毕业论文-数控机床故障诊断与修复——基于802c base line数控系统的数控车床电气控制系统部分故障诊断与修复

XXXXXXXX大学高等教育自学考试毕业设计（论文）任务书题目名称数控机床故障诊断与修复基于802CBASELINE数控系统的数控车床电气控制系统部分故障诊断与修复学生姓名XXX准考证号XXXXXXXXX题目来源教师科研社会实践实验室建设其它题目类型理论研究应用研究设计开发其它选题背景及目的随着市场对机床生产的机械零件加工精度的不断提高，市场的竞争日趋激烈，大批量产品低精度的生产越来越少，小批量的、高精度的产品生产的比重越来越大，迫切需要大量的高精度加工设备来满足上述需求。一方面，我国机械行业的企业的投入大量的资金用于购置新设备，来实现设备的升级与换代。另一方面，我国的大学教育中只有极少数的学校开设了数控系统使用与维护的课程，从而社会需求大量能使用与维护数控系统的应用型人才。为了解决这一矛盾，我们让学生通过完成这个任务的过程，来实现了将三年所学知识进行一次综合的运用，学会正确面对技术问题，分析技术问题，根据问题查找相关资料。做出决策，进行数控系统安装与调试，完成安装调试技术文件的撰写。论文修改，自我认识与评价。从而完成一个具备基本数控设备的系统调试与维护的技术人员培养过程。工作任务及要求工作任务1）分析题目要求；2）根据题目查找相关资料；3）进行数控系统知识学习；4）进行数控系统的安装与调试；5）进行论文撰写；6）制作论文答辩PPT；7）进行论文答辩准备；毕业设计要求1）根据时间安排按时完成任务；2）主动与指导老师沟通；3）独立完成论文撰写；4）论文字数不少于10000字；5）图表需加编号；时间安排1开题报告2011年11月17日至2011年11月20日。2完成初稿2012年2月10日至2012年2月20日。3答辩2012年3月25日至2012年3月28日。以上内容由指导教师填写指导教师签字教师姓名年月日助学点审核审核意见组长签字年月日学生接受接受任务时间2011年11月21日学生签名XXXXX任务签字西南科技大学高等教育自学考试毕业设计（论文）申报表学生姓名XXXX性别X年龄XX准考证号XXXXXXX学生住址XXXXXXXXX联系电话XXXXXXXX毕业设计（论文）题目名称数控机床故障诊断与修复基于802CBASELINE数控系统的数控车床电气控制系统部分故障诊断与修复拟请指导教师XXXXXX指导教师职称XXXXX指导教师电话XXXXXXXX指导教师单位XXXXXXXXX选题背景及目的随着市场对机床生产的机械零件加工精度的要求不断提高，迫切需要大量的高精度加工设备来满足上述需求。而实际情况是，一方面，我国机械行业的企业的投入大量的资金用于购置新设备，来实现设备的升级与换代。同时，生产机械设备的厂家为满足市场对数控设备的大量需求，在生产的产品中大量使用数控系统。另一方面，我国的大学教育中只有极少数的学校开设了数控系统使用与维护的课程，从而社会需求大量能使用与维护数控系统的应用型人才。为了解决这一矛盾，我们让学生通过完成这个任务的过程，来实现了将三年所学知识进行一次综合的运用，学会正确面对技术问题，根据问题查找相关资料。做出决策，进行数控系统安装与调试，完成安装调试技术文件的撰写。从而完成一个具备基本数控设备的系统调试与维护的技术人员培养过程。工作任务及要求工作任务1）分析题目要求；2）根据题目查找相关资料；3）进行数控系统知识学习；4）进行数控系统的安装与调试；5）进行论文撰写；6）制作论文答辩PPT；7）进行论文答辩准备；毕业设计要求1）根据时间安排按时完成任务；2）主动与指导老师沟通；3）独立完成论文撰写；4）论文字数不少于10000字；5）图表需加编号；时间安排1开题报告2011年11月17日至2011年11月20日。2完成初稿2012年2月10日至2012年2月20日。3答辩2012年3月25日至2012年3月28日。助学中心评审意见主考院校评审意见摘要数控机床电气控制系统是其核心，当电气控制系统发生故障时，应迅速诊断故障，排除事故，使其恢复正常，同时应进行预防性维护，这对于提高数控设备运行效率非常重要。随着市场对机床生产的机械零件加工精度的要求不断提高，从而社会需求大量能使用与维护数控系统的应用型人才。迫切需要大量的高精度加工设备来满足上述需求。本毕业设计简单的介绍了数控车床的概念及特点对西门子802CBASELINE数控车床的结构组成及其特点进行了介绍，并对西门子802CBASELINE的电气部分作了详细的介绍，介绍了该部分主要的电气元件，及元件功能。分析列举了实际生产过程中数控机床电气部分可能出现的一些简单故障，其中包括各个电气元件可能出现的问题故障，数控车床自动报警相应故障，并对相应的故障的排查维修进行了阐述。关键词西门子802C电气故障维修ABSTRACTCNCMACHINETOOLELECTRICALCONTROLSYSTEMISTHECORE,WHENTHEELECTRICCONTROLSYSTEMMALFUNCTIONS,SHOULDPROMPTTHEDIAGNOSISFAULT,ELIMINATEACCIDENT,WHICHRETURNEDTONORMAL,ANDPREVENTIVEMAINTENANCE,TOIMPROVETHEOPERATIONEFFICIENCYOFTHEEQUIPMENTISVERYIMPORTANTINNCASTHEMARKETFORMACHINETOOLMANUFACTURINGMECHANICALPARTSPROCESSINGPRECISIONREQUIREMENTSCONTINUETOINCREASE,THUSTHESOCIETYNEEDSALARGENUMBEROFUSEANDMAINTENANCEOFNCSYSTEMAPPLICATIONTALENTSURGENTNEEDFORALARGENUMBEROFHIGHPRECISIONPROCESSINGEQUIPMENTTOMEETTHENEEDSOFTHEGRADUATIONDESIGNANDSIMPLECNCLATHEWASINTRODUCEDTHECONCEPTANDCHARACTERISTICOFTHESIEMENS802CBASELINENCLATHESTRUCTUREANDCHARACTERISTICSWEREINTRODUCED,ANDTHESIEMENS802CBASELINEELECTRICALPARTSWEREINTRODUCEDINDETAIL,INTRODUCESTHEMAINPARTOFELECTRICALCOMPONENTS,COMPONENTSANDFUNCTIONSANALYSISOFCITEDDURINGTHEACTUALPRODUCTIONPROCESSOFCNCMACHINETOOLELECTRICALPARTSMAYHAVESOMESIMPLEFAULTS,INCLUDINGTHEVARIOUSELECTRICALCOMPONENTSPOSSIBLEFAULT,CNCLATHESAUTOMATICALARMFAULT,ANDTHECORRESPONDINGTROUBLESHOOTREPAIRAREDISCUSSEDKEYWORDSSIEMENS802CELECTRICALFAULTREPAIR1前言20世纪80年代初，国内先后从日本、美国等国引进了一些数控装置及主轴、伺服系统的生产技术，并陆续投入了批量生产，从而结束了数控机床发展徘徊不前的局面，推动了数控机床的发展。到20世纪90年代初，国内的数控机床及数控系统的生产具有了一定的规模，但前进中的数控机床产业正面临十分严峻的形势。进入WTO后，中国将进入日趋完善的国内外相统一的大市场，大量数控机床及数控系统进口，将对发展中的数控产业造成巨大的冲击。2003年开始，中国已成为全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。随着，“数字制造”这一新理念被引入中国制造业，从而使社会需求大量能使用与维护数控系统的应用型人才。随着电子信息技术的发展，世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代，其中数控机床就是代表产品之一。数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础。它为国民经济各个部门提供装备和手段，具有无限放大的经济与社会效应。目前，欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程，而中国从20世纪80年代开始起步，至今仍处于发展阶段。基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与国外高档数控机床的水平差距很大。但是已经初具规模，国内现有广州数控、上海开通、北京凯恩帝、武汉华中、武汉华兴、成都广泰、深圳珊星、航天世纪星等等，主要问题是缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏有效的合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。随着世界科技进步和机床工业的发展，数控机床作为机床工业的主流产品，已成为实现装备制造业现代化的关键设备。数控机床的拥有量及其性能水平的高低，是衡量一个国家综合实力的重要标志。加快发展数控机床产业也是我国装备制造业发展的现实要求。所以现阶段的任务是培养一批具有专业知识的人才，本毕业设计对应现阶段的问题，对西门子数控车床802C电气部分的检测与维修，做了相关的学习，查阅了对应的资料。完成了本篇毕业设计由于本人经验和学识尚浅，毕业设计中出现错误和不足恳请老师的批评指正。2数控机床的简介21数控机床的概念数控，即数字控制是近代发展起来的一种自动控制技术，在机床领域是指数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。定义的“机床”不仅仅指金属切削机床，还包括其它各类机床，如线切割机床、三坐标测量机等。采用数控技术的控制系统称为数控系统。这种控制系统，能自动阅读输入载体上事先给定的数字值和指令，并将其译码、处理，从而自动地控制机床移动和加工零件。装备了数控系统的受控设备称为数控设备。受控设备包括机床行业的各种数控机床和其它行业的许多数控设备，如数控火焰切割机、电火花加工机、数控冲剪机、数控测量机等。装备了数控系统的机床叫数控机床。数控装置是数控机床的控制核心，通常由一台通用或专用的微型计算机构成。数控装置根据输入的指令，进行译码、处理、计算和控制，实现其数控功能。以前数控设备的数控功能是用专用计算机的硬件结构来实现，所以称为硬件数控，简称NC。现在主要以计算机的系统控制程序来实现部分或全部数控功能，所以称为软件数控或计算机数控，简称CNC。由于计算机数控是数控系统的一种，再加上现在已经没有硬件数控，所以我们现在管数控系统统称为CNC系统。22数控机床的发展和生产数字控制机床是近代发展起来的一种自动控制机床，通过数字信息自动控制机床的运转数控机床的加工程序和运动变量通过数控装置自动控制，同时具有自动换刀、自动测量、自动润滑和自动冷却等功能。数控机床的发展完全依赖于数控系统的发展。自1952年美国研制出第一台数控铣床起，数控系统历经了两个阶段和六代的发展。数控NC阶段19521970年早期计算机的运算速度低，这虽然对当时的科学计算和数据处理影响并不大，但却不能适应机床适时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路“搭”成一台机床专用计算机作为数控系统，这被称为硬件连接数控HANDWIREDNC，简称为数控NC。随着元器件的发展，这个阶段经历了三代。第一代数控19521959年采用电子管元件构成的专用NC装置第二代数控19591964年采用晶体管电路的NC装置第三代数控19651970年采用小、中规模集成电路的NC装置计算机数控CNC阶段，1970年，通用小型计算机已批量生产，其运算速度比20世纪五六十年代有了大幅度的提高，这比专门“搭”成的专用计算机成本低、可靠性高，于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控CNC阶段。随着计算机技术的发展，这个阶段也经历了三代。第四代数控19701974年采用大规模集成电路的小型通用计算机数控系统第五代数控19741990年应用微处理器的计算机数控系统第六数控1990年以后，PC个人计算机，国内习惯称微机的性能已发展到很高的阶段，可满足作为数控系统核心部件的要求，数控系统从此进入了基于PC的时代。23数控机床的特点于通用机床和专用机床相比，数控机床具有以下主要特点第一加工精度高，质量稳定。第二能完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件加工。第三生产效率高。第四柔性高，通用性强对产品改型设计的适应性强。第五有利于制造技术向综合自动化方向发展数控机床是机械加工自动化的基本设备，以数控机床为基础建立起来的FMC、FMS、CIMS等综合自动化系统使机械制造的集成化、智能化和自动化得以实现。第六功能丰富CNC系统不仅控制机床的运动，而且可对机床进行全面监控、报警诊断、通讯管理等。第七减轻工人劳动强度、改善劳动条件。但是也存在不足之处，数控机床投资大、维修维护难度大以及对操作人员的技术水平要求高。这都是限制数控机床发展的因素。24数控机床的分类数控机床的分类按照机床运动控制、伺服系统控制控制方法、机床功能水平、来进行分类按机床运动控制分类可以分为三类。第一类是点位控制数控机床，第二类是直线控制数控机床，第三类是轮廓控制数控机床。三种加工运动形式如图11所示。（从左到右依次为点位型、直线型、轮廓型）图11机床运动控制分类机床按伺服系统控制控制方法分类可以分为三类，第一种是开环控制系统、第二种是半闭环控制系统、第三种是闭环控制系统。开环控制系统这类数控机床不带位置检测反馈装置。CNC装置输出的指令脉冲经驱动电路的功率放大，驱动步进电机转动，再经传动机构带动工作台移动，其控制框图如下图所示。开环控制的数控机床工作比较稳定，反应快，调试方便，维修简单，但控制精度低这类数控机床多为经济型,结构如图12所示。图12开环控制系统半闭环控制系统这类数控机床带有位置检测反馈装置。位置检测装置安装在机床工作台上，用以检测机床工作台的实际运行位置，并与CNC装置的指令位置进行比较，用差值进行控制，其控制框图如下图所示。闭环控制系统的特点是精度高、速度快、技术上要求高，成本较高。闭环控制系统的调试和维修比较复杂，其关键是系统的稳定性，系统调试不好容易产生振荡，所以在设计时必须对稳定性给予足够的重视。闭环控制系统主要应用于一些精度要求较高的超精车床、镗床铣床、超精铣床和精密加工中心等。结构如图13所示。位置控制调节器速度控制调节与驱动检测与反馈单元位置控制单元速度控制单元电机机械执行部件CNC插补指令实际位置反馈实际速度反馈图13半闭环控制系统闭环控制系统这类数控机床带有位置检测反馈装置。位置检测装置安装在机床工作台上，用以检测机床工作台的实际运行位置，并与CNC装置的指令位置进行比较，用差值进行控制，其控制框图如下图所示。闭环控制系统的特点是精度高、速度快、技术上要求高，成本较高。闭环控制系统的调试和维修比较复杂，其关键是系统的稳定性，系统调试不好容易产生振荡，所以在设计时必须对稳定性给予足够的重视。闭环控制系统主要应用于一些精度要求较高的超精车床、镗床铣床、超精铣床和精密加工中心等。结构如图14。图14闭环控制系统除此以外，还有通过机床功能水平及加工精度进行分类。一般将机床分为三类高档、中档、低档。3西门子802CBASELINE数控车床电气部分概述31802CBASELINE介绍西门子802CBASELINE是专门为中国数控机床市场而开发的经济型CNC控制系统。其特性如下结构紧凑，高度结构紧凑，高度集成于一体的数控单元，操作面板，机床操作面板和输入输出单元机床调试配置数据少，系统与机械黄匹配更快速、更容易简单而友好的编程界面，保证了生产的快速进行，优化了机床的使用。西门子802CBASELINE集成了所有的CNC,PLC,HMI,I/O于一身可独立于其他部件进行安装。坚固而又节省空间的设计，使它可以安装到最方便用户的位置。操作面板提供了所有的数控操作，编程和机床空控制动作的按键以及8英寸LCD显示器，同时还提供12个带有LED的用户自定义键。工作方式选择（6种），进给速度修调，主轴速度修调，数控启动与数控停止，系统复位均采用按键形式进行操作。802CBASELINE的输入/输出点为48个24V的直流输入和16个24V的直流输出。输出同时工作系数为05是负载能力可达05A。为了方便安装，输入输出采用可移动的螺丝紧端子，该端子可用普通的螺丝刀来紧固。802CBASELINE可控制三个进给轴。802CBASELINE都提供传统的10V的伺服驱动接口。除三个进给轴外,802CBASELINE提供一个10V的接口用于连接主轴驱动。802CBASELINE基本配置的驱动系统为SIMODRIVEBASELINE，802CBASELINE控制软件已经存储在数控部分的FLASHEPROM（闪存）上，TOOLBOX软件工具（调整所用的软件工具）包含在标准的供货范围内。系统不再需要电池，免维护设计。采用电容防止掉电引起的数据丢失。程序的变化和新程序软件存储。系统软件面向车床和铣床应用，并可单独安装。在每一个工具盒中都包含有车床和铣床的PLC程序示例，以便用户能很快地调试完毕。32802CBASELINE电气系统介绍西门子802CBASELINE是在802C基础上新开发的一种经济型系统其驱动部分采用东元伺服驱动，分别控制X轴进给，Y轴进给，Z轴进给，主轴采用三相异步电动机并采用日本原装三菱变频器对其进行控制，可实现主轴的无级调速。使用数字式交流伺服驱动系统，其系统组成如下；1数控装置的核心部件组成计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。作用根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件伺服单元、驱动装置和PLC等，所有这些工作是由数控装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。2操作面板操作面板的是操作人员与机床数控装置进行信息交流的工具。组成按钮站、状态灯、按键阵列和显示器；它是数控机床特有的部件。3控制介质与输入输出设备控制介质记录零件加工程序的媒介输入输出设备数控系统与外部设备进行交互装置。交互的信息通常是零件加工程序。即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入数控系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。4通讯现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力。它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。采用的方式有串行通讯（RS232等串口）、自动控制专用接口和规范（DNC，MAP等）、网络技术（INTERNET，LAN等）。5伺服单元、驱动装置和测量装置伺服单元和驱动装置、主轴伺服驱动装置和主轴电机、进给伺服驱动装置和进给电机6测量装置位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。被直线型检测装置感应同步器；光栅、磁栅。旋转型检测装置旋转变压器；脉冲编码器；测速发电机。作用保证灵敏、准确地跟踪数控装置指令，进给运动指令实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）。主轴运动指令，实现零件加工的切削运动。7PLC机床I/O电路和装置PLC用于控制机床顺序动作，完成与逻辑运算有关的开关量I/O控制，它由硬件和软件组成；机床I/O电路和装置实现开关量I/O控制的执行部件，即由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等电器组成的逻辑电路。功能接受数控系统的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应开关动作，接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给数控装置，经其处理后，输出指令控制数控系统的工作状态和机床的动作。西门子802C与伺服驱动器和伺服电机连线图如图21所示。图21西门子802C与伺服驱动器和伺服电机连线图如图4数控机床的故障诊断与维修41机床诊断的内容及初步诊断数控机床是集机、电、液、气于一体的机电一体化装备，数控机床电气控制系统是其核心，它的可靠运行，直接关系到整个设备运行正常与否。当电气控制系统发生故障时，应迅速诊断故障，排除事故，使其恢复正常，同时应进行预防性维护，这对于提高数控设备运行效率非常重要。要科学迅速的检测出检测出机床故障，就要有一套合理的方法，如果方法混乱，一定会增加诊断和维修时间，从而影响到生产效率。一旦数控系统发生故障，系统操作人员应采取急停措施，停止系统运行，保护好现场。当机床出现故障时可以先利用以下方法进行简单的初步诊断1）动作诊断监视机床各动作部分，判定动作不良的部位。诊断部位是ATC、APC和机床主轴。2）状态诊断当机床电机带动负载时，观察运行状态。3）点检诊断定期点检液压元件、气动元件和强电柜。4）操作诊断监视操作错误和程序错误。5）数控系统故障自诊断。通过以上的方法可以进行初步的判断机床故障所在部分，数控机床系统的硬件特点是模块少、整体结构简单，用户一般无需调整，硬件的可靠性较高。系统硬件故障时，通常情况下，需要对模块进行检测与维修，且应具备一定的测试条件、工装和相应的维修器件。因此，现场维修时，一般只要求能够根据模块的功能结合故障现象，判断、查找出发生故障的模块，进行备件替换。当CPU或存储器等模块更换后，还需要重新进行数据的输入和系统的初始化调整，使系统恢复正常工作。但还有许多故障无法轻易排除，需要更为复杂的诊断和维修。42机床故障检查方法1直观法这是一种最基本的方法。维修人员通过对故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察以及认真察看系统的每一处，往往可将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。这要求维修人员具有丰富的实际经验，要有多学科的较宽的知识和综合判断的能力。2自诊断功能法现代的数控系统虽然尚未达到智能化很高的程度，但已经具备了较强的自诊断功能。能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状况。一旦发现异常，立即在显示器上报警信息或用发光二极管批示出故障的大致起因。利用自诊断功能，也能显示出系统与主机之间接口信号的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控系统部分，并批示出故障的大致部位。这个方法是当前维修时最有效的一种方法。3功能程序测试法所谓功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能，如直线定位、圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等用手工编程或自动编程方法，编制成一个功能程序测试纸带，通过纸带阅读机送入数控系统中，然后启动数控系统使之进行运行，藉以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的可能起因。本方法对于长期闲置的数控机床第一次开机时的检查以及机床加工造成废品但又无报警的情况下，一时难以确定是编程错误或是操作错误，还是机床故障时的判断是一较好的方法。4交换法这是一种简单易行的方法，也是现场判断时最常用的方法之一。所谓交换法就是在分析出故障大致起因的情况下，维修人员可以利用备用的印刷线路板、模板，集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。它实际上也是在验证分析的正确性。在备板交换之前，应仔细检查备板是否完好，并应检查备板的状态应与原板状态完全一致。这包括检查板上的选择开关，短路棒的设定位置以及电位器的位置。在置换数控装置的存储器板时，往往还需要对系统作存储器的初始化操作，重新设定各种数控数据，否则系统仍将不能正常地工作。又如更换FANUC公司的7系统的存储器板之后，需重新输入参数，并对存储器区进行分配操作。缺少了后一步，一旦零件程序输入，将产生60号报警。有的数控系统在更换了主板之后，带需进行一些特定的操作。如FNUC公司在FS10系统，必须按一定的操作步骤，先输入90009031号选择参数，然后才能输入0000号至8010号的系统参数和PC参数。总之，一定要严格地按照有关系统的操作、维修说明书的要求进行操作。5转移法所谓转移法就是将数控系统中具有相同功能的二块印刷线路板、模块、集成电路芯片或元器件互相交换，观察故障现象是否随之转移。藉此，可迅速确定系统的故障部位。这个方法实际上就是交换法的一种。因此，有关注意事项同交换法所述。6参数检查法众所周知，数控参数能直接影响数控机床的功能。参数通常是存放在磁泡存储器或存放在需由电池保持的电脑主板上的RAM芯片中，一旦电池不足或由于外界的某种干扰等因素，会使个别参数丢失或变化，发生混乱，使机床无法正常工作。此时，通过核对、修正参数，就能将故障排除。当机床长期闲置工作时无缘无故地出现不正常现象或有故障而无报警时，就应根据故障特征，检查和校对有关参数。另外，经过长期运行的数控机床，由于其机械传动部件磨损，电气无件性能变化等原因，也需对其有关参数进行调整。有些机床的故障往往就是由于未及时修改某些不适应的参数所致。当然这些故障都是属于故障的范畴。7测量比较法数控系统生产厂在设计印刷线路板时，为了调整、维修的便利，在印刷线路板上设计了多个检测用端子。用户也可利用这些端子比较测量正常的印刷线路板和有故障的印刷线路板之间的差异。可以检测这些测量端子的电压或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。甚至，有时还可对正常的印刷线路人为地制造“故障”，如断开连线或短路，拨去组件等，以判断真实故障的起因。为此，维修人员应在平时积累印刷线路板上关键部位或易出故障部位在正常时的正确波形和电压值。因为数控系统生产厂往往不提供有关这方面的资料。8敲击法当系统出现的故障表现为若有若无时，往往可用敲击法检查出故障的部位所在。这是由于数控系统是由多块印刷线路板组成，每块板上又有许多焊点，板间或模块间又通过插接件及电缆相连。因此，任何虚焊或接触不良，都可能引起故障。当用绝缘物轻轻敲打有虚焊及接触不良的疑点处，故障肯定会重复再现。9局部升温数控系统经过长期运行后元器件均要老化，性能会变坏。当它们尚未完全损坏时，出现的故障变得时有时无。这时可用热吹风机或电烙铁等来局部升温被怀疑的元器件，加速其老化，以便彻底暴露故障部件。当然，采用此法时，一定要注意元器件的温度参数等，不要将原来是好的器件烤坏。10原理分析法根据数控系统的组成原理，可从逻辑上分析各点的逻辑电平和特征参数，然后用万用表、逻辑笔、示波器或逻辑分析仪进行测量、分析和比较，从而对故障定位。运用这种方法，要求维修人员必须对整个系统或每个电路的原理有清楚的、较深的了解。除了以上常用的故障检查测试方法外，还有拔板法，电压拉偏法，开环检测法以及在上章中曾提出的诊断方法等多种。这些检查方法各有特点，按照不同的故障现象，可以同时选择几种方法灵活应用，对故障进行综合分析，才能逐步缩小故障范围，较快地排除故障。43802C数控系统的硬件系统诊断与维修西门子系统的硬件特点是模块少、整体结构简单，用户一般无需调整，硬件的可靠性较高。系统硬件故障时，通常情况下，需要对模块进行检测与维修，且应具备一定的测试条件、工装和相应的维修器件。一旦检测到故障，立即将故障以报警的方式显示在CRT上或点亮面板上报警指示灯，而且这种自诊断功能还能将故障分类报警。如误操作信息，有关伺服系统报警，设定错误报警，各种行程超程报警等。维修时应根据报警具体内容提示来查找问题的症结所在。因此，现场维修时，一般只要求能够根据模块的功能结合故障现象，判断、查找出发生故障的模块，进行备件替换。当CPU或存储器等模块更换后，还需要重新进行数据的输入和系统的初始化调整，使系统恢复正常工作。1、电源模块的故障诊断维修电源模块的工作过程如下1外部直流24V或交流220V电压加入；2通过短时接通系统启动NCON信号，接通系统电源；3若控制电路正常，直流输出线路中无过电流，“电源正常”输出触点信号闭合；否则输出信号断开。电源模块的故障通常可以通过对5V测量孔的电压测量进行判断，若接通NCON信号后，5V测量孔有5V电压输出，则表明电源模块工作正常。若无5V电压输出，则表明电源模块可能损坏。维修时可取下电源模块，检查各电子元器件的外观与电源输入熔丝是否熔断；在此基础上，再根据原理图逐一检查各元器件。当系统出现开机时有5V电压输出，但几秒钟后5V电压又断开的故障时。一般情况下，电源模块本身无损坏，故障是由于系统内部电源过载引起的。维修时可以将电源模块拔出，使其与负载断开，再通过接通NCON正常上电，若这种情况下5V电压输出正常且电源正常信号输出触点闭合，则证明电源模块本身工作正常，故障原因属于系统内部电源过载。这时可以逐一取下系统各组成模块，进一步检查判断故障范围。若电源模块取下后，无5V输出或仍然只有几秒的5V电压输出，可能是电源模块本身存在过载或内部元器件损坏，可根据原理图进行进一步的检查。控制变压器接线图如图41所示。驱动变压器如图42所示。图41图422显示系统的故障诊断维修系统显示控制主要由CRT显示器、视频板等部件组成。CRT的作用是将视频信号转换为图像进行显示；视频板的作用是将字符及图像点阵转换为视频信号进行输出。CRT故障时一般有以下几种现象1屏幕无任何显示，系统无法启动。当按住系统面板上的诊断键带有“眼睛”标记的键接通系统电源启动，在系统启动时，面板上方的4个指示灯闪烁2屏幕显示一条水平或垂直的亮线；3屏幕左右图像变形；4屏幕上下线性不一致，或被压缩，或被扩展；5屏幕图像发生倾斜或抖动。以上故障一般为显示驱动线路的不良引起的，维修时应重点针对显示驱动线路进行检查。视频板故障时一般有以下几种现象1屏幕无任何显示，系统无法启动。当按住系统面板上的诊断键带有“眼睛”标记的键接通系统电源启动，在系统启动时，面板上方的4个指示灯闪烁；2屏幕图像不完整；3显示器有光栅，但屏幕无图像。3CPU板的故障诊断CPU板是整个系统的核心，它包括了PLC、CNC的控制、处理线路。CPU板上主要安装有80186处理器、插补器、RAM、EPROM、通信接口、总线等部件。系统软件固化在EPROM中。PLC程序、NC程序、机床数据可通过两个V24口用编程器或计算机进行编辑、传输；同时，NC程序、机床数据亦可通过V24接口进行输入/输出操作。在系统内部，CPU板通过系统总线与存储板、接口板、视频板、位置控制板进行数据传输，实现对这些部件的控制。当CPU板故障时，一般有如下现象1屏幕无任何显示，系统无法启动，CPU板上的报警指示红灯亮；2系统不能通过自检，屏幕有图像显示，但不能进入CNC正常画面；3屏幕有图像显示，能进入CNC画面，但不响应键盘的任何按键4通信不能进行。当CPU板故障时，一般情况下只能更换新的CPU备件板。4接口板的故障诊断802C接口板上主要安装有系统软件子程序模块、两个数字测头的信号输入端、PLC输入/输出模块的接口部件等。接口板故障时，一般有如下几种现象1系统死机，无法启动；2接口板上系统软件与CPU板上系统软件不匹配，导致系统死机或报警；3PLC输入/输出无效；4电子手轮无法正常工作。此板发生故障时，通常应更换一块新的备件板。5存储器板的故障诊断802C存储器板上安装有UMS用户存储子模块、系统存储器子模块等，其中UMS可以是固化用户WS800A开发软件的用户程序子模块，或是西门子提供的固定循环子模块，或是RAM子模块。存储器板故障时，一般有如下几种现象1系统死机，无法启动2存储器上的软件与CPU板上系统软件不匹配，导致系统死机或报警。存储器板发生故障时，若通过更换软件仍然不能排除故障，一般应更换一块新的备件板。6位置控制板的故障诊断位置控制板是CNC的重要组成部分，它由位置控制、编码器接口、光栅尺的前置放大EXE等部件组成。位置测量系统板故障时，一般有如下现象1CNC不能执行回参考点动作，或每次回参考点位置不一致；2坐标轴、主轴的运动速度不稳定或不可调；3加工尺寸不稳定；4出现测量系统或接口电路硬件故障报警；5在驱动器正常的情况下，坐标轴不运动或定位不正确。位置控制板发生故障时，一般应先检查测量系统的接口电路，包括编码器输入信号的接口电路、位置给定输出的D/A转换器回路等，在现场不能修理的情况下，一般应更换一块新的备件板。45802C系统自诊断西门子系统设有较强的自诊断功能，能及时识别数控系统、PLC和机床中的故障，从而避免发生事故。监控范围包括程序读入、程序格式、系统处理器、串行接口、控制电压、温度、驱动、位置反馈回路及位置传感器、NC与PLC之间的数据传送、加工的轮廓、系统存储器、主轴等多个方面。以810/820系统为例，系统监控主要有以下内容。1、CPU监控802C的CPU监控通过CPU模块上的红色发光二极管指示。正常情况下，接通系统后在67S内二极管闪烁，然后熄灭，系统启动完成，进入正常工作状态。如果LED一直发光无闪烁，则系统不能正常启动，CRT通常无显示，维修时可从以下几个方面查找故障原因1CPU模块中有硬件故障；2CPU模块中短接端设定错误；3EPROM存储器故障；4系统总线板损坏；5机床参数设定错误；6启动芯片安装错误或损坏。如果在运行过程中LED发光，则表明1模块中出现硬件故障；2CPU循环出错。2、自诊断802C的基本系统软件存储于存储器中，它是系统正常工作的前提。每次启动系统，系统都要自动对存储器的内容进行检查，一旦发现错误，系统可以显示文字报警，并指出出错的芯片号。在维修过程中，存储器损坏的情况并不多见，引起此类故障的原因一般有1存储器模块或芯片插接不良、安装位置错；2不同版本、不同型号、不同种类的软件混用。对于以上情况，维修时只要进行纠正，并重新启动系统，故障即可排除。3、报警的处理系统监控的结果大部分是以报警显示的方式进行指示，对于极大多数故障，系统有固定的报警号和文字显示给予提示。同时，根据故障的情况，系统可以自动撤消数控准备好信号，或者是进入“进给保持”状态。一般来说，大部分报警显示的含义清晰，处理方法也较明了。但也有部分报警的含义较广泛，现将故障可能原因及处理方法列举如下，以供维修人员参考。1ALML15报警它是系统本身的故障，提示的含义较明确，但需要注意以下几点（1）ALML报警提示系统存储器的电池即将用完，应尽快更换电池。更换电池必须在系统通电的情况下进行，否则存储内容会丢失。（2）ALM6报警指示数据存储器子模块电池用尽，替换时，应以新的子模块替换。更换必须在系统断电的情况下进行，否则会引起系统故障。子模块调换后，需重新对存储内容进行加载。（3）ALM3报警表明PLC处于停止状态，此时，系统的I/O接口信号被封锁，机床不能工作。对于本报警，一般应使用PLC的编程器读出中断堆栈的内容，才能查明故障原因。对于偶然出现的故障，当维修现场无编程器时，可以通过系统初始化的方法，重新启动PLC使机床恢复工作。2ALML648报警ALML648报警为RS232CV24接口报警，802C系统有两个RS232C接口，可以通过设定数据SD5010SD5028，使它与不同外部设备进行数据传输。数据传输与电缆连接、系统与传输设备的状态、数据格式、传输识别符以及传输波特率等有关，1648号报警是对数据传输过程进行监控。其中，ALM22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，它一般与外部设备的状态或设定、电缆连接等因素有关。ALM28报警为“环行存储器溢出”，表明系统不能及时处理读入的字符，可能的原因是传速度太快，应降低系统与外设的传输波特率等等。以上报警在排除后，用数据输入/输出操作中的“STOP”功能键即可以清除报警，无须进行关机操作。3进给轴专用报警ALM100196其中轴号，为0、1、2、3、4。这类报警反映机床的位置控制闭环中的某个环节存在故障，是维修中较容易出现的报警。其中（1）ALML04坐标轴指令值到达了数模转换极限。它表示对应轴要求处理的指令值已高于机床数据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。应通过降低速度，或检查位置反馈传感器，或检查MD268的设定，或检查伺服驱动单元等措施解决。（2）ALMLL6轮廓监控出错。它表示轴运行速度高于机床数据MD336规定的轮廓监控速度，且超过了MD332规定的允差；也有可能是制动时，轴不能在规定时间内达到要求的速度引起的。产生以上故障的原因一般是系统的KV参数设置不当，维修时应检查MD332的设定，KV值MD252的设定，检查伺服系统转速调节器的响应特性，或重新对伺服系统进行优化处理等等。（3）ALML32位置反馈回路硬件故障。它表示系统检测到的位置反馈信号的错误。维修时应检查测量回路电缆是否断路、脱落；必要时可以通过插上测量回路短路插头，判断位置控制模块是否有故障。通过示波器，可以测量位置反馈信号的波形，进而判断电缆与位置传感器是否存在故障。（4）ALML68来自PLC用户程序“进给使能”信号被撤消。应根据PLC程序检查PLC程序的逻辑关系，以及有关接口信号的状态，查明故障原因。以上报警在排除原因后，可以用机床控制面板上的复位键消除。4、程序报警ALM20002999。该类报警一般在运行程序时出现，主要是指出程序编制中的错误。报警不仅指明了故障类型，而且还可以指出出错的程序段。报警在排除原因后，用机床控制面板上的复位键消除。5、程序模拟报警ALM30003050。报警指示内容和方式与程序报警相似，区别是此类报警发生在程序模拟时。报警在排除原因后，用“报警应答”键清除。6、机床报警ALM60006031。这些报警是机床设计人员在编制PLC程序时，结合机床的具体要求设计的故障信息。报警显示的文字内容由报警文本PCA输入。维修时应根据PLC用户程序进行分析，查找故障原因。报警在排除原因后，用报警应答键清除。7、PLC报警ALM60326039。它是系统为PLC设置的报警，主要是给PLC设计者的提示。在机床使用中一般不会出现。8、机床操作信息70007031。70007031是操作者信息，它不属于故障，而是设计者在PLC程序中设计的操作者提示信息，显示的文字内容由PCA文件设定，称为操作者提示文本。操作者信息不需要清除，在相应状态消失后，显示会自行消除。对于西门子802C数控系统，系统出厂资料中有专门的“诊断手册”，用于分析、诊断故障原因。由于该资料内容丰富，描述具体，维修时可以根据系统的实际情况，参照进行，在此不再一一进行描述。45802C主轴故障维修简述故障一测量系统主轴模拟量输出，发现此值为“0”，因此可以确定故障是由数控系统无模拟量输出引起的。由于系统为刚出厂的原装系统，因此系统内部不良的可能性较小，出现故障最大的可能原因是系统的参数设置不当引起的。仔细检查系统的机床参数，发现全部MD参数均正确无误；检查系统的SD（设定）参数，发现在西门子DATA页面下的G96转速限制值为“0”，将该值更改为机床的最大转速6000RMIN后，机床主轴模拟量输出正常，主轴可以正常旋转。故障二主轴定位的过程，其实是将主轴停止在编码器“零脉冲”位置的定位过程，并在该点进行位置闭环调节。可以通过多次定位进行反复试验，确定此故障的实际故障现象1）该机床可以在任意时刻进行主轴定位，其定位点总是保持不变。2）只要机床不关机，不论进行多少次定位，其定位点总是保持不变。3）机床关机后，再次开机执行主轴定位，定位位置与关机前不同，在完成定位后，只要不关机，以后每次定位总是保持在该位置不变。4）每次关机后，重新定位，其定位点都不同，主轴可以在任意位置定位。根据以上试验，可以确定故障是由于编码器的“零位脉冲”不固定引起的。可能引起故障的原因有1）编码器固定不良，在旋转过程中编码器与主轴的相对位置在不断变化。2）编码器不良，无“零位脉冲”输出或“零位脉冲”受到干扰。3）编码器连接错误。根据以上可能原因，逐一检查，排除了编码器固定不良、编码器不良的原因。进一步检查编码器的连接，发现该编码器内部的“零位脉冲”UAO与UAO引出线接反，重新连接后，故障排除。46802C进给轴故障维修简述一、进给轴常见故障1、进给轴不能运动。造成此故障的原因有（1）操作方式不对；（2）从PLC传至数控系统的信号不正常；（3）位控板有故障（如03350，03325，03315板有故障）。（4）发生22号报警，它表示位置环未准备好。（5）测量系统有故障。如产生108，118，128，138号报警，这是测量传感器太脏引起的。如产生104，114，124，134报警，则位置环有硬件故障。（6）运动轴处于软件限位状态。只要将机床轴往相反方向运动即可解除。（7）当发生101，111，121，131号报警时，表示机床处于机械夹紧状态。2、进给轴运动不连续。3、进给轴颤动。（1）进给驱动单元的速度环和电流环参数没有进行最佳化或交流电机缺相或测速元件损坏，均可引起进给轴颤动。（2）CNC系统的位控板有故障。（3）机构磨擦力太大。（4）数控机床数据有误，有关机床数据的正确设定如下。4、进给轴失控。（1）如有101，111，121，131号报警请对夹紧进行检查。（2）如有102，112，122，132号报警，则说明指令值太高。（3）进给驱动单元有故障。（4）数控机床数据设定错误，造成位置控制环路为正反馈。（5）数控装置输至驱动单元的指令线极性错误。5、103133号报警。这是轮廓监控报警。速度环参数没有最佳化或者KV系数太大。6、105135号报警。位置漂移太大引起的。移量超过500MV，检查漂移补偿参数N230N233。5数控系统典型故障诊断与维修51机床手动和自动操作均无法执行当手动操作和自动操作均无法执行时,要查看CRTLCD的位置坐标是否变化。当位置坐标（相对、绝对、机械坐标）不变故障原因可能是（1）系统工作得状态不对可以通过CRT（LCD）显示（是否为JOG或MEM）或系统状态信号G430、G431、G432显示得状态是否正常进行判断，如果显示不变化则为状态开关或系统故障，多数原因为状态开关及接线故障。（2）系统处于急停状态（CRT显示EMG）不同数控厂家系统急停信号的编制方法有所不同，可以通过系统动态梯形图查看导致G84为“0”（正常为“1”）的原因。（3）系统复位信号接通原因可能是外部复位信号G87为“1”或系统MDI键盘的RESET键起作用（系统信号F11为“1”）。（4）系统互锁信号接通可以通过系统诊断号005INTERLOCK/STARTLOCK是否为“1”进行判断。若该信号为1，则说明系统输入了轴互锁（禁止轴移动）启动信号。利用动态梯形图的信号C80（系统所有轴互锁）G1300、G1301、G1302、G1303（分别为第1、2、3、4轴互锁）是否为“0”进行判断。若为0则说明系统输入了相应的互锁信号。当然，上面系统互锁信号有效必须系统参数30030（系统所有轴）30032（系统每个轴）设定为“0”时，系统互锁信号才有效。（5）系统进给倍率为0可以通过系统诊断号013JOGFEEDRATEOVERRIDE0是否为“1”进行判断。若为1则系统的进给倍率为0，原因可能是倍率开关位置不对或系统故障。（6）系统私服故障2位置左边显示（相对、绝对、机械坐标）变化故障原因可能是机床输入了进给轴的机床锁住信号。可以通过系统动态梯形图信号G441（机床所有轴锁住信号），G1080、G1081、G1082、G1083（分别是1、2、3、4轴锁住信号）是否为“1”进行判断。若为1则说明机床输入了轴锁住信号。52机床手动（JOG）或手摇脉冲（MPG）不执行而自动正常1机床手动（JOG）操作无效（1）系统状态选择未在手动状态可以通过系统动态梯形图得信号G430、G431、G432来判定