数控系统维修

“插补”实质是数控系统根据零件轮廓线型的有限信息(如直线的起点、终点，圆弧的起点、终点和圆心等)，计算出刀具的一系列加工点、完成所谓的数据“密化”工作。本节内容：SINUMERIK810/820系统，是西门子公司推出的适应普通车、铣、磨床控制的，集CNC和PLC于一体的安全可靠的数控系统，它可完成对刀具轨迹及外围设备的监控。810与820的区别是：810显示器为9in单色，系统电源为24VDC,NC键盘是复合键；820显示器为12in彩色，系统电源为220VAC、50/60HZ；NC键盘是单键符键。其他部分均一致。SINUMERIK810/820系统分为M、T、G型。M型用于镗床、铣床和加工中心；T型用于车床；G型用于磨床。该数控系统一般适用于小型机床。1、SINUMERIK810/820系统主要特点：(1)采用模块化结构设计，模块由多层印制线路板制成，经济性好，在一种标准硬件上，配置多种软件，使它具有多种工艺类型，满足多种机床的需要，并成为系列产品。每一个系统都有适应不同加工的型号(2)优良的机床使用性。具有与上级计算机通信的功能，易于进人FMS。(3)编程简单，操作方便。(4)调整时间短，调试方便。(5)数据传输采用RS232C串行接口或20mA电流环接口。(6)对位移测量系统、驱动装置、主轴、温度、电压、徽处理器，数据传送系统以及用系统以及用户程序存储器实行监控，其次PCB数量少，结构紧凑，运行可靠。硬件结构:

可以将CNC看作是一台用于控制数控设备的专用的计算机系统。从20世纪70年代中期开始采用小型计算机作为CNC硬件的基础，替代过去采用中小规模集成电路为基础的硬结构数控(NC)。例如，德国西门子公司用SINUMERIK520C/550C替代过去的S520K(550K)。数控由硬结构数控进人CNC时代。CNC的出现使数控装置的体积缩小、功能扩大、性能提高，其可靠性由过去MTBF=539h提高至1500h以上。由于70年代后期出现了微处理器，于是在80年代初出现了以微处理器为基础的CNC。如日本FANUC和德国Siemens系列，采用位片式微处理器芯片，很快又出现了采用intel8086作为CPU的FANUC0系列和Siemens的3/8系列CNC。到80年代后期CNC已达到相当高的水平，FANUC0系列其MTBF已超过125个月。随着技术发展及用户对CNC功能和性能要求的不断提高，目前CNC硬件己广泛采用各种多CPU结构。80年代后期出现了CNC开放式系统体系结构的发展策略，并出现了以个人计算机(PC)为基础的CNC结构。从结构上看，近代CNC组成如下：1、NC：主要负责数控加工程序的处理、插补、伺服进给的控制(位置控制)等数控主流程的处理和控制。2、PLC：主要负责对数控设备及其附属设备的开关控制。3、MMC：(man

machine

control人机通讯）)它是CNC负责处理人机界面及外界通信任务的机构，具有图形处理和数据处理功能。它们可以以由一个个CPU集中控控制也可可以分别别由不同同的CPU进行行控制，，如图不同的厂厂商对这这三部分分可能采采用不同同的名称称。例如如，Siemens公公司的sinumerik850(880)系列列将数控控任务从从逻辑上上划分至至三大部部分：NC、PLC、、及COM(通通信部分分)，其其中，通通信区负负责与操操作面板板、数控控工作站站、标准准数据输输出/输输入装置置、网络络接口通通信、数据据、程序序编辑、、文本处处理及显显示等。。通信区负负责与操操作面板板、数控控工作站站、标准准数据输输出/输输入装置置、网络络接口通通信、数据据、程序序编辑、、文本处处理及显显示等2、SINUMERIK810/820数数控系统统的系统统构成：：系统由CPU模模块、位位置控制制模块、、系统程程序存储储器模块块、文字字处理模模块、接接口模块块、电源源模块、、CRT显示器器及操作作面板等等组成。。（1）硬硬件结构构a：CPU模块块：主要要功能：：运算功功能和控控制功能能。b：位置置控制模模块：又又称测量量模块，，该模块块是数控控系统对对机床的的进给轴轴与主轴轴实现位位置反馈馈闭环控控制的接接口。它对每个个控制轴轴的位置置反馈进进行拾取取、监控控、计数数与缓冲冲，通过过总线送送到CFU模块块的实际际值寄存存器，同同时将数数控系统统对各轴轴的模拟拟量控制制指令(一10V一十十10V)及使使能信号号送到相相应轴的的驱动装装置c：系统统程序存存储器模模块：该该模块的的主要功功能是插插接系统统程序存存储器子子模块，，同时还还可带32K静静态RAM存储储器，作作为零件件加工程程序存储储器的扩扩展。d：接口口模块：：该模块块的主要要功能是是实现与与系统操操作面板板和机床床操作面面板的接接口。e：文字字、图形形处理器器模块：：该模块块的主要要功能是是进行文文字和图图形的处处理，输输出高分分辨率的的隔行扫扫描信号号给显示示器的适适配单元元。f：电源源模块：：该模块块包括电电源起动动逻辑控控制、输输人滤波波、开关关式稳压压电源及及风扇监监控等。。（2）内内装型可可编程控控制器（（PLC）用于实现现与机床床的接口口和电气气控制。。（3）软软件组成成：3、SINUMERIK810/820系系统性能能特点：：⑴主CYU采采用Inter80816通道式式结构的的CNC装置，，有主、、辅两个个通道以以同一方方式工作作，通道道由PLC同步步。⑵可可控制2一4个个坐标轴轴，基本本插补有有:任二二坐标直直线插补补、圆弧弧插补，，任三坐坐标螺旋旋线插补补，二坐坐标直线线插补，，插补范范围为±±99mm。⑶可可用屏幕幕对话、、图形功功能⑷诊诊断功能能完善，，有内部部安全监监控，主主轴监控控和接口口诊断等等。⑸PLC最大大128点输人人/64点输出出，用户户程序容容量为12KB⑹在加加工同时时可以输输入程序序以缩短短停机时时间。（2））上上节节内内容容回回顾顾：：1、、SINUMERIK810/820数数控控系系统统的的硬硬件件组组成成2、、SINUMERIK810/820数数控控系系统统的的性性能能特特点点数控控系系统统包包括括数数控控装装置置、、输输人人输输出出装装置置、、外外围围设设备备、、伺伺服服系系统统、、检检测测系系统统、、执执行行机机构构、、机机床床各各种种机机构构、、加加工工中中心心的的刀刀库库、、换换刀刀机机构构、、主主轴轴变变速速机机构构装装置置等等等等全全部部在在内内。。硬件件故故障障含含义义：：是是由由于于具具体体的的东东西西损损坏坏，，或或者者是是安安装装不不好好，，而而造造成成的的故故障障软件件故故障障：：由由于于参参数数设设定定的的毛毛病病，，或或者者通通过过调调整整各各种种参参数数，，或或者者重重新新送送人人参参数数，，或或者者在在编编程程中中存存在在一一些些语语法法问问题题，，而而产产生生的的停停机机等等等等的的故故障障。。这这些些故故障障不不用用更更换换器器件件，，也也不不用用把把紧紧擂擂座座等等，，只只是是对对软软件件进进行行一一次次调调整整或或重重新新输输人人就就可可以以修修好好的的故故障障，，。。数控控机机床床与与普普通通机机床床相相比比面面目目皆皆非非，，可可以以说说是是极极其其复复杂杂。。在这这么么一一台台复复杂杂的的设设备备面面前前，，可可以以肯肯定定地地说说，，目目前前还还没没有有人人立立刻刻就就可可以以看看出出它它出出现现故故障障的的原原因，，这这一一点点即即使使对对机机床床制制造造厂厂家家也也一一样样。。这这就就是是与与常常规规电电气气维维修修大大不不一一样样的的地地方方。。怎么么办办呢呢?这只只有有紧紧紧紧地地依依靠靠机机床床的的自自诊诊断断系系统统提提供供的的信信息息来来维维修修机机床床。。也也就就是是说说，，要要牢牢牢牢地地抓抓住住所所有有机机床床提提供供的的信信息息，，不不论论是是报警警信信息息、、面面板板上上的的信信号号灯灯指指示示，，以以及及各各印印制制电电路路板板上上的的指指示示灯灯，然然后后参参考考机机床床厂厂家家提提供供的的报报警警含含义义的的说说明明书书进进行行综综合合分分析析。。这里里要要强强调调的的是是对对机机床床报报替替提提供供信信息息的的态度度问问题题。我们们主主张张对对报报警警提提供供的的信信息息，，绝不不可可以以不不信信，，但但也也绝绝不不可可以以全全信信，事事物物总总是是一一分分为为二二的的。。靠靠计计算算机机模模拟拟得得到到的的报报替替信信息息是是科科学学的的，，是是可可信信的的，，但但目目前前所所用用的的数数控控机机床床多多半半是是经济济型型数数控控机机床床，它它的的报报警警系系统统有有不完完善善的的一一面面。举两两个个例例子子来来说说明明。。第第一一个个例例子子:在在某某厂厂有有一一台台数数控控车车床床，，机机床床一一通通电电，，还还没没有有对对任任何何一一个个轴轴给给指指令令时时，，就就出出现现过过载载报报警警。。机机床床连连动动还还没没动动就就出出现现过过载载报报警警，，这这怎怎么么可可信信呢呢?但是是，，经经过过拆拆开开机机床床后后发发现现光光电电编编码码器器与与电电动动机机之之间间联联接接松松了了，，滚滚珠珠丝丝杠杠与与电电动动机机之之间间联联接接也也松松了了。。我我们们弄弄不不清清自自诊诊断断软软件件是是什什么么样样子子，，但但可可以以肯肯定定这这台台机机床床，，经经过过自自诊诊断断，，判判断断出出过过载载，，就是是说说，它它可可能能发发出出几几个个脉脉冲冲，，让让伺伺服服系系统统运运动动，，但但是是没没有有收收回回发发出出的的脉脉冲冲，，因因此此作作为为数数控控装装置置，，以以为为电电动动机机根根本本转转不不动动所所致致，，因因此此过过载载，，可可实实际际上上是是因因为为电电动动机机虽虽然然转转了了，，但但光光电电编编码码器器并并未未发发回回脉脉冲冲。。第二二个个例例子子:某某厂厂有有一一台台加加工工中中心心，，是是挺挺高高级级的的一一台台铣铣削削加加工工中中心心，，有有更更换换工工作作台台装装置置。。机机床床工工作作台台明明明明在在原原位位摆摆着着，，但但开开车车报报警警是是超超程程，，经经过过查查找找PLC及及I/O口口的的信信息息，，确确实实是是限限位位开开关关触触点点闭闭合合，，我我们们开开始始还还找找不不到到这这个个限限位位开开关关安安装装在在什什么么地地方方，，费费了了相相当当大大的的力力气气才才从从工工作作台台下下面面找找到到了了它它，，它它的的撞撞块块安安在在一一个个φφ4mm的的铁铁棍棍上上，，而而这这个个铁铁棍棍被被撞撞弯弯了了.结结果果压压在在限限位位开开关关上上，，发发出出了了这这个个报报警警。。通过过上上面面的的两两个个例例子子，，可可以以看看出出，，要要抓抓住住这这些些报报警警信信息息，，掌掌握握住住这这个个主主要要的的方方向向，，但但对对这这个个报报警警的的信信息息也也要要一一分分为为二二，，不不可可全全信信，，也也不不可可不不信信。。软件件故故障障是是由由软软件件变变化化或或丢丢失失而而形形成成的的。。机机床床软软件件一一般般存存储储于于RAM中中。。软件故障障形成的的可能原原因如下下:1、误操操作引起起在调试用用户程序序或修改改机床参参数时，，操作者者删除或或更改了了软件内内容或参参数，从从而造成成软件故故障2、供电电电池电电压不足足：为RAM供供电的电电池电压压经过长长时间的的使用后后，电池池电压降降低到额定定值以下下，或在在停电情情况下拔拔下为RAM供电的的电池或或电他电电路断路路或短路路、接触触不良等都都会造成成RAM得不到到维持电电压，从从而使系系统丢失失软件及及参数。。这里要特别注意意以下几点点:①应对长长期闲置置不用的的数控机机床经常常定期开开机，以以防电池池长期得得不到充充电，造造成机床床软件的的丢失。。实际上上，数控机床床开机也也是对电电池充电电的过程程。②为RAM供电电的电池池当出现现电量不不足报警警时，应应及时更更换新的的电池，，以防最最后连报报警都无无法提供供，出现现软件和和数据的的丢失。。3、一些些干扰信信号引起起有时电源源的波动动及干扰扰脉冲会会串人数数控系统统总线，，引起时时序错误误或造成成数控装装置等停停止运行行。4、软件件死循环环运行复杂杂程序或或进行大大量计算算时，有有时会造造成系统统死循环环引起系系统中断断，造成成软件故故障5、操作作不规范范这里指操操作者违违反了机机床的操操作规程程，从而而造成机机床报警警或停机机现象。。如数控控机床开开机后没没有进行行回参考考点，就就进行加加工零件件的操作作。(6)用用户程序序出错由一于用用户程序序中出现现语法错错误、非非法数据据、运行行或输人人中出现现故障报报警等现现象。软件故障障的排除除对于软件件丢失或或参数变变化造成成的运行行异常，，程序中中断，停停机故障障，可采采取对数据、、程序更更改或清清除重新新再输人人法来恢复系系统的正正常工作作。对于程序序运行或或数据处处理中发发生中断断而造成成的停机机故障，，可采取取硬件复位位法或关关掉数控控机床总总电源开开关，然后再再重新开开机的方方法排除除故障。。NC复复位、PLC复复位能使使后续操操作重新新开始，，而不会会破坏有有关软件件和正常常处理的的结果，，以消除除报警。。亦可采用用清除法法，注意：对NC,PLC采采用清除除法时，，可能会会使数据据全部丢丢失，应应注意保保护不想想清除的的数据。。开关系统统电源是清除软软件故障障常用的的方法，，注意：在出现现故障报报警或开开关机之之前一定定要将报报警信息息的内容容记录下下来，以以便于排排除故障障。数控系统统的硬件件故障注意：硬硬件电路路的维修修过程中中，识别、判判断一个个元器件件的好坏坏及元器器件的替替代1、SINUMERIK810/820数数控系统统的维修修特点：：（1）硬硬件的维维修特点点：硬件故障障率很低低的原因：：810/820系系统采用用大规模模集成电电路，硬硬件软化化，硬件件模块少少、整体体结构简简单，用用户无需需调整，，也无可可调整。。现场维修修要求：：能够根根据模块块的功能能和故障障现象，，判断查查找出发发生故障障的模块块，以事事先准备备好的备备件替换换，之后根据据情况，，决定是是否需要要重新加加载数据据和进行行初始化化调整，，使系统统恢复正正常工作作。（2）应应充分重重视软件件及数据据的保护护：采取取措施：：1）：做做好备份份2）：制制定严格格的制度度，防止止无关人人员摆弄弄数控系统3）：注注意软件件的版本本4）：数数据调整整：机床床数据和和PLC用户软软件2、SINUMERIK810/820数数控系统统的自诊诊断功能能及报警警处理：：对自诊断断功能进进行回顾顾(1)CPU监控CPU模模块上的的红色发发光二极极管(LED)指示控控制系统统的状态态。正常常情况下下，按下下系统启启动按钮钮的最初初6---7s内，这这个LED频繁繁闪亮，，然后熄熄灭，这这时系统统启动完完成。数数控机床床维修(2)EPROM存储器器的自诊诊断基本本系统软软件全部部存储于于EPROM存存储器中中，它们们的正确确无误是是系统正正常工作作的基本本前提。。(3)一一些报警警的处理理方法1)：1———15号号报.指指示系统统自身的的一些故故障，提提示的含含义很明明确，但但其中一一些报警警的处理理方法需需要加以以注意。。1号报警警：反反映工件存储储器的电电源即将将用完。6号报警警：指指示的是是数据存储储器子模模块电池池用尽。3号报警警：表表明PLC处于于停止状状态。2）：16———48号报警警为系统统的RS一232C接接口的报报警。3）：进进给轴专专用报警警100*———196*(其其中*表表示轴号号，0、1、、2、3)这这类报警警，反映映机床的位位置控制制闭环中中各个环环节可能出现现的故障障，是实实际使用用当中比比较容易出现现的一类报报警。常用的有有：104*报警：：到达数数模转换换极限。。132*报警：：位置反反馈回路