西门子 808D系统对配备不同编码器的电机在加工当中的控制

刘宁

（沈阳机床股份有限公司沈一车床厂，辽宁沈阳 110142）

【摘要】：本文阐述了西门子808D系统对配备不同编码器的电机在加工当中的控制方法和技巧，以及在加工当中需要注意的事项

【关键词】编码器的构成 编码器的回零 西门子808D系统对回零的控制 编码器的故障分析与解决

1引言

数控机床进行不同零件的加工中，要对零件加工起点进行确认，在找到零件加工起点后让电机知道当前的位置，知道这个位置后，数控系统才能够对零件进行精确的加工，或者在主轴进行定位操作时也需要系统能够识别出零点的位置，那么对零点位置以及加工起点的识别需要用到编码器进行检测，而编码器分为增量式编码器和绝对值式编码器，有在电机上面的，也有在机械部件上面的，在加工当中的执行过程是不一样的，本文主要利用西门子808D系统对配备不同编码器的电机在进行加工当中的不同点进行说明，以及在不同的编码器电机运行时需要注意的一些事项进行阐述，对加工运行当中出现的问题给出了相应的一些解决方法和排除技巧。

2编码器的构成

数控系统在加工机械零件时，需要用到车刀进行加工，车刀在进行加工之前需要对加工的起点进行控制，在找到加工起点后，然后执行零件的加工。那么在这里要用到编码器，编码器有安装在电机上面的，也有的编码器安装在机械部件上，比如X轴的滑板上面，机床主轴的外轴上面，这些安装的编码器都是对电机运行以后检测电机的运行状态，也可以检测电机运行的位置和速度，对电机速度的检查可以在电机进行旋转时通过编码器进行反馈，对电机位置的检查主要是根据编码器的刻度位置进行反馈检查。编码器分为增量式的编码器和绝对值式的编码器，在车床主轴上面安装增量编码器的比较常见，在机床的进给轴上面安装有绝对值的编码器比较常见，但是也有的机床在进给轴上面的电机上面安装增量编码器，因为增量式编码器在配套给数控系统使用时，成本价格相对低一些，所以可以节约一点成本，但是后来绝对值编码器价格也在降低，那么需要根据用户的要求去进行选择。编码器的供电电源5伏的比较多一些，别的供电电压也有，但是并不常见。编码器在安装在主轴上面时，编码器可以做成圆柱形状的，编码器前端有一个旋转轴，这个旋转轴通过联轴节可以与挂在机床主轴箱的主轴同步带轮进行连接，这样的连接需要增加安装托板进行转接，需要占用一些机床的使用空间，但是可以通过同步带轮与主轴的不同传动比设计出不同转速的反馈，这样的不常用，建议数控车床在做同步带轮的时候尽量与主轴实现1:1的连接方式。在主轴上面安装的编码器主要以增量式编码器多一些，主要应用在主轴旋转控制去检查主轴的旋转速度，在对主轴位置的检查时，需要配置其他配置来进行其他功能的检测，需要根据实际情况去选用和配置调整。在进给轴上面的电机上，在进给轴的电机上面安装有编码器，这个编码器安装在电机的后面，在编码器的上部有编码器电缆的接口，通过这个接口可以把编码器的信号输送给数控系统。在进给轴的相关部件上，有的机床还配置有光栅尺等检测部件，这里主要介绍安装在进给轴电机上面的编码器，这种编码器是集成在电机上面的，当进给轴电机在床鞍上面移动时，编码器也跟随电机进行移动，机床X轴上面的电机编码器主要检测X轴电机在移动时的位置和速度，Z轴电机上面的编码器主要检查Z轴进行移动时Z轴电机的位置和速度，这种编码器里面有光栅或者是刻有光度标的信息的检测单元，在电机进行移动转动时，编码器会记下电机移动时的电信号，把这个电信号传送给数控系统，数控系统会根据这些信号对加工程序进行控制。进给轴电机上面的编码器一般都安装在电机的最后面，在进行电机安装的时候要注意轻放电机，并且不能用重物去敲击编码器位置，这样操作容易对编码器内部零件造成损坏，所以在安装进给轴电机时要注意安装标准。编码器的检测精度也分为很多等级，有512线的，有1024线的，有2048线的等等，不同精度的编码器对信号的细分等级不一样，所采集出来的信号也不一样，但是这些不同种类的编码器的精度要与机床部件本身的精度等级相匹配，当机械部件的精度很低时，编码器精度配置的很高时，那么检测出来的精度一样是不成功的，系统还会发出报警提示，所以在对部件进行选择编码器精度时，一定要与机械部件本身所能实现的精度进行匹配性的选择，这样才能发挥出编码器的最大精度，同时编码器采集的信息会显示在数控系统的界面上面，上面有轴的位置坐标信息，也有轴的旋转速度信息，这些都是编码器通过与数控系统的通讯实现的，数控系统通过对编码器信息的采集能够精准的控制电机动作，保证零件在程序加工当中的正确性。

3编码器的回零

编码器的回零是指编码器在对零件加工之前，对电机和部件位置的校订。在增量编码器当中，编码器需要进行回零操作，在绝对值编码器当中编码器不需要进行回零操作，增量编码器是只有检测机构，在编码器断电以后，系统再次上电时，如果不对编码器进行特殊控制的话，那么增量编码器不能自己自动找到上次断电时加工当中的位置信息，需要进行回零操作，让编码器找到加工当中需要的起始点位置，而绝对值编码器是在编码器或者驱动等位置安装有保存数据的电池给供电来保存上次断电时的位置，所以在系统再次上电时，编码器传输给系统的是上次断电时的电机编码器位置，而增量器因为没有电池给编码器提供电源去保持断电的位置数据信息，所以再次上电的时候需要给电机进行回零操作，重新建立机床的零点位置。

4 808D系统对编码器回零的控制

西门子808D系统对编码器回零操作的控制主要分为两种，一种是对绝对值编码器回零的控制，一种是对增量编码器的回零控制，在绝对值编码器的电机控制时，因为绝对值电机的编码器能够在重新上电后记忆上次断电时的电机位置，所以不需要再进行回零操作，但是在机床断电后，进给轴丝杠位置发生变化后，重新上电后，数控系统需要对绝对值电机进行位置设定。在对增量编码器控制时，需要对增量编码器进行回零控制，因为在机床断电以后，再进行上电后，增量编码器的位置与断电值钱的位置不一致，所以要重新回零，重新建立机床参考点信息。在数控机床上安装有三爪限位开关，三爪开关也就是有三个接触点，上面的接触点代表进给轴的正向极限的接触位置，下面的接触点代表负向的接触点位置，这两个位置点代表的正负方向可以进行调整，在中间的接触点代表机床的回零位置，当机床进给轴移动到这个位置时，回零点的信号就会导通，这个回零信号就会传送给数控系统，每个系统都不是完全相同，西门子系统会在回零信号接触两次后完成回零的操作，数控系统完成对进给轴电机编码器位置的设定，可以设置当前点为机床的零点位置，有了这个零点位置后，机床才能够进行零件的加工操作，有的参数可以设置，当机床增量编码器在开机后没有进行过电机的回零操作时，系统会发出报警，并提示完成回零操作，保证机床加工的安全性。

5 编码器在加工中的故障分析

编码器在机床加工中，有时会因为内部元件的损坏而发生报警，也有可能连接的编码器线断电而发出报警，在进行故障分析时，条件允许的话可以用替换法进行排除，其次可以根据系统上的诊断信息进行检测，通过对电缆和编码器本身的检测还有对外部干扰的检查可以快速的找到问题并加以解决。

6结论

通过对编码器的回零等控制，可以对加工坐标系的零点进行确定与设定，从而保证了加工的正确性。

参考文献：

1．《自动控制原理》张冬妍 主编 机械工业出版社 2011-7-1

2．《SINUMERIK808D开机调试手册》系统资料系列 版本05.2012