0326840Dsl数控系统配直线光栅尺的设定与调整

第一作者联系方式：

姓名：杜山 性别：男 民族：汉 学历：本科

出生年月：1984年1月28日 职称：助理工程师 研究方向：数控机床的设计与制造 手机：13991611365 工作单位：汉川数控机床股份公司 油箱地址：dushan200888@126.com

联系地址：陕西省汉中市汉台区益州路中段和谐春天小区116#405室 邮政编码：723000

840Dsl数控系统配直线光栅尺的设定与调整

杜山 陈国强 徐宝华

（汉川数控机床股份公司，陕西，汉中，723000）

摘要：本文介绍了SIEMNENS 840Dsl数控系统配直线光栅尺时的参数设定与参考点的调整方法，及PLC程序中的控制。

关键词：全闭环控制；增量式光栅尺；距离编码；绝对式光栅尺；参考点调整

Setting and Adjustment of 840Dsl CNC System with Linear Grating

Du Shan Chen Guoqiang Xu Baohua

①

②

③

①

②

③

（Hanland CNC Machine Tool Co LTD,HanZhong, 723000）

Abstract: This paper introduces the parameter setting of SIEMENS 840Dsl CNC system with linear grating scale ,the adjustment method of the reference point and the control of PLC program.

Key words:Full closed-looped control;Incremental grating scale;Range code;Absolute grating scale;Reference point adjustment. 0 引言

随着国内数控机床的发展，原来精密滚珠丝杠加编码器式的半闭环控制系统已无法满足用户的需求。线性光栅尺对数控机床各线性坐标轴进行全闭环控制。它能够满足机床的高精度定位和高速加工的要求。本文将分别介绍SIEMENS 840Dsl数控系统配增量式、带距离编码参考点增量式及绝对式直线光栅尺实现全闭环控制时的测量口切换、参数设定及参考点的调整方法。机床的全闭环控制主要由硬件连接、PLC程序控制、参数设定和参考点调整组成。 1 硬件连接

直线光栅尺测量直线轴位置时不存在任何附加的机械传动元件。安装在滑板上的直线光栅尺可以检测出机床传动链传递的误差，并能在控制系统电路中给予修正。因此，它能消除由于滚珠丝杠温度特性、反向间隙、螺距误差的运动特性等误差源造成的传动误差。对于SIEMENS 840Dsl数控系统的全闭环控制基本连接如 “图1” 所示。

图1

2 PLC程序控制

在840Dsl数控系统中NCK有两个位置测量系统。

轴位置测量口1的信号：DB3X.DBX1.5 轴位置测量口2的信号：DB3X.DBX1.6

当DB3X.DBX1.5=1，DB3X.DBX1.6=0时，位置测量口1有效，即半闭环控制。当DB3X.DBX1.5=0，DB3X.DBX1.6=1时，位置测量口2有效，即全闭环控制。在调试全闭环控制前必须先调试半闭环控制，同时零点减速开关，正、负向硬件限位开关也必须调整好，确保其动作安全可靠。在PLC控制程序中就需要对轴位置测量口进行切换，如 “图2” 所示。

图2

如上图所示：系统在PLC状态下，更改M1.0的值就可以进行X轴的测量口切换了。在MD30200 = 2 的前提下，M1.0 = 0为X轴半闭环控制，M1.0 = 1为X轴全闭环控制。 3 轴设定：

不同型号直线光栅尺，840Dsl数控系统的参数设定值也不尽相同。作为机床厂家选用的光栅尺型号基本比较固定。现以海德汉增量式直线光栅尺LB382为例配X轴第二编码器为例说明：

主要操作步骤如下：

①、 “调试”→“驱动系统”→“驱动”显示如图3

图3

②、按软键“更改”→“下一步”直到出现如图4

图4

如图4所示选中□编码器2，DM_22.X502-SM_27-Encoder_28为驱动配置里面的组件号，与实际硬件X轴第二编码器硬件所对应。具体编号应在驱动配置查出后，选择正确的组件号!

③、按软键“下一步”

图5

④、按软键“输入数据”

图6

如图6所示由于X轴第二编码器海德汉LB382为直线光栅尺，栅距是40000Nm,增量的正余弦1VPP信号，数控系统检测一个零脉冲信号，所以设置如图6所示。

逆转里面可以先选择默认值1H/3H，移动轴以后如果报警测量方向反了，把逆转里两个方括号里面同时选中或同时取消1H/3H之间切换，即可实现测量方向反向！

⑤、按上图6软键“确定” →“下一步”直到“完成”第二编码器设定完毕。 4 轴分配：

使用Start-Up Tool软件分配驱动，主要操作步骤如下：

①、“Drives”（驱动）→“Drives System”（驱动方式）→“Assign Axis”（分配轴）出现如图7所示。Drive+和Drive-可以选中其他驱动。

图7

②、“Change”（更改），出现图8

图8

如图8所示，将X轴分配给“伺服驱动3.3.4”，实际硬件连接中X轴电机是和“伺服驱动3.3.4”相连接。软件设定要和硬件连接相一致！

③、点击“Accept”(接受)确认所做选择。

点击“Accept”(接受)，自动修改轴参数相关数据，如：驱动器的逻辑号

（MD30110,MD30220）、编码器的数量（MD30200）、编码器参数（MD31020）等。 5 回零速度设置

回零之前还需将回零速度设定好。MD34050=0时，当机床回零开关碰到参考点开关时，数控系统检测到DB3X.DBX12.7=1后，反向寻找零脉冲，如图9所示；MD34050=1时，当机床回零开关碰到参考点开关时，数控系统检测到DB3X.DBX12.7=1后，则会继续向

前走，寻找零脉冲，如图10所示。

图9

符号 VC VM VP

图10

参数号 数据名 设定值（参考） 参数设定说明 MD34020 REFP_VELO_SEARCH_CAM 5000 需找参考点开关的速度 MD34040 REFP_VELO_SEARCH_MARKER 300 寻找零脉冲的速度 MD34070 REFP_VELO_POS 10000 定位速度 NCK复位，在PLC状态下，将相关轴的测量口2设定为有效(例如将图2的X轴M1.0=1)，

机床的轴使能投入后，全闭环控制就被激活。先低速移动该轴，若无报警，则完成全闭环设定。若出现报警25040“静止误差”、25050“轮廓监控”、 25060“速度设定值限制”，说明反馈值和电机方向相反，这些报警随机出现与相关的极限值的设置有关，则需要更改以下参数的设定值来消除报警。 参数号 原始值 P410[1] 0H 设定值 0H 或 3H 参数设定说明 编码器实际值取反 更改步骤：

①、调试→机床数据→驱动数据，将P10改为“[4]编码器调试”。 ②、驱动数据里面将P410改为“0H”或“3H”。 ③、驱动数据里面将P10改为“[0]就绪”。

④、保存数据，通过“Rest(po)软键或电源开关激活数据”。 ⑤、设定完成，再移动轴，就不会出现上面的报警。

备注：不要修改MD32110[1]的值，否则会影响DSC功能，所以一般建议修改驱动参数P410。

6 第二编码器回零及参考点调整

光栅尺的测量方式分增量式光栅尺和绝对式光栅尺两类。

增量式光栅尺就是光栅扫描头通过读出到初始点的相对运动距离而获得位置信息，为了获得绝对位置，这个初始点就要刻到光栅尺的标尺上作为参考标记，所以机床开机时必须回参考点才能进行位置控制。

绝对式光栅尺以不同宽度、不同间距的闪现栅线将绝对位置数据以编码形式直接制作到光栅上，在光栅尺通电的同时后续电子设备即可获得位置信息，不需要移动坐标轴找参考点位置，绝对位置值从光栅刻线上直接获得。

调试第二编码器之前，应设置对应轴的M(例如将图2的X轴M1.0=1)代码及参数，使第二编码器生效。以下是直线光栅尺共同需要设置的参数： 参数号 原始值 设定值 参数设定说明 MD30200 MD31000[1] MD31040[1]

1 0 0 2 1 1 编码器数量 线性编码器（光栅尺） 测量系统安装在机床上 ⑴ 增量式光栅尺的回零方法：

①、配有增量式编码器，通常设置有回零开关（凸轮），通常设计为正向回零、

反向搜索零脉冲。

②、 增量编码器回零的主要参数为： 参数号 原始值 设定值 参数设定说明 MD30240[1] 0 1 增量式编码器 1 1 MD34000 有挡块，即回零开关 0 MD34010 通常=0 回零方向为正方向回零 10000 MD34030 行程+20 到减速挡块的最大距离 MD34060[1] 20 行程（最大） 搜索零点标记最大距离 0 MD34100[1] 通常=0 参考点位置 0 MD34200[1] 1 增量线性编码器回参考 点模式 注：第一测量系统的数据设到方括弧中序号为[0]的参数中；第二测量系统的数据设到方括弧中序号为[1]的参数中。

③、回零方法：

先确认回零开关完好、正常，再在回零方式下，按压“+”方向键，即可。 ④、回零过程：

按压“+”方向键，机床坐标开始以N34020速度向正方向移动，搜索回零开关，当碰到回零开关后，减速、停止、反向，以较慢的MD34040速度反向退离回零开关，并搜索零脉冲，找到零脉冲后，以MD34080的距离值定位结束。

使用小技巧：设定MD11300=“0”时，返回参考点时，只需按一次，机床便自动实现回零。若设定MD11300=“1”时，手要一直按着方向键，否则手一松轴便会暂停。

⑵ 带距离编码的增量式光栅尺的回零方法：

必须选用距离编码光栅尺,如：发格距离编码光栅尺的型号是GOP-***-5或LOP-***其中O表示距离编码的光栅尺。

①、 带距离编码的增量式光栅尺回零的主要参数

以发格LOP距离编码光栅尺为例，该光栅尺两个连续零标记之间的距离d=80mm，栅距为40um，则参数设置为： 参数号 原始值 设定值 参数设定说明 增量式编码器 光栅尺的栅距 搜索零点标记最大距离（按2倍光栅尺的d值设定） MD34200[1] 0 3 带距离码参考点标记的光栅 尺回参考点模式 MD34320[1] 0 0或1 光栅尺的安装方向是否与机 床坐标方向一致，0为一致 ②、距离编码光栅尺回零的具体步骤： 1）首先在不加全闭环的情况下，移动方向应正确

2）在半闭环下，选回零方式，按“+”键，使机床回零，即将机床移动到零点位置处

3）改为全闭环，选回零，按“-”键，使机床向负向回零。当机床移动一个

MD30240[1] 0 MD31010[1] 0.01 MD34060[1] 20 1 0.04 160 距离d时，即停止 。将此时的机床坐标显示值加上（+）或减去（-）当前移动的实际值（即移动一个d值），填入34090中。

③、继续在回零方式下，按“-”键，等此次回零结束后，再观察当前坐标显示

值是否与机床的实际位置相等，如相等，则刚才填入34090中的值是正确的；如不相等，则应将刚才填入的值，按加法计算后，再重新填入在34090中，再重新回零，按“-”键，回零结束后，再观察当前坐标显示值是否与机床的实际位置相等，直到相同时结束。

注意：在回零方式下，每按一次“-”键，机床移动一个d值（d为距离编码光栅尺两个零标记之间的距离）。 注：计算绝对偏置值方法:

1）若长度测量系统与机床系统同方向：

MD34090[1] = 机床的实际位置 + 测量系统实际位置值

2）若长度测量系统与机床系统反方向：

MD34090[1] = 机床的实际位置 - 测量系统实际位置值 ⑶ 绝对式光栅尺的回零方法： ①、设置机床参数： 参数号 原始值 设定值 参数设定说明 MD30240[1] 0 4 编码器反馈类型 MD34200[1] 0 0 回参考点模式 MD34210[1] 0 0 绝对值编码器状态：初始 ②、进入“手动”方式，将坐标移动移动到一个已知位置。 ③、输入已知位的位置值MD34100[1],建议移动到机床的零点位置，则MD34100[1]的值就采用默认值0，如果需要指定或已知机床的位置值，MD34100[1]里面就填入该值。

④、将该轴参数MD34210[1]设定为“1” 。(激活编码器零点调整功能) ⑤、复位以激活修改的参数。 ⑥、转换到JOG－REF方式。

⑦、按正方向键（MD34010=0），按负方向键（MD34010=1）。无坐标移动，但系统自动设定了参数MD34090[1]和MD34210[1]。

⑧、检查该轴参数MD34210[1] 变为“2”。（轴已调整完成）

⑨、当前的偏置值自动输入到 该轴参数MD34090[1]中,本轴调整完成。 屏幕上的显示位置为MD34100[1]设定的位置，回参考点结束。 7 结束语

当然，西门子840Dsl数控系统配直线光栅尺的参数设定及调试还有一些好的方法和技巧，这需要工作者在实际工作中不断摸索。但是，只要把相关参数的含义能弄清楚，对于各种类型的光栅尺调试也就迎刃而解了。本人通过以上方法进行全闭环调试，能够方便、快速、正确的完成，我相信对于初次调试全闭环的工作者会有一定的帮助。

参考文献

[1]陈国贤.数控机床PLC编程[M].北京：国防工业出版社，2010. [2]王爱玲.现代数控机床[M].北京：国防工业出版社，2003.

[3]李宏生.机床数控技术及应用[M].北京：高等教育出版社，2003.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/79oh.html