FANUC 0IC/D全閉環(huán)控制方式的建立及應(yīng)用實(shí)例

李 丹

（四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽(yáng)618000）

FANUC 0i系統(tǒng)全閉環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)，是指用光柵作為位置檢測(cè)元件的直線軸或安裝有直接角度檢測(cè)編碼器的回轉(zhuǎn)軸的控制系統(tǒng)?？稍谕瓿砂腴]環(huán)的設(shè)定與調(diào)試基礎(chǔ)上，通過(guò)在CNC上進(jìn)行分離形檢測(cè)接口配置和設(shè)定完成。

1 全閉環(huán)系統(tǒng)硬件建立

1.1 硬件連接

全閉環(huán)與半閉環(huán)都是采用CNC上接口COP10A，通過(guò)FSSB總線（光纜）傳送CNC數(shù)字指令，也通過(guò)此光纜將反饋信息送回CNC.

全閉環(huán)與半閉環(huán)的主要區(qū)別在測(cè)量系統(tǒng)上。半閉環(huán)系統(tǒng)將伺服電機(jī)的內(nèi)置編碼器作為檢測(cè)元件，全閉環(huán)則還需要采用獨(dú)立的光柵尺或編碼器，通過(guò)“外置檢測(cè)器接口單元”（即光柵適配器）與CNC相連，并作為FSSB從站之一。硬件連接見(jiàn)圖1.

圖1 FANUC 0i閉環(huán)系統(tǒng)硬件連接

2 全閉環(huán)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定

2.1 FSSB網(wǎng)絡(luò)配置

建立全閉環(huán)系統(tǒng)，需要先完成FSSB網(wǎng)絡(luò)（半閉環(huán)）的配置。操作如下：

功能鍵“SYSTEM”→軟功能擴(kuò)展鍵5次→軟功能鍵“FSSB”，進(jìn)入FSSB網(wǎng)絡(luò)配置引導(dǎo)操作界面。

按下軟功能鍵“AMP”，進(jìn)入“驅(qū)動(dòng)器設(shè)定”界面，如圖2所示。在此界面，完成完成FSSB網(wǎng)絡(luò)（半閉環(huán)）的配置，具體參見(jiàn)參考文獻(xiàn)[1].

圖2 FSSB網(wǎng)絡(luò)配置—驅(qū)動(dòng)器設(shè)定界面

2.2 全閉環(huán)的設(shè)置

2.2.1 FSSB網(wǎng)絡(luò)配置-軸設(shè)定的設(shè)置

在“FSSB”網(wǎng)絡(luò)配置引導(dǎo)操作界面，按下“AXIS”鍵，進(jìn)入FSSB網(wǎng)絡(luò)配置-軸設(shè)定頁(yè)面中，如圖3所示，將坐標(biāo)軸的位置測(cè)量反饋輸入到分離檢測(cè)單元M1、M2對(duì)應(yīng)接口上。

圖3 FSSB網(wǎng)絡(luò)配置—軸設(shè)定界面

M1、M2：對(duì)應(yīng)圖1中外置檢測(cè)器接口單元1、外置檢測(cè)器接口單元2；M1、M2值為使用接口的值；JF101～JF104設(shè)定值分別為1～4，如為半閉環(huán)，不使用外置檢測(cè)器接口單元，其值設(shè)為0。

例如：當(dāng)X、Y軸的線性光柵分別與外置檢測(cè)器接口單元1的接口JF101、JF102連接時(shí)，應(yīng)將X軸的M1設(shè)定為1，將Y軸的M1欄設(shè)定為2.

2.2.2 全閉環(huán)的FSSB系統(tǒng)中伺服參數(shù)設(shè)定

建立全閉環(huán)的FSSB系統(tǒng)，必須設(shè)定伺服參數(shù)[2]。

（1）參數(shù)PRM1905的#7、#6：是否使用外置檢測(cè)器接口單元。使用外置檢測(cè)器接口單元1（M1），1905的#6為1，不使用為0；使用外置檢測(cè)器接口單元2(M2)，1905的#7為1，不使用為0.

（2）參數(shù)PRM1910～1919：從屬器轉(zhuǎn)換地址號(hào)。第1個(gè)外置檢測(cè)器接口單元（離CNC近的）設(shè)為16，第2個(gè)外置檢測(cè)器接口單元（離CNC遠(yuǎn)的）設(shè)為48.

（3）參數(shù) PRM1936（M1）和 1937(M2)：光柵適配器連接器號(hào)。設(shè)定值為占用接口號(hào)減1。例如：X軸占用外置檢測(cè)器接口單元1的JF101，則X軸對(duì)應(yīng)PRM1936值為0（1-1=0）；Y軸占用外置檢測(cè)器接口單元1的JF102，則Y軸對(duì)應(yīng)PRM1936值為1（2-1=1）。

（4）CNC參數(shù)PRM1815.1=1，生效分離檢測(cè)接口。

2.2.3 全閉環(huán)的初始化伺服參數(shù)的設(shè)定

以下參數(shù)的設(shè)定值，全閉環(huán)與半閉環(huán)不同；本文僅對(duì)全閉環(huán)設(shè)定值進(jìn)行說(shuō)明。

（1）PRM2084/PRM2085（N/M）：柔性齒輪比（也稱檢測(cè)倍乘率DMR）[3]

（2）PRM1821

（3）PRM2024

以上參數(shù)設(shè)定完成后，全閉環(huán)控制系統(tǒng)建立。

3 全閉環(huán)設(shè)定的實(shí)例

實(shí)例1：某機(jī)床X軸（直線軸）采用串行輸出光柵尺建立位置全閉環(huán)系統(tǒng)，最小移動(dòng)單位為0.001 mm，絲杠螺距為10 mm（電機(jī)與絲杠直連）；光柵尺的分辨率0.0005 mm，零脈沖間距為50 mm；光柵尺的連接接口為分離形檢測(cè)單元1的接口JF101。試確定位置控制系統(tǒng)的參數(shù)。

解：根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，全閉環(huán)參數(shù)設(shè)定如下：

①在FSSB網(wǎng)絡(luò)配置的“軸設(shè)定”頁(yè)面（見(jiàn)圖3）將X軸的M1欄設(shè)定為1；

②參數(shù)PRM1905的#6設(shè)為1；1905的#7為0;

③PRM1936（M1）設(shè)為 0；

④參數(shù)PRM1910～1919：根據(jù)分離形檢測(cè)單元1（M1）與CNC的安裝順序，其中之一設(shè)為16，例如M1安裝位置距離CNC的第3位，則PRM1912=16

⑤參數(shù)PRM1815.1=1，生效分離檢測(cè)接口；

⑥參考計(jì)數(shù)器容量設(shè)定為RM1821=50/0.001=50000；

⑦柔性齒輪比參數(shù)：N/M=0.0005/0.001=1/2，即 PRM2084=1，PRM2085=2；

⑧電機(jī)每轉(zhuǎn)位置反饋脈沖數(shù)：PRM2024=10/0.0005=20000；

實(shí)例2：某機(jī)床的A軸位置全閉環(huán)系統(tǒng)，其最小移動(dòng)單位為0.001O，減速比為1/2（電機(jī)每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)180O），位置檢測(cè)元件為220的編碼器，輸出接口為分離檢測(cè)單元1的JF104.試確定全閉環(huán)系統(tǒng)參數(shù)。

①在FSSB網(wǎng)絡(luò)配置的“軸設(shè)定”頁(yè)面（見(jiàn)圖3）將A軸的M1欄設(shè)定為4；

②參數(shù)PRM1905的#6設(shè)為1；1905的#7：0；

③PRM1936（M1）設(shè)為 3；（4-1=3）；

④參數(shù)PRM1910～1919：根據(jù)分離形檢測(cè)單元1（M1）與CNC的安裝順序，其中之一設(shè)為16；

⑤參數(shù)PRM1815.1=1，生效分離檢測(cè)接口；

⑥參考計(jì)數(shù)器容量設(shè)定為PRM1821=360/0.001=360000；

⑦柔性齒輪比參數(shù)：220的編碼器電機(jī)每轉(zhuǎn)脈沖計(jì)算值為 1000000，因此 N/M=(360/1000000)÷0.001=9/25，即 PRM2084=9，PRM2085=25；

⑧電機(jī)每轉(zhuǎn)位置反饋脈沖數(shù)：PRM2024=12 500/2=6 250.

4 結(jié)束語(yǔ)

FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)全閉環(huán)建立，在完成半閉環(huán)的設(shè)定與調(diào)試基礎(chǔ)上，通過(guò)在CNC上進(jìn)行分離形檢測(cè)接口配置和設(shè)定完成的。

[1]宋 松.FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)連接調(diào)試與維修診斷[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010:144-150.

[2]北京發(fā)那科機(jī)電有限公司.FANUCSeries0-MODELD/FANUC Series 0Mate-MODELD參數(shù)說(shuō)明書[Z].北京：.北京發(fā)那科機(jī)電有限公司，2004.

[3]劉永久.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修技術(shù) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007:90-93.