FANUC 0i C/D全闭环改为半闭环在数控机床维修中的应用初探

陈涛++金亮

摘 要：本文介绍了在数控机床在维修的过程中应用改变闭环方式的技术来提升数控机床的性能。为了准确地对数控机床光栅尺的故障进行判断，企业的维修人员将数控机床的控制方式由“全闭环”变成了“半闭环”，具体的操作为去掉数控机床的光栅尺，因此本文主要对去掉数控机床的光栅尺步骤进行了介绍，还解释了将数控机床的“全闭环”改成“半闭环”所设定的参数，通过结合数控机床维修的实例，阐述了闭环改变法在数控机床实际维修中的具体应用。

关键词：FANUC 0i C/D全闭环 半闭环 数控机床 维修 应用

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（b）-0003-02

1 将全闭环改为半闭环的优点

与全闭环系统相比，开环控制系统的便利之处在于不需要测量系统的输出量，开环的系统控制指的是被控对象与控制装置之间没有反向连接，只有正向关系的控制系统，半闭环系统拥有全闭环控制系统以及开环控制系统两者的优势。开环系统的优点为操作简单，组成开环系统的部件精度较高，因此开环系统的整体精度也是较高的。但是开环系统也有不足之处，具体表现是当开环系统存在未知的变化时，容易出现故障，因此将数控机床的全闭环系统改为半闭环系统有一定的优势。数控机床的控制系统出现故障时，为了避免影响生产的进度，在对数控机床进行维修的过程中经常将全闭环系统改装为半闭环系统来对数控机床进行检修。

2 将控制系统的“全闭环”改为“半闭环”的设定参数

第一步是要将数控机床的参数PRM1815#设置为0，在此过程中没有用到分离性检测器。第二步是要完成一系列计算机系统操作：（1）按下SYSEM功能键。（2）按下软功能键system。（3）按下翻页键。（4）使用SV-PRM功能软键。（5）按下SV.SET功能软键。最后可进入到伺服设定的系统界面。在伺服界面中对“柔性齿轮比N/M”进行修改，N为参数PRM2084（N），M为参数PRM2085（M）。数控机床的计数器参考容量为PRM1821，数控机床内部电机的反馈脉冲数为PRM2024。这些都属于“半闭环”以及“全闭环”的控制参数，在不同的闭环系统中，这些参数的设定值也有所差异。对于半闭环的数控机床来说，其柔性齿轮比为电机每转所需的位置脉冲数比1000000，其位置反馈脉冲数为CNC自动计算的数值，其参考计数器容量PRM1821为电动机每转所对应的脉冲数。对于全闭环控制系统来说，柔性齿轮比为电机每转所需的位置脉冲数与电机每转分离型检测装置位置反馈脉冲数之比，全闭环的位置脉冲数为电机每转移动量与检测装置分辨率之比，全闭环的参考计数器容量可以通过两个参考点标记的间隔来计算。

3 将数控机床的全闭环改为半闭环过程中的难点

要想使用上述计算方法来对数控机床的全闭环系统进行修改，需要维修人员有一定的英语基础，这样才能够读懂数控机床面板上面的英文标识。还要对数控机床的各个基本参数进行掌握，这样才能在修改控制系统时熟练地应用各个参数，除此之外，维修人员还应当了解机床各个参数的作用，不仅仅要了解参数对数控机床起的好作用，还要知道哪些参数经过修改后会对数控机床造成危害。

4 将FANUC 0i C/D全闭环系统改为半闭环系统的应用实例

第一个例子：某一数控机床的FANUC 0i C/D控制系统的X轴应用半闭环控制的方式。其电机的每转移动量为10mm（丝杠与电机相连后，滚珠丝杠的螺距即为每转移动量），每转移动量的最小单位是0.001，需要计算出系统坐标轴的柔性齿轮比、参考计数器的具体容量以及电机的反馈脉冲。

解：根据上述公式可知，电机一转的脉冲数=最小位移数×1/电机每一转移动量，由此得出该参考计数器的具体容量为10000.其参数PRM2084为1，PRM2085为100，而其PRM2024（位置反馈脉冲数）为12500。

第二个例子：某一数控机床的直线轴选取串行输出光栅尺来构建全闭环的控制系统，其最小的移动数量为0.001mm，数控机床内部的丝杠螺距10mm，设置的零脉冲之间的距离为50mm，其光栅尺的分辨率参数为0.0005，需要求出该数控设备的柔性齿轮比、PRM1821的数值以及机床电机的反馈位置脉冲数值。

解：将数控机床的计数器容量设置为50000，根据上述的公式可得其柔性齿轮比为1/2，数控机床内部电机的反馈位置脉冲数为20000。

将上述两个例子相比较发现其最小移动单位以及丝杠螺距数值相同，不同之处在于一个没有光栅尺，为半闭环；另外一个为全闭环，因此对两者的参数设定也是不同的。

5 全闭环改为半闭环在数控机床维修中的实际应用

例子：某一全闭环系统在数控机床低速运转时不会报警，当移动X轴时，无论是以什么方式移动过去的，都会进行411#报警。

分析：进行411#报警的原因是数控机床的误差计数器显示出来的误差值超过了PRM1828設定的极限值。误差计数器的计读数值过程为：接收系统的指令，并传送到误差计数器中，通过技术来对系统进行诊断，最后将位置反馈到误差计数器中。当数控机床的伺服轴收到CNC的指令时，其指令值会随时向脉冲进行分配，其反馈值也会随时被读入脉冲中，误差计数器随时都可以对误差值进行计算，计数值数值过大可能是由于数控机床系统的反馈值或者指令值工作异常而导致的，由此出现了411#过大的移动误差。在反馈环节上容易出现411#报警情况，当数控机床出现全闭环振荡以及机械超载时也容易导致411#报警。由于反馈环节设置不合理而导致信号不能完好地传递到数控系统中的情况有：数控机床的编码器发生故障、机床内部的光栅尺脏或出现损坏、用来进行反馈的电缆出现断线或者数控机床的光栅尺放大器发生故障。在一些特殊情况下，系统的指令完好发出，在执行的过程中却发生问题的情形有：机床的伺服放大器不能正常工作（驱动电路损坏、驱动晶体管被击穿、电缆虚接、电缆断线等）、机床的伺服电机进油、电机进水、导轨缺油、丝杆损伤、导轨损坏、轴承损坏、机床连轴节松动等。针对本例来说，可以先行将光栅尺拆除，将全闭环系统改为半闭环系统来对数控机床的各个部位进行检测。将全闭环改为半闭环后，用手动操作的方式将X轴进行移动，如果半闭环系统运作正常则说明是全闭环系统出现问题。检测完之后要将光栅尺进行清理后放回，并且修复数控机床。

6 结语

应用FANUC 0i C/D系统的机床不能正常工作的影响因素有很多，在对数控机床进行维修时可以将其全闭环的控制方式改为半闭环，这种方式可以快速有效地确定数控机床的故障部位，为数控机床的维修工作带来了便利，避免因数控机床故障而为生产企业带来损失，因此这种调试数控机床的方法在许多生产企业的设备维修部门有着广泛的应用。

参考文献

[1] 孙惠娟.CKA6150数控机床半闭环改全闭环及精度检测[J].装备制造技术，2016（3）：208-210.

[2] 曾艳玲.西门子数控系统全闭环改为半闭环研究[J].锻压装备与制造技术，2016，51（6）：50-51.endprint