AMO絕對式圓鋼柵尺在SINUMERIK 840D sl上的配置與調試

李寧寧

沈陽機床（集團）有限責任公司 遼寧沈陽 110042

1 序言

AMO絕對式圓鋼柵尺是一種開放的空心軸式測量系統，它采用的是SSI協議，通過掃描在鋼帶上刻制出的高精度柵格進行測量，主要用于附件頭C軸的位置檢測。AMO圓鋼柵尺因鋼帶本身超薄的尺寸，特別適用于安裝空間較小的場合，比如機床滑枕內部、附件頭內部等[1-3]。近年來，我們調試過多種規格的AMO絕對式圓鋼柵尺，積累了一定的調試經驗，本文將以使用圓鋼柵尺檢測附件頭C軸角度為例，從驅動配置、與數控系統兼容、參數表和相關PLC編程等多方面詳細介紹AMO絕對式圓鋼柵尺在SINUMERIK 840D sl上的配置與調試方法。

2 AMO圓鋼柵尺結構及選型

AMO圓鋼柵尺由尺圈和尺頭組成。尺圈里外共分6層，如圖1所示，中間一層為鋼帶尺，其余為粘合層和保護層。

圖1 圓鋼柵尺鋼帶結構

圓鋼柵尺的尺圈上刻有高精度柵格，讀數頭的安裝方向與尺圈方向一致，需與鋼帶尺上的柵格在一個水平線，且距離適中，否則讀數頭將無法正常讀取編碼數據。尺圈刻度和讀數頭如圖2所示。

圖2 尺圈刻度和讀數頭

本文以WMKA-20100.113-0900-3-7為例介紹其配置和調試方法。讀數頭型號說明如圖3所示。鋼帶型號為WMRA-1010.0-0900//285.78±0.02，其說明如圖4所示。實際應用的安裝方式和安裝位置如圖5所示。

圖3 讀數頭型號說明

圖4 鋼帶型號說明

圖5 安裝示意

3 圓鋼柵尺反饋信號的檢測

信號檢測使用的是AMO公司的檢測儀ATUAbsolute Test Unit。圓鋼柵尺和讀數頭安裝完成后，將讀數頭端的接頭與檢測儀的接頭對接，檢測儀的USB接口連接到個人電腦，電源插頭連接220V電源。完成連接后，打開檢測軟件AMO_GmbH_ATU_v4.1，其設置樣例如圖6所示。

圖6 檢測軟件設置樣例

設置完成后，點擊“Connect to device”，再點擊“Start”，位置顯示區應有顯示數值，讀數頭連續旋轉一周以上均有連續的數值（數值范圍0～360）視為安裝合格，否則需要調整鋼柵尺或讀數頭，直至通過信號測試。

4 硬件連接和驅動配置

讀數頭端接頭經西門子系統電纜6FX8002-2CH00-XXXX連接至柜內接口模塊SMC20，接口模塊SMC20連接至NCU或某一驅動模塊的空閑接口。將此圓鋼柵尺分配給某不帶第二編碼器的軸，若所有軸均帶第二編碼器，則需增加一個伺服模塊和新的伺服軸。

4.1 假設Z軸不帶第二編碼器

以Z軸不帶第二編碼器為例，將圓鋼柵尺分配給Z軸第二編碼器，設置如下。

1）參照圖7進行編碼器接口設定，選擇Z軸進行驅動配置，紅框中選擇圓鋼柵尺連接的SMC20接口模塊。

圖7 編碼器接口設定

2）參照圖8、圖9進行編碼器類型配置和詳細設定，按照紅框中的設定對圓鋼柵尺進行配置。

圖8 編碼器類型配置

圖9 編碼器詳細設定

圖9中每轉線數=編碼器線數×細分位數=900×25=22500；步數=編碼器線數×分辨率=900×210=921600。

4.2 假設所有軸均帶第二編碼器

如果所有軸均帶第二編碼器，則需要增加一個伺服模塊和新的伺服軸，將圓鋼柵尺分配給新增伺服軸，此處以新增伺服軸U為例，設置如下。

1）參照圖10進行電動機型號配置，為U軸配置電動機。

圖10 電動機型號配置

2）參照圖11進行U軸編碼器接口配置，紅框中選擇圓鋼柵尺連接的SMC20接口模塊。

圖11 編碼器接口配置

3）參照圖8、圖9，通過輸入數據，按照紅框中的設定對圓鋼柵尺進行配置。

4）驅動參數P447[1]改為25。

5 參數設定

配置驅動后，需按以下參數表設定參數，通用數據與通道數據見表1，軸數據見表2。

表1 通用數據與通道數據

表2 軸數據

6 附件頭與主軸位置編碼器的信號切換

附件頭C軸和主軸分別具有獨立的位置編碼器，共用主軸電動機進行驅動，C軸夾緊時，系統切換至主軸位置編碼器，主軸生效，使用主軸進行換刀、工件加工等；C軸松開時，系統切換至C軸位置編碼器，即AMO圓鋼柵尺，C軸生效，旋轉附件頭。附件頭和主軸的結構配置如圖12所示。

圖12 附件頭和主軸結構配置

編碼器信號切換應用的是設定點切換功能，該功能是西門子840D sl數控系統的選項功能，使用該功能需要訂購，它通過設定NC參數和PLC程序的邏輯控制相關接口信號實現編碼器的信號切換。NC參數即N30110、N30220，參數的設定值參考表2中的軸數據。主軸和C軸切換的PLC時序如圖13所示。

圖13 主軸和C軸切換的PLC時序

PLC程序示例如下。

A DB109.DBX23.7 //C軸松開到位

AN DB109.DBX23.6 //C軸夾緊沒到位

S M 42.0

R M 42.1

S M 42.3

A M 42.0

AN DB34.DBX 2.1

R DB34.DBX 24.5

A M 42.0

A DB35.DBX 61.3

S DB35.DBX 24.5

A DB35.DBX 96.5

A DB35.DBX 1.6

A DB35.DBX 21.7

S M 42.2

A DB35.DBX 93.5

A DB10.DBX 104.7

A DB10.DBX 108.7

AN DB10.DBX 106.1

A M 42.2

= DB35.DBX 2.1

A DB21.DBX198.3

A(

A DB109.DBX 23.6 //C軸夾緊到位

AN DB109.DBX 23.7 //C軸松開到位

O

A M 42.7

)

S M 42.1

R M 42.0

A M 42.1

R M 42.2

A M 42.1

AN DB35.DBX 2.1

R DB35.DBX 24.5

A M 42.1

A DB34.DBX61.3

S DB34.DBX24.5

A M 42.1

A DB34.DBX96.5

R M 42.3

A Q 2.1

AN M 42.3

A DB109.DBX 23.6 //C軸夾緊到位

= DB34.DBX 2.1

7 結束語

AMO圓鋼柵尺的安裝方式保證附件頭的位置檢測不受振動影響，圓鋼柵尺的材質保證位置檢測不受電磁干擾，其絕對值信號保證位置檢測長期精準。選擇AMO絕對式圓鋼柵尺，既節省了安裝空間，又提高了反饋信號的抗干擾能力，同時減少了因附件頭位置檢測錯誤導致的機床受損、工件報廢等問題。