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1、Tianjin University of Technology and Education毕 业 论 文专 业： 机械维修及检测技术教育 班级学号： 机 检0301 28 学生姓名： 任月 指导教师： 戴怡 教授 二八年 六 月天津工程师范学院本科生毕业论文典型数控系统死机故障分析The Analysis Of Halting Fault For The Typical CNC System专业班级：机检 0301学生姓名：任月指导教师：戴怡 教授系 别：机械工程学院2008 年 6 月摘 要数控技术发展飞速的今天，数控技术在现代制造业中发挥越来越重要的作用，数控机床是数控制造业的核心，而数
2、控系统是数控机床的“灵魂”。此论文围绕典型数控系统,主要包括国产武汉华中、日本发那克、德国西门子数控系统的“死机”故障进行研究分析。阐述开放式数控系统为何是专用数控系统的发展趋势，开放式数控系统的技术要求。分析数控系统“死机”故障的机理，提出预防“死机”故障的措施，分析研究自动恢复技术。通过对生产中遇到的几例“死机”故障进行分析，说明其发生“死机”故障的缘由；包括分析华中数控系统因自身不足在加工过程中所造成的“死机”故障，华中系统软件设置不当“死机”故障，西门子810D系统断电“死机”故障，FANUC系统因参数问题导致的“死机”故障的。关键词：数控系统；开放式；死机ABSTRACTThe te
3、chnical development of numerical control fast today，The technology of numerical control plays more and more important role in modern manufacturing industry。The machine tool of numerical control is the core of the manufacturing industry of numerical control，And the system of numerical control is the
4、soul of the machine tool of numerical control，This paper analyze the halting problem of the typical system of numerical control， includes domestic Wuhan Huazhong and Japanese Fanuc and German Siemens。Expatiate why the open CNC is the tendency of development of special CNC。And the Technical requireme
5、nt of open CNC。Do analysis of Mechanism of Halting problem，Put forward the prevention for halting fault。Do researcher of the recovery technique。And do analysis of the halting fault which meet in production，and give out the reason。Include analysis the halting fault of Huazhong system which because of
6、 the shortage of itself。And the halting fault of Huazhong system which because of the software constitution isnt appropriate。And the halting fault of siemens 810D。And the halting fault of FANUC which because of the problem of parameter。 Key Words：CNC； Open； Halting fault目 录1 绪 论11.1 引言11.2 数控系统的现状和发
7、展趋势12 PC-NC开放式数控系统32.1 PC-NC开放式数控系统32.2 基于开放式体系结构的优点52.3 基于PC开放式及网络化的华中数控系统73 数控系统“死机”故障分析133.1数控系统“死机”现象133.2“死机”故障分类133.2.1可恢复“死机”故障133.2.2不可恢复“死机”故障143.2.3可恢复“死机”故障的机理143.3防止数控系统可恢复“死机”故障的措施153.3.1防止电磁干扰153.3.2自动恢复技术163.4自动恢复技术总体设计考虑194 华中数控系统软件自身不足造成“死机”故障分析224.1编辑操作造成“死机”故障224.2加工时“死机”故障分析及其解决办
8、法224.2.1系统本身不足对刀具半径补偿的影响224.2.2凸轮加工精度要求对确定最大刀具半径补偿的影响244.3系统实现缩短型刀具半径补偿造成“死机”故障分析255 华中数控系统环境设置故障分析285.1系统的硬件构成285.2系统的软件构成285.3系统设置296 其他典型数控系统“死机”故障分析336.1西门子810D系统断电“死机”的故障分析及处理336.1.1系统断电“死机”的故障分析及处理336.1.2由于干扰原因引起系统“死机”356.1.3机床参数设置不当引起系统“死机”366.2 FANUC O系统“死机”故障分析处理36结 论40参考文献41附 录：英文翻译42致 谢61
9、63天津工程师范学院2008届本科生毕业设计（论文）1 绪 论1.1 引言随着数控机床的日益普及应用和它所显示出来的巨大效益，目前已成为机械制造业技术进步与技术改造的主力。新世纪到来时，现代机电控制技术又有了飞速的发展。CIMS（计算机集成制造系统）的出现代表了高新技术在制造业已使单机机电一体化设备走向开放、集成、智能的信息化与网络化。对数控系统提出了一些新的技术要求。1.2 数控系统的现状和发展趋势近10年来，随着计算机技术的飞速发展，各种不同层次的数控系统应运而生。就结构形式而言，当今数控系统大致可分为二种类型：1. 传统数控系统,这是一种专用的封闭体系结构的数控系统，尽管也可以用作人机界
10、面，但必须用专门的开发工具，耗费较大的人力，且功能扩展.修改等都不方便，目前，这类系统已基本被淘汰。2. PC-NC开放式数控系统，它包括：1）PC连接型CNC，PC连接型CNC是将现有原型CNC与PC用通用串行线直接相连的一种组成形式。其优点是容易实现，且原型CNC几乎可以不加改动地予以利用，也可使用通用软件。缺点是原型CNC部分不能实现开放化。且系统的响应速度、通信速度较慢。2）CNC内藏型PC，CNC内藏型PC是在通用PC的扩展槽中装入数控的核心功能插卡，构成专用CNC内部包括加工轨迹等几乎所有的CNC处理功能。PC将实现用户接口，文件管理以及通信等功能，NC插卡将全面负责机床的运动控制
11、和开关量控制。这种类型的优点是能充分保证系统性能，软件的通用性强而且编程处理灵活，缺点是很难利用原型CNC资源，系统可靠性的确保也是个有待进一步研究的问题。3）PC内藏型CNC，PC内藏型CNC是在CNC内部加装PC、PC与CNC之间用专用总线连接。系统的基本结构为CNC+PC主板，即把一块PC主板插入传统的CNC机器中；PC板主要运行非实时控制；或CNC作为数控功能运行，而PC板作为用户的人机接口平台。其优点是原型CNC几乎不加改动地使用，且数据传送快、系统响应快。缺点是不能直接使用通用PC、PC的开放程序受到限制。4）SOFT型开放式数控系统：这是一种最新开放体系结构的数控系统。它提供给用
12、户最大的选择和灵活性，它的CNC软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部I/O之间的标准化通用接口。CNC的全部功能处理工作全由PC进行、并通过装在PC扩展槽中的接口卡使伺服驱动等进行控制。其优点是编程处理相当灵活，机件的通用性强。缺点是在通用PC上进行实时处理较困难，较难保证系统的性能，而且难以利用原型CNC资源，其可靠性的确保也有待进一步研究。当前，数控系统正在发生根本性的变革，有专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展，具体说，数控系统的发展趋势有以下几个方面的表现:1.高速、高精、高效、高可靠性2.智能化、柔性化1) 智能化的内容包括在数控系统
13、的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化：简化编程、简化操作方面的智能化。通过各个方面的转变大大提高了数控机床的加工效率。2) 柔性化的发展包括两个方面。一方面从点、线、体的方向发展，另一方面注重向应用性和经济开发性发展。柔性化技术是制造业发展的主流趋势。3.多样化包括用户界面图形化、科学计算可视化、插补或补偿的多样化。4.开放性开放式数控系统是数控发展的大方向，是计算机硬件技术、信息技术、控制技术融入数控技术的产物。它具有强大的适应能力和灵活配置能力、能适应各种设备，可灵活配置、随意集成；而且操作方便、维修方便；遵循统一的标准体系，结构规范，模块
14、之间具有兼容性，部件具有互换性和操作性。2 PC-NC开放式数控系统2.1 PC-NC开放式数控系统在先进制造技术中，数控技术无疑是柔性制造自动化技术的最重要的基础技术，数控机床对通用加工具有较好的适应性，为单件、中小批量常规零件或常规复杂零件的加工提供了高效的自动化加工手段。然而，随着技术、市场、生产组织结构等多方面的快速变化，数控系统和数控机床又面临着许多新的挑战：1.不断出现的新的加工需求，要求数控系统和数控机床具有更强的模块化特性和软硬件重构的能力，同时这种重新构筑所需的成本和周期要较目前有很大的改观；2.数控系统的供应商必须提供主机生产厂家把他们自己的专利技术集成进入系统的机制，而无
15、需向系统供应商提供任何自己技术上的秘密。这一点对于数控量越来越多的专业化机床生产厂家尤为重要；3.应提供逐渐改变数控机床生产厂家对数控系统高依赖性的手段；4.逐渐规范和标准化数控系统设计；5.大幅度地降低数控系统和数控机床的开发，维护和培训的成本和周期；6.改变目前数控系统的封闭性设计，为适应未来车间面向任务和订单的生产组织模式奠定良好的基础，使底层生产控制系统的集成更为简便和有效。综上所述，寻求一种能够很好解决上述问题的新的数控系统的发展模式已成为必然。从根本上讲，要适应数控系统的发展，必须重新审视原有数控系统的设计模式，建立新的开放型的系统框架，使系统向模块化、平台化、工具化和标准化发展。国内外许多企业和政府研究机构都进行了大量的努力，并已提出了一系列他们自己的数控系统的开放性体系结构。如美国的NGC(Next Generation Control)计划，OMAC(Open Modular Architect
