AMO绝对式圆钢栅尺在SINUMERIK 840D sl上的配置与调试

李宁宁

沈阳机床（集团）有限责任公司 辽宁沈阳 110042

1 序言

AMO绝对式圆钢栅尺是一种开放的空心轴式测量系统，它采用的是SSI协议，通过扫描在钢带上刻制出的高精度栅格进行测量，主要用于附件头C轴的位置检测。AMO圆钢栅尺因钢带本身超薄的尺寸，特别适用于安装空间较小的场合，比如机床滑枕内部、附件头内部等[1-3]。近年来，我们调试过多种规格的AMO绝对式圆钢栅尺，积累了一定的调试经验，本文将以使用圆钢栅尺检测附件头C轴角度为例，从驱动配置、与数控系统兼容、参数表和相关PLC编程等多方面详细介绍AMO绝对式圆钢栅尺在SINUMERIK 840D sl上的配置与调试方法。

2 AMO圆钢栅尺结构及选型

AMO圆钢栅尺由尺圈和尺头组成。尺圈里外共分6层，如图1所示，中间一层为钢带尺，其余为粘合层和保护层。

图1 圆钢栅尺钢带结构

圆钢栅尺的尺圈上刻有高精度栅格，读数头的安装方向与尺圈方向一致，需与钢带尺上的栅格在一个水平线，且距离适中，否则读数头将无法正常读取编码数据。尺圈刻度和读数头如图2所示。

图2 尺圈刻度和读数头

本文以WMKA-20100.113-0900-3-7为例介绍其配置和调试方法。读数头型号说明如图3所示。钢带型号为WMRA-1010.0-0900//285.78±0.02，其说明如图4所示。实际应用的安装方式和安装位置如图5所示。

图3 读数头型号说明

图4 钢带型号说明

图5 安装示意

3 圆钢栅尺反馈信号的检测

信号检测使用的是AMO公司的检测仪ATUAbsolute Test Unit。圆钢栅尺和读数头安装完成后，将读数头端的接头与检测仪的接头对接，检测仪的USB接口连接到个人电脑，电源插头连接220V电源。完成连接后，打开检测软件AMO_GmbH_ATU_v4.1，其设置样例如图6所示。

图6 检测软件设置样例

设置完成后，点击“Connect to device”，再点击“Start”，位置显示区应有显示数值，读数头连续旋转一周以上均有连续的数值（数值范围0～360）视为安装合格，否则需要调整钢栅尺或读数头，直至通过信号测试。

4 硬件连接和驱动配置

读数头端接头经西门子系统电缆6FX8002-2CH00-XXXX连接至柜内接口模块SMC20，接口模块SMC20连接至NCU或某一驱动模块的空闲接口。将此圆钢栅尺分配给某不带第二编码器的轴，若所有轴均带第二编码器，则需增加一个伺服模块和新的伺服轴。

4.1 假设Z轴不带第二编码器

以Z轴不带第二编码器为例，将圆钢栅尺分配给Z轴第二编码器，设置如下。

1）参照图7进行编码器接口设定，选择Z轴进行驱动配置，红框中选择圆钢栅尺连接的SMC20接口模块。

图7 编码器接口设定

2）参照图8、图9进行编码器类型配置和详细设定，按照红框中的设定对圆钢栅尺进行配置。

图8 编码器类型配置

图9 编码器详细设定

图9中每转线数=编码器线数×细分位数=900×25=22500；步数=编码器线数×分辨率=900×210=921600。

4.2 假设所有轴均带第二编码器

如果所有轴均带第二编码器，则需要增加一个伺服模块和新的伺服轴，将圆钢栅尺分配给新增伺服轴，此处以新增伺服轴U为例，设置如下。

1）参照图10进行电动机型号配置，为U轴配置电动机。

图10 电动机型号配置

2）参照图11进行U轴编码器接口配置，红框中选择圆钢栅尺连接的SMC20接口模块。

图11 编码器接口配置

3）参照图8、图9，通过输入数据，按照红框中的设定对圆钢栅尺进行配置。

4）驱动参数P447[1]改为25。

5 参数设定

配置驱动后，需按以下参数表设定参数，通用数据与通道数据见表1，轴数据见表2。

表1 通用数据与通道数据

表2 轴数据

6 附件头与主轴位置编码器的信号切换

附件头C轴和主轴分别具有独立的位置编码器，共用主轴电动机进行驱动，C轴夹紧时，系统切换至主轴位置编码器，主轴生效，使用主轴进行换刀、工件加工等；C轴松开时，系统切换至C轴位置编码器，即AMO圆钢栅尺，C轴生效，旋转附件头。附件头和主轴的结构配置如图12所示。

图12 附件头和主轴结构配置

编码器信号切换应用的是设定点切换功能，该功能是西门子840D sl数控系统的选项功能，使用该功能需要订购，它通过设定NC参数和PLC程序的逻辑控制相关接口信号实现编码器的信号切换。NC参数即N30110、N30220，参数的设定值参考表2中的轴数据。主轴和C轴切换的PLC时序如图13所示。

图13 主轴和C轴切换的PLC时序

PLC程序示例如下。

A DB109.DBX23.7 //C轴松开到位

AN DB109.DBX23.6 //C轴夹紧没到位

S M 42.0

R M 42.1

S M 42.3

A M 42.0

AN DB34.DBX 2.1

R DB34.DBX 24.5

A M 42.0

A DB35.DBX 61.3

S DB35.DBX 24.5

A DB35.DBX 96.5

A DB35.DBX 1.6

A DB35.DBX 21.7

S M 42.2

A DB35.DBX 93.5

A DB10.DBX 104.7

A DB10.DBX 108.7

AN DB10.DBX 106.1

A M 42.2

= DB35.DBX 2.1

A DB21.DBX198.3

A(

A DB109.DBX 23.6 //C轴夹紧到位

AN DB109.DBX 23.7 //C轴松开到位

O

A M 42.7

)

S M 42.1

R M 42.0

A M 42.1

R M 42.2

A M 42.1

AN DB35.DBX 2.1

R DB35.DBX 24.5

A M 42.1

A DB34.DBX61.3

S DB34.DBX24.5

A M 42.1

A DB34.DBX96.5

R M 42.3

A Q 2.1

AN M 42.3

A DB109.DBX 23.6 //C轴夹紧到位

= DB34.DBX 2.1

7 结束语

AMO圆钢栅尺的安装方式保证附件头的位置检测不受振动影响，圆钢栅尺的材质保证位置检测不受电磁干扰，其绝对值信号保证位置检测长期精准。选择AMO绝对式圆钢栅尺，既节省了安装空间，又提高了反馈信号的抗干扰能力，同时减少了因附件头位置检测错误导致的机床受损、工件报废等问题。