SINUMERIK 840D数控机床位置测量系统的切换方法研究

张禹　李超　刘晓旭

摘 要：文章根据作者在SINUMERIK 840D数控机床位置测量故障维修实践工作中的体会，将数控机床位置测量系统切换作用及方法进行剖析，同时将其本质进行描述，并通过实例具体着重的介绍了数控机床全闭环与半闭环测量系统之间相互切换的根本是由机床PLC程序决定的。只要采用正确的研究步骤与合理的分析方法，就能准确的将测量系统成功切换，提高处理问题的效率。

关键词：全闭环；测量系统；数控机床；半闭环

（1）SINUMERIK 840D数控机床各坐标轴的位置检测通常有二种类型。一种为电机编码器完成的半闭环检测系统，通常情况下称为第一测量系统。另一种为光栅尺和读数头完成的全闭环检测系统，通常情况下称为第二测量系统。在机床实际维修过程中，经常会遇到光栅尺及读数头污染或损坏，或者相关电缆损坏，造成数控系统全闭环位置检测环节出现问题。如机床故障不能在短期内尽快修复，本着由简到难、一切为生产的原则，为解决实际问题，要把全闭环切换至半闭环，而且好多情况下，测量系统报错不一定是由于读数头，光栅尺真的过脏，而是由于线路过长信号变弱，车间强电干拢大，屏蔽不好等等原因使测量系统偶发报警也是常有的事，虽然此时机床无法正常开动，但这时候如果把位置检测环节从第二测量系统（全闭环）生效，切换到第一测量系统（半闭环）生效，清掉报警开离测量系统报错的位置，再改回全闭环，报警也可能被排除并继续生产。既使不能排除，将故障的机床坐标轴开至合适的位置，维修者也可以很方便地检查、拆卸或者更换损坏的部件。

SINUMERIK 840D数控机床工作过程中，哪一个测量系统生效，是通过接口信号DB3X.DBX1.5/1.6来实现的。以机床第一个坐标轴为例：如果DB31.DBX1.5=1，则第一测量系统生效；如果DB31.DBX1.6=1，则第二测量系统生效；通常情况下，机床设置第二测量系统生效。下面以实例介绍一下数控机床位置测量系统的切换作用及普遍采取的操作方法。

例1：某台840D数控系统？准260镗铣床的测量系统X轴主动编码器硬件报错，这个机床的X轴近二十米长，如果一开始就从擦尺入手，即费时又费力。我们经常采取上述修改数据临时用位置半闭环代替全闭环（即脉冲编码器临时代替光栅尺）的方法来尝试处理问题。

当机床一个轴例如X轴要求切换至半闭环时，进入主菜单→诊断→PLC→I/O页面直接编辑DB31.DBX1.5=1 DB31.DBX1.6=0，并按下接收键，就可以单独把X轴切换至半闭环工作状态。之后就可以开动X轴，使有故障的坐标轴开离报警出错的位置，再改回此轴全闭环，多次移动试验机床如无报警则可改回数据正常运行。如改回参数仍报警，机床临时利用这种半闭环加工方式也可以在生产任务紧的情况下完成一些加工精度要求不高的加工任务。待客观条件满足之后，机床再彻底维修恢复全部数据至全闭环工作状态即可。实践经验证明这种方法是简单易行且行之有效的，即缩短了维修时间，同时也提高了生产效率。

（2）上例是一种普遍的切换方法，即在机床MMC单元位置诊断选项中的PLC I/O页面，直接编辑DB3X.DBX1.5/1.6的值。即直接把DB3X.DBX1.5设置为“1”或“0”，把DB3X.DBX1.6设置为“0”或“1”，来完成机床某一坐标轴半闭环与全半闭环的相互切换。对于两种测量系统的相互切换，不同的机床及不同的PLC用户程序有不同的切换方法，机床维修者应根据实际情况，采取相应的正确的方法。但是在实际使用过程中，一些维修人员不注意各个机床具体PLC程序的变换和差别，不管什么情况，只采用一种方法，即在机床MMC单元位置诊断选项中的PLC I/O页面，直接编辑DB3X.DBX1.5/1.6的值。即直接把DB3X.DBX1.5设置为“1”或“0”，把DB3X.DBX1.6设置为“0”或“1”，来完成机床某一坐标轴半闭环与全半闭环的相互切换。但实际操作过程中，有些机床可以接收这种直接切换的方法，有些机床并不接收这种切换方法。下面，以另一台数控机床为例，来说明上述情况。

例2：某840D数控十米立车同样全闭环状态下X轴主动编码器报警，其全半闭环测量系统相关PLC程序如下：

A DB10.DBX 108.7

= L 0.0

A L 0.0

AN DB20.DBX4.0

= DB31.DBX 1.5

A L 0.0

A DB20.DBX 4.0

= DB31.DBX 1.6

当DB20.DBX4.0为"0时，"DB31.DBX 1.5 为“1”，

DB31.DBX 1.6为“0”。

则X轴测量系统半闭环生效。

当DB20.DBX4.0为“1时，"DB31.DBX 1.5 为“0”，

DB31.DBX 1.6为“1”。

则X轴测量系统全闭环生效。

对于这种情况，直接编辑DB3X.DBX1.5/1.6的值，就不可以完成機床轴全闭环与半闭环工作状态的切换。应想办法找到与之相关的信号，编辑它们才能真正达到置位成功的目的。

根据以上程序分析，本机床全闭环与半闭环切换的具体操作方法为，在MMC单元位置，依次按下 主菜单→诊断→PLC→I/O，在此页面直接编辑DB160.DBB0的值，就可以根据实际要求分别完成对X、Y、Z、W、SP各轴全闭环与半闭环的切换功能。各坐标轴位置环状态与相关参数的对应关系如下表：

对于这种情况，直接编辑DB3X.DBX1.5/1.6的值，同样不可以完成机床各轴全闭环与半闭环的切换功能。

（3）小结：在机床实际维修过程中，如果遇到机床某一坐标轴全闭环位置检测环节出现问题，维修人员为了分析故障，解决问题，要把全闭环切换至半闭环，那么在切换之前，维修人员一定要读明白机床PLC程序中与DB3X.DBX1.5/1.6相关的程序部分，知道DB3X.DBX1.5/1.6与什么信号有关，受什么信号控制，在PLC I/O页面对DB3X.DBX1.5/1.6的编辑结果是否可以保持。然后根据具体的PLC程序采取相应的正确的操作方法。

参考文献

[1]西门子840D简明调试手册[M].2006.

[2]邓三鹏.现代数控机床故障诊断与维修[M].北京：国防工业出版社，2009.