FAGOR CNC8070系统屏蔽机床数控轴的方法*

付晓燕 田广利 张国海

(①陕西汉江机床有限公司汉江螺纹磨床研究所，陕西汉中 723003;②陕西理工学院机械工程学院，陕西汉中 723003)

FAGOR CNC8070是最新一代柔性数控系统，它是FAGOR数控领域的多年经验与全球工业标准PC机相结合的产物。可对各种形式的机床进行配置，能控制多达28个进给轴和4个主轴，具有4个执行通道，不同类型的操作可以同时进行。作为基于工业PC机的数控系统，开放性好，便于用户二次开发。FAGOR CNC8070数控系统启动时，需要检测硬件。当电动机、光栅尺或电缆损坏时，将不能通过硬件检测，系统报警，机床不能进入正常工作状态。在调试与维修时，需要将全闭环轴的光栅尺或编码器屏蔽(即将其改为半闭环轴)，或屏蔽故障轴。调试或维修结束后，恢复到屏蔽前的工作状态(即正常工作状态)。

若采用传统方法进行屏蔽，需要先更改大量的机床参数，再断电后拆除电动机电缆并调整驱动器上的SERCOS总线地址开关，这样不仅工作量大而且容易出错，调整结束后恢复相关数据也比较繁琐。基于FAGOR CNC8070数控系统良好的开放性，通过调整个别机床参数、编写PLC程序和NC程序，并反复修改使三者有机配合，最终探索出了实现机床光栅尺和数控轴屏蔽的新方法。

1 光栅尺的屏蔽

全闭环控制是指伺服驱动直接采样最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(光栅尺、旋转编码器等)，作为位置环，而电动机的编码器反馈仅作为速度环。这样的控制既消除了机械传动上存在的间隙，又补偿了机械传动件制造的误差。当机床数控系统报警，不能确定故障发生在电动机及其电缆侧还是光栅尺及其反馈电缆侧时，需要屏蔽光栅尺，查找故障元件。屏蔽光栅尺是将全闭环控制的数控轴改为半闭环控制。参见图1参数设置界面，具体步骤如下:

(1)进入轴参数(SERCOSDATA)界面，将FBACKSRC参数值由原来的“外部”选项改为“内部”选项。即系统采集的位置反馈值由外部(光栅尺)改为从内部(电动机编码器)。

(2)进入驱动参数 (DDSSETUP)界面，将GP10参数值由“2”(正弦波)改为“0”。

(3)关机重启数控系统，修改后的机床数据生效。

经上述操作后，Y轴(见图1)就由原来的全闭环控制变为半闭环控制，即Y轴的光栅尺被屏蔽。若屏蔽光栅尺后仍不能通过硬件检测，就必须屏蔽数控轴。

2 数控轴的屏蔽方法

当数控轴被屏蔽后，CNC系统将不能控制该轴，即CNC系统忽略轴驱动信号及反馈系统等，该轴变为虚拟轴，数控系统不检测该轴。CNC8070系统中设置了标志PARK表示轴被屏蔽(=1)，设置了标志UNPARK表示轴正在恢复(=1);PLC中设置标志PARKED为高电平(=1)时，告知CNC对应的轴被屏蔽。该屏蔽方法实际上是利用CNC与PLC相结合的手段，在调试、维修过程中暂时忽略某些轴的影响从而达到快速维护调试的目的。

2.1 从CNC侧屏蔽与恢复数控轴

如图2所示，①～③为屏蔽数控轴、④～⑥为恢复数控轴时标志位的变化情况。

①当执行编程指令#PARK时，CNC检查被请求的轴是否可屏蔽。若可以屏蔽，则CNC设置PARK标志为高电平(=1)，通知PLC屏蔽相应的轴。对于数字轴，PLC首先消除被屏蔽轴驱动的启用信号(DRENA)，同时CNC将屏蔽轴的指令发给驱动。

②在接受到PARK信号之后，PLC屏蔽被请求的轴。在确认该轴已经被屏蔽之后，PLC设置标志PARKED=1。

③当检测到PARKED信号已经被激活，CNC将认为该轴已经被屏蔽。PARK和REFPOIN信号复位整个过程。此时X轴已被屏蔽。

④当执行编程指令#UNPARK时，CNC设置UNPARK=1，通知PLC恢复相应的轴。对于数字轴，CNC发送给驱动恢复轴的指令。

⑤在接受UNPARK信号之后，PLC启用被请求的轴。在确认该轴已经被恢复后，PLC设置标志PARKED=0。

⑥当检测到PARKED信号已经取消，CNC将认为轴已经完成此过程。UNPARK和REFPOIN信号复位。对于数字轴，PLC必须触发轴驱动的启用信号(DRENA)。

以屏蔽X轴为例，需对原PLC程序进行如下处理:

若轴既不是被屏蔽也不是正在被屏蔽，且满足了启用的条件，则轴将被激活。

通过在MDI方式下使用编程指令#PARK(#UNPARK)来屏蔽(恢复)数控轴，如图3所示。即CNC使用PARK(UNPARK)信号来通知PLC屏蔽(恢复)过程已经开始。

2.2 从PLC侧屏蔽与恢复数控轴

如图4所示，①～②为屏蔽数控轴、③～④为恢复数控轴时标志位的变化情况。为了屏蔽轴，轴的激活信号必须为低电平。为了安全，在屏蔽之后，设置轴的REFPOIN信号为0。

①设置NC机床参数，使PLC中PARKED标志为1的条件满足，屏蔽相关的轴。CNC设置PARK标志为1，开始屏蔽轴。对于数字轴PLC首先消除被屏蔽轴驱动的启用信号(DRENA)，同时CNC将屏蔽轴的指令发给驱动。

②CNC认为操作完成，PARK信号复位。

③设置NC机床参数，使PLC中PARKED标志为0的条件满足，恢复相关的轴。CNC设置UNPARK标志为1，开始恢复轴。对于数字轴，CNC发送驱动启用轴的指令。

④CNC操作完成，UNPARK信号复位。对于数字轴，PLC必须触发轴驱动的启用信号(DRENA)。

以同时屏蔽X、Y、Z轴为例，需对原PLC程序进行如下处理:

机床参数的设置，进入机床参数的OEM的机器制造厂参数表(MTBPAR)，先将SIZE设置为1，然后进入DATA 设定 MTB.P［0］中的值，屏蔽轴与 MTB.P［0］对应关系见表1。

表1 机床参数设置

通过NC机床参数与PLC中的PARKED信号配合使用进行轴屏蔽，图5为屏蔽前后的系统界面。

3 结语

在数控机床的调试与维修中，经常需要暂时屏蔽光栅尺或个别数控轴。陕西汉江机床有限公司研制的2MZK7150全自动可转位刀片周边磨床为五轴联动、高速、精密、全自动数控机床，笔者在调试该机床时，基于FAGOR CNC8070数控系统，探索出了实现机床光栅尺和数控轴屏蔽的新方法。实践证明，该方法克服了传统数控轴屏蔽方法的诸多缺点，具有操作简单、可靠，恢复方便的特点，大大提高了调试与维修的效率，有很高的实用价值，可以在采用同系列数控系统时推广应用。

［1］王爱玲.现代数控机床［M］.北京:国防工业出版社，2009.

［2］邓三鹏.现代数控机床调试与维护［M］.北京:北京大学出版社，2011.

［3］西班牙FAGOR CNC 8070安装手册［Z］.

［4］西班牙 FAGOR CNC 8070 编程手册 REF.0509［Z］.