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FANUC双安检功能及维修案例

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FANUC双安检功能及维修案例

编写人:李萌

应用、适用范围

为了增加机床的安全性及符合欧洲安全标准,将安全相关的一些功能整合在系统中,通过两个独立的通道,单独监控例如安全相关的 IO 信号,电机速度、机床位置等,并且两路数据之间互相校验,确保一个单独的错误不导致整个安全功能失效,实现双安检功能。

系统信息:(配置、状态、设置)

16i/160i/160is-MODEL B

18i/180i/180is-MODEL B

21i/210i/210is-MODEL B

配置有 FSSB I/O 模块

A02B-0236-C211(基本模块)

A02B-0236-C212(扩展模块)

双安检功能为选择功能,需要购买系统时订购。另外需要参数开通该功能。

参数1902#6=1 使用双安检功能。

参数1902#6=0 禁用双安检功能。

基本原理:

双安检功能通过 2 个或多个独立的 CPU,构建 2 个通道,分别检测和安全相关的数据,并且这两路数据之间相互校验,检测可能出现的错误,在出现错误时通过两个独立的通道切断电源。伺服电机位置编码器将反馈脉冲发送给伺服放大器,放大器再通过FSSB 送给 CNC。CNC 中通过 CNC CPU 和 servo CPU 单独接收反馈数据。主轴也是如此, CNC通过 CNC CPU 和 spindle CPU 单独接收数据。双安检功能软件监控这两路数据,一旦检测出错误,输出信号也通过这两个通道切断 MCC。同样,作为检测门开关等状态的输入信号,也是相同原理。

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硬件构成:

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主要增加了 FSSB I/O 模块单元,以及 i 系列 CNC 具有 MONITOR-DSP。

双安检功能介绍:

双安检主要功能包括:安全相关 I/O 信号监视、安全速度监视、机床安全位置监视、MCC通断测试、安全位置开关信号、用户可编程 I/O 信号。

1、安全相关的 I/O 信号监控。

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输入输出相关的安全信号通过 FSSB  I/O 及普通 I/O 模块通过两个通道分别输入和输出,CNC 内部通过 CNC CPU 和 MONITOR CPU 比较该信号,如果有错误例如不一致发生,会切断 MCC 并有相应报警发生。

I/O 地址表:

通过 PMC

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通过 FSSB I/O

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主要信号及含义按照下表所示:

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2、安全速度、位置监视功能

当安全门开启信号被请求后,系统会检测伺服轴、主轴的速度及伺服轴的位置是否在安全范围内,只有在范围内才接通*LGD 开启安全门。在安全门开启后如果伺服轴、主轴速度或伺服轴位置超过安全范围,也会立即进入安全停止状态。根据机床需要,可以设定 4 种速度和位置。通过 SVAn SVBn SPAn SPBn 选择对应的参数。

注意:当参数1942 设定值不为 0 时,以该参数设定值作为安全速度限制。但如果 1942 设定值为 0 时,按照 13821-13822 设定值作为安全速度限制。伺服位置设定参数 1943、1944 也是如此。

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3、MCC 通断测试:

具有双安检功能的系统开机时或每运行 24 小时,要进行 MCC 通断测试(如下图所示,提示“请执行安全检查” )MCC 将分别通过 FSSB 回路和 I/O LINK 单独控制通断一次,确保每个通道双安检功能正常及 MCC 接触器触点正常。

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在 MCC 测试开始后执行的时序图如下:

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注:MCF1 指单独通过 PMC 通道,MCF2 指通过 FSSB 通道。SMC1,SMC2 也是相同。

可以用 1902#3 来取消 MCC 通断测试

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4、 安全位置开关功能

这个功能提供安全输出信号指示每个轴的安全范围,这个安全输出信号可以代替传统的硬件解决方案。SPS01-SPS32 分别对应 32 个开关,参数 13880-13911 设定 32 个开关对应的轴,由 13920-13951 设定位置范围的最大值,13960-13991 设定位置范围的最小值。

5、用户可编程 I/O 信号

用于留给机床厂家自行开发需要使用到的 I/O 信号。

 

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维修案例及诊断分析 :

案例一:

故障现象:一台 160i-TB 车床,运行中突然出现 926  ALM,关机再开机出现:

 

486:ILLEGAL SAFETY DI (CNC)

479:ILLEGAL SAFETY DI (MNT)

故障分析:通过 PMC 和 FSSB 传输的输入信号不一致,就会出现以上报警,可以通过进入到双安检的诊断画面查看是哪个信号不一致导致的报警。最终原因为发生故障时有雷电天气,IO 模块接口板烧坏,更换 A03B-0819-C011 后故障排除。

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案例二:

故障现象:一台 160i-TB 车拉床在安调时即使打开写保护开关,在 MDI 方式下 1829 参

数无法更改,总是提示“WRITE PROTECT”。现场发现并非全部参数被保护,部分参数是可以更改的。

故障分析:机床厂家为了保护安全相关的参数不被修改,在参数 3225 中设定了密码,从而一般情况下是无法修改和安全相关的参数。只有在参数 3226 中输入正确 3225 的数值,才可以取消保护对被保护参数做修改。并且该密码如果忘记或被误设置,只能通过全清 SRAM 的方法清除,单独回传参数等方法无效。

被保护的参数如下:

No.1023, No.1828, No.1829, No.1838, No.1902#3, No.1902#5,No.1902#6, No.1904#1,No.1904#2, No.1904#3, No.1904#4,No.1904#5, No1904#6, No.1942, No.1943, No.1944,No.1945,No.1946, No.1947, No.1948, No.1950, No.1959, No.1998,No.3225,No.4372,No.4438,No.4440,No.4442,No.13800, No.13802,No.13810, No.13821 to No.13824, No.13831 to No.13838,No.13880 to No.13911, No.13920 to No.13951,No.13960 to No.13991

 

案例三:

故障现象:一台 16I-MB ENSHU 加工中心更换 X 轴伺服放大器后,开机出现如下报警:

478:X AXIS:ILLEGAL AXIS DATA(MNT)

496:X AXIS:ILLEGAL AXIS DATA(CNC)

故障分析:屏蔽掉双安检功能,X 轴运行正常。开启双安检功能,报警开机就出现。原因是 CNC 和 MONITOR 检测出的放大器数据错误。将参数 2212#4 设置为 1,再设置为 0,断电重新开机,故障解除。

 

 

案例四:

故障现象:160I-TB 车床,打开安全门后,偶尔出现以下报警:

480/487:n AXIS:ILLEGAL SAFETY MODE(MNT/CNC)。

故障分析:该报警需要确认目前的安全状态。双安检功能将机床设置为 6 个状态

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在双安检的诊断画面,也可以看到目前的安全状态:

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一般机床上电后,开机都处于急停状态,然后执行 MCC 测试,测试完成后如果机床安全门是关闭,门锁锁住,机床处于可正常加工状态时,处于安全模式 A。当希望开启安全门时,发出 ORQ 门开启信号,进入安全模式 B。这时系统会检测当前机床位置和速度是否在安全范围中,如果正常,会打开安全门锁,开启安全门,进入安全模式 C。当有报警情况发生时,处于安全模式 D。

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查看到目前出报警时为安全状态 D,说明没有安全请求就打开门或是安全门开启但*LGD没有接通。最终查明是安全锁机械偶尔不良,导致操作工按了开门请求后机床尚未停稳就能移动可以开启门,开启门后 SGD 信号接通但系统还未发出允许开门信号,出现 480报警。

 

案例五:

故障现象:一台 160I-TB 德国车拉床,操作工打开安全门换整个的切削刀盘时,经常出

476/494:A AXIS:SAFETY SPEED EXCEEDED(MNT/CNC)

各轴 433 或 439 报警

故障分析:因为换刀盘时,垂直方向用吊车吊住,松开刀盘液压夹紧后,需要水平方向稍微慢慢晃动,才能把刀盘从定位销中拉拽出。因为操作工晃动时有时用力比较大,会对 A 轴和 Z 轴较大的冲击力,会超过安全速度限制,同时都会有 433 或 439 发生。MTB外籍工程师认为是操作野蛮,并亲自示范没有报警发生。但最终用户烟台 SGM 还是觉得每次出报警需要关机浪费时间,在安全允许范围内尽量不要出现报警。和 MTB 商议后,在参数 3226 将 3225 的密码输入正确后,适当扩大更改 13821 数值,双安检超速报警不再发生,但如果晃动大了仍会 409 扭矩异常报警。和 MTB 设计人员沟通后认为换刀盘时可以不用检测扭矩异常,最终通过将参数 2115#5 设置为 1 启用扭矩检测无效功能,再通过修改梯形图,在换刀盘时用 G125 来屏蔽某个轴的扭矩检测功能。

 

注:关于双安检相关功能、参数、连接、诊断画面等内容的详细内容,请参考《B-63494EN/02》,这里不再一一列举。

结论:

一些负责认的最终用户越来越看重机床的安全性能,并且要符合欧洲安全标准。因此具有双安检功能的机床数量也会逐渐增多,维修中遇到双安检报警可能会比较陌生,但只要了解其工作原理,相信掌握起来也不会非常困难。

 
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