FANUC CNC-Systeme gehören zu den meistverkauften Werkzeugmaschinensteuerungen. Die in China am häufigsten eingesetzten FANUC CNC-Systeme sind derzeit das 0-System und das 0i-System. Dieser Artikel beschreibt kurz den Anschluss und die Fehlersuche dieser beiden Systeme, um den praktischen Bedürfnissen der meisten Anwender gerecht zu werden. Kenntnisse dieser beiden Systeme erleichtern die Fehlersuche an anderen FANUC-Systemen erheblich. 1. Systemanschluss an die Werkzeugmaschine: Das Anschlussdiagramm für das 0i-System ist unten dargestellt; das 0-System und andere Systeme sind ähnlich. Im Diagramm beträgt die Systemeingangsspannung 42 V DC ± 10 %, ca. 7 A. Die Servo- und Spindelmotoren benötigen einen AC-Eingang von 200 V (nicht 220 V). Die Ein- und Ausschaltreihenfolge dieser beiden Netzteile ist entscheidend; eine Nichteinhaltung dieser Reihenfolge führt zu Alarmen oder Schäden am Antriebsverstärker. Das Prinzip besteht darin, sicherzustellen, dass das Ein- und Ausschalten von der CNC-Steuerung gesteuert wird. Spezifische Zeitanweisungen finden Sie im „Anschlusshandbuch (Hardware)“. Bei anderen Systemen, wie z. B. dem 0-System, benötigen sowohl die System- als auch die Servo-Stromversorgung eine Eingangsspannung von 200 V Wechselstrom. Die Servo-Anschlüsse sind in Typ A und Typ B unterteilt und werden über einen Jumper am Servo-Verstärker gesteuert. Typ A verbindet die Positionsrückmeldeleitung mit dem CNC-System, Typ B mit dem Servo-Verstärker. Typ B wird in Oi-Systemen und neueren Systemen verwendet. Die meisten O-Systeme nutzen Typ A. Beide Anschlussarten sind abhängig von der Servo-Software und dürfen nicht beliebig gewählt werden. Beim Anschluss muss der JX1B-Stecker des Endverstärkers in den von FANUC bereitgestellten Jumper gesteckt werden; andernfalls wird der Alarm #401 ausgelöst. Wird ein Servo-Verstärker zur Steuerung zweier Motoren verwendet, muss der Anker des größeren Motors an den M-Anschluss und der des kleineren Motors an den L-Anschluss angeschlossen werden. Andernfalls ist beim Betrieb der Motoren ein ungewöhnliches Brummgeräusch zu hören. Die Servo-Steuerung des FANUC-Systems kann im halbgeschlossenen oder im vollständig geschlossenen Regelkreis erfolgen. Die Konfiguration ist sehr einfach und erfordert lediglich die Einstellung der Parameter des geschlossenen Regelkreises sowie die Anpassung der Verdrahtung. Der Spindelmotor benötigt zwei Schnittstellen zur Steuerung: einen analogen (0–10 V DC) und einen numerischen (seriellen) Ausgang. Für den analogen Anschluss werden ein Frequenzumrichter und ein Motor eines anderen Herstellers benötigt. Bei Verwendung eines FANUC-Spindelmotors muss das Positionsgebersignal (typischerweise 1024 Leitungen) der Spindel an den Spindelmotortreiber (Anschluss JY4) angeschlossen werden. JY2 am Treiber ist die Schnittstelle für die Drehzahlrückmeldung; beide Anschlüsse müssen korrekt verbunden sein. Aktuell gibt es zwei Arten von E/A-Hardware: interne E/A-Leiterplatten und externe E/A-Module. Die E/A-Platine tauscht Informationen über den Systembus mit der CPU aus; das E/A-Modul wird über ein E/A-LINK-Kabel mit dem System verbunden und nutzt ein serielles Datenübertragungsformat, um eine Fernverbindung zu ermöglichen. Die Adressbereiche dieser beiden Komponenten unterscheiden sich bei der Programmierung von Kontaktplänen. Darüber hinaus muss der Adressbereich des E/A-Moduls vor der Verwendung festgelegt werden. Um einen zuverlässigen Betrieb der Werkzeugmaschine zu gewährleisten, ist auf die korrekte Verlegung und Abschirmung der Hoch- und Niederspannungssignalleitungen sowie die Erdung des Systems und der Werkzeugmaschine zu achten. Signalleitungen mit Spannungen unter 4,5 V müssen abgeschirmt und die Abschirmungsdrähte geerdet werden. Die Anschlussanleitung unterteilt die Erdungsleitung in Signalmasse, Gehäusemasse und Erdung. Bitte befolgen Sie die Anschlussanweisungen. Zusätzlich müssen die Gehäuse des FANUC-Systems, die Servo- und Spindelsteuerungen sowie die Motoren geerdet werden. Um Störungen im Stromnetz zu vermeiden, müssen Überspannungsableiter (zwischen den Leitungen und gegen Erde) an die AC-Eingangsklemmen angeschlossen werden. Werden diese Punkte nicht beachtet, kann dies zu den Alarmen Nr. 910 und Nr. 930 oder zu unerklärlichen Fehlfunktionen während des Maschinenbetriebs führen. 2. Schritte zur Fehlerbehebung 2.1 Schritt 1: Verdrahtung Schließen Sie die Kabel sorgfältig gemäß dem Verdrahtungsplan des Werkzeugmaschinen-Schaltschranks und dem Verdrahtungsplan im Systemanschlusshandbuch (Hardware) (ISBN: B-61393 oder B-63503) an. 2.2 Schritt 2: Einschalten Entfernen Sie die Sicherungen aus dem CNC-System und den Servoeinheiten (einschließlich Spindel) und schalten Sie die Werkzeugmaschine ein. Wenn keine Fehler vorliegen, setzen Sie die Sicherungen wieder ein und schalten Sie die Werkzeugmaschine und das System ein. Das System zeigt nun verschiedene Alarme an, z. B. #401. Dies liegt daran, dass das System noch keine Parametereingaben erhalten hat und die Servo- und Spindelsteuerungen noch nicht initialisiert wurden. 2.3 Schritt 3: Parameter einstellen ①. Systemfunktionsparameter (d. h. vertrauliche Parameter): Diese Parameter sind Funktionen, die der Benutzer bei der Bestellung ausgewählt hat. FANUC hat sie bereits werkseitig eingestellt. 0C und 0i müssen nicht eingestellt werden. Bei 0D-Systemen (0TD und 0MD) müssen die Parameterbits 932–935 entsprechend den tatsächlichen Funktionen der Werkzeugmaschine eingestellt werden. Die Systemfunktionsparametertabelle muss dem Benutzer der Werkzeugmaschine werkseitig zur Verfügung gestellt werden. 2. Initialisierung des Vorschubservos: Laden Sie die Steuerungsparameter der Motoren für jede Vorschubachse in den RAM-Bereich und konfigurieren Sie CMR und DMR entsprechend der Steigung der Leitspindel und dem Übersetzungsverhältnis zwischen Motor und Leitspindel. Stellen Sie den Parameter SVS so ein, dass der Bildschirm „Servo einstellen“ angezeigt wird. Für das System 0 setzen Sie Parameter 389/0 auf 0; für das System 0i setzen Sie Parameter 3111/0 auf 1. Stellen Sie anschließend die folgenden Punkte auf dem Bildschirm „Servo einstellen“ ein: • Initialisierungsposition 0. In diesem Moment wird die Meldung „P/S 000“ angezeigt, was bedeutet, dass das System heruntergefahren und neu gestartet werden muss. Fahren Sie jedoch nicht sofort fort, da noch andere Parameter eingestellt wurden. Kehren Sie zum Einstellungsbildschirm zurück, um den Betrieb fortzusetzen. • Motorcode (ID) angeben. Suchen Sie im „Servo Motor Parameter Manual (B-65150)“ den Code für das verwendete Motormodell der einzustellenden Achse und tragen Sie ihn in dieses Feld ein. • Setzen Sie AMR auf 0. • Stellen Sie das Befehlsverhältnis CMR ein. CMR = Befehlsäquivalent / Positionserkennungsäquivalent. Normalerweise auf 1 eingestellt. Da dieses Feld jedoch den Wert 1 erfordert, setzen Sie ihn auf 2. • Stellen Sie das flexible Drehzahlverhältnis (N/M) ein. Dieser Wert basiert auf der Steigung der Kugelumlaufspindel und dem Untersetzungsverhältnis zwischen Motor und Spindel. Die Berechnungsformel lautet wie folgt: Ein Impuls entspricht 1 μm. Der Zähler der Formel berücksichtigt das Drehzahlverhältnis zwischen Motorwelle und Spindel. Durch Annäherung an einen Bruch ergibt sich der Wert N und M. Diese Formel eignet sich für gängige Servo-Halbregelkreise; für Vollregelkreise und Halbregelkreise mit separaten Encodern werden andere Algorithmen verwendet. • Stellen Sie die Drehrichtung des Motors ein. 111 steht für Vorwärtsdrehung, -111 für Rückwärtsdrehung. • Anzahl der Drehzahl-Rückmeldeimpulse einstellen. Fester Wert: 8129. • Anzahl der Positions-Rückmeldeimpulse einstellen. Fester Wert: 12500. • Referenzzählerkapazität einstellen. Wenn die Werkzeugmaschine in die Nullstellung zurückkehrt, wird dieser Wert verwendet, um das Ein-Umdrehungs-Signal des Encoders zur Bestimmung des Nullpunkts zu ermitteln. Dieser Wert entspricht der Anzahl der Bewegungsimpulse der Vorschubachse pro Motorumdrehung. Stellen Sie die anderen Achsen mit der oben beschriebenen Methode ein. Schalten Sie nach der Einstellung das System aus und wieder ein; die Servo-Initialisierung ist abgeschlossen. 2. Servo-Parameter einstellen: 0 Systemparameter #500–#595; 0i Systemparameter #1200–#1600. Dies sind Parameter, die die Vorschubbewegung steuern, einschließlich: Positionsverstärkung, G00-Geschwindigkeit, zulässiger F-Wert, maximal zulässiger Folgefehler während der Bewegung, maximal zulässiger Fehler beim Anhalten, Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante usw. Falsche Parametereinstellungen lösen einen Alarm #4x7 aus. ④. Spindelmotorinitialisierung: Initialisierungsbit und Motorcode setzen. Dieser Vorgang wird nur bei FANUC-Spindelmotoren durchgeführt. ⑤. Spindelsteuerungsparameter einstellen: Maximale Spindeldrehzahl für jeden Gangwechsel, Schaltmethode, Spindelausrichtung bzw. Positionierparameter sowie Nullpunktkompensationsparameter für die simulierte Spindel einstellen. ⑥. Weitere relevante System- und Werkzeugmaschinenparameter einstellen. Die Bedeutung dieser Parameter finden Sie im „Parameterhandbuch“. 2.4 Schritt 4: Kontaktplan erstellen und Maschine einstellen. Um den Spindelmotor zu drehen, müssen Steuerbefehle an den Spindelmotortreiber gesendet werden. Der $SIP-Header ist das Steuersignal für diesen Befehl und muss daher im Kontaktplan auf 1 gesetzt werden. Unterschiedliche CNC-Systeme verwenden unterschiedliche PMC-Typen, und unterschiedliche PMC-Typen benötigen unterschiedliche Programmiergeräte. Der kürzlich von FANUC entwickelte PMC lässt sich einfach per Software konvertieren. Kontaktpläne können direkt am CNC-System mithilfe einer Bearbeitungskarte erstellt oder die Programmiersoftware auf einem PC installiert, kompiliert und anschließend an die CNC gesendet werden. In modernen Systemen werden Kontaktpläne im F-ROM gespeichert. Daher müssen die programmierten oder übertragenen Kontaktpläne im F-ROM gespeichert werden, da sie sonst nach dem Abschalten verloren gehen. Die wichtigsten Aspekte bei der Programmierung von Kontaktplänen sind die Dauer (Gültigkeit) eines Signals und die zeitliche Abfolge (Signalverriegelung). Das FANUC-Systemanschlusshandbuch (Funktion) enthält detaillierte Zeitdiagramme für die Signale jeder Steuerfunktion. Sollte sich eine Funktion während der Maschineneinrichtung oder im späteren Maschinenbetrieb als nicht ausführbar erweisen, ist zunächst die Verdrahtung und anschließend der Kontaktplan zu überprüfen. Die Maschineneinrichtung umfasst im Wesentlichen die Zuordnung der E/A-Steuersignale der CNC zu den Relais, Schaltern, Ventilen und anderen Ein-/Ausgangssignalen im Schaltschrank der Werkzeugmaschine, um die gewünschten Aktionen und Funktionen der Werkzeugmaschine zu realisieren. Zur Vereinfachung von Einrichtung und Wartung bietet das CNC-System einen Diagnosebildschirm für PMC-Signale. Der aktuelle Status jedes Signals kann auf diesem Bildschirm angezeigt werden. Zusammenfassend besteht die Maschineneinrichtung aus drei Elementen: Verdrahtung, Kontaktplanprogrammierung und Parametereinstellung. Probleme, die bei der Fehlersuche auftreten, sollten unter Berücksichtigung dieser drei Aspekte angegangen werden. Das System sollte nicht vorschnell verdächtigt werden. Nach dem Erstellen des Leiterdiagramms muss dieses in den ROM geschrieben werden. System 0 verwendet EPROM, daher ist ein separates Schreibgerät erforderlich; andere Systeme wie Oi verwenden F-ROM, und hier muss lediglich der Schreibvorgang durchgeführt werden. FANUC-Systeme sind zuverlässig und einfach zu debuggen, weshalb sie im In- und Ausland weit verbreitet sind.