FANUC 0iC/D全闭环改为半闭环在数控机床维修中的应用

李 丹

（四川建筑职业技术学院，四川 德阳618000）

在FANUC 0i C/D系统的数控机床维修实践当中，将控制方式从“全闭环”改为“半闭环”（去光栅尺），是判定光栅尺故障的最有效手段。

FANUC 0i系统全闭环系统的构建，可在完成半闭环的设定与调试基础上，通过在CNC上进行分离形检测接口配置和设定完成。因此“全闭环”与“半闭环”控制方式的转换，仅需要修改相关参数，不需要改动任何硬件。

本文将详述“全闭环”与“半闭环”转换参数的设定方法，以及在数控机床维修中的具体应用。

1 “全闭环”改为“半闭环”的参数

①参数PRM1815#1=0，不使用分离性检测器；

图1 伺服设定

修改其中的“柔性齿轮比N/M”，即参数PRM2084（N）和 PRM2085（M）；参考计数器容量PRM1821；电机每转位置反馈脉冲数PRM2024

这些参数在“全闭环”和“半闭环”控制方式下，设定值是不同的[2]。见表1.

表1 “全闭环”和“半闭环”伺服设定参数的不同

例1：某FANUC 0i-C的X轴采用半闭环控制，电机每转移动量10mm（电机与丝杠直连，即滚珠丝杠的螺距为10 mm），最小移动单位为0.001，确定该坐标轴的柔性齿轮比N/M，参考计数器容量PRM1821；电机每转位置反馈脉冲数PRM2024[3].

解：电机每转一转所需的脉冲数=电机每转移动量/最小移动位移=10/0.001=10 000，即参考计数器容量PRM1821=10 000.

参数 PRM2084=1，PRM2085=100；

位置反馈脉冲数（PRM2024）为12 500；

例2：某机床X轴（直线轴）采用串行输出光栅尺建立位置全闭环系统，最小移动单位为0.001mm，丝杠螺距为10 mm（电机与丝杠直连）；光栅尺的分辨率0.0005 mm，零脉冲间距为50 mm；确定该坐标轴的柔性齿轮比N/M，参考计数器容量PRM1821；电机每转位置反馈脉冲数PRM2024.

解：参考计数器容量设定为：

PRM1821=50/0.001=50 000；

柔性齿轮比参数：N/M=0.0005/0.001=1/2，即

PRM2084=1，PRM2085=2

电机每转位置反馈脉冲数：

PRM2024=10/0.0005=20 000

可以比较上面两例，最小移动单位为0.001 mm，丝杠螺距为10 mm都相同，一个半闭环（没有光栅尺），一个全闭环，相关参数的设定是不同的。

2 维修实例应用

实例：某FANUC 0i-MC加工中心（全闭环），低速运行时无报警，但是无论哪种方式移动X轴时（JOG方式或自动方式），出现411#报警。

分析：411#报警是伺服轴在运动过程中，误差计数器读出的实际误差值大于参数PRM1828中的极限值。误差读数器的读数过程见图2.

图2 误差计数器的读数过程

当伺服轴接到CNC移动指令时，指令值随时分配脉冲，反馈值随时读入反馈脉冲，误差计数器随时计算误差值。当指令值、反馈值其中之一不能正常工作时，均会导致计数器数值过大，则产生411#移动误差过大。

411#报警多数情况是发生在反馈环节上；另外机械过载、全闭环震荡等都容易导致上述报警发生，典型情况归纳如下：

（1）编码器损坏；

（2）光栅尺脏或损坏；

（3）光栅尺放大器故障；

（4）反馈电缆损坏，断线、破皮等；

（5）伺服放大器故障，包括驱动晶体管击穿、驱动电路故障、动力电缆断线虚接等。

（6）伺服电机损坏，包括电机进油、进水，电机匝间短路等；

（7）机械过载，包括导轨严重缺油，导轨损伤、丝杠损坏、丝杠两端轴承损坏，连轴节松动或损坏。

上面（1）~（4）是由于反馈环节不良导致反馈信息不能准确传递到系统。（5）~（7）反映的是虽然指令已经发出，但是在执行过程中出现了问题。

对于本例，由于该机床采用的是全闭环控制，考虑光栅尺容易受污染，所以首先采用“排它法”排除光栅尺损坏的可能。具体方法，就是将全闭环修改为半闭环进行试验。

修改方法和步骤前文中已作介绍，注意：修改参数之前应将原伺服参数记录下来（备份），以便今后恢复。

将控制方式改为半闭环后，用手轮移动X轴，结果半闭环运行正常，充分证明全闭环测量系统故障。

打开光栅尺护罩，发现尺面上有油膜，清除尺面油污，重新安装光栅尺并恢复原参数，包括将1815#b2=1，恢复修改过的伺服参数N/M等，机床修复。

3 结束语

引发FANUC 0i C/D系统的数控机床故障的原因可能很多，将控制方式从“全闭环”改为“半闭环”，是快速定位光栅尺故障的有效方法。本文结合维修实例，说明该方法在数控机床维修中的应用。

[1]北京发那科机电有限公司.FANUCSeries0-MODELD/FANUC Series 0Mate-MODELD参数说明书[BE/OL].北京：北京发那科机电有限公司，2004.http://www.bj-fanuc.com.cn/tech/81.html.

[2]熊 军.数控机床维修与调整[M].北京：人民邮电出版社，2007:121-123.

[3]刘永久.数控机床故障诊断与维修技术[M].北京：机械工业出版社，2007:90-93.