SINUMERIK 840D數(shù)控機床位置測量系統(tǒng)的切換方法研究

張禹　李超　劉曉旭

摘 要：文章根據(jù)作者在SINUMERIK 840D數(shù)控機床位置測量故障維修實踐工作中的體會，將數(shù)控機床位置測量系統(tǒng)切換作用及方法進行剖析，同時將其本質(zhì)進行描述，并通過實例具體著重的介紹了數(shù)控機床全閉環(huán)與半閉環(huán)測量系統(tǒng)之間相互切換的根本是由機床PLC程序決定的。只要采用正確的研究步驟與合理的分析方法，就能準確的將測量系統(tǒng)成功切換，提高處理問題的效率。

關鍵詞：全閉環(huán)；測量系統(tǒng)；數(shù)控機床；半閉環(huán)

（1）SINUMERIK 840D數(shù)控機床各坐標軸的位置檢測通常有二種類型。一種為電機編碼器完成的半閉環(huán)檢測系統(tǒng)，通常情況下稱為第一測量系統(tǒng)。另一種為光柵尺和讀數(shù)頭完成的全閉環(huán)檢測系統(tǒng)，通常情況下稱為第二測量系統(tǒng)。在機床實際維修過程中，經(jīng)常會遇到光柵尺及讀數(shù)頭污染或損壞，或者相關電纜損壞，造成數(shù)控系統(tǒng)全閉環(huán)位置檢測環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。如機床故障不能在短期內(nèi)盡快修復，本著由簡到難、一切為生產(chǎn)的原則，為解決實際問題，要把全閉環(huán)切換至半閉環(huán)，而且好多情況下，測量系統(tǒng)報錯不一定是由于讀數(shù)頭，光柵尺真的過臟，而是由于線路過長信號變?nèi)?，車間強電干攏大，屏蔽不好等等原因使測量系統(tǒng)偶發(fā)報警也是常有的事，雖然此時機床無法正常開動，但這時候如果把位置檢測環(huán)節(jié)從第二測量系統(tǒng)（全閉環(huán)）生效，切換到第一測量系統(tǒng)（半閉環(huán)）生效，清掉報警開離測量系統(tǒng)報錯的位置，再改回全閉環(huán)，報警也可能被排除并繼續(xù)生產(chǎn)。既使不能排除，將故障的機床坐標軸開至合適的位置，維修者也可以很方便地檢查、拆卸或者更換損壞的部件。

SINUMERIK 840D數(shù)控機床工作過程中，哪一個測量系統(tǒng)生效，是通過接口信號DB3X.DBX1.5/1.6來實現(xiàn)的。以機床第一個坐標軸為例：如果DB31.DBX1.5=1，則第一測量系統(tǒng)生效；如果DB31.DBX1.6=1，則第二測量系統(tǒng)生效；通常情況下，機床設置第二測量系統(tǒng)生效。下面以實例介紹一下數(shù)控機床位置測量系統(tǒng)的切換作用及普遍采取的操作方法。

例1：某臺840D數(shù)控系統(tǒng)？準260鏜銑床的測量系統(tǒng)X軸主動編碼器硬件報錯，這個機床的X軸近二十米長，如果一開始就從擦尺入手，即費時又費力。我們經(jīng)常采取上述修改數(shù)據(jù)臨時用位置半閉環(huán)代替全閉環(huán)（即脈沖編碼器臨時代替光柵尺）的方法來嘗試處理問題。

當機床一個軸例如X軸要求切換至半閉環(huán)時，進入主菜單→診斷→PLC→I/O頁面直接編輯DB31.DBX1.5=1 DB31.DBX1.6=0，并按下接收鍵，就可以單獨把X軸切換至半閉環(huán)工作狀態(tài)。之后就可以開動X軸，使有故障的坐標軸開離報警出錯的位置，再改回此軸全閉環(huán)，多次移動試驗機床如無報警則可改回數(shù)據(jù)正常運行。如改回參數(shù)仍報警，機床臨時利用這種半閉環(huán)加工方式也可以在生產(chǎn)任務緊的情況下完成一些加工精度要求不高的加工任務。待客觀條件滿足之后，機床再徹底維修恢復全部數(shù)據(jù)至全閉環(huán)工作狀態(tài)即可。實踐經(jīng)驗證明這種方法是簡單易行且行之有效的，即縮短了維修時間，同時也提高了生產(chǎn)效率。

（2）上例是一種普遍的切換方法，即在機床MMC單元位置診斷選項中的PLC I/O頁面，直接編輯DB3X.DBX1.5/1.6的值。即直接把DB3X.DBX1.5設置為“1”或“0”，把DB3X.DBX1.6設置為“0”或“1”，來完成機床某一坐標軸半閉環(huán)與全半閉環(huán)的相互切換。對于兩種測量系統(tǒng)的相互切換，不同的機床及不同的PLC用戶程序有不同的切換方法，機床維修者應根據(jù)實際情況，采取相應的正確的方法。但是在實際使用過程中，一些維修人員不注意各個機床具體PLC程序的變換和差別，不管什么情況，只采用一種方法，即在機床MMC單元位置診斷選項中的PLC I/O頁面，直接編輯DB3X.DBX1.5/1.6的值。即直接把DB3X.DBX1.5設置為“1”或“0”，把DB3X.DBX1.6設置為“0”或“1”，來完成機床某一坐標軸半閉環(huán)與全半閉環(huán)的相互切換。但實際操作過程中，有些機床可以接收這種直接切換的方法，有些機床并不接收這種切換方法。下面，以另一臺數(shù)控機床為例，來說明上述情況。

例2：某840D數(shù)控十米立車同樣全閉環(huán)狀態(tài)下X軸主動編碼器報警，其全半閉環(huán)測量系統(tǒng)相關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

當DB20.DBX4.0為"0時，"DB31.DBX 1.5 為“1”，

DB31.DBX 1.6為“0”。

則X軸測量系統(tǒng)半閉環(huán)生效。

當DB20.DBX4.0為“1時，"DB31.DBX 1.5 為“0”，

DB31.DBX 1.6為“1”。

則X軸測量系統(tǒng)全閉環(huán)生效。

對于這種情況，直接編輯DB3X.DBX1.5/1.6的值，就不可以完成機床軸全閉環(huán)與半閉環(huán)工作狀態(tài)的切換。應想辦法找到與之相關的信號，編輯它們才能真正達到置位成功的目的。

根據(jù)以上程序分析，本機床全閉環(huán)與半閉環(huán)切換的具體操作方法為，在MMC單元位置，依次按下 主菜單→診斷→PLC→I/O，在此頁面直接編輯DB160.DBB0的值，就可以根據(jù)實際要求分別完成對X、Y、Z、W、SP各軸全閉環(huán)與半閉環(huán)的切換功能。各坐標軸位置環(huán)狀態(tài)與相關參數(shù)的對應關系如下表：

對于這種情況，直接編輯DB3X.DBX1.5/1.6的值，同樣不可以完成機床各軸全閉環(huán)與半閉環(huán)的切換功能。

（3）小結(jié)：在機床實際維修過程中，如果遇到機床某一坐標軸全閉環(huán)位置檢測環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，維修人員為了分析故障，解決問題，要把全閉環(huán)切換至半閉環(huán)，那么在切換之前，維修人員一定要讀明白機床PLC程序中與DB3X.DBX1.5/1.6相關的程序部分，知道DB3X.DBX1.5/1.6與什么信號有關，受什么信號控制，在PLC I/O頁面對DB3X.DBX1.5/1.6的編輯結(jié)果是否可以保持。然后根據(jù)具體的PLC程序采取相應的正確的操作方法。

參考文獻

[1]西門子840D簡明調(diào)試手冊[M].2006.

[2]鄧三鵬.現(xiàn)代數(shù)控機床故障診斷與維修[M].北京：國防工業(yè)出版社，2009.