LS Mecapion APD‑VP20 驱动器绝对值零位丢失故障全流程维修指南（以S&T TNL‑120V立车刀塔为例）

适用机型：Fanuc 0i‑TC + S&T TNL‑120V CNC Vertical Lathe；刀塔伺服轴采用 LS Mecapion APM‑SG20MKX1‑SNT 伺服电机 + APD‑VP20(SNT) 伺服驱动器；电机编码器型号 TS5643N1 多圈绝对式编码器（2048 P/R）。

故障现象：驱动器内置锂电池失效 → 驱动自检报 AL‑14/15 绝对值数据/电池错误 → 现场误判为编码器损坏并拆下联轴器 → 重新安装时未对准磁极零位 → 绝对位置与电机电角度彻底偏移，Fanuc CNC 报刀塔轴随动/参考点丢失报警，无法上电运行。

目录

1. 故障背景与系统构成

2. 绝对值编码器与磁极零位的关系

3. 典型故障链分析

4. 工具与安全准备

5. 分步维修与校准流程
   5.1 更换驱动器电池
   5.2 机械恢复：重新对准联轴器零位
   5.3 驱动器参数与菜单操作
   5.4 Fanuc 系统参考点重建

6. 关键点详解
   6.1 PC‑806 Z POS Search
   6.2 PC‑811 ABS Encoder Set
   6.3 HSIN / HSOUT 绝对值传输握手

7. 试运行与验证

8. 防再犯措施与保养建议

9. 常见问答 FAQ

10. 结束语

1 故障背景与系统构成

1.1 机床、数控与伺服架构

• 机床型号：S&T TNL‑120V 立式车削中心，配 8 工位刀塔。

• 控制系统：Fanuc Series 0i‑TC，标配 FANUC α 伺服与主轴，但刀塔轴由 OEM（S&T）采用 LS Mecapion 方案以降低成本。

• 刀塔伺服：

• 伺服驱动器：APD‑VP20(SNT) AC Servo Drive（200‑230 VAC 三相）。

• 伺服电机：APM‑SG20MKX1‑SNT，最大 2 kW/1000 rpm，绝对值编码器 2048 P/R。电机防护等级 IP‑65，带刹车。

• 编码器：TS5643N1 多圈绝对式，光电/磁混合结构，提供 ABZ 增量 + 串行多圈数据。

• 与 Fanuc 之间通过 I/O & PMC 信号完成刀塔分度、锁紧、到位等逻辑联动。

1.2 绝对值备份电池

APD‑VP20 驱动内置 3 V 锂电池（CR‑1/2AA 或同规格）保持编码器多圈数据与驱动参数。失压会触发：

• AL‑14 ABS Data Error

• AL‑15 ABS Battery Error

• AL‑16/17 多圈计数溢出

若用户在电池失效后仍继续开机，驱动会停机保护，Fanuc CNC 上位检测不到“Servo Ready”导致刀塔轴报警。

2 绝对值编码器与磁极零位

• 电气零位 (Electrical 0°)：驱动器进行电流矢量控制的参考角，与电机定子磁场对齐。

• 机械零位 (Z 相脉冲)：编码器一圈仅一次的索引位置，厂家在装配时使其与电角 0° 重合。

• 多圈绝对值：记录转过的圈数，靠内置电池或 Wiegand 能量维持。

任何导致编码器法兰相对于转子转动的机械操作（松开联轴器、拆芯片固定螺钉等）都会破坏这种对齐关系 → 换向错误 → 电流剧增或无法风车寻找 Z 位。

3 典型故障链分析

4 工具与安全准备

• 3 V CR‑1/2AA 锂电池 × 1（建议原厂或松下同规格焊脚电池）。

• 十字/内六角扳手、扭力螺丝刀。

• 手动脉冲发生器 MPG 或 PLC 面板低速 jog 功能。

• 绝缘手套、万用表、示波器（可选，用于监视 Z 脉冲）。

• 维修软件（可选）：LS Loader PC 调试程序 + RS‑232 线。

断电 5 分钟后再开箱，确保“CHARGE”灯完全熄灭，内部直流母线残压 < 50 V。

5 分步维修与校准流程

5.1 更换驱动器电池

1. 打开电柜侧门 → 找到 APD‑VP20 顶部小盖 → 取出旧电池。

2. 检查电池座无腐蚀 → 装入新电池，注意极性。

3. 上电确认 AL‑15 消失，若仍存在则表明主板存储电压未恢复，可在 PC‑802 Battery Test 菜单确认电压值 > 2.7 V。

5.2 机械恢复：重新对准联轴器零位

1. 松开 编码器侧柔性联轴器 2 颗 M3/M4 螺钉，保持轻压。

2. 在驱动面板进入 PC‑806 Z POS Search → 按 ENTER。

• 电机以约 5 rpm 正向旋转；检测到 Z 相脉冲后立即停止。

3. 此刻视为编码器眼中的 Z 位，但不一定是磁极零位 → 用示波器或驱动 Monitor -> Current Iq 观察阻力最小点；微调编码器壳体，直到电流最小、驱动不报过流。

4. 扭力 0.8 N·m 锁紧联轴器螺钉。

5.3 驱动器参数与菜单操作

仅多圈绝对式需执行：

1. 进入 PC‑811 ABS Encoder Set，驱动显示 “reset” 5 秒 → 自动写入新零位。

2. 回到主画面，无 AL‑14/16 报警。

3. 在 PC‑401~PC‑408 中检查 POS 反馈应为 0 或极小值。

4. 重新上 SVON，驱动 Ready → 刀塔轴可低速 Jog。

5.4 Fanuc 系统参考点重建

1. PMC I/O 页确认 LS 驱动 Ready 信号已到位（X/G0122 之类）。

2. CNC MDI 输入：G28 T0（或 OEM 定义的回参考宏），刀塔自动回原点。

3. SYS > PARAM > 1815 #4 APZ 置 1，保存绝对坐标。

4. 断电重启，确认无 SV420 TURRET REF LOST／SV041 AXIS ZRN 报警。

6 关键点详解

6.1 PC‑806 Z POS Search

• 用于捕捉 ABZ 信号中的 Z 脉冲。

• 若 10 秒内未检到 Z，相则报 AL‑08 位置传感器故障，须检查编码器信号线或分辨率设置 [PE‑204] 是否 2048。

6.2 PC‑811 ABS Encoder Set

• 写入当前单圈与多圈数据为零。

• 将 AL‑14/16 标志清零，同时隐藏电池标志位。

6.3 HSIN / HSOUT 握手

• 若 PLC 采用 ABSCALL 读取绝对坐标，可在 SVON=OFF 下置 ABSCALL=ON，复位后需置 OFF。

• PLC 每收 2 bit Data 切换 HSIN，直到 30 bit 读完，可避免 Fanuc 回零，但现场多用 G28 即可。

7 试运行与验证

1. 设驱动 Torque Limit = 10 % → 小扭矩 Jog 10 圈，监视 MONIT1 电流尖峰 < ±5 A。

2. 刀塔执行一次 T0101 → T0202 分度，看是否 1 次到位，无咬合声。

3. 长时间循环换刀 > 100 次，确认温升、报警计数 0。

8 防再犯措施与保养建议

• 每 半年在保养表记录 LS 驱动电池电压，< 2.8 V 预防性更换。

• 联轴器螺钉加防松胶；每年校验扭矩。

• 备份 Fanuc 全部参数（包括 9000 号宏）与 LS 驱动参数，存 U 盘与云盘双份。

• 维修期间禁止未授权人员拆卸编码器；需拆时务必做记号或 3D 扫描定位。

9 常见问答 FAQ

1. Q：可以把编码器改成增量式省电池吗？

• A： LS 驱动支持增量式，但 Fanuc PMC/梯形图需重写刀塔到位逻辑，且断电后必须回零，不建议。

2. Q：AL‑03 换向错误如何清除？

• A： 重新做 Z POS Search 并调整联轴器；若仍报错，检查电机相序 U‑V‑W 与驱动输出是否一致。

3. Q：绝对值数据能通过 RS‑232 备份吗？

• A： LS Loader 可保存菜单参数，但 不能导出编码器 EEPROM，多圈信息只能依赖电池。

10 结束语

本文结合 S&T TNL‑120V 立车刀塔轴实际案例，给出了 LS APD‑VP 系列驱动因电池失效与机械拆装造成绝对零位丢失的 完整排故‑校准‑验证 流程。按照本文 4 大步骤操作，可在 2 小时内 恢复机床刀塔轴正常运行并避免二次拆装风险。希望为同类 Fanuc + 第三方伺服改装机床的维护工程师提供参考。

关键心得：绝对值系统第一时间换电池 & 做好机械记号；一旦拆装，就利用驱动内置 Z 捕捉 + ABS 复位功能对零位进行二次标定，再让 CNC 建立新的参考坐标，方能一次性解决问题。