航天数控系统硬件维修一例

1 航天数控系统硬件维修一例 李 松 江苏江阴职业技术教育中心校 江苏 江阴 214400 摘摘 要 要 在国内机械行业数控化率不断提高的今天 数控机床的维护维修越来越 受到重视 本文对数控系统硬件的板级维修给出了一定的方法和实例 关键词 关键词 数控系统 硬件维修 一 引言 一 引言 目前 随着数控机床的普及 数控维修方面的工作也显得越来越 重要 但由于数控技术的专业性 目前数控维修人员的维修工作基本 只涉及到数控机床的外围机械机构 电气控制系统维修和数控系统 NC PLC PMC 的软故障维修 而对于 NC PMC 的硬件故障通常只能由 系统厂商采用更换部件的方法来解决 一般维修人员是不用也不大可 能对它们进行维修的 但有时因为条件限制 我们维修人员也有可能 遇到需要自己维修系统硬件的情况 二 硬件故障 二 硬件故障 我单位有几十台数控设备 数控系统有多种类型 服役年限也不 同 故障类型很多 几年来我一直负责这些设备的故障维修 也从中 获得了一些维修经验 不久前 单位一台云南某机床厂生产的航天 CNC310T 数控车床出 现 T3 T4 两个刀位检测不到的故障 刀架不能在 T3 T4 刀位停留 但系统 PMC 没有报警 按照先软件后硬件的原则 我首先检查了 PMC 状态表 发现刀架转过 T3 T4 刀位时 PMC 状态表中的对应信号没有 变化 初步认定是信号传输上的问题 再按照从外到里的原则 再根 据平时维修的经验 我首先检查了刀架上的霍尔元件 发现在换刀时 当刀位转过 3 4 位时 霍尔有输出低电平信号 说明刀架发信正常 进而再检查从刀架到数控系统的传输线缆是否有断线问题 根据 CNC 310 系统连接说明查到 T3 T4 刀位信号是输入到系统的 X26 插座中 的 23 24 插脚的 再检测 T3 T4 信号脚到 X26 插座中 23 24 脚的 导线 发现导线也没有断路或接触不良现象 以此判断 问题不在外 部导线上 而应该在系统的 I O 板上 对于这样的问题 一般来说 只能采用备板维修了 但由于原系统厂家改制 一时联系不上 而系 统又比较特殊 其他维修单位不能提供备板 为了不影响正常的生产 教学 我决定自己进行尝试性的维修 三 维修过程与维修方法 三 维修过程与维修方法 因为是首次进行板级的硬件维修 为了能顺利完成维修工作 在 正式维修前我作了充分的准备 主要做了以下几方面的准备工作 1 查阅系统说明书 熟悉该系统 I O 信号的输入输出电路 2 准备维修工具和仪器仪表 2 3 根据故障表象 细致分析故障产生的各种可能性 便于维修 过程中逐一分析排除 航天 CNC310T 是中国航天工业总公司二院 706 所推出的一种普及 型的车系数控系统 根据连接说明手册 我们知道它的 NC 主机内主 要有三个模块 主板 I O 接口板 电池盒 主板上的对外连接主要 是位置控制与反馈 I O 接口板上的对外连接包括了机床电器 键盘 手轮 CRT 和操作面板等 对照分析 X26 插座就在 I O 接口板上 PMC地址号 位号 X04 0 R V R V R V R V R V R V R V 4 7K X26 3 X26 4 X26 5 X26 6 X26 7 X26 8 X26 9 插座号 点号 5V GND 24V GND 反相器 5V 5V GND 24V GND 4 7K插头输入端 插座X26与机床 电器 连接示意图 RV在CNC系统内部的连接原理图 X04 2 X04 4 X04 6 X05 0 X05 2 X05 4 图 1 再查连接说明中 X26 的连接示意图如图 1 可知机床外部电气信 号从插头针脚输入后是经过一个光耦 RV 再将信号传入 PMC 地址的 从图中可以看出 若外部信号不能传入 PMC 初步认为有以下几种可 能 1 4 7K 电阻断路 2 光耦损坏 3 光耦前的二极管损坏 4 5V 下面的 2 2K 电阻损坏 5 后面的反相器损坏 6 线路板印制导线断开 但再进一步分析 因为该到位信号是低电平有效 也就是说 当 刀架转到 T3 刀位时 T3 刀位的霍尔受磁信号作用 信号脚电平由高 转低 向系统发出刀架到位信号 系统进行下一步动作 由此推断以 上 1 号或 3 号可能不成立 因为这两种可能都导致输入端始终都有低 3 电平 那样的话由于有多个刀位输入低电平 系统就会自动报警了 所以就只能再来判断其它的四个可能情况了 再来看系统 I O 板的实物图 如图 2 在 I O 板的左下部分就是 X26 插座的信号输入接口电路部分 向 右是反相器信号转换电路 再向右就是后续 PMC 电路了 放大 X26 接口部分电路 如图 3 再进行进一步分析 首先检查印制板线路 没有明显腐蚀断线现象 各线脚对应之间 的连接用万用表测量均正常 排除 6 号可能 图 2 图 3 接下来 为了测量其它器件 我用稳压电源给系统接上了模拟机 床上的电源 然后模拟地给信号脚输入高低电平 来测试它们有没有 损坏 4 决定先对光耦检测 尽管它损坏的可能性不大 为了检测它 将 其信号脚断开 用外接电源给输入端接入高低电平 测量输出端的电 平信号变换 可是发现 两个光耦居然都是好的 又排除了 2 号可能 看来只有 4 号和 5 号两种可能了 这期间 我偶然测量了各光耦输出脚对地的电阻 发现对应 T3 T4 的光耦输出脚的对地电阻偏小 参照图 1 的接线图 看起来不 可思议了 难道是光耦中的三极管阻值降低 或是反相器有问题 但 前面检测光耦又说明光耦是好的 难道真的是反相器的问题 我又给 系统加上电源 模拟测试反相器 检测发现 反相器居然也是好的 这时 我有点想不通了 到底是什么地方出了问题呢 现在只发现 光耦的输出脚对地电阻有点偏小 其他的都很正常 可是再图中可以 看出 如果 5V 下的电阻阻值变化的话 对管脚的输出点对地电阻应 该没什么影响啊 看来以上的 6 条可能性都不对 那怎么会检测不到 信号呢 再往下就到系统 PMC 了 不可能坏了 就是坏了 也不能修 啊 维修到此只能中断 一直在回想可能是什么地方有问题 一个偶然的机会 我看到连 接说明书上在关于系统不能正常启动的故障处理方法中提到 检查 系统 5V 与 0V 之间阻抗 30 顿时心中豁然开朗 原来光耦输 出端对地电阻值偏小实际是对 5V 电源之间阻抗偏小 又因为系统 5V 电源与地的阻抗只有几十欧 所以看起来对地阻抗也偏小 由此 问 题也显现出来 原来是图中 5V 下的电阻阻值下降造成无论下面光敏 三极管导通与否 都使光耦输出端为高电平 PMC 始终收到低电平信 号 所以不能正常工作 由此判断问题出在可能情况 4 上 更换图中排阻中两个对应的 2 2 k 电阻后 系统工作正常 至此 一次 困难 的板级维修大功告成 四 总结四 总结 通过这次维修 使我学到了许多知识和方法 现归纳如下 1 要树立信心 不要把所谓的板级维修看的多神秘 有时通过 自己的学习与努力 也可以解决一些硬件方面的问题 2 维修要注意方法 在出现问题后要根据系统特性 罗列出最 多最全面的故障可能情况 而后逐一检查 逐一排除 找到真正的故 障位置 最后排除故障 解决问题 在罗列故障可能时 也要判断这种可能的存在依据 象本例中 其实前期检测 X26 电缆是否有连接断路现象是多余的 因为如果后续 电路没问题 而是电缆断路的话 就相当于 T3 T4 刀号同时低电平 有效 系统会产生 PMC2 报警 所以如果当时分析透彻的话 这步操 作是可以省略的 5 3 考虑问题不能片面 不能所谓的 头痛医头 脚痛医脚 要全面考虑系统特性 象本例中 如果不是看到系统 5V