数控系统故障诊断与维修

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1、*1第章 数控系统故障诊断与维修教学提示：本章主要介绍了数控机床故障诊断与维 护的意义，数控机床的可靠性，数控机床故障的分类 ，数控机床的安装调试，数控机床的日常维护，数控 机床维修人员的要求，数控机床诊断与维修的一般步 骤。教学要求：了解数控机床故障诊断与维护的意义 ，数控机床的可靠性，数控机床故障的分类；掌 握数控机床的安装调试，数控机床的日常维护， 数控机床维修人员的要求，数控机床诊断与维修 的一般步骤。*2*3第章数控系统故障诊断与维修本章将以FANUC数控系统和华中数控系统 为例，讲述数控系统的故障诊断与维修技术。 3.1 FANUC数控系统概述 3.2 FANUC数控系统结构 3.

2、3 FANUC数控系统参数配置 3.4 FANUC数控系统故障诊断与维修*4 3.5 FANUC数控系统数据备份及恢复 3.6 国产数控系统概述 3.7 国产数控系统参数配置及维修 3.8 数控系统故障诊断及维修方法 3.9 国产数控系统数据备份恢复*53.1 FANUC数控系统概述日本FANUC公司是从事数控产品生产最早，产品 市场占有率最大、最有影响的数控产品开发、制造厂 家之一。该公司自50年代末期生产数控系统以来，已 开发出40多种系列的数控系统，特别是70年代中期开 发出FS5、FS7系统以后，所生产的系统都是CNC系统 。也是从此开始，FANUC公司的CNC系统大量进入中 国市场，

3、在中国CNC市场上处于举足轻重的地位。80 年代，FANUC公司较有代表性的系统是F6和Fll。目前 ，主要产品有F0和F15系列。FANUC数控系统是数控 机床上使用最广的系统之一。*6FANUC系统的典型构成如下： 1数控主板：用于核心控制、运算、存储、伺服控制 等。新主板集成了PLC功能。 2PLC板：用于外围动作控制。新系统的PLC板已经和 数控主板集成到一起。 3I/O板：早期的I/O板用于数控系统和外部的开关信 号交换。新型的I/O板主要集成了显示接口、键盘接口、手 轮接口、操作面板接口及RS232接口等。 4MMC板：人机接口板。这是个人电脑化的板卡， 不是必须匹配的。本身带有C

4、RT、标准键盘、软驱、鼠标、 存储卡及串行、并行接口。 5CRT接口板：用于显示器接口。新系统中，CRT接口 被集成到I/O板上。 另外，还提供其他一些可选板卡等。*73.2 FANUC数控系统结构本节以FANUC 0i Mate C数控系统为例来介绍FANUC数控 系统的组成。 FANUC Series 0i/FANUC Series 0i Mate（系统配置图见图 3-1和图3-2）是高可靠性、高性能价格比的CNC。于2004年4 月在中国大陆市场上推出的FANUC 的0i-C/0i Mate-C CNC系统 是高可靠性、高性价比、高集成度的小型化系统。该系统是 基于16i/18i-B 的

5、技术设计的，代表了目前常用CNC 的最高水 平。使用了高速串行伺服总线（用光缆连接）和串行I/O 数 据口，有以太网口。用该系统的机床可以单机运行，也可以 方便地入网用于柔性加工生产线。和0i-B一样，有提高精度 的先行控制功能（G05 和G08），因此，非常适合于模具加 工机床使用。*83.2.1 FANUC Series 0i/FANUC Series 0i Mate系统操 作及功能 1图形显示功能：可在CNC显示器上显示加工程 序的刀具路径图形，这样可以在加工前预先模拟刀具 轨迹。如图3-3所示。 2报警履历和操作履历：报警和运行状态被自动 的被记录在CNC存储器中，大大方便了故障诊断。

6、如图 3-4所示。 3用于存储卡存储和恢复数据：通过安装在液晶 单元前面的存储卡，可以一次性地存储或恢复NC程序 、偏置数据等CNC内部数据。如图3-5所示。*94伺服波形显示：CNC显示器上可用波形显示诸 如位置误差、指令脉冲、扭矩指令等各种伺服数据。 这样不用示波器即可调整伺服状态，诊断伺服故障。 如图3-6所示。5机床操作面板易于个性化：可以轻而易举地 按照用户需要定制机床操作面板上地按键。因此，可 以制作适合于机床的机床操作面板。如图3-7所示。6帮助功能：帮助功能可协助操作者在对系统 操作不熟悉的情况下，了解CNC的操作方法、报警和 故障的处理方法。如图3-8所示。*103.2.2

7、FANUC 0i C和FANUC 0i Mate C系统性能比较 。具体比较见表3-1。 3.2.3 FANUC 0i Mate C系统组成 1系统总体见图3-9所示： 2FANUC 0i Mate C系统的功能连接 FANUC 0i Mate C系统结构与FANUC 0i C系统基本 相同，只是取消了扩展小槽功能板，如远程缓冲器串 行通信板DNC1/DNC2、数据服务器板、以太网功能板 等。具体结构见图3-10。*113.3 FANUC数控系统参数配置无论是哪种型号的CNC系统都有大量的参数，少则 几百个，多则上千个，看起来眼花缭乱。经过仔细研究 ，归纳起来又有一定的共性可言，现提供其分类方

8、式以 做参考。1参数分类 按参数的表示形式来划分，数控机床的参数可分 为三类。 （1）状态型参数 （2）比率型参数 （3）真实值参数*122参数显示的操作步骤 本文以FANUC 0i系统为例来具体说明其操作步骤： （1）按MDI面板上的功能键SYSTEM一次后，在按软 键PARAM选择参数的画面。 （2）参数画面由多个面组成。通过两种方法 显示需要显示的参数所在的面面。 有翻面键或光标移动键，显示需要的页面。 从键盘输入想显示的参数号，然后按软键 NO.SRH。这样可显示包括指定参数所在的页面，光标 同时在指定参数的位置（数据部分变成反转文字显示） 。*133用MDI设定参数的操作步骤： （1

9、）将NC置于MDI方式或急停状态。 （2）用以下步骤使参数处于可写状态。 （3）按功能键SYSTEM一次或多次后，再按软键PARAM ，显示参数画面。 （4）显示包含需要设定的参数的画面，将光标置于需要 设定的参数的位置上。 （5）输入数据，然后按INPUT软键。输入的数据将被 设定到光标指定的参数中。 （6）若需要则重复步骤（4）和（5）。 （7）参数设定完毕。需将参数设定画面的“PARAMETER WRITE=”设定为0，禁止参数设定。 （8）复位CNC，解除P/S报警100。但在设定参数时，有 时会出现P/S报警000（需切断电源），此时请关掉电源再开机 。*144FANUC常见系统参数

10、（1）与各轴的控制和设定单位相关的参数 参数号：10011023 这一类参数主要用于设定各轴的移动单位、各轴的 控制方式、伺服轴的设定、各轴的运动方式等。（2）与机床坐标系的设定、参考点、原点等相关 的参数 参数号：12011280 这一类参数主要用于设定机床的坐标系的设定，原 点的偏移、工件坐标系的扩展等。（3）与存储行程检查相关的参数 参数号：13001327 这一类参数的设定主要是用于各轴保护区域的设定 等。*15参数号参数含义1620各轴快速进给的直线型加减速时间常数T1622各轴切削进给加减速时间常数（5）与加减速控制相关的参数 参数号：16011785 这一类参数用于设定各种插补方

11、式下的启动停止 时的加减速的方式，以及在程序路径发生变化时（如 出现转角、过渡等）进给速度的变化。*16参数号参数含义3401#0小数点的含义3401#4MDI方式G90/G91的切换3401#5MDI方式用该参数切换G90/G91（6）与程序编制相关的参数 参数号：34013460 用于设置编程时的数据格式，设置使用的G指令 格式、设置系统缺省的有效指令模态等和程序编制有 关的状态。*17参数号参数含义NO.3620参考点的补偿点号NO.3621负方向最远端的补偿点号NO.3622正方向最远端的补偿点号NO.3623补偿倍率NO.3624补偿点的间隔（7）与螺距误差补偿相关的参数 参数号：3

12、6203627 数控机床具有对螺距误差进行电气补偿的功能，在 使用这样的功能时，系统要求对补偿的方式、补偿的点 数、补偿的起始位置、补偿的间隔等参数进行设置。*183.4 FANUC数控系统故障诊断与维修3.4.1 FANUC-0i常见报警及处理方法 1P/S00# 报警 2PS/100#报警 3P/S101#报警 4P/S8587串行接口故障 590#报警（回零动作异常） 6ALM910/911 RAM奇偶校验报警 7手动及自动均不能运行*198不能JOG操作运行 9不能自动运行 10系统ROM奇偶校验错误报警#900的处理方法 11系统动态存储器DRAM奇偶校验错误报警#912- 919

13、13系统926（伺服串行总线报警） 12静态存储器SRAM发生ECC错误报警#935*203.4.2 故障实例分析1回参考点故障 回参考点出现故障通常有以下两种情况： （1）返回参考点时机床停止位置与参考点位置不 一致 停止位置偏离参考点一个栅格间距 偏差没有规律性 微小误差 （2）机床不能正常返回参考点且有报警 （3）返回参考点过程中出现“NOT READY”（未准备 好）状态上无报警 （4）故障时应重点检查的项目*21例3-1 一台FANUC 0M系统立式加工中心 故障现象：对其进行回零操作时，Y轴可以进行回 零动作，但找不到零点，直至碰到轴限位开关才停下 来，系统显示回零错误报警指示。

14、故障分析：经检查分析该机床Y轴能进行回零操作 ，说明控制系统和伺服系统基本无问题。经重点检查 与回零操作直接有关的元器件，发现各元器件安装位 置正常，无松动现象，通过对I/O接口状态指示观察， 发现零点脉冲输入口根本无零点脉冲信号送人，经仔 细检查判定测量元件脉冲编码器已损坏，无法发出零 点脉冲信号。 故障处理：更换脉冲编码器后，故障排除。*22例3-2 某配套FANUC OM的加工中心。 故障现象：在开机手动回参考点的过程中，出现超 程报警。 故障分析：经了解，该机床为用户新添设备，操作 人员未进行过系统的培训，在开机后，未将工作台移出 参考点减速区域之外，即开始了回参考点动作，造成了 机床

15、的越位。 故障处理：在退出超程保护后，手动移动工作台， 移出参考点减速区后，重新回参考点，机床恢复正常。*233.5 FANUC数控系统数据备份及恢复FANUC数控系统数据备份的方法有两种常见的方 法：第一是使用存储卡，在引导系统画面进行数据备 份和恢复；第二是通过RS-232口使用PC进行数据备份 和恢复。 本节以FANUC 0i系统为例分别介绍利用这两种方 法进行系统数据备份与恢复操作过程。*243.5.1 使用存储卡进行数据备份和恢复 1系统进入BOOT SYSTEM界面进行系列备份和恢 复。 该方法的功能就是第一将系统SRAM存储的全部数 据备份到存储卡或存储卡的数据恢复到系统SRAM

16、中； 第二就是将系统FROM存储的用户数据（梯形图、宏执 行程序等）备份到存储卡或存储卡的数据恢复到系统 FROM中。*25（1）系列数据备份 将存储卡插入存储卡接口上(NC单元上，或者是 显示器旁边)； 进入引导系统画面；（按下显示器下端最右面 两个软键，给系统上电）； 调出系统引导画面；下面所示为系统引导画面 （如图3-12）： *26 在系统引导画面选择所要的操作项第4项，进入系统 数据备份画面；（用UP或DOWN键）。 在系统数据备份画面有很多项，选择所要备份的数 据项，按下YES键，数据就会备份到存储卡中； 按下SELECT键，退出备份过程； （2）系列数据恢复 如果要进行数据的恢复，按照相同的步骤进入到系 统引导画面； 在系统引导画面选择第一项SYSTEM DATA LOADING； 选择存储卡上所要恢复的文件； 按下YES键，所选择的数据回到系统中；