FANUC 0i C/D全閉環改為半閉環在數控機床維修中的應用初探

陳濤++金亮

摘 要：本文介紹了在數控機床在維修的過程中應用改變閉環方式的技術來提升數控機床的性能。為了準確地對數控機床光柵尺的故障進行判斷，企業的維修人員將數控機床的控制方式由“全閉環”變成了“半閉環”，具體的操作為去掉數控機床的光柵尺，因此本文主要對去掉數控機床的光柵尺步驟進行了介紹，還解釋了將數控機床的“全閉環”改成“半閉環”所設定的參數，通過結合數控機床維修的實例，闡述了閉環改變法在數控機床實際維修中的具體應用。

關鍵詞：FANUC 0i C/D全閉環 半閉環 數控機床 維修 應用

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（b）-0003-02

1 將全閉環改為半閉環的優點

與全閉環系統相比，開環控制系統的便利之處在于不需要測量系統的輸出量，開環的系統控制指的是被控對象與控制裝置之間沒有反向連接，只有正向關系的控制系統，半閉環系統擁有全閉環控制系統以及開環控制系統兩者的優勢。開環系統的優點為操作簡單，組成開環系統的部件精度較高，因此開環系統的整體精度也是較高的。但是開環系統也有不足之處，具體表現是當開環系統存在未知的變化時，容易出現故障，因此將數控機床的全閉環系統改為半閉環系統有一定的優勢。數控機床的控制系統出現故障時，為了避免影響生產的進度，在對數控機床進行維修的過程中經常將全閉環系統改裝為半閉環系統來對數控機床進行檢修。

2 將控制系統的“全閉環”改為“半閉環”的設定參數

第一步是要將數控機床的參數PRM1815#設置為0，在此過程中沒有用到分離性檢測器。第二步是要完成一系列計算機系統操作：（1）按下SYSEM功能鍵。（2）按下軟功能鍵system。（3）按下翻頁鍵。（4）使用SV-PRM功能軟鍵。（5）按下SV.SET功能軟鍵。最后可進入到伺服設定的系統界面。在伺服界面中對“柔性齒輪比N/M”進行修改，N為參數PRM2084（N），M為參數PRM2085（M）。數控機床的計數器參考容量為PRM1821，數控機床內部電機的反饋脈沖數為PRM2024。這些都屬于“半閉環”以及“全閉環”的控制參數，在不同的閉環系統中，這些參數的設定值也有所差異。對于半閉環的數控機床來說，其柔性齒輪比為電機每轉所需的位置脈沖數比1000000，其位置反饋脈沖數為CNC自動計算的數值，其參考計數器容量PRM1821為電動機每轉所對應的脈沖數。對于全閉環控制系統來說，柔性齒輪比為電機每轉所需的位置脈沖數與電機每轉分離型檢測裝置位置反饋脈沖數之比，全閉環的位置脈沖數為電機每轉移動量與檢測裝置分辨率之比，全閉環的參考計數器容量可以通過兩個參考點標記的間隔來計算。

3 將數控機床的全閉環改為半閉環過程中的難點

要想使用上述計算方法來對數控機床的全閉環系統進行修改，需要維修人員有一定的英語基礎，這樣才能夠讀懂數控機床面板上面的英文標識。還要對數控機床的各個基本參數進行掌握，這樣才能在修改控制系統時熟練地應用各個參數，除此之外，維修人員還應當了解機床各個參數的作用，不僅僅要了解參數對數控機床起的好作用，還要知道哪些參數經過修改后會對數控機床造成危害。

4 將FANUC 0i C/D全閉環系統改為半閉環系統的應用實例

第一個例子：某一數控機床的FANUC 0i C/D控制系統的X軸應用半閉環控制的方式。其電機的每轉移動量為10mm（絲杠與電機相連后，滾珠絲杠的螺距即為每轉移動量），每轉移動量的最小單位是0.001，需要計算出系統坐標軸的柔性齒輪比、參考計數器的具體容量以及電機的反饋脈沖。

解：根據上述公式可知，電機一轉的脈沖數=最小位移數×1/電機每一轉移動量，由此得出該參考計數器的具體容量為10000.其參數PRM2084為1，PRM2085為100，而其PRM2024（位置反饋脈沖數）為12500。

第二個例子：某一數控機床的直線軸選取串行輸出光柵尺來構建全閉環的控制系統，其最小的移動數量為0.001mm，數控機床內部的絲杠螺距10mm，設置的零脈沖之間的距離為50mm，其光柵尺的分辨率參數為0.0005，需要求出該數控設備的柔性齒輪比、PRM1821的數值以及機床電機的反饋位置脈沖數值。

解：將數控機床的計數器容量設置為50000，根據上述的公式可得其柔性齒輪比為1/2，數控機床內部電機的反饋位置脈沖數為20000。

將上述兩個例子相比較發現其最小移動單位以及絲杠螺距數值相同，不同之處在于一個沒有光柵尺，為半閉環；另外一個為全閉環，因此對兩者的參數設定也是不同的。

5 全閉環改為半閉環在數控機床維修中的實際應用

例子：某一全閉環系統在數控機床低速運轉時不會報警，當移動X軸時，無論是以什么方式移動過去的，都會進行411#報警。

分析：進行411#報警的原因是數控機床的誤差計數器顯示出來的誤差值超過了PRM1828設定的極限值。誤差計數器的計讀數值過程為：接收系統的指令，并傳送到誤差計數器中，通過技術來對系統進行診斷，最后將位置反饋到誤差計數器中。當數控機床的伺服軸收到CNC的指令時，其指令值會隨時向脈沖進行分配，其反饋值也會隨時被讀入脈沖中，誤差計數器隨時都可以對誤差值進行計算，計數值數值過大可能是由于數控機床系統的反饋值或者指令值工作異常而導致的，由此出現了411#過大的移動誤差。在反饋環節上容易出現411#報警情況，當數控機床出現全閉環振蕩以及機械超載時也容易導致411#報警。由于反饋環節設置不合理而導致信號不能完好地傳遞到數控系統中的情況有：數控機床的編碼器發生故障、機床內部的光柵尺臟或出現損壞、用來進行反饋的電纜出現斷線或者數控機床的光柵尺放大器發生故障。在一些特殊情況下，系統的指令完好發出，在執行的過程中卻發生問題的情形有：機床的伺服放大器不能正常工作（驅動電路損壞、驅動晶體管被擊穿、電纜虛接、電纜斷線等）、機床的伺服電機進油、電機進水、導軌缺油、絲桿損傷、導軌損壞、軸承損壞、機床連軸節松動等。針對本例來說，可以先行將光柵尺拆除，將全閉環系統改為半閉環系統來對數控機床的各個部位進行檢測。將全閉環改為半閉環后，用手動操作的方式將X軸進行移動，如果半閉環系統運作正常則說明是全閉環系統出現問題。檢測完之后要將光柵尺進行清理后放回，并且修復數控機床。

6 結語

應用FANUC 0i C/D系統的機床不能正常工作的影響因素有很多，在對數控機床進行維修時可以將其全閉環的控制方式改為半閉環，這種方式可以快速有效地確定數控機床的故障部位，為數控機床的維修工作帶來了便利，避免因數控機床故障而為生產企業帶來損失，因此這種調試數控機床的方法在許多生產企業的設備維修部門有著廣泛的應用。

參考文獻

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