第六章 数控装置的故障诊断与维修

1、第第4章章 数控装置的故障诊断与维修数控装置的故障诊断与维修项目一项目一 FANUC-0i数控装置数控装置项目二项目二 SINUMERIC 840C数控装置数控装置项目三项目三 华中华中HNC-21数控装置数控装置项目四项目四 数控系统的故障诊断方法与日常数控系统的故障诊断方法与日常维护维护项目五项目五 电源维护及故障诊断电源维护及故障诊断项目六项目六 主轴伺服系统的故障诊断与维修主轴伺服系统的故障诊断与维修项目七项目七 进给伺服系统的故障诊断与维修进给伺服系统的故障诊断与维修项目八项目八 位置检测装置的故障诊断与维修位置检测装置的故障诊断与维修第第4章章 数控装置的故障诊断与维修数控装置的故

2、障诊断与维修 进口数控系统中具有代表性的有进口数控系统中具有代表性的有FANUC公司系统、公司系统、SIEMENS公司系统以及公司系统以及MITSUBISHI公司系统、公司系统、A-B公司系公司系统、统、FAGOR公司系统等，国内有华中数控、北航数控、蓝天公司系统等，国内有华中数控、北航数控、蓝天数控等为了用好这些产品，就需要对产品的主要功能、参数数控等为了用好这些产品，就需要对产品的主要功能、参数有所了解。在这一章中我们将围绕有所了解。在这一章中我们将围绕FANUC-0i系统、系统、SIEMENS 8040系统和华中数控系统和华中数控NNC-21系统作简单介绍。系统作简单介绍。返回项目一项目

3、一 FANUC-0i数控装置数控装置 一、一、FANUC-0i数控装置的特点数控装置的特点 FANUC-0i(简称简称F-0i)系列数控装置是多微处理器系统，主系列数控装置是多微处理器系统，主CPU为为80386,内置可编程控制器。它除了有标准的串行通信内置可编程控制器。它除了有标准的串行通信RS-232接口外，还增加了具有高速串行接口的远程缓冲器，接口外，还增加了具有高速串行接口的远程缓冲器，实现计算机分布式直接控制实现计算机分布式直接控制(DNC)。除此之外，还具有以下。除此之外，还具有以下特点。特点。下一页返回项目一项目一 FANUC-0i数控装置数控装置 (1)刚性攻丝。主轴控制回路为

4、位置闭环控制，主轴电机的刚性攻丝。主轴控制回路为位置闭环控制，主轴电机的旋转与攻丝轴旋转与攻丝轴(Z轴轴)进给完全同步，从而实现高速高精度攻丝。进给完全同步，从而实现高速高精度攻丝。 (2)复合加工循环。复合加工循环可用简单指令生成一系列复合加工循环。复合加工循环可用简单指令生成一系列的切削路径。比如定义了工件的最终轮廓，可以自动生成多的切削路径。比如定义了工件的最终轮廓，可以自动生成多次粗车的刀具路径，简化了车床编程。次粗车的刀具路径，简化了车床编程。 (3)圆柱插补。该功能最适用于切削圆柱上的槽，能够按照圆柱插补。该功能最适用于切削圆柱上的槽，能够按照圆柱表面的展开图进行编程。圆柱表面的展

5、开图进行编程。下一页返回上一页项目一项目一 FANUC-0i数控装置数控装置 (4)直接编程。可直接指定诸如直线的倾角、倒角值、转角直接编程。可直接指定诸如直线的倾角、倒角值、转角半径值等尺寸，这些尺寸在零件图上指定，这样能简化部件半径值等尺寸，这些尺寸在零件图上指定，这样能简化部件加工程序的编程。加工程序的编程。 (5)记忆型螺距补偿。利用该补偿功能，可对丝杠螺距误差记忆型螺距补偿。利用该补偿功能，可对丝杠螺距误差等机械系统中的误差进行补偿，补偿数据以参数的形式存储等机械系统中的误差进行补偿，补偿数据以参数的形式存储在在CNC的存储器中。的存储器中。下一页返回上一页项目一项目一 FANUC-

6、0i数控装置数控装置 (6) CNC内装内装PMC编程。编程。PMC对机床和外部设备进行程序对机床和外部设备进行程序控制。控制。 (7)随机存储模块。随机存储模块。MTB(机床厂机床厂)可在可在CNC上直接改变上直接改变PMC程序和宏执行器程序。由于使用的是闪存芯片，故无须专用程序和宏执行器程序。由于使用的是闪存芯片，故无须专用的的RAM写入器或写入器或PMC的调试的调试RAM。下一页返回上一页项目一项目一 FANUC-0i数控装置数控装置二、二、FANUC-0i数控装置的结构数控装置的结构 1.主要硬件部件主要硬件部件 (1)系统与操作面板，如系统与操作面板，如图图4-1所示。所示。 (2)

7、电机与伺服系统，如电机与伺服系统，如图图4-2所示。所示。 2.电气连线电气连线 (1)综合连线介绍。如综合连线介绍。如图图4-3所示。所示。 (2)数控系统的电源连接。如数控系统的电源连接。如图图4-4所示。所示。下一页返回上一页项目一项目一 FANUC-0i数控装置数控装置 (3)数控系统与主轴单元的连接及控制信号。如数控系统与主轴单元的连接及控制信号。如图图4-5所示。所示。 系统提供两种控制方式系统提供两种控制方式: 串行主轴接口。系统与主轴间采用串行电缆通信，串行串行主轴接口。系统与主轴间采用串行电缆通信，串行主轴接口。如主轴接口。如图图4-6所示。所示。 模拟主轴接口。系统向主轴单

8、元提供指令电压及其他控模拟主轴接口。系统向主轴单元提供指令电压及其他控制指令，主轴单元向系统输出其状态，模拟主轴接口。如制指令，主轴单元向系统输出其状态，模拟主轴接口。如图图4-7所示。所示。 (4) I/O连接。内装连接。内装I/O卡上的卡上的CB104、CB105、CB106、CB107四个接口连接操作面板及机床的输入和输出，这些地四个接口连接操作面板及机床的输入和输出，这些地址有确定的含义，在址有确定的含义，在PMC编程时要使用到。如编程时要使用到。如图图4-8所示。所示。下一页返回上一页项目一项目一 FANUC-0i数控装置数控装置三、系统的参数及设定三、系统的参数及设定 1.参数的概

9、念参数的概念 数控系统的参数完成数控系统与机床结构和机床各种功能数控系统的参数完成数控系统与机床结构和机床各种功能的匹配，这些参数在数控系统中按一定的功能组进行分类，的匹配，这些参数在数控系统中按一定的功能组进行分类，例如例如:伺服轴参数配置数控机床的轴数，各轴伺服电机数据、伺服轴参数配置数控机床的轴数，各轴伺服电机数据、速度及位置反馈元件类型及反馈元件数据，串行通讯口参数速度及位置反馈元件类型及反馈元件数据，串行通讯口参数对串行口进行数据传输时的波特率、停止位等进行赋值。对串行口进行数据传输时的波特率、停止位等进行赋值。下一页返回上一页项目一项目一 FANUC-0i数控装置数控装置 2.参数

10、的显示、输入方法及存储参数的显示、输入方法及存储 (1)参数的显示参数的显示:按按MDI面板的面板的“画面画面SYSTEM 键几次或一键几次或一次后，再按软键次后，再按软键“参数参数”选择参数画面。定位期望参数的方选择参数画面。定位期望参数的方法法:按翻页键直到期望的参数号，使用键盘输入期望的参数号按翻页键直到期望的参数号，使用键盘输入期望的参数号码，再按码，再按“NO.搜索搜索”。下一页返回上一页项目一项目一 FANUC-0i数控装置数控装置 (2)参数的输入参数的输入:在在MDI方式或急停状态，首先修改参数写保方式或急停状态，首先修改参数写保护设定，按护设定，按“ OFFSET SETTI

11、NG”键，再按键，再按“SETTING”软软键，进入设置画面修改写保护参数键，进入设置画面修改写保护参数:PARAMETER WRITE = 1;再进入参数显示画面，找到希望修改的参数，使用键盘输再进入参数显示画面，找到希望修改的参数，使用键盘输入数据，按入数据，按“INPUT”键。键。 (3)参数的存储参数的存储:人工抄录参数清单、使用存储卡、利用串行人工抄录参数清单、使用存储卡、利用串行通信，将参数传入计算机。通信，将参数传入计算机。下一页返回上一页项目一项目一 FANUC-0i数控装置数控装置 3.参数的分类参数的分类 由于数控系统涉及的参数非常多，每个参数具体的设置一由于数控系统涉及的

12、参数非常多，每个参数具体的设置一般是查阅数控系统附带的参数说明手册来进行的。般是查阅数控系统附带的参数说明手册来进行的。FANUC-0i数控系统的参数包括以下方面数控系统的参数包括以下方面:有关有关 “SETTING”的参数、有的参数、有关阅读机关阅读机/穿孔机接口的参数、所有通道共用的参数、有关通穿孔机接口的参数、所有通道共用的参数、有关通道的参数、有关道的参数、有关POWER MATE管理器的参数、有关轴控制管理器的参数、有关轴控制及设定单位的参数、有关坐标系的参数、及设定单位的参数、有关坐标系的参数、下一页返回上一页项目一项目一 FANUC-0i数控装置数控装置 有关存储式行程检测的参数

13、、有关进给速度的参数、有关有关存储式行程检测的参数、有关进给速度的参数、有关加减速控制的参数、有关伺服的参数、有关加减速控制的参数、有关伺服的参数、有关DI/DO的参数、的参数、有关有关MDI、显示和编辑的参数、有关程序的参数、有关螺距、显示和编辑的参数、有关程序的参数、有关螺距误差补偿的参数、有关主轴控制的参数、有关刀具补偿的参误差补偿的参数、有关主轴控制的参数、有关刀具补偿的参数、有关固定循环的参数、有关钻削固定循环的参数、有关数、有关固定循环的参数、有关钻削固定循环的参数、有关螺纹切削循环的参数、有关多重固定循环的参数、有关小孔螺纹切削循环的参数、有关多重固定循环的参数、有关小孔钻削循环

14、的参数、有关刚性攻丝的参数、有关缩放钻削循环的参数、有关刚性攻丝的参数、有关缩放/坐标旋转坐标旋转的参数、有关单一方向定位的参数、有关极坐标插补的参数的参数、有关单一方向定位的参数、有关极坐标插补的参数等。等。下一页返回上一页项目一项目一 FANUC-0i数控装置数控装置四、四、I/O接口及接口及PMC系统系统 1.接口地址的意义及分配接口地址的意义及分配 接口是连接接口是连接CNC系统系统PLC机床本体的节点，节点是信息传机床本体的节点，节点是信息传递和控制的通道。向递和控制的通道。向PMC输入的信号有从输入的信号有从NC来的输入信号来的输入信号(M功能，功能，T功能信号功能信号)，从机床来

15、的输入信号，从机床来的输入信号(循环启动，进循环启动，进给暂停信号等给暂停信号等)。从。从PMC输出的信号有向输出的信号有向NC的输出信号的输出信号(循环循环启动，进给暂停信号等启动，进给暂停信号等)，向机床输出的信号，向机床输出的信号(刀架回转，主刀架回转，主轴停止等轴停止等)。信号进行传输，分别用不同的字母来表示信号的。信号进行传输，分别用不同的字母来表示信号的种类如下种类如下:下一页返回上一页项目一项目一 FANUC-0i数控装置数控装置 X由机床向由机床向PMC的输入信号的输入信号( MTPMC) ; Y由由PMC向机床的输出信号向机床的输出信号(PMCMT) ; F由由NC向向PMC

16、的输入信号的输入信号(NCPMC ); G由由PMC向向NC的输出信号的输出信号( PMCNC) ; R内部继电器内部继电器; D保持型存储器的数据。保持型存储器的数据。下一页返回上一页项目一项目一 FANUC-0i数控装置数控装置 2.常用常用PMC系统指令的解释系统指令的解释 PMC系统也就是我们常说的可编程控制器，在这里指的是系统也就是我们常说的可编程控制器，在这里指的是FANUC数控系统中称呼。数控系统中称呼。 (1)基本指令见基本指令见表表4-1。 (2)功能指令。在编制数控机床的顺序程序时，对一些复杂功能指令。在编制数控机床的顺序程序时，对一些复杂的问题仅靠基本指令实现起来是很困难

17、的，例如泽码，算术的问题仅靠基本指令实现起来是很困难的，例如泽码，算术运算，比较，回转等。所以，系统设计了功能指令，我们只运算，比较，回转等。所以，系统设计了功能指令，我们只需知道其功能、参数设置，而不用考虑其内部复杂的运行过需知道其功能、参数设置，而不用考虑其内部复杂的运行过程。程。返回上一页项目二项目二 SINUMERIC 840C数控装数控装置置一、一、SINUMERIC 840C数控装置的特点数控装置的特点 (1)显示功能显示功能(Display)。屏幕文本可以在五种语言中切换。屏幕文本可以在五种语言中切换(德，德，英，法，意，西英，法，意，西);可显示坐标实际值和剩余距离值，多通道可

18、显示坐标实际值和剩余距离值，多通道显示，并具有屏幕保护功能。显示，并具有屏幕保护功能。 (2)操作功能操作功能(Operation)。操作按操作区域划分为。操作按操作区域划分为: MACHINES, PARAMETERS，PROGRAMMINGS，SERVICES，DIAGNOSIS。下一页返回项目二项目二 SINUMERIC 840C数控装数控装置置 (3)操作方式。自动方式操作方式。自动方式:程序的自动运行，加工程序中断后程序的自动运行，加工程序中断后从断点恢复运行从断点恢复运行;可进行进给保持及主轴停止，跳段功能，单可进行进给保持及主轴停止，跳段功能，单段功能，空运转，段功能，空运转，J

19、OG方式方式(SEPUP)，示教，示教(TEACH IN)，手动输入运行手动输入运行(MDA)。 (4)驱动及轴的配置。适用于车床，铣床以及特殊应用，具驱动及轴的配置。适用于车床，铣床以及特殊应用，具有公、英制两种显示系统，可进行两种系统的切换。位置控有公、英制两种显示系统，可进行两种系统的切换。位置控制输出可选制输出可选:模拟模拟 10 V/2 mA或数字连接或数字连接SIMODRIVE611-D;进给及快移速度进给及快移速度:最小进给为最小进给为0.01 mm/min;最大速度为最大速度为10 000 mm/min。下一页返回上一页项目二项目二 SINUMERIC 840C数控装数控装置置

20、 (5)主轴配置功能。主轴定向，恒切削速度，变螺距螺纹，主轴配置功能。主轴定向，恒切削速度，变螺距螺纹，主轴转速从主轴转速从0.199 000 rpm ,最高最高8挡切换，可模拟挡切换，可模拟 10 V/2 mA或数字连接或数字连接SIMODRIVE611- D。 (6) CNC编程。加工的同时进行程序的输入、编辑、删除、编程。加工的同时进行程序的输入、编辑、删除、复制以及复制以及PLC报警文本的编辑，程序中插入注释语句，绝对报警文本的编辑，程序中插入注释语句，绝对值及增量值编程。值及增量值编程。 (7) PLC编程。编程。STEPS编程语言，带有扩展指令集，可用编程语言，带有扩展指令集，可用

21、LAD, STL, CSF进行编程，进行编程，1 024个输入地址个输入地址;1 024个输出地个输出地址址;128个计数器个计数器;128个计时器。个计时器。下一页返回上一页项目二项目二 SINUMERIC 840C数控装数控装置置 (8)存储能力。硬盘可存储存储能力。硬盘可存储32 000个程序，个程序，13 MB的的RAM用于存储用户的加工程序及参数，用于存储用户的加工程序及参数，32 KB的的PLC用户程序存用户程序存储器储器;8 KB的的PLC参数存储，硬盘上至少参数存储，硬盘上至少40 MB的用户数据存的用户数据存储空间。储空间。 (9)数据交换。通用数据交换。通用RS 2320接

22、口，通过附加接口，通过附加RS 2320接口，接口，在加工的同时可进行程序的读入和输出。在加工的同时可进行程序的读入和输出。 (10)安全和诊断功能。安全程序监视测量电路、系统温度、安全和诊断功能。安全程序监视测量电路、系统温度、电池、电压、存储、限位开关、风扇等接口诊断，带有日期电池、电压、存储、限位开关、风扇等接口诊断，带有日期和时间的报警记录存储和时间的报警记录存储;轮廓监视，主轴监视，轮廓监视，主轴监视，PLC内部状态内部状态显示，可编程工作区域限制。显示，可编程工作区域限制。下一页返回上一页项目二项目二 SINUMERIC 840C数控装数控装置置二、二、SINUMERIC 840C

23、数控装置的结构数控装置的结构 1. SINUMERIC 840(简称简称SIN 8400)的硬件配置的硬件配置 SIN 8400的基本配置分为三部分的基本配置分为三部分:操作显示部分、主机框架操作显示部分、主机框架及输入及输入/输出设备。操作显示部分有输出设备。操作显示部分有:PC键盘，机床操作面板。键盘，机床操作面板。主机框架有两种主机框架有两种:框架框架1(双子框架双子框架)和框架和框架2(三子框架三子框架)，每个，每个框架都带有风扇，六个插槽位置，主机框架上装有电源模块，框架都带有风扇，六个插槽位置，主机框架上装有电源模块，CSB(中央服务单元中央服务单元)板，位置测量板，板，位置测量板

24、，NC CPU板，板，PLCCPU板和板和MMC CPU板。系统的保护电池在板。系统的保护电池在CSB板上，其规格板上，其规格为为:6LR61, 550,9V)如如图图4-9所示。所示。下一页返回上一页项目二项目二 SINUMERIC 840C数控装数控装置置 2.电气连线电气连线 SIN840C可以带模拟伺服可以带模拟伺服(611 A)和数字伺服和数字伺服(611 D)两种。两种。模拟伺服的指令电压为模拟信号模拟伺服的指令电压为模拟信号(10 V)由由56 、14端输入端输入;数数字伺服时，系统和各模块通过一根扁平电缆串起来，通过数字伺服时，系统和各模块通过一根扁平电缆串起来，通过数字的形式

25、，系统发出指令并接收各轴的状态，如字的形式，系统发出指令并接收各轴的状态，如图图4-10所示。所示。下一页返回上一页项目二项目二 SINUMERIC 840C数控装数控装置置 3.模拟伺服模拟伺服SIMDRIVE 611 A的功能的功能 模拟伺服模拟伺服SIMDRIVE 611 A的功能模块主要由的功能模块主要由IR模块、主模块、主轴驱动模块和进给伺服模块构成，各模块通过一根扁平电缆轴驱动模块和进给伺服模块构成，各模块通过一根扁平电缆串起来，如串起来，如图图4-11所示。所示。 (1) IR模块模块:主要功能是产生直流母线电压主要功能是产生直流母线电压(600 V)，供给主，供给主轴模块和进给

26、伺服模块，同时产生供各个模块内部使用的轴模块和进给伺服模块，同时产生供各个模块内部使用的+24 V和和+5V电压。电压。下一页返回上一页项目二项目二 SINUMERIC 840C数控装数控装置置 (2)主轴驱动模块主轴驱动模块:接受接受CNC来的控制信号和控制指令，将来的控制信号和控制指令，将IR模块提供的模块提供的600 V直流电压转换成三相交流电压，驱动主轴直流电压转换成三相交流电压，驱动主轴电机。电机。 (3)进给伺服模块进给伺服模块:接受接受CNC来的控制指令和控制信号，将来的控制指令和控制信号，将IR模块产生的模块产生的600 V直流电压逆变成三相交流电压，驱动进各直流电压逆变成三相

27、交流电压，驱动进各伺服电机。伺服电机。下一页返回上一页项目二项目二 SINUMERIC 840C数控装数控装置置 其中，要特别注意其中，要特别注意IR模块的使能电路，下面的电路仅是模块的使能电路，下面的电路仅是该系列伺服连接的一个特例，不同的设备，选用的控制信号该系列伺服连接的一个特例，不同的设备，选用的控制信号不同，连接方法也会不同，主要应搞清模块的信号的含义。不同，连接方法也会不同，主要应搞清模块的信号的含义。图图4-12为标准用户接口的连线。为标准用户接口的连线。 对于标准用户接口，三相对于标准用户接口，三相380 V交流电源通过平波电抗器后，交流电源通过平波电抗器后，送入模块的送入模块

28、的U,V, W(电抗器未画出电抗器未画出)。当。当380 V电源送入电源送入IR模块模块后，首先内部逻辑电源电路开始工作后，首先内部逻辑电源电路开始工作(+24 V, +5 V) ,当内部电当内部电源正常后，端子源正常后，端子9出现出现24 V电压。电压。下一页返回上一页项目二项目二 SINUMERIC 840C数控装数控装置置 由于总开关的辅助触点闭合，端子由于总开关的辅助触点闭合，端子111上出现上出现24 V电压，当电压，当在模块内部完成预充电过程后，模块内部触点将闭合，端子在模块内部完成预充电过程后，模块内部触点将闭合，端子113端上出现端上出现24 V电压，通过电路的短接连接到端子电

29、压，通过电路的短接连接到端子63，允许，允许IR模块的整流电路工作，产生模块的整流电路工作，产生600 V直流电压。端子直流电压。端子64是驱动是驱动器使能端子，端子器使能端子，端子72 73. 1是是IR模块的准备输出信号，当模块的准备输出信号，当IR模块工作正常后，此触点闭合。模块工作正常后，此触点闭合。下一页返回上一页项目二项目二 SINUMERIC 840C数控装数控装置置 脉冲使能脉冲使能63无效时，驱动装置立即禁止所有轴运行，伺服无效时，驱动装置立即禁止所有轴运行，伺服电机无制动自然停止电机无制动自然停止;驱动器使能端子驱动器使能端子64无效时，驱动装置立无效时，驱动装置立即置所有

30、进给轴的速度设定值为即置所有进给轴的速度设定值为0，伺服电机进入制动状态，伺服电机进入制动状态，200 ms后电机停转后电机停转;轴使能端子轴使能端子65(注注:此端子在伺服轴上此端子在伺服轴上)无效无效时，对应轴的速度设定值为时，对应轴的速度设定值为0，伺服电机进入制动状态，伺服电机进入制动状态，200 ms后电机停转。正常情况下伺服电机在外加参考电压的控制后电机停转。正常情况下伺服电机在外加参考电压的控制下转动，调节电位改变指令电压，可控制电机的转速，参考下转动，调节电位改变指令电压，可控制电机的转速，参考电压的正负决定电机的旋转方向。伺服模块由控制板和功率电压的正负决定电机的旋转方向。伺

31、服模块由控制板和功率模块组成，控制板有用户友好接口和标准接口两个伺服控制模块组成，控制板有用户友好接口和标准接口两个伺服控制模块连接，控制板上插有参数板，当控制板有故障，进行更模块连接，控制板上插有参数板，当控制板有故障，进行更换后，还需将原参数板插上。换后，还需将原参数板插上。下一页返回上一页项目二项目二 SINUMERIC 840C数控装数控装置置 而对于用户友好接口，而对于用户友好接口，IR模块准备好后，机床模块准备好后，机床24 V电源出电源出现在端子现在端子673 ,如果驱动器正常，端子如果驱动器正常，端子672会发出驱动准备好信会发出驱动准备好信号。当脉冲使能和驱动器使能信号接通后

32、，伺服轴的端子号。当脉冲使能和驱动器使能信号接通后，伺服轴的端子56、端子端子14从系统接受到控制指令，可以实现轴的移动。从系统接受到控制指令，可以实现轴的移动。下一页返回上一页项目二项目二 SINUMERIC 840C数控装数控装置置三、系统的参数三、系统的参数 由于数控系统涉及的参数非常多，每个参数具体的设置一由于数控系统涉及的参数非常多，每个参数具体的设置一般查阅数控系统附带的参数说明手册来进行。般查阅数控系统附带的参数说明手册来进行。SIN840C在软在软件版本件版本3以后，数据的显示采用交互式显示方式，即机床数据以后，数据的显示采用交互式显示方式，即机床数据用表格和文本说明方式来显示

33、。数据的显示不再按数据号的用表格和文本说明方式来显示。数据的显示不再按数据号的方式来排列，而是按数据的功能来分类。大部分数据的实现方式来排列，而是按数据的功能来分类。大部分数据的实现是按是按“ MD NO”;数据的功能或作用数据的功能或作用;数据的值数据的值;结构方式来显结构方式来显示。机床数据分为以下几大类示。机床数据分为以下几大类:机床配置显示页面、机床配置显示页面、NC配置配置与与NC数据、数据、 PLC配置与配置与PLC数据、驱动器配置与启动器数数据、驱动器配置与启动器数据、固定循环数据、据、固定循环数据、IKA数据数据(曲线插补曲线插补)、用户数据等、用户数据等)。下一页返回上一页项

34、目二项目二 SINUMERIC 840C数控装数控装置置四、四、I/O接口及接口及PLC系统系统 接口信号版本接口信号版本3及更高版本的调用方法是依次按软及更高版本的调用方法是依次按软键键:DiagnosisServicesPLC Service，进入接口信号调用画，进入接口信号调用画面，通过此画面，可以查看到输入信号、输出信号、标志位面，通过此画面，可以查看到输入信号、输出信号、标志位(辅助继电器辅助继电器)、数据块的状态，从而可根据语句表或梯形图、数据块的状态，从而可根据语句表或梯形图的来查找机床的故障原因。的来查找机床的故障原因。下一页返回上一页项目二项目二 SINUMERIC 840C

35、数控装数控装置置 SIN840C的用户的用户PLC程序是用程序是用STEPS语言来编写的，按照语言来编写的，按照STEPS编程对输入编程对输入/输出信号等的定义，在接口画面中各软键输出信号等的定义，在接口画面中各软键对应的意义如下对应的意义如下: IW输入字，机床的输入到输入字，机床的输入到PLC的信号的信号(按钮，接近开按钮，接近开关，压力开关等关，压力开关等); QW输出字，输出字，PLC输出到机床的信号输出到机床的信号(信号指示，继电信号指示，继电器，电磁阀等器，电磁阀等);下一页返回上一页项目二项目二 SINUMERIC 840C数控装数控装置置 FW标志字，标志字，PLC程序中的中间

36、结果，或称为中间继电器，程序中的中间结果，或称为中间继电器，它表示的状态仅在程序内部，使用及帮助进行故障的逻辑分它表示的状态仅在程序内部，使用及帮助进行故障的逻辑分析，没有物理的输出析，没有物理的输出; DB数据字，在数据字，在SIN840C系统中，系统中，PLC与与NC之间的通信之间的通信是通过调用与赋值数据块的数据来完成的，是通过调用与赋值数据块的数据来完成的，NC将自己的状态将自己的状态输出到相应的数据块，输出到相应的数据块，PLC调用这些数据块，通过调用这些数据块，通过PLC程序程序进行处理，并将处理结果输出到对应的数据块进行处理，并将处理结果输出到对应的数据块;下一页返回上一页项目二

37、项目二 SINUMERIC 840C数控装数控装置置 DX双字节数据字双字节数据字; T计时器计时器; C一数器一数器; IW, QW, FW, T, C机床厂家在设计机床厂家在设计PLC程序时，根据程序时，根据机床功能、结构、电路而定义的地址，西门子保留一部分数机床功能、结构、电路而定义的地址，西门子保留一部分数据块作为据块作为NCPLC通信，机床厂家编制通信，机床厂家编制PLC程序时对这一程序时对这一部分数据块进行调用和赋值，了解这部分数据块的意义，在部分数据块进行调用和赋值，了解这部分数据块的意义，在查找故障时可以确定入手点查找故障时可以确定入手点(例如机床进给停止，主轴信号分例如机床进

38、给停止，主轴信号分析等析等)。返回上一页项目三项目三 华中华中HNC-21数控装置数控装置一、华中数控一、华中数控HNC-21的特点的特点 华中数控世纪星华中数控世纪星HNC-21系列数控装置系列数控装置(-T/ M)采用先进的采用先进的开放式体系结构，内置嵌入式工业开放式体系结构，内置嵌入式工业PC机，高性能机，高性能32位中央处位中央处理器，配置彩色液晶显示屏和标准机床工程面板理器，配置彩色液晶显示屏和标准机床工程面板(如如图图4- 13所所示示)，主要适用于数控车铣床和加工中心的控制，具有高性能、，主要适用于数控车铣床和加工中心的控制，具有高性能、配置灵活、结构紧凑、易于使用、可靠性高的

39、特点。配置灵活、结构紧凑、易于使用、可靠性高的特点。下一页返回项目三项目三 华中华中HNC-21数控装置数控装置 (1)最大联动轴数为最大联动轴数为4轴。轴。 (2)可选配各种类型的脉冲式、模拟式交流伺服驱动器或步可选配各种类型的脉冲式、模拟式交流伺服驱动器或步进电机驱动器以及进电机驱动器以及HSV-11系列串行式伺服单元。系列串行式伺服单元。 (3)配置标准机床工程面板，不占用配置标准机床工程面板，不占用PLC的输入的输入/输出接口。输出接口。 (4)配置配置40路输入接口和路输入接口和32路功率放大光电隔离开关量输出路功率放大光电隔离开关量输出接口、手持单元接口、模拟主轴控制接口与编码器接

40、口以及接口、手持单元接口、模拟主轴控制接口与编码器接口以及远程远程I/O板扩展接口。板扩展接口。下一页返回上一页项目三项目三 华中华中HNC-21数控装置数控装置 (5)采用采用7. 5”彩色液晶显示器，分辨率为彩色液晶显示器，分辨率为640 x 480全汉字操全汉字操作界面，具有故障诊断与报警，设置多种图形加工轨迹显示作界面，具有故障诊断与报警，设置多种图形加工轨迹显示和仿真功能，操作简便，易于掌握和使用。和仿真功能，操作简便，易于掌握和使用。 (6)采用国际标准采用国际标准G代码编程，与各种流行的代码编程，与各种流行的CAD/CAM自自动编程系统兼容，具有直线、圆弧、螺旋线插补、固定循环、

41、动编程系统兼容，具有直线、圆弧、螺旋线插补、固定循环、旋转、缩放、镜像、刀具补偿宏程序等功能。旋转、缩放、镜像、刀具补偿宏程序等功能。 (7)小线段连续加工功能，特别适合于复杂模具零件加工。小线段连续加工功能，特别适合于复杂模具零件加工。 (8)加工断点保存加工断点保存/恢复功能，为用户安全、方便使用提供保恢复功能，为用户安全、方便使用提供保证。证。下一页返回上一页项目三项目三 华中华中HNC-21数控装置数控装置 (9)反向间隙和单、双向螺距误差补偿功能，有效提高加工反向间隙和单、双向螺距误差补偿功能，有效提高加工精度。精度。 (10)巨量程序加工能力，使配置硬盘可直接加工高达巨量程序加工能

42、力，使配置硬盘可直接加工高达2 GB的的G代码程序。代码程序。 (11)内置以太网、内置以太网、RS232接口，易于实现机床联网。接口，易于实现机床联网。 (12) 8MB Flash RAM(不需电池的存储器可扩至不需电池的存储器可扩至72MB)中中的的6MB RAM，可用作用户程序存储区，可用作用户程序存储区;8MB RAM(可扩至可扩至64MB)可用作加工程序缓冲区。可用作加工程序缓冲区。 (13)系统外形尺寸为系统外形尺寸为:420mmx310mmx110mm，体积小巧、，体积小巧、结构牢靠、造型美观。结构牢靠、造型美观。下一页返回上一页项目三项目三 华中华中HNC-21数控装置数控装

43、置二、华中数控二、华中数控HNC-21的结构的结构 1.主要硬件部件主要硬件部件 (1)系统与操作面板。如系统与操作面板。如图图4-14所示。所示。 (2)电机与伺服系统。如电机与伺服系统。如图图4-15所示。所示。下一页返回上一页项目三项目三 华中华中HNC-21数控装置数控装置 2.电气连线电气连线 (1)综合连线。如综合连线。如图图4-16所示为所示为HNC-21数控装置与其他装置数控装置与其他装置单元连接的总体框图。单元连接的总体框图。 具体连线图如具体连线图如图图4-17所示。所示。 (2)各接口功能说明。作用各接口功能说明。作用:CNC与各个功能模块之间进行与各个功能模块之间进行信

44、息传递、交换、控制，如信息传递、交换、控制，如图图4-18所示。所示。下一页返回上一页项目三项目三 华中华中HNC-21数控装置数控装置 XS1电源接口电源接口; XS2外接外接PC键盘接口键盘接口; XS3以太网接口以太网接口; XS4软驱接口软驱接口; XS5RS232接口接口; XS6远程远程I/O板接口板接口; XS8手持单元接口手持单元接口; XS9主轴控制接口主轴控制接口;下一页返回上一页项目三项目三 华中华中HNC-21数控装置数控装置 XS10, XS11输入开关量接口输入开关量接口; XS20 , XS21输出开关量接口输出开关量接口; XS30 XS33模拟式、脉冲式模拟式

45、、脉冲式(含步进式含步进式)进给轴控制接口进给轴控制接口; XS40 XS43串行式串行式HSV-11型伺服轴控制接口。型伺服轴控制接口。 (3) I/O连接。连接。HNC-21数控具有开关量输入数控具有开关量输入/输出接口，有输出接口，有本机输入本机输入/输出输出(可通过输入可通过输入/输出端子板转接输出端子板转接)和远程输入和远程输入/输出输出两种，其中本机输入有两种，其中本机输入有40位，本机输出有位，本机输出有32位，远程输入位，远程输入/输输出各出各128位。位。下一页返回上一页项目三项目三 华中华中HNC-21数控装置数控装置三、系统的参数及设定三、系统的参数及设定 1.参数的概念

46、参数的概念 HNC-21数控按功能和重要性划分了参数的不同级别，数控数控按功能和重要性划分了参数的不同级别，数控装置设置了三种级别的权限，允许用户修改不同级别的参数。装置设置了三种级别的权限，允许用户修改不同级别的参数。修改参数前，必须理解参数的功能和熟悉原设定值，不正确修改参数前，必须理解参数的功能和熟悉原设定值，不正确的参数设置与更改，可能造成严重的后果。的参数设置与更改，可能造成严重的后果。 参数修改后，必须重新启动数控装置方能生效。所以，更参数修改后，必须重新启动数控装置方能生效。所以，更动参数后，一定要重新启动数控装置。动参数后，一定要重新启动数控装置。 各级参数组成参数树如各级参数

47、组成参数树如图图4-19所示。所示。下一页返回上一页项目三项目三 华中华中HNC-21数控装置数控装置 2.参数的显示、输入方法及存储参数的显示、输入方法及存储 参数查看与设置的具体参数查看与设置的具体操作步骤如下操作步骤如下: (1)在参数功能子菜单下，按在参数功能子菜单下，按F1键，系统将弹出参数索引子键，系统将弹出参数索引子菜单，移动光标。菜单，移动光标。 (2)用光标选择要查看或设置的选项，按用光标选择要查看或设置的选项，按Enter键进入下一级键进入下一级菜单或窗口。菜单或窗口。 (3)如果所选的选项有下一级菜单，例如坐标轴参数，系统如果所选的选项有下一级菜单，例如坐标轴参数，系统会

48、弹出该坐标轴参数选项的下一级菜单。会弹出该坐标轴参数选项的下一级菜单。下一页返回上一页项目三项目三 华中华中HNC-21数控装置数控装置 (4)用同样的方法选择，确定选项，直到所选的选项没有更用同样的方法选择，确定选项，直到所选的选项没有更下一级的菜单。此时，图形显示窗口将显示所选参数块的参下一级的菜单。此时，图形显示窗口将显示所选参数块的参数名及参数值。数名及参数值。 （5）如果在此之前，用户没有进入输入权限，或者输入的）如果在此之前，用户没有进入输入权限，或者输入的权限级别比待修改的参数所需的权限低，则只能查看。权限级别比待修改的参数所需的权限低，则只能查看。 (6)如果完成了权限设置，输

49、入了修改此项参数所需的权限如果完成了权限设置，输入了修改此项参数所需的权限口令，若用户按口令，若用户按Enter键，则进入参数设置状态。在参数值处键，则进入参数设置状态。在参数值处出现闪烁的光标，在输入完参数值后，按出现闪烁的光标，在输入完参数值后，按Enter键确认或按键确认或按Esc键取消刚才的输入或修改。键取消刚才的输入或修改。下一页返回上一页项目三项目三 华中华中HNC-21数控装置数控装置四、四、I/O接口及接口及PMC系统系统 在系统程序、在系统程序、PLC程序中，机床输入的开关量信号定义为程序中，机床输入的开关量信号定义为X，即各接口中的，即各接口中的I信号信号;输出到机床的开关

50、量信号定义为输出到机床的开关量信号定义为Y，即各接口中的即各接口中的O信号。信号。 HNC-21本地、远程本地、远程I/)端子板中的端子板中的I/O开关量定义为系统程开关量定义为系统程序中的序中的X, Y变量，需要通过设置参数中的硬件配置参数和变量，需要通过设置参数中的硬件配置参数和PMC系统参数实现。系统参数实现。 HNC-21数控装置的输入数控装置的输入/输出开关量占用硬件配置参数中输出开关量占用硬件配置参数中的三个部件，一般设为的三个部件，一般设为:部件部件20、部件、部件21、部件、部件22。下一页返回上一页项目三项目三 华中华中HNC-21数控装置数控装置 输入量输入量: 部件部件2

51、1为输入模块为输入模块0，共，共30组，则占用组，则占用X00 X29。 部件部件20为输入模块为输入模块1，共，共16组，则占用组，则占用X30 X45。 输出量输出量: 部件部件21为输出模块为输出模块0，共，共28组，则占用组，则占用Y00 Y27。 部件部件22为输出模块为输出模块1，共，共2组，则占用组，则占用Y28Y29。 部件部件20为输出模块为输出模块2，共，共8组，则占用组，则占用Y30Y37。返回上一页项目四项目四 数控系统的故障诊断方法与数控系统的故障诊断方法与日常维护日常维护 本节将对常用进口数控系统的故障诊断与维护作介绍，主本节将对常用进口数控系统的故障诊断与维护作介

52、绍，主要介绍故障诊断与维修用的方法与手段，并对数控系统在日要介绍故障诊断与维修用的方法与手段，并对数控系统在日常中的维护进行说明。常中的维护进行说明。下一页返回项目四项目四 数控系统的故障诊断方法与数控系统的故障诊断方法与日常维护日常维护一、数控系统的自诊断功能一、数控系统的自诊断功能 故障自诊断是故障自诊断是CNC系统中十分重要的功能，当数控机床发系统中十分重要的功能，当数控机床发生故障时，借助生故障时，借助CNC系统的自诊断功能，可以迅速、准确地系统的自诊断功能，可以迅速、准确地查明原因并确定故障部位。自诊断功能一般分为启动自诊断、查明原因并确定故障部位。自诊断功能一般分为启动自诊断、在线

53、自诊断和离线诊断，下面结合实例分别介绍这三种自诊在线自诊断和离线诊断，下面结合实例分别介绍这三种自诊断功能。断功能。下一页返回上一页项目四项目四 数控系统的故障诊断方法与数控系统的故障诊断方法与日常维护日常维护 1.启动自诊断启动自诊断 当当CNC装置通电，系统自诊断软件对装置通电，系统自诊断软件对CNC装置中最关键的装置中最关键的硬件和控制软件，如硬件和控制软件，如CPU、RAM、只读存储器、只读存储器(ROM)等芯片，等芯片，MDI、监视器、监视器、I/O等模块，系统软件、监控软件等逐一进行等模块，系统软件、监控软件等逐一进行检测，并将检测结果在监视器上显示出来。一旦检测通不过，检测，并将

54、检测结果在监视器上显示出来。一旦检测通不过，即在监视器上显示报警信息或报警号，指明故障部位。当全即在监视器上显示报警信息或报警号，指明故障部位。当全部诊断项目都正常通过后，系统才能进入正常运行前的准备部诊断项目都正常通过后，系统才能进入正常运行前的准备状态。启动诊断过程通常在一分钟内结束，有些采用硬盘驱状态。启动诊断过程通常在一分钟内结束，有些采用硬盘驱动器的数控系统，因要调用硬盘中的文件，时间要略长一些。动器的数控系统，因要调用硬盘中的文件，时间要略长一些。下一页返回上一页项目四项目四 数控系统的故障诊断方法与数控系统的故障诊断方法与日常维护日常维护 启动自诊断可以将故障定位到电路板或模块，

55、甚至可以定启动自诊断可以将故障定位到电路板或模块，甚至可以定位到芯片。但是在多数情况下将故障原因定位在某一范围内，位到芯片。但是在多数情况下将故障原因定位在某一范围内，维修人员需要通过维修手册进一步查找故障原因并加以排除。维修人员需要通过维修手册进一步查找故障原因并加以排除。 维修人员要了解系统的自诊断所能检测的内容及范围，对维修人员要了解系统的自诊断所能检测的内容及范围，对于级别较高的故障报警，可以采取重新开机，让系统重新进于级别较高的故障报警，可以采取重新开机，让系统重新进行启动自诊断，检测关键部位是否正常。行启动自诊断，检测关键部位是否正常。下一页返回上一页项目四项目四 数控系统的故障诊

56、断方法与数控系统的故障诊断方法与日常维护日常维护 2.在线自诊断功能在线自诊断功能 在线自诊断是在数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，在线自诊断是在数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、伺服驱动单元、对系统本身、伺服驱动单元、PLC以及与数控装置相连的其以及与数控装置相连的其他外部装置进行自动检测，显示有关状态信息和故障信息。他外部装置进行自动检测，显示有关状态信息和故障信息。只要数控系统不断电，在线自诊断不停止。只要数控系统不断电，在线自诊断不停止。下一页返回上一页项目四项目四 数控系统的故障诊断方法与数控系统的故障诊断方法与日常维护日常维护 数控系统具有丰富的在线自诊断功能，

57、数控系统具有丰富的在线自诊断功能，CNC系统的自诊断系统的自诊断能力不仅能在监视器上显示故障报警信息，而且还能以多页能力不仅能在监视器上显示故障报警信息，而且还能以多页的的“诊断地址诊断地址”和和“诊断数据诊断数据”的形式为用户提供各种机床的形式为用户提供各种机床状态信息。这些状态信息有状态信息。这些状态信息有:CNC系统与机床之间的接口输入系统与机床之间的接口输入/输出信号状态输出信号状态;CNC与与PLC之间输入之间输入/输出信号状态输出信号状态;PLC与机与机床之间输入床之间输入/输出信号状态输出信号状态;各坐标轴位置的偏差值各坐标轴位置的偏差值;刀具距机刀具距机床参考点的距离床参考点的

58、距离;CNC内部各存储器的状态信息内部各存储器的状态信息;伺服系统的伺服系统的状态信息状态信息;MDI面板、机床操作面板的状态信息等。充分利用面板、机床操作面板的状态信息等。充分利用CNC系统提供的这些状态信息，就有可能迅速准确地查明故系统提供的这些状态信息，就有可能迅速准确地查明故障、排除故障。障、排除故障。下一页返回上一页项目四项目四 数控系统的故障诊断方法与数控系统的故障诊断方法与日常维护日常维护 在线自诊断是对数控机床各部位的状态进行检测，当机床在线自诊断是对数控机床各部位的状态进行检测，当机床发生故障时，故障部位的状态信息发生变化，通过这些变化发生故障时，故障部位的状态信息发生变化，

59、通过这些变化能较准确地确定故障的起因和部位。能较准确地确定故障的起因和部位。 20世纪世纪80年代以来，一些数控系统采用内装式年代以来，一些数控系统采用内装式PLC, PLC自自诊断监控功能可将接口、内部继电器、定时器等状态信息通诊断监控功能可将接口、内部继电器、定时器等状态信息通过梯形图直观地显示出来，为维修提供了方便。过梯形图直观地显示出来，为维修提供了方便。下一页返回上一页项目四项目四 数控系统的故障诊断方法与数控系统的故障诊断方法与日常维护日常维护 主电动机过一般是由于机床主轴铣头切削深度过大或切削主电动机过一般是由于机床主轴铣头切削深度过大或切削速度过快，导致主电动机过电流引起的。检

60、查主轴铣头切削速度过快，导致主电动机过电流引起的。检查主轴铣头切削正常，电动机工作电流正常，用手触摸电动机外壳，感觉温正常，电动机工作电流正常，用手触摸电动机外壳，感觉温升异常，判断是主电动机通风不良。检查风冷电动机及风道，升异常，判断是主电动机通风不良。检查风冷电动机及风道，发现电动机风道内积满尘埃。打开电动机风道盖，清除灰尘发现电动机风道内积满尘埃。打开电动机风道盖，清除灰尘后故障消除。后故障消除。 我国早期应用的数控系统，如我国早期应用的数控系统，如FANUC7系统，尚未采用系统，尚未采用PLC装置，而多数采用继电器逻辑控制。这类系统使用大量装置，而多数采用继电器逻辑控制。这类系统使用大