SINUMERIK 840D數控機床位置測量系統的切換方法研究

張禹　李超　劉曉旭

摘 要：文章根據作者在SINUMERIK 840D數控機床位置測量故障維修實踐工作中的體會，將數控機床位置測量系統切換作用及方法進行剖析，同時將其本質進行描述，并通過實例具體著重的介紹了數控機床全閉環與半閉環測量系統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成功切換，提高處理問題的效率。

關鍵詞：全閉環；測量系統；數控機床；半閉環

（1）SINUMERIK 840D數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檢測系統，通常情況下稱為第一測量系統。另一種為光柵尺和讀數頭完成的全閉環檢測系統，通常情況下稱為第二測量系統。在機床實際維修過程中，經常會遇到光柵尺及讀數頭污染或損壞，或者相關電纜損壞，造成數控系統全閉環位置檢測環節出現問題。如機床故障不能在短期內盡快修復，本著由簡到難、一切為生產的原則，為解決實際問題，要把全閉環切換至半閉環，而且好多情況下，測量系統報錯不一定是由于讀數頭，光柵尺真的過臟，而是由于線路過長信號變弱，車間強電干攏大，屏蔽不好等等原因使測量系統偶發報警也是常有的事，雖然此時機床無法正常開動，但這時候如果把位置檢測環節從第二測量系統（全閉環）生效，切換到第一測量系統（半閉環）生效，清掉報警開離測量系統報錯的位置，再改回全閉環，報警也可能被排除并繼續生產。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數控機床工作過程中，哪一個測量系統生效，是通過接口信號DB3X.DBX1.5/1.6來實現的。以機床第一個坐標軸為例：如果DB31.DBX1.5=1，則第一測量系統生效；如果DB31.DBX1.6=1，則第二測量系統生效；通常情況下，機床設置第二測量系統生效。下面以實例介紹一下數控機床位置測量系統的切換作用及普遍采取的操作方法。

例1：某臺840D數控系統？準260鏜銑床的測量系統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。我們經常采取上述修改數據臨時用位置半閉環代替全閉環（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軸切換至半閉環工作狀態。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，多次移動試驗機床如無報警則可改回數據正常運行。如改回參數仍報警，機床臨時利用這種半閉環加工方式也可以在生產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據至全閉環工作狀態即可。實踐經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與全半閉環的相互切換。對于兩種測量系統的相互切換，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與全半閉環的相互切換。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，以另一臺數控機床為例，來說明上述情況。

例2：某840D數控十米立車同樣全閉環狀態下X軸主動編碼器報警，其全半閉環測量系統相關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軸測量系統半閉環生效。

當DB20.DBX4.0為“1時，"DB31.DBX 1.5 為“0”，

DB31.DBX 1.6為“1”。

則X軸測量系統全閉環生效。

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與半閉環工作狀態的切換。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。

根據以上程序分析，本機床全閉環與半閉環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，就可以根據實際要求分別完成對X、Y、Z、W、SP各軸全閉環與半閉環的切換功能。各坐標軸位置環狀態與相關參數的對應關系如下表：

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與半閉環的切換功能。

（3）小結：在機床實際維修過程中，如果遇到機床某一坐標軸全閉環位置檢測環節出現問題，維修人員為了分析故障，解決問題，要把全閉環切換至半閉環，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的編輯結果是否可以保持。然后根據具體的PLC程序采取相應的正確的操作方法。

參考文獻

[1]西門子840D簡明調試手冊[M].2006.

[2]鄧三鵬.現代數控機床故障診斷與維修[M].北京：國防工業出版社，2009.