浅谈FANUC io睲D数控机床控制系统伺服驱动器的记忆装置改造

徐世卿　夏永红　张建国　裴春　樊彦良

摘 要：对于大型机械加工企业设备维修部门来说，FANUC io-MD数控机床控制系统伺服驱动器的电池更换是日常维修维护设备处理较多的一项。此装置的作用是记忆伺服电机编码器绝对位置，以保证设备闲置时不丢失编码器的绝对位置。然而由于此专用电池采购费用高、周期长，如果操作者不及时发现电池电量低的报警提示，会导致丢失伺服电机编码器位置，从而影响设备正常使用延误生产。针对以上问题，结合FANUC伺服驱动器原理来改造记忆装置。

关键词：FANUC io-MD;系统方案;记忆装置改造

在每个FANUC伺服电机后面都有装载位置编码器，一般分为两大种类：增量型及绝对型，因机床厂商设计不同，部分机床伺服电机使用绝对型编码器，此时必需连接电池供应编码器，在机床关机或停电时，储存当前座标位置。

目前大多数机床皆采用不可以充电锂电池安装方式，虽然原装锂电池体积小及优点多，但购买取得不易，且单价高，国内仿制的电池寿命短，FANUC全部系列使用的锂电池是不可以充电的。后续原厂FANUC也推出可以使用一般碱性电池的电池盒，供客户追加选择使用，它的优点是在世界各地都可以买到一般电池来使用，让机床维护更加便利及人性化。但是碱性电池需要设备维护人员经常更换，由于需要维护的设备多，人员少，给设备维护带来不便。

数控设备的零件程序，偏置数据及系统参数都保存在控制单元中的CMOS 存储器中，CMOS 存储器的电源是由装在控制单元前板上的锂电池提供的，主电源即使切断了，以上的数据也不会丢失，因为备份电池是装在控制单元上出厂的。备份电池可将存储器中的内容保存大约1 年。当电池电压变低时，LCD 画面上将显示「BAT」报警信息。同时电池报警信号被输出给PMC。当显示这个报警时，就应该尽快更换电池，通常可在1-2 周内更换电池。电池究竟能使用多久，因系统配置而异。如果电池电压很低，存储器不能再备份数据，在这种情况下，如果接通控制单元的电源，因存储器中的内容丢失，会引起910（SRAM奇偶校验），935 系统报警（ECC 错误），更换电池后，需全清存储器内容，重新送数据，给设备维修维护人员增加很多工作量。

1 系统方案

此系统选择两节18650电池串联供电，充满后电压为8.4V。FANUC的伺服驱动器接口电压为24V，为了保证能在数控设备开机时给电池组充电，关机时电池组起到记忆的作用，需要在电路中设计充电模块、降压模块、18650电池组、功能切换继电器。原理图见图1。

2 电池选择

电池组选择两节18650电池串联而成，单节容量为3500mAH，最高输出电压为8.4V。18650电池有容量大、价格适中、充放电性能好、易采购等优点。

3 充电模块的设计

充电模块采用非隔离降压模块设计（如图2），主要由XL4015、7085、TL431、LM358等器件组成，输入电压5V-32V，输出电压为8.4V，输出电流为1A，工作温度-40℃～85℃。在数控设备开机时，充电模块接通，给18650电池组提供稳定的恒压恒流电源，充满电后自动保护，防止过冲。

4 降压模块的设计

降压模块的作用是将18650电池组的电压由8.4V降为6.3V，在数控设备闲置或者停止时保证伺服驱动器电池接口电压不低于6.3V（如图3）。该电路主要由LM2596S及外围电路组成。

5 结论

将伺服驱动器24V作为此系统的输入电源，数控设备开机后，继电器线圈得电，系统进入充电状态，充电模块能够恒流恒压为电池组充电;当数控设备关机时，继电器失电，系统进入供电状态，电池组经过降压模块为伺服驱动器接口提供6.3V电压，保證了不丢失编码器的绝对位置。

电量使用时间计算：T=8.4×3500mAH/6.3×10mA=467小时。

经测试，在数控系统一直闲置时，此装置能使系统保持记忆20天。系统工作稳定、可靠，使FANUC数控设备的换电池周期有效延长，减轻了设备维护人员的工作量（如图4）。解决了机床长时间闲置时电池更换周期短，机床正常运行时无法有效利用设备电源给记忆装置充电的问题。

参考文献：

[1]FANUC Oi-F 简明调试手册.2005-2.

[2]FANUC Oi-F维修说明书.2013-3.

[3]贾敬岐.FANUC数控车床更换电池的探讨.山东工业技术，2017-12.