《数控系统的故障诊断与维修技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控系统的故障诊断与维修技术（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,第四章 数控系统的故障诊断与维修技术,数控系统是由硬件控制系统和软件控制系统两大部分组成。其中硬件控制系统是以微处理器为核心，包括可编程控制器、伺服驱动单元、伺服电机等可见部件。软件控制系统即数控软件，包括数据输入输出、插补控制、刀具补偿控制、位置控制、伺服控制等控制软件及各种机床参数、PLC参数、报警文本等组成。,4.1 数控系统维修的基础,一、现代数控系统维修的基本条件,1维修人员应具备的基本素质,(1) 要有高度的责任心和良好的职业道德；,2,(2) 具备计算机、模拟与数字技术、自动控制技术、检测技术以及机械加工工艺、刀具等方面的知识。,(3) 进行过良好的数控技术培训，已掌握有关数
2、控、驱动及PLC的工作原理，了解CNC编程和编程语言；,(4) 熟悉机床的基本结构，具有较强的动手操作能力。,(5) 掌握常用检测仪器、仪表和各种维修工具的使用。,2应具备的维修手段,(1) 准备好常用备件、配件 ；,(2) 随时可以得到微电子元器件的供应；,(3) 必要的维修工具(仪器、仪表、接线等)，最好有小型编程机或编程器等；,3,(4) 完整的技术资料、手册、线路图、维修说明书(包括CNC操作说明书)、接口、调整与诊断、驱动说明书、PLC说明(包括PLC用户程序单)、元器件表格等。,二、现代数控系统维修的阶段划分,现代数控系统的维修一般划分为三个阶段：准备阶段、现场维修阶段和维修后的处
3、理阶段。,（1）准备阶段包括现场调研、故障信息的采集、工具与备件的准备等。它是开展维修工作的基础和前提，也是搞好维修工作的基本保障。,（2）现场维修阶段是维修的具体工作过程，它包括对故障的诊断、检测、分析、故障定位、修复等。,（3）维修后的处理阶段是指在数控设备重新投入运行后的技术维护及技术管理等项工作。,4,三、故障发生时的处理,当数控系统故障发生时，操作人员应采取紧急措施，停止运行，保护现场。如果操作人员不能及时排除故障，除应及时通知维修人员之外，还应对故障做如下的记录：,(1) 故障的种类 要了解机床在出现故障时，机床处于何种运行方式，如手动数据输入方式(MDI)、存储器方式、编辑，以及
4、NC系统的状态显示，CRT有无报警显示，刀具轨迹、速度，定位误差等。,(2) 故障的频繁程度 故障发生的时间、发生的次数，发生故障时的外界情况，出现故障的程序段等。,(3) 故障的重复性 将引起故障的程序段重复执行几次，观察故障的重复性。,(4) 外界状态 外界状态包括环境温度、是否有强烈振动?以及其他干扰源等。,5,(5) 操作状况 切削液、冷却油是否溅进数控系统，系统是否受水浸渍?数控系统是否有阳光直射?输入电压值是否稳定?,(6) 运转情况 机床在运转中是否改变过或调整过运转方式？机床是否处于报警状态？是否作好了运转准备，保险丝是否正常？机床是否处于锁住状态？,(7) 机床情况 机床的调
5、整状况？机床在运行过程中是否发生振动？刀尖正常吗？ 等。,(8) 机床与数控系统之间的接线及接口情况 信号屏蔽线接地是否正确?电缆线是否正常、完整无损，特别是在拐弯处是否有破裂或损伤，信号线与电源线是否分开走线?,(9) 数控装置的外观检查及程序检查 此外，有无其他偶然或突发因素，如突然停电，外线电压波动较大、打雷、某部件进水等。,6,4.2 现代数控系统的自诊断,一、自诊断技术概述,故障自诊断技术是当今数控系统一项十分重要的技术，它的强弱是评价系统性能的一个重要指标。,(1) 开机自检,每当数控系统通电开始，系统内部自诊断软件对系统中最关键的硬件和控制软件，如数控装置中的CPU、RAM、RO
6、M等芯片，MDI、CRT、I/O等模块及监控软件、系统软件等逐一进行检测，并将检测结果在CRT上显示出来。,(2) 实时自诊断,数控系统在正常运行时，自动对系统、伺服系统、外部的I/O及数控装置相连的其它外部装置进行自动测试、检查，并显示有关状态信息和故障。,7,自诊断系统的思想是：向被诊断的部件或装置写入一串成为测试码的数据，然后观察系统相应的输出数据(称为校验码)，根据事先已知的测试码、校验码与故障的对应关系，通过对观察结果的分析以确定故障。,二、西门子810系统的自诊断功能及报警处理方法,810系统具有很强的自诊断功能，实时监控系统各部分的工作，并能及时识别出NC、PLC和机床中的故障，
7、从而避免工件、刀具或机床的事故。,1、CPU监控,CPU模块上的红色发光二极管(LED)指示控制系统的状态。正常情况下，按下系统启动按钮的最初67s内，这个LED频繁闪亮，然后熄灭，这时系统启动完成。而如果这个LED常亮，则系统不能被启动，CRT也往往没有显示，这时可从以下几方面着手查找故障原因：,8,(1) CPU模块硬件故障；,(2) 模块中有跨接桥错接；,(3) EPROM存储器故障；,(4) 总线板损坏；,(5) 机床数据错误；,(6) 启动芯片用错或损坏。,2、EPROM存储器的自诊断,基本系统软件全部存储于EPROM存储器中，它们的正确无误是系统正常工作的基本前提。因此，每次启动和
8、CPU循环工作中，系统都会自动对这些存储器的内容进行校验和检查，一旦发现实际校验和与预定的校验和不符，立即显示文字报警，并指出出错的芯片的片号。,9,3、一些报警的处理方法,(1) 报警115号指示系统自身的一些故障。,1号报警，反映工作存储器的电池即将用完。替换这个电池必须在系统通电的情况下进行，否则存储内容会丢失。,3号报警，表明PLC处于停止状态。此时。由于接口已被封锁，机床不能工作。遇到这种情况，一般应用PLC的编程仪读出中断堆栈，即可查明故障原因，对于偶然出现的这种故障，也可以采用初始化的方法重新启动PLC ，使机床恢复工作。,6号报警，指示的是数据存储器子模块电池用尽。替换时，必须
9、在系统断电的情况下拔出该子模块，否则会引起系统故障。子模块调换后，需重新加载其存储器内容。,10,(2) 1648号为系统的RS-232C(V.24)接口的报警。此类报警对数据传输过程进行监控，及时提示用户处理接口故障，保证传输能够顺利进行。,22号报警“时间监控生效”，表示系统在60s内没有输出或收到传输字符，也就是说传输接口不通。这时应检查外部设备的状态或设定是否正确，电缆是否用错或接错等。,28号报警“环行存储器溢出”,表明系统不能及时处理传输时读入的字符，即：传输速度太快。应考虑降低系统与外设双方的传输波特率。,(3) 进给轴专用报警100*196*(其中*代表轴号，为1、2、3)，这
10、类报警反映机床的位置控制闭环中各个环节可能出现的故障，是实际应用中比较容易出现的一类报警。,11,104*达到数模转换极限。表明：该轴此时要求处理的数字指令值高于机床数据268*中规定的数模转换极限值，系统无法对这样的数字指令值实现数模转换。可采取的措施：降低速度运行；检查位置反馈传感器是否出问题；MD268*设定是否正确；检查相应轴的伺服驱动单元是否出故障等。,116*轮廓监控。表明：轴运行速度高于机床数据MD336*规定的轮廓监控门槛速度后，超过了MD332*规定的容差带；或者在加速或制动时，相应轴不能在规定时间内达到要求的速度，一般是速度系数设置不当。,可采取的措施：适当加大MD332*
11、规定的容差带；调整速度系数(MD252*)；检查相应轴伺服系统转速调节器的响应特性，必要时重新做最佳化处理。,12,132*位置反馈回路硬件故障。表明：检测到的位置反馈信号相位错误、接地短路或完全没有。可采取的措施：检查测量回路电缆是否断路、脱落，通过插上特制的测量回路短路插头，判断位置控制模块相应轴的部分是否有故障；用示波器测量位置反馈信号的相位，判断电缆与位置传感器是否出问题。,168*对运行中的进给轴拒绝发送调节器释放信号。各进给轴的调节器释放信号来自PLC用户程序，因此应当根据程序规定的逻辑关系，检查各有关的接口信号状态，查明原因后，即可得出解决办法。,(4) 报警2000 2999*
12、一般是在运行程序时出现。包括：指示机床当前的一些状态故障；提示没有为系统订购编程要求的功能；更多的是指出程序编制中的错误。,13,(5) 30003050号报警指示内容和方式与第(4)类相似，不同之处是，这类报警在程序编辑的模拟功能中即可指出错误，而不必等到程序运行的时候。这类报警在排除原因后用报警应答键消除。,(6) 60006031号报警，这些报警不是系统本身设置的。而是机床电气控制设计者在编制PLC程序时结合编程的逻辑关系，提取出一些能够反映机床的接口及电气控制方面的故障的信息，赋予特定的一部分标志位获得的。处理这类故障，可以按设计者提供的详细说明进行有关检查。这类报警在排除原因后，用报
13、警应答键消除。,(7) 60326039号是系统为PLC设置的报警。主要是给PLC的使用设计者的提示。在机床使用中一般不会出现。,14,(8) 70007031号报警不反映故障，而是机床电气控制设计者从他所编制的PLC程序中提取一些能够提示机床操作者进行某种操作的信息，赋予特定标志位取得的。此类报警不需清除，当相应状态消失，这些特定的标志复位后，报警显示会自动消除。,4.3 用机床参数来维修数控系统,一、数控机床的参数,数控机床的参数是数控系统所用软件的外在装置，它决定了数控机床的功能、控制精度等。主要包括数控系统参数、机床可编程控制器参数。在数控维修中，有时要利用机床某些参数调整机床，有些参
14、数要根据机床的运行状态进行必要的修正，所以维修人员要熟悉机床参数。,15,二、数控机床参数的分类,1状态型参数,是指每项参数的八位二进制数位中，每一位都表示了一种独立的状态或者是某种功能的有无。,例如FANUC 0TD系统的1号参数项中的各位所表示的就是状态型参数。,ADFT 1：进行自动漂移补偿。 0：不进行自动漂移补偿。,RDRN 1：快速进给指令对空运行有效。 0：快速进给指令对空运行无效。,DECI 1：返回参考点的减速信号为1，开始减速。 0：返回参考点的减速信号为0时，开始减速。,ORC 1：补偿量为直径指定。 0：补偿量为半径指定。,10月29日,16,IOF 1：偏置量的输入为
15、增量值。 0：偏置量的输入为绝对值。,TOC 1：在复位状态下，补偿被取消。 0：在复位状态下，补偿不被取消。,RS43 1：复位时G43、G44的偏置矢量仍被保留。 0：复位时G43、G44的偏置矢量仍被清除。,DCS 1：按下MDI操作面板的START按钮，不经过机床 在NC侧便可以直接启动系统(仅MDI方式时)。,PROD 1：在显示相对坐标值中，显示编程的位置。,SCW 1：最小移动单位为英制(机床为英制)。 0：最小移动单位为米制(机床为米制)。,0：根据来自机床侧的启动情况启动系统。,0：在显示相对坐标值中，显示包括偏移的位置。,17,2比率型参数,是指某项参数设置的某几位所表示的
16、数值都是某种参量的比例系数。,例如FANUC 0TD系统的512、513、514号参数项中每项的八位所表示的就是比率型分别设定每轴位置控制环增益。设定本参数后，必须关掉一次电源。,LPGMX X轴伺服环增益倍数的设定。 LPGMY Y轴伺服环增益倍数的设定。 LPGMZ Z轴伺服环增益倍数的设定。,3真实值参数,是直接表示系统某个参数的真实值。这类参数的设定范围一般是规定好的，用户在使用时一定要注意其所表示的范围，以免造成设定参数的参数超出范围值。,18,三、数控机床的参数故障及其诊断,1产生参数故障的原因及排除,数控机床在使用过程中，在一些情况下会出现使数控机床参数全部丢失或个别参数改变的现象，主要原因如下：,1) 数控系统后备电池失效,后备电池失效将导致全部参数丢失。因此，在机床正常工作时应注意CRT上是否显示有电池电压低的报警。如发现该报警，应在一周内更换符合系统生产厂要求的电池。,2) 操作者的误操作,误操作在初次接触数控机床的操作者中是经常出现的问题。由于误操作，有的将全部参数清除，有的将个别参数改变。,19,
