率是否明显偏高；若是，频率响应就是瓶颈。

5.6 卡点现象对照

按现象归类后，先看现象落在哪一类，再回对应环节处理；供电极性与信号极性分列两行。

卡点	典型现象	定向排查环节
供电极性接反	装置不工作或输出异常	供电端子极性与电压范围
信号极性不符	恒常触发或从不触发	输入点有效电平定义与装置输出逻辑
电平不匹配	信号读不到或输入级异常	输出幅值与源型／漏型制式
屏蔽缺失或接法不当	间歇触发，重切削与主轴升速时集中	屏蔽层接地方式与走线分槽
触发沿方向不符	手动触发输入位翻转但指令不认	触发沿符号与有效电平定义
频率响应不足	低速正常、高速丢点	输出级响应与输入滤波时间

表注：表中每行为一类可能原因，不是定论。判定须结合该机床的接线、PLC 程序与实际观测记录；涉及具体系统的参数与地址时，以该机床官方手册与 PLC 程序为准。

常见问题

问一：自研装置的信号接到机床上有哪几条路，怎么选？

三条：硬线直接接控制器的测量输入（发那科体系里常经光耦接入高速跳转输入或 SKIP 一类专用输入）、经 PLC 普通输入点再由梯形图传递、经总线 I/O 模块接入。选择依据是接口条件：有可用的专用测量输入通道就走第一条，通道被占用或需要逻辑互锁就走第二条，装置离电柜较远或本身带总线接口就走第三条。三条路的响应延迟来源不同，接近速度的设定要与之匹配。

问二：为什么不能把发那科的 G31 写法搬到西门子上？

因为西门子没有 G31 这条指令，发那科与三菱的 G31 语法在西门子上不存在。西门子用 MEAS／MEAW 测量指令：MEAS=±1 表示用测头 1／测量输入 1 测量，MEAS=±2 表示用测头 2／测量输入 2 测量；+1/+2 为上升沿触发，−1/−2 为下降沿触发；MEAS 删除剩余距离，MEAW 不删除剩余距离。触发位置的读取对象也不同，西门子用 $AA_IW[轴名] 这类轴位置系统变量。

问三：走 PLC 通路会带来什么影响？

主要影响是延迟。信号经 PLC 扫描后传递给控制器，响应快慢与梯形图的扫描周期同量级，锁存坐标与真实接触位置之间存在一个随扫描周期变化的偏移，低速接近时可靠标定吸收，高速接近时转化为实际误差。梯形图或输入模块的滤波时间若比触发沿的脉宽长，沿会被吞掉，表现为偶发漏触发。

问四：自研装置的标定和成熟商品有什么不同？

标定要建立的量相同：装置与机床坐标系的相对关系、测球半径与测针长度的组合量、触发延迟对应的坐标偏移。不同之处在于，成熟商品的标定参数由厂商定义，标定入口与循环体系绑定；自研装置的这些量由设计者定义，标定程序的入口与结果存放位置也由设计者安排，代价是标定过程的重复性会成为整台装置的能力上限，需要自己验证。

问五：手动触发时信号正常，加工中偶尔丢点，先查什么？

先区分两类原因。一类是屏蔽：屏蔽层悬空或接法不当，干扰在重切削、主轴升速时集中出现，需检查屏蔽层接地方式与走线。另一类是频率响应：装置的输出级响应或信号脉宽与系统输入滤波不匹配，高速触发时沿被削掉。区分的方法是同一位置分低速与高速两组各做若干次，看高速组的丢点率是否明显偏高。

问六：接入时配置项要改哪些？

按类型分四块：PLC 与梯形图（输入映射、常开常闭方向、普通与高速通路的选择）、系统参数（跳步使能类、与测量动作相关的参数）、宏程序（坐标读取、偏差计算、补偿写回、标定变量与异常提示）、诊断观测点（PLC 输入位、测量输入状态、跳转坐标变量）。参数号与地址中只有已核项可照写，其余以该机床官方手册与 PLC 程序为准。

问七：自研装置接入国产系统要注意什么？

先按三项能力逐项实测：用户宏程序（G65 与宏变量）是否支持、跳转或跳跃信号通路是否存在、坐标读取与补偿写回能否实现。三项齐备才谈得上做闭环。以新代 SYNTEC 为例，G31 的跳越信号来源是 LADDER 介面的 C BIT，须由机床厂配线并在梯图中定义；标准模式的测头开关需用 M 代码；智慧量测功能在铣床／车床型录中多为选配，开通需要原厂密码。现场可用 MDI 打 G91 G31 X10. F100 与 #100=1 实测，能力边界结论以现场实测与该系统官方手册为准。

数据来源说明

本篇系统侧语法依据官方手册与已核资料：发那科的 G31、触发坐标 #5061～#5064、宏调用 G65／G66／G66.1、宏变量号段、跳步使能 6200#0 SKIP、补偿变量区段、#3000 与 PS2000～PS2006 的号段归属，以及测头输出经光耦接入控制器测量输入、普通跳转与高速跳转的区分（波龙 Z-NANO 发那科版手册）；三菱官方编程说明书 IB-1501291（M 系加工中心）与 IB-1501289（L 系车床）第 14 章宏程序与第 22 章计测支援关于 G31、G31.n、G31 P、G31 Fn、G160、#5061～#506n、车床 G37 与参数 #8004／#8005／#8006 的记载；西门子官方《SINUMERIK 840D/840Di/810D Advanced Programming》关于 MEAS／MEAW 与 $AA_IW、$TC_DP6 的表述，官方《SINUMERIK 840D sl / 828D Measuring cycles》编程手册目录收录的 CYCLE 编号体系，以及 SPF 子程序与 MSG 字符串处理规则。国产系统部分依据新代官方手册中关于 G31 跳越信号来源、标准模式测头开关与智慧量测选配的条目。

文中未收录的参数号、I/O 地址、端子号、诊断画面编号与数据块号，一律以该机床官方手册与 PLC 程序为准；国产系统的能力边界以现场实测与该系统官方手册为准。装置一侧的电气规格与标定参数由设计者定义，数值以该装置的设计文件与实测记录为准。

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引言

第1章 信号接入的三条路径