隨著數(shù)控技術(shù)的推廣，大型的數(shù)控設(shè)備被廣泛地用于各種機械加工領(lǐng)域以滿足一些體積較大、精度較高、生產(chǎn)周期要求短的零部件的加工需求。對于這些大型的龍門式和橋式數(shù)控設(shè)備來講，為了避免加、減速運行過程中因扭矩不同而對龍門架或橋架造成損害，一般采用雙驅(qū)動控制的形式。談到雙驅(qū)動，必然會引出同步控制。

　　所謂同步控制，就是一個坐標(biāo)的運動指令能夠驅(qū)動兩個電動機同時運行，通過對這兩個電動機移動量的檢測，將位移偏差反饋到數(shù)控系統(tǒng)獲得同步誤差補償。其目的是將主、從兩個電動機之間的位移偏差量控制在一個允許的范圍內(nèi)。本文就以FANUC-15i系統(tǒng)為例淺析數(shù)控系統(tǒng)同步控制在雙驅(qū)中的應(yīng)用。

1 同步控制時的坐標(biāo)構(gòu)型和參數(shù)設(shè)置

　　在同步控制中用來作為參考的軸被定義為主動軸，跟隨主動軸同步運行的軸被定義為從動軸。

　　1.1 同步控制時的坐標(biāo)構(gòu)型

　　同步控制中主、從動軸的構(gòu)型靠系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置來實現(xiàn)，在FANUC-15i系統(tǒng)中，為7702號參數(shù)。

　　例如假設(shè)坐標(biāo)構(gòu)型如下:第1軸為X軸;第2軸為Y軸;第3軸為Z軸;第4軸為U軸;要使U軸與X軸同步，應(yīng)設(shè)置:X:O; Y:O;Z:O; U:1。

　　同時，一個主動軸可以帶多個從動軸，如X1和X2都是XM的從動軸時。

　　當(dāng)一個主動軸帶多個從動軸時，系統(tǒng)會分別對各個軸進行同步誤差檢測和同步誤差補償。為了易十辨認同一坐標(biāo)中主、從動軸在顯示中的區(qū)別，最好給主、從動軸各加一個后綴，如X1, X2 ; XM, XS。這樣，當(dāng)具體的軸出現(xiàn)了故障，系統(tǒng)也會給出相應(yīng)軸的報警。N0.1021參數(shù)是用來設(shè)置軸的后綴，如表2是對X坐標(biāo)進行同步控制時一的所對應(yīng)的后綴設(shè)置。

　　1.2 同步控制的使能

　　同步控制與普通控制的區(qū)別是:當(dāng)同步控制被使能后，主、從動軸就同步地移動，而普通控制中各個軸之間則是分別獨立地，無主、從之分。有兩種方法可以使能/中斷同步控制；

　　(1)通過參數(shù)實現(xiàn)正常情況下，我們都希望雙驅(qū)動電動機總是在同步控制中移動，這種移動最便捷、可靠的方法是通過參數(shù)來設(shè)置，使同步控制一直保持有效。

　　(2)輸入信號的方式實現(xiàn)這種方式一般在調(diào)試及判斷故障時使用，并日_只有當(dāng)N0.1817參數(shù)的SNY置0時，才能有效地使用這個信號。當(dāng)SNY x=1時，同步控制功能被選中;當(dāng)SNY x=0時，普通控制功能被選中。在這種方式下，無論SNY x置0還是置1,系統(tǒng)都不執(zhí)行同步誤差補償。

2 同步控制中的同步誤差和力矩偏差

　　2.1 同步誤差檢測

　　系統(tǒng)一旦建立起同步，則主、從動軸的位移量隨時都處十被監(jiān)控狀態(tài)，主、從動軸之間的實際位置偏差也隨時被讀取，系統(tǒng)將位移量和偏差量進行比較，然后進行平衡、調(diào)整。根據(jù)同步超差程度的不同，有不同的報警和相應(yīng)的處理方法。

　　(1)同步誤差報警1 (OT30)如果同步誤差超過參數(shù)N0.1914中設(shè)置的同步誤差極限范圍值，會出現(xiàn)OT30報警，同時電動機就會減速直到停止。在報警點上，同步誤差補償并不因報警而終止，同樣會自動執(zhí)行。因此同步誤差也因為補償而減小。一旦減小到了允許值范圍之內(nèi)時，報警可被清除。但有時也會出現(xiàn)不能完全靠自動補償就消掉報警的情況，這就需要人為校正(見后述)。

　　(2)同步誤差報警2 < SV24)如lA步誤差超過N0. 1913中設(shè)置的同步誤差極限范圍值，會出現(xiàn)SV24報警。它與OT30的不同在十:系統(tǒng)出現(xiàn)這個報警后，電動機立刻停止運行，與其他伺服報警所產(chǎn)生的作用一樣。并日_主、從動軸之間的位置偏差保持不變，也就是說系統(tǒng)并不自動執(zhí)行同步誤差補償，所以報警也就不可能被清除。這個報警只能靠人為校正。

　　2.2 同步誤差補償

　　首先設(shè)置系統(tǒng)執(zhí)行同步誤差補償功能的條件，即將參數(shù)N0. 1803#2( CLP)設(shè)為。，同步誤差補償功能就被激活。當(dāng)同步誤差量大十系統(tǒng)設(shè)置的允許誤差值時，施加在主、從動軸之間的同步誤差補償計算器會產(chǎn)生相對應(yīng)的補償脈沖量，并將這個脈沖量加到從動軸的運動指令中以達到減小甚至消除同步誤差的目的。當(dāng)然，這個補償脈沖量可能是負的，也可能是正的，它取決十主、從動軸之間的實際位置和偏差量的多少。補償功能隨著伺服斷開、伺服報警的出現(xiàn)而中斷，也不支持程序預(yù)處理功能和調(diào)試狀態(tài)。

　　在普通的同步誤差補償功能時，如同步誤差大十N0. 1912號參數(shù)設(shè)置的零區(qū)值，補償增益起作用;當(dāng)同步誤差小十零區(qū)值時，增益變?yōu)榱?，不?zhí)行同步誤差補償。

　　2.3 同步控制中力矩偏差檢測

　　在雙驅(qū)動中，除了主從動軸的位移量要同步，力矩同樣要求同步。力矩偏差檢測信號在伺服準(zhǔn)備信號SA變?yōu)楦唠娖綍r有效，SA變?yōu)榈碗娖綍r無效。

坐標(biāo)間的力矩差一旦出現(xiàn)異常系統(tǒng)應(yīng)能及時報警以終止運動指令的發(fā)出。

　　根據(jù)以下步驟來獲得臨界值參數(shù):

　　(1)先設(shè)置以下參數(shù):N0. 1716=14564，將報警檢測界值設(shè)到最大;N0. 2208的##3設(shè)為1:顯示伺服空余數(shù)據(jù)頁面。

　　(2)在伺服空余數(shù)據(jù)頁ICI上設(shè)置:數(shù)據(jù)1參數(shù)1:0;參數(shù)2:178，兩同步軸之間的力矩差的絕對值就以10進制方式顯示在主動軸區(qū)域內(nèi)。

　　(3)在普通操作方式下移動同步坐標(biāo)，讀取最大力矩的絕對值。將這個值的近似值設(shè)為臨界值，以對抗最大力矩偏差。

　　如在伺服頁面讀取數(shù)據(jù)較困難的話(因為數(shù)據(jù)隨坐標(biāo)移動在相應(yīng)變動)，也可以用示波器輔助完成。步驟如下:①將N0. 1726和N0. 1774參數(shù)分別設(shè)為0和178;②將檢測板連到CH7接口并將板上轉(zhuǎn)換開關(guān)位置設(shè)為1;③觀察示波器上顯示值，按1 V= 410來換算，同樣在普通方式下移動同步坐標(biāo)獲得最大值，設(shè)置相應(yīng)臨界值。

3 同步的建立

　　對十一臺新設(shè)備在調(diào)整中，或投產(chǎn)設(shè)備在工作中出現(xiàn)了軟件更新、丟失數(shù)據(jù)或機械扭曲的情況時，需要重新建立同步。在建立同步之前，開啟電源后，首先設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。在同步被建立之前不執(zhí)行補償，同時會產(chǎn)生報警。同步的建立有兩種方式:

　　3.1 基十手動返回參考點上的同步建立

　　在執(zhí)行同步的坐標(biāo)手動返回參考點時，主動軸、從動軸均以與普通返回參考點過程相同的方式被定位在各自的參考位置上，在這個過程中，同步誤差計數(shù)器被復(fù)位，然后再重新開始計數(shù)。同步誤差補償重新開始。我們知道，回參考點有柵格方式和接近開關(guān)方式，下面分別進行討論。

　　(1)柵格方式其執(zhí)行過程與單軸控制的普通柵格方式相同，但只有主動軸的減速信號被采用。當(dāng)減速信號變?yōu)?時，主從動軸均以F2速度移動直到減速信號變?yōu)?時，主、從動軸被移動到各自相應(yīng)的柵格位置上停止。這里要注意的是:如果主、從動軸之間的位移偏差值較大(因尚未執(zhí)行同步誤差補償)會產(chǎn)生一個參考位置偏置，當(dāng)從動軸的參考位置被偏移了一個柵格時一，這樣從實際參考位置的一個柵格就被考慮進來。在這種情況下，就有必要用接近開關(guān)式的返回參考點方式來建立同步。

　　(2)使用接近開關(guān)時的柵格方式這種方式與柵格方式大致相同，區(qū)別在十當(dāng)減速信號變?yōu)?后，主、從動軸都會停在參考位置處的接近開關(guān)動作之后的第一個柵格處。

　　3.2 基十機床坐標(biāo)系的同步建立

　　當(dāng)中斷同步誤差補償功能時一(即把N0. 1803 #2CLP設(shè)為1 )，要建立同步則必須將N0. 1010參數(shù)SYC設(shè)為1。它是通過對從動軸輸出一個指令脈沖來平衡主、從動軸在機床坐標(biāo)系上的偏差來建立同步的。在指令脈沖起作用的這個時間里，機床會產(chǎn)生一個脈沖時突變的最大的移動量。這個最大的允許補償值設(shè)在N0.7724參數(shù)中，設(shè)置該參數(shù)只是暫時的，日_值的大小由實際情況而定，同步建立完成后，將此值設(shè)為0較為安全。

4 同步的校正(報警的消除)

　　在電源打開或急停狀態(tài)清除后，主、從動軸往往不在同一位置上，由十同步誤差量會隨時被讀取，系統(tǒng)自動校正同步，同步調(diào)整使從動軸的位置與主動軸相適配。當(dāng)自動調(diào)整不過來時，如在2. 1中所述，就要人為調(diào)整。

　　4.1 NO. 1817(伴有報警#0T30, SV24)設(shè)為一直處十同步控制時的校正方法

　　調(diào)整時，是靠暫時斷開主從動軸的同步誤差檢測功能后，再給一個移動量來完成的。此時不執(zhí)行同步誤差補償。步驟如下:

　　(1)將要調(diào)整同步的坐標(biāo)的主動軸、從動軸都設(shè)為調(diào)整狀態(tài)，參數(shù)為N0. 1803 #3 ADJ。這時會出現(xiàn)一個提示性的報警:OT31;

　　(2)按復(fù)位鍵消除同步誤差報警，在調(diào)整狀態(tài)下同步檢測和補償均不執(zhí)行;

　　(3)檢索到手動方式(手動、增益或手輪);

　　(4)向可以減小同步誤差的方向移動主動軸和從動軸，為避免將方向走反而造成損害，可先將N0. 1803參數(shù)##3 MVB設(shè)為1，這樣即便走反同步偏差量也會受到步印制;

　　(5)調(diào)整到允許范圍后，將改過的參數(shù)復(fù)原。使得同步檢測和補償功能恢復(fù)正常，然后按復(fù)位鍵清除調(diào)整狀態(tài)下的報警。

　　4.2 用輸入信號的方式來使能同步控制時的校正方法(伴有報警#0T513

　　(1)將SYN x(x代表一個從軸號)設(shè)為0:普通方式下;

　　(2)將N0. 7723參數(shù)中同步誤差最大允許值改大，嘗試消除報警，可多次修改此值，直到報警消除;

　　(3)在手動方式下，用盡可能慢的速度向可消除同步誤差的方向移動主動軸、從動軸;

　　(4)完成校正后，復(fù)原參數(shù)N0. 7723的值，并重新設(shè)置SYN x信號，恢復(fù)同步控制即可。

5 應(yīng)用舉例

　　一臺加拿大進口的三坐標(biāo)雙主軸頭數(shù)據(jù)龍門銑J1374 , NC是Fanucl5i系統(tǒng)，X坐標(biāo)為雙驅(qū)動。調(diào)試期間，在確認系統(tǒng)設(shè)置、伺服環(huán)、位置環(huán)等均正常后，對X坐標(biāo)建立同步，考慮到該機床在參考點處裝有減速擋塊和接近開關(guān)來采樣FL信號的輸入，采用的是回機床參考點的方式來建立同步，具體步驟如下:

　　(1)調(diào)整X坐標(biāo)兩側(cè)機床參考點的減速擋塊的起始點的幾何位置，使其處十同一直線上。

　　(2)將參數(shù)1803 #2 CLP設(shè)為0":同步誤差補償;1817# 1 SYN設(shè)為1",

　　(3)因為無法確認}M, XS兩個電動機的編碼器是否處十同一角度，取下XS電動機，置十可移動手推車上;

　　(4)手動回機床參考點，此時機床的移動完全靠XM電動機驅(qū)動，在XS側(cè)，人為推動放置XS電動機的推車跟隨機床移動;

　　(5)到達參考點后，移動Y軸用百分表測龍門架的水平，確認龍門架與工作臺的X方向相垂直;

　　(6)此時，}M,XS參考計數(shù)器都復(fù)位，兩電動機編碼器確認是在同一角度上，就將XS電動機裝上，以上工作要靠多人配合完成。

6 結(jié)語

　　以上僅是針對FANUC-15i系統(tǒng)在同步控制中應(yīng)用的總結(jié)。比較FANUC-16i\16oi\18i\180i\20i等系統(tǒng)，控制方式和調(diào)整方式基本相同。只是相對應(yīng)的參數(shù)不同和細節(jié)上的差異。在具體的使用過程中，可根據(jù)實際報警情況進行相應(yīng)的分析和操作，只要以理論作基礎(chǔ)，現(xiàn)場操作時做到思路清晰、認真謹慎，就不會造成設(shè)備損害。