伺服系統(tǒng)的故障診斷與維修

伺服系統(tǒng)的故障診斷與維修第1頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日目前數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，形式各異，組成結(jié)構(gòu)上都有各自的特點(diǎn)。

這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來源于系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)的基本要求和工程設(shè)計(jì)的思路。對于不同的生產(chǎn)廠家來說，在設(shè)計(jì)思想上也可能各有千秋。

有的系統(tǒng)采用小板結(jié)構(gòu)，便于板子更換和靈活結(jié)合，而有的系統(tǒng)則趨向大板結(jié)構(gòu)，使之有利于系統(tǒng)工作的可靠性，促使系統(tǒng)的平均無故障率不斷提高。無論哪種系統(tǒng)，它們的基本原理和構(gòu)成是十分相似的。第2頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日數(shù)控系統(tǒng)是由硬件控制系統(tǒng)和軟件控制系統(tǒng)兩大部分組成：硬件控制系統(tǒng)是以微處理器為核心，采用大規(guī)模集成電路芯片、可編程控制器、伺服驅(qū)動單元、伺服電機(jī)、各種輸入輸出設(shè)備（包括顯示器、控制面板、輸入輸出接口等）等可見部件組成。軟件控制系統(tǒng)即數(shù)控軟件，包括數(shù)據(jù)輸入輸出、插補(bǔ)控制、刀具補(bǔ)償控制、加減速控制、位置控制、伺服控制、鍵盤控制、顯示控制、接口控制等控制軟件及各種參數(shù)、報(bào)警文本等組成。數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，就要分別對軟硬件進(jìn)行分析、判斷，定位故障并維修。作為一個(gè)好的數(shù)控設(shè)備維修人員，就必須具備電子線路、元器件、計(jì)算機(jī)軟硬件、接口技術(shù)、測量技術(shù)等方面的知識。第3頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日數(shù)控系統(tǒng)簡介

數(shù)控系統(tǒng)中具有代表性的主要有FANUC公司系統(tǒng)、SIEMENS公司系統(tǒng)、MITSUBISHI公司系統(tǒng)、A-B公司系統(tǒng)、FAGOR公司系統(tǒng)等主要介紹：FANUC系統(tǒng)、SIEMENS系統(tǒng)、MITSUBISHI系統(tǒng)第4頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日FANUC系統(tǒng)FANUC數(shù)控裝置F0，F(xiàn)10，F(xiàn)11，F(xiàn)12，F(xiàn)15，F(xiàn)16等系列，每一個(gè)系列的數(shù)控裝置可提供多種可選擇功能，適應(yīng)于多種機(jī)床使用。結(jié)構(gòu)：由大板結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向模塊化結(jié)構(gòu)第5頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日常用數(shù)控系統(tǒng)簡介

（一）FANUC數(shù)控系統(tǒng)簡介

FANUC公司創(chuàng)建于1956年，1959年首先推出電液步進(jìn)電機(jī)。70年代，一方面從Gettes公司引進(jìn)直流伺服電機(jī)制造技術(shù)，一方面與西門子合作，學(xué)習(xí)其先進(jìn)的硬件技術(shù)，1976年成功開發(fā)出5系統(tǒng)，后與西門子聯(lián)合開發(fā)出7系統(tǒng)。從這時(shí)，F(xiàn)ANUC成為世界上最大的專業(yè)數(shù)控生產(chǎn)廠家。

FANUC公司目前生產(chǎn)的CNC裝置有：F0、F10／F11／F12、F15、F16、F18。F00／F100／110／120／150系列是在F0／10／11／12／15的基礎(chǔ)上加了MMC(MultiMediaCard多媒體存儲卡)功能，即CNC(Computernumericalcontrol))、PMC、MMC三位一體的CNC。

第6頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日產(chǎn)品特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)上長期采用大板結(jié)構(gòu)，但在新的產(chǎn)品中已采用模塊化結(jié)構(gòu)采用專用LSI(Large-scaleintegration大規(guī)模集成電路)，以提高集成度、可靠性，減少體積和降低成本產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣。每一CNC裝置上可配多種控制軟件，適用于多種機(jī)床不斷采用新工藝、新技術(shù)。如表面安裝技術(shù)SMT(SurfaceMountedTechnology表面貼裝技術(shù))、多層印刷電路板、光導(dǎo)纖維電纜等CNC裝置體積減少，采用面板裝配式，內(nèi)裝式PMC（可編程機(jī)床控制器）第7頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日FANUC6系統(tǒng)（1979年）

FS6是FANUC早期代表性產(chǎn)品之一。在70年代末與80年代初期的數(shù)控機(jī)床得到了廣泛應(yīng)用。①FS6與西門子6系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本相同（合作產(chǎn)品），除伺服電動機(jī)、PLC采用西門子公司產(chǎn)品外，其余部分完全相同②硬件采用大板結(jié)構(gòu)，上面插有電源模塊、存儲器板等小板，CPU采用8086，該CNC系列為多微處理器控制系統(tǒng)，其主CPU、PMC及圖形顯示的CPU均為8086③伺服驅(qū)動系統(tǒng)采用FANUC直流驅(qū)動系統(tǒng)，通過脈沖編碼器進(jìn)行位置檢測，構(gòu)成半閉環(huán)位置控制系統(tǒng)第8頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日④系統(tǒng)一般帶有獨(dú)立安裝的電氣柜，電氣柜內(nèi)安裝了系統(tǒng)的主要部件（如CNC裝置、伺服驅(qū)動、輸入單元、電源單元）⑤主軸驅(qū)動系統(tǒng)采用FANUC交流主軸驅(qū)動裝置，該單元為分開安裝式，一般安裝在強(qiáng)電柜內(nèi)⑥系統(tǒng)軟件為固定式專用軟件我國80年代進(jìn)口的數(shù)控機(jī)床，均大量配套采用FS6系統(tǒng)，直到目前仍然有較多配套FS6的機(jī)床在使用中，這些設(shè)備大多進(jìn)入故障多發(fā)期，因此，它是數(shù)控機(jī)床維修中的常見系統(tǒng)之一。

F3簡化版（經(jīng)濟(jì)型）另注：Fs6→ F9強(qiáng)化版（1980年）

第9頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日F11系列（1984年）

F11系列是FANUC公司20世紀(jì)80年代初期開發(fā)并得到廣泛應(yīng)用的FANUC代表性產(chǎn)品之一，在80年代進(jìn)口的高檔數(shù)控機(jī)床上廣為采用，因此，它亦是維修中的常見系統(tǒng)之一。同系列的產(chǎn)品有F10／11／12三種基本規(guī)格，其基本結(jié)構(gòu)相似，性能與使用場合有所區(qū)別。①F11的硬件仍然采用大板結(jié)構(gòu)（主板），主CPU為68000，它也是一種多微處理器控制系統(tǒng)②硬件盡量采用專用大規(guī)模集成電路及厚膜電路（22塊），元件減少30％第10頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日③CNC系統(tǒng)和操作面板、I/O單元之間采用光纜連接，減少了信號線，抗干擾能力提高④F11系統(tǒng)既可以帶獨(dú)立安裝的電柜，也可進(jìn)行分離式安裝⑤伺服驅(qū)動與主軸驅(qū)動一般采用FANUC模擬式交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)⑥系統(tǒng)軟件可固定式專用軟件，最大可以控制5軸，并實(shí)現(xiàn)全部控制軸的聯(lián)動第11頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日F0系統(tǒng)（1985年）

F0系列是FANUC公司20世紀(jì)80年代中后期開發(fā)的產(chǎn)品，是FANUC代表性產(chǎn)品之一。是中國市場上銷售量最大的一種系統(tǒng)（F0C系列，F(xiàn)0D系列），產(chǎn)品目標(biāo)是體積小、價(jià)格低，其中F0－MC/TC是其代表性產(chǎn)品，F(xiàn)0－MD和F0－TD為F0－MA和F0－TA的簡化版（經(jīng)濟(jì)型）。①硬件結(jié)構(gòu)采用了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式，即在主板上插有存儲器板、I/O板、軸控制模塊以及電源單元。其主板較其他系列主板要小得多，因此，在結(jié)構(gòu)上顯得較緊湊，體積?、贔0系列為多微處理器CNC系統(tǒng)，F(xiàn)0A系列主CPU為80186，F(xiàn)0B系列的主CPU為80286，F(xiàn)0C系列的主CPU為80386.內(nèi)置可編程控制器（PLC）的CPU為8086第12頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日③F0可以配套使用FANUCS系列、α系列、αC系列、β系列等數(shù)字式交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)，無漂移影響，可以實(shí)現(xiàn)高速、高精控制④采用了高性能的固定軟件與菜單操作的軟功能面板，可以進(jìn)行簡單的人機(jī)對話式編程⑤具有多種自診斷功能，以便于維修⑥F0i系統(tǒng)采用總線技術(shù)，增加了網(wǎng)絡(luò)功能，并采用了“閃存”（FLASHROM）。系統(tǒng)可以通過Remotebuffer接口與PC相連，由PC機(jī)控制加工，實(shí)現(xiàn)信息傳遞，系統(tǒng)間也可以通過I/OLink總線進(jìn)行相連⑦F0Mate是F0系列的派生產(chǎn)品，與F0相比是結(jié)構(gòu)更為緊湊的經(jīng)濟(jì)型CNC裝置第13頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日FANUC15／16／18系統(tǒng)

F15／16／18／16i／18i系列系統(tǒng)有F－15／16／18、F－15i／16i／18i及FS－150／160／180、F160i／180i等型號，該系列系統(tǒng)是專門為工廠自動化設(shè)計(jì)的數(shù)控系統(tǒng)，是目前國際上工藝與性能最先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)之一，在美國、日本、歐洲的制造業(yè)中已普遍使用。①系統(tǒng)的硬件與微電子技術(shù)發(fā)展同步，采用了超大規(guī)模集成芯片，CPU可以是80486或PENTIUM系列處理器，帶64位RISC芯片等第14頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日②系統(tǒng)元器件采用了立體化、高密度的安裝方式（FANUC公司的專利技術(shù)），除主板外，印刷電路板均按物理功能分成小模塊，根據(jù)用戶的要求和系統(tǒng)的規(guī)模，分別插在主板上，系統(tǒng)擴(kuò)展容易，維修方便，體積?、跢15采用了模塊式多主總線（FANUCBUS）結(jié)構(gòu)，多CPU控制系統(tǒng)，、主CPU采用了68020，還采用了一個(gè)子CPU，在PMC、軸控制、圖形控制、通信及自動編程中也都有各自的CPU④系統(tǒng)采用8.4in或9.5inTFT（ThinFilmTransistor薄膜晶體管）彩色液晶顯示器第15頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日⑤系統(tǒng)可配套α／αi系列數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)，主軸控制可采用α／αi系列主軸驅(qū)動系統(tǒng)⑥F15／16／18系列系統(tǒng)既可單機(jī)運(yùn)行，也可通過Remotebuffer接口與個(gè)人計(jì)算機(jī)相連，由計(jì)算機(jī)控制加工，實(shí)現(xiàn)信息傳遞。通過I/Olink（串行口）接口還可以連接多種外圍設(shè)備。另外經(jīng)DNC1或DNC2接口，可與CellController或以太網(wǎng)連接，由上位機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)車間的自動化第16頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日F16／18系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖CNCI/O單元強(qiáng)電回路傳感器/線圈電源變壓器電源主計(jì)算機(jī)伺服驅(qū)動主軸驅(qū)動主軸電動機(jī)伺服電動機(jī)操作面板接口機(jī)床操作面板MDI/CRT單元I/O接口I/O設(shè)備手輪第17頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日FANUC30i---MODELA

日本FANUC最新的高檔控制器，是當(dāng)前配置最高的數(shù)控系統(tǒng)。特點(diǎn)：1.最大控制系統(tǒng)為10個(gè)系統(tǒng)（通道）；2.最多軸數(shù)和最大主軸配置為40軸，其中進(jìn)給軸32軸，主軸為8軸；最大同時(shí)控制軸數(shù)為24軸/系統(tǒng)；3.最大PMC系統(tǒng)數(shù)為3個(gè)系統(tǒng)；最大I/O點(diǎn)數(shù)為4096點(diǎn)/4096點(diǎn)，PMC基本指令速度為25ns。4.最大可預(yù)讀程序段為1000段。第18頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日FANUC系統(tǒng)F0系列數(shù)控裝置是多微處理器系統(tǒng)F0A系列主CPU：80186；F0B系列主CPU：80286；F0C系列主CPU：80386；內(nèi)置可編程控制器(PMC)CPU：8086。F0系列數(shù)控裝置適用中、小型數(shù)控機(jī)床。第19頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日FANUC系統(tǒng)F10,F11,F12系列有M，T，TT等型號M型：用于加工中心、銑床、鏜床；T型：用于車床；TT型：用于雙刀架車床。

F10,F11系列的主板采用大板結(jié)構(gòu)，其他板和模塊采用了小板，均插在主板上。F12系列所有電路板分別安裝在兩個(gè)底板上。F10,F11，F(xiàn)12系列為多處理器系統(tǒng)，主板GPU和PMG的CPU是6800。第20頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日FANUC系統(tǒng)F15系列是32位人工智能型(AI)數(shù)控裝置結(jié)構(gòu)：模塊化多主控(FANUCBUS)總線；主CPU為68020，在PMC,軸控制、圖形控制、通信、自動編程功能中都有各自的CPUF15系列可構(gòu)成2~15軸系統(tǒng)，適用于大型機(jī)床、多系統(tǒng)和多軸控制第21頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日FANUC系統(tǒng)F16系列的功能位于F15系列和F0系列之間結(jié)構(gòu)：多主控總線，它在采用的32位CISC(ComplexInstructionSetComputer)處理器上增加了32位RISC(ReducedInstructionSetcomputer)高速處理器，用于高速運(yùn)算處理。第22頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日FANUC系統(tǒng)F18系列是在F16系列之后推出的32位數(shù)控裝置，功能位于F15系列和F0系列之間，但低于F16系列。特點(diǎn)：可進(jìn)行四軸伺服和兩軸主軸控制。第23頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日SIEMENS系統(tǒng)SIEMENS數(shù)控裝置有SINUMERIK3,8,810，820，550，880，805，840等系列數(shù)控裝置，每個(gè)系列都有適用于不同加工類型的機(jī)床數(shù)控裝置。結(jié)構(gòu)：SIEMENS數(shù)控裝置采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有接口診斷功能和數(shù)據(jù)通信功能第24頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日（二）SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)簡介

SIEMENS公司是生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的著名廠家，SINUMERIK的CNC數(shù)控裝置主要有：

SINUMERIK3／8／810／820／850／805／840系列等。第25頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日SIEMENS810／820系統(tǒng)

SIEMENS810／820是西門子公司20世紀(jì)80年代中期開發(fā)的CNC、PLC一體型控制系統(tǒng)，它適合于普通車、銑、磨床的控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠性高，在80年代末、90年代初的數(shù)控機(jī)床廠上使用較廣。①810與820的區(qū)別僅在于顯示器，810為9in單色顯示，系統(tǒng)電源為24V；820為12in單色或彩色顯示，系統(tǒng)電源為交流220V，其余硬件、軟件部分完全一致第26頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日②810／820最大可控制6軸（其中允許有2個(gè)作為主軸控制），3軸聯(lián)動③系統(tǒng)由電源、顯示器、CPU板、存儲器（MEM／EPROM／RAM）板、I/O板、接口板、顯示控制板、位控板、機(jī)箱等硬件組成。硬件采用了較多LSI和專用集成電路④主CPU采用80186⑤PLC最大128點(diǎn)輸入／64點(diǎn)輸出，用戶程序容量12KB，PLC采用STEP5語言編程第27頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日SIEMENS3系統(tǒng)

SIEMENS3系統(tǒng)是西門子公司80年代初期開發(fā)出來的中檔全功能數(shù)控系統(tǒng)，是西門子公司銷售量最大的系統(tǒng)，是20世紀(jì)80年代歐洲的典型系統(tǒng)。①采用模塊化結(jié)構(gòu)，由CPU模塊，NC存儲器模塊，操作面板接口，NC－PC連接模塊，伺服測量回路Ⅰ、Ⅱ，PLC編程接口，邏輯模塊，擴(kuò)展設(shè)備接口，PLC存儲器及各種I/O等17個(gè)模塊組成②3系統(tǒng)的機(jī)柜因配置、類別、型號的不同，可以分為單框架、單PLC雙框架、雙PLC雙框架結(jié)構(gòu)第28頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日③采用INTEL8086CPU的輪廓軌跡控制CNC系統(tǒng)，系統(tǒng)可控制4軸，任意3軸聯(lián)動④PLC采用SIMATICS5的PLC130－B，輸入輸出點(diǎn)各512點(diǎn)⑤采用12in彩色顯示器或9in單色顯示器第29頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日SIEMENS850／880850／880是西門子80年代末期開發(fā)的機(jī)床及柔性制造系統(tǒng)，具有機(jī)器人功能。適合高功能復(fù)雜機(jī)床FMS、CIMS的需要。是一種多CPU輪廓控制的CNC系統(tǒng)。①1986年西門子公司采用數(shù)控3系統(tǒng)電路板標(biāo)準(zhǔn)（230mm高），NC－PLC雙口RAM耦合方式，INTEL80186CPU芯片，生產(chǎn)出850系統(tǒng)，它的PLC還是沿用130WB或150U②1988年針對850系統(tǒng)的缺陷，又推出全80186的數(shù)控880GA1型系統(tǒng)，后推出主CPU采用80386的880GA2型系統(tǒng)第30頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日③850／880系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)一般都由操作面板、主機(jī)箱、機(jī)床控制面板3大部分組成，采用兩個(gè)機(jī)架支撐兩列中央控制器，中央控制器包括NC－CPU、SV－CPU（伺服CPU）、COM－CPU（通信CPU）、PLC－CPU及插入式擴(kuò)展模塊。插入式擴(kuò)展模塊有：測量回路模塊、存儲器模塊、NC－CPU2～4、SV－CPU2～4、PLC輸入／輸出板及擴(kuò)展單元和接口單元④面板帶有12英寸彩色顯示器、全功能鍵盤及兩個(gè)串口⑤用戶程序存儲器RAM容量為128KB，EPROM容量為128KB，用戶數(shù)據(jù)存儲器RANM容量為48KB，I/O點(diǎn)最大為1024，計(jì)時(shí)器256，計(jì)數(shù)器128個(gè)⑥采用SINNECHI總成連接方式的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)第31頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日SIEMENS802系列系統(tǒng)SIEMENS802系列系統(tǒng)包括802S／Se／Sbaseline、802C／Ce／Cbaseline、802D等型號，它是西門子公司20世紀(jì)90年代末開發(fā)的集CNC、PLC于一體的經(jīng)濟(jì)型控制系統(tǒng)。近年來在國產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型、普及型數(shù)控機(jī)床上有較大量的使用。802系列數(shù)控系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠性較高。SINUMERIK802DSolutionLine(sl)全球首展（2005國際機(jī)床展），其CNC，PLC和HMI都集成在同一控制單元中。與SINAMICSS120新一代技術(shù)相結(jié)合第32頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日①802S、802C系列是西門子公司為簡易數(shù)控機(jī)床開發(fā)的經(jīng)濟(jì)型系統(tǒng)，兩種系統(tǒng)的區(qū)別是：802S系列采用步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動；802C、802D系列通常采用SIEMENS611數(shù)字式交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)②802S、802C系列系統(tǒng)的CNC結(jié)構(gòu)完全相同，可以進(jìn)行3軸控制／3軸聯(lián)動；系統(tǒng)帶有±10V的主軸模擬量輸出接口，可以配具有模擬量輸入功能的主軸驅(qū)動系統(tǒng)（如變頻器）③802S、802C系列系統(tǒng)可以配OP020獨(dú)立操作面板與MCP機(jī)床操作面板，顯示器為7in或5.7in單色液晶顯示器（802S，802C）；802D采用了10.4in彩色液晶顯示器第33頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日④集成內(nèi)置式PLC最大可以控制64點(diǎn)輸入與64點(diǎn)輸出，PLC的I/O模塊與ECU間通過總線連接⑤802D與802S、802C有較大的不同，在功能上比802S／C系統(tǒng)有了改進(jìn)與提高，系統(tǒng)采用SIEMENSPCU210模塊，控制軸數(shù)為4軸／4軸聯(lián)動，可以通過611U伺服驅(qū)動器攜帶10V主軸模擬量輸出，以驅(qū)動帶模擬量輸入的主軸驅(qū)動系統(tǒng)⑥802D除保留了SIEMENS傳統(tǒng)的編程功能外，一是增加了PLC程序“梯形圖”顯示功能，方便維修；二是可以使用非SIEMENS代碼指令進(jìn)行編程，系統(tǒng)的開放性更強(qiáng)第34頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日SIEMENS810D／840D系統(tǒng)

圖：840D硬件結(jié)構(gòu)圖IM361S7擴(kuò)展接口MMC100/MMC102人機(jī)對話操作面板編程器電機(jī)電機(jī)E/R電源模塊NCUCPU模塊

進(jìn)給主軸第35頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日SIEMENS810D／840D的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似，但在性能上有較大的差別。①810D采用SIEMENSCCU（CompactControlUnit）模塊，最大控制軸數(shù)為6軸②840D采用SIEMENSNCU（NumericalControlUnit）模塊，處理器為PENTIUM（NCU573）或AMDK6－2（NCU572）或486（NCU571）系列，當(dāng)采用NCU572或573時(shí)，CNC的存儲容量為1GB，最大控制軸數(shù)可達(dá)31軸，10通道同時(shí)工作；采用NCU571時(shí)，控制軸數(shù)為6軸，2通道同時(shí)工作。840D的NCU與PLC都集成在這個(gè)模塊上，它是840D的核心第36頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日③數(shù)控與驅(qū)動的接口信號是數(shù)字量的④系統(tǒng)由操作面板、機(jī)床控制面板、NCU（CCU）、MMC、611伺服驅(qū)動、I/O模塊等單元構(gòu)成（如圖所示）⑤人機(jī)界面MMC，操作面板OP（包括10.4inTFT顯示器與NC鍵盤）、機(jī)床操作面板MCP，一般安裝在操縱臺上，它們與CCU（NCU）間通過PROFIBUS總線連接⑥MMC事實(shí)上是一臺獨(dú)立的計(jì)算機(jī)，它有獨(dú)立的PENTIUMCPU、硬盤、軟驅(qū)、TFT顯示器、NC鍵盤，可以在WINDOWS環(huán)境下運(yùn)行第37頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日⑦E/R電源模塊，它向NCU提供24V工作電源，也向611D提供600V直流母線電壓⑧611D主軸與進(jìn)給模塊，它由E/R電源模塊供電，受控于NCU，并帶動主軸或進(jìn)給軸電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)⑨IM361是PLC輸入／輸出接口模塊，與S7－300兼容的PLC使用與S7－300相同的軟件與硬件，PLC的電源模塊、接口模塊、I/O模塊單獨(dú)安裝，它們與系統(tǒng)間通過S7總線與CCU或NCU連接第38頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日⑩通過CNC與611D、S7可編程序控制器的組合，可以構(gòu)成滿足不同要求的全數(shù)字控制系統(tǒng)除以上典型系統(tǒng)外，SIEMENS公司還有早期生產(chǎn)的SIEMENS6系統(tǒng)（與FANUC公司合作生產(chǎn)），SIEMENS8、SIEMENS840C等。以上系統(tǒng)多見于進(jìn)口機(jī)床，840C與840D功能相同。第39頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日SIEMENS系統(tǒng)810系列：按功能分有810T,810G,810N；按型號分有810Ⅰ、810Ⅱ、810Ⅲ應(yīng)用：中、低檔功能的中、小型機(jī)床。810Ⅰ型適用于車床和銑床，控制3軸，聯(lián)動2軸；810Ⅱ型適用于車床、銑床和磨床，控制4軸，聯(lián)動3軸；810Ⅲ型適用于車床、銑床、磨床和沖壓類機(jī)床，控制5軸，聯(lián)動3軸。CPU：80186系統(tǒng)分辨率為lμm，內(nèi)置PLC為128點(diǎn)輸人、54點(diǎn)輸出。系統(tǒng)具有輪廓監(jiān)控、主軸監(jiān)控和接口診斷等功能。第40頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日SIEMENS系統(tǒng)3型是標(biāo)準(zhǔn)16位微處理機(jī)系統(tǒng)CPU為8086,控制4軸，聯(lián)動3軸。內(nèi)置PLC輸人、輸出各512點(diǎn)。應(yīng)用：多種機(jī)床，3T型用于車床和車削加工中心，3TT型用于雙刀架車床及雙主軸車床；3M型用于鉆床、鏜床、銑床或加工中心；3G型用于磨床，3N型用于沖壓類機(jī)床。第41頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日SIEMENS系統(tǒng)850、880型是多微機(jī)輪廓軌跡控制數(shù)控裝置，具有機(jī)器人功能。應(yīng)用：復(fù)雜功能機(jī)床以及FMS,CIMS需要。CPU：80386，內(nèi)置PLC輸人、輸出點(diǎn)數(shù)為1024，有256個(gè)定時(shí)器和128個(gè)計(jì)數(shù)器?？蛇B線以太網(wǎng)，具有很強(qiáng)的通信功能，可在加工的同時(shí)與柔性制造系統(tǒng)交換信息。880型數(shù)控裝置可控制24軸，比850型數(shù)控裝置控制多一倍。第42頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日SIEMENS系統(tǒng)840C型數(shù)控裝置是32位微處理機(jī)系統(tǒng)，具有CAD功能。控制多軸，5軸聯(lián)動。內(nèi)置PLC用戶程序存儲器為32KB，可擴(kuò)展到256MB。應(yīng)用：全功能車床、銑床、加工中心以及FMS和CIMS第43頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日SIEMENS系統(tǒng)8型數(shù)控裝置是用于柔性制造的控制系統(tǒng)，它采用多微處理器CPU：都為8086該數(shù)控裝置可擴(kuò)展至控制12個(gè)軸，適用于車、鏜、銑床和加工中心。第44頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日MITSUBISHI系統(tǒng)MITSUBISHI系統(tǒng)有MELDAS300,500,50,64,600系列數(shù)控裝置和MELDAS-MAGIC50,64系列數(shù)控裝置。第45頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日MITSUBISHI系統(tǒng)MELDAS50系列采用32位RISC處理器，系統(tǒng)采用總線連接方式。內(nèi)置PLC可在顯示器上直接開發(fā)PLC程序。MELDAS50系列數(shù)控裝置實(shí)現(xiàn)四軸聯(lián)動，可實(shí)現(xiàn)雙系統(tǒng)控制。應(yīng)用：作為數(shù)控車床系統(tǒng)使用，可實(shí)現(xiàn)雙主軸、雙刀架控制。系統(tǒng)為多視窗，實(shí)現(xiàn)多畫面監(jiān)控，還具有示波器功能，可顯示伺服特性曲線。第46頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日MITSUBISHI系統(tǒng)MITSUBISHI64系列數(shù)控裝置采用64位CPU，總線連接方式，內(nèi)置PLC使用專用的高集成芯片?？刂疲毫鶄€(gè)伺服軸，一個(gè)主軸，四個(gè)輔助軸，實(shí)現(xiàn)四軸聯(lián)動。顯示：靜態(tài)刀具路徑、動態(tài)加工跟蹤、圖形坐標(biāo)回轉(zhuǎn)，多方位觀察。第47頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日CNC故障自診斷故障自診斷技術(shù)是當(dāng)今數(shù)控系統(tǒng)一項(xiàng)十分重要的技術(shù)，它的強(qiáng)弱是評價(jià)系統(tǒng)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。大型的CNC、PLC裝置都配有故障診斷系統(tǒng)，可以由各種開關(guān)、傳感器等把油位、溫度、油壓、電流、速度等狀態(tài)信息，設(shè)置成數(shù)百個(gè)報(bào)警提示，診斷故障的部位和地點(diǎn)。第48頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日

隨著微處理器技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的自診斷能力越來越強(qiáng)，從原來簡單的診斷朝著多功能和智能化方向發(fā)展。其報(bào)警種類，由10種到20種，現(xiàn)在已有達(dá)到幾千種的。

當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，借助系統(tǒng)的自診斷功能，往往可以迅速、準(zhǔn)確地查明原因并確定故障部位。因此，對維修人員來說，熟悉和運(yùn)用系統(tǒng)的自診斷功能是十分重要的。常用的自診斷方法歸納起來一般可分三種。第49頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日開機(jī)（啟動）自診斷運(yùn)行（在線）自診斷脫機(jī)（離線）診斷。第50頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日啟動自診斷定義：當(dāng)數(shù)控裝置通電后，系統(tǒng)自診斷軟件對數(shù)控裝置中關(guān)鍵的硬件和控制軟件，如CPU,RAM,ROM等芯片，MDI,CRT,I/0等模塊、系統(tǒng)軟件、監(jiān)控軟件等逐一進(jìn)行檢測，并將檢測結(jié)果在顯示器上顯示出來。如果檢測通不過，即在顯示器上顯示報(bào)警信息或報(bào)警號，指示故障部位。當(dāng)全部診斷項(xiàng)目都正常通過后，系統(tǒng)進(jìn)人正常運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)。第51頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日啟動自診斷

在對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行維修時(shí)，維修人員應(yīng)了解該系統(tǒng)的自診斷能力，所能檢查的內(nèi)容及范圍，做到心中有數(shù)。在遇到級別較高的故障報(bào)警時(shí)，可以關(guān)機(jī)，重新開機(jī)，讓系統(tǒng)再進(jìn)行開機(jī)自診斷，檢查數(shù)控系統(tǒng)這些關(guān)鍵部分是否正常。第52頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日在線自診斷定義：數(shù)控系統(tǒng)正常工作時(shí)，運(yùn)行內(nèi)部診斷程序，對系統(tǒng)裝置、伺服驅(qū)動單元、PLC以及與數(shù)控裝置相連的其他外部裝置進(jìn)行自動檢測，查找并顯示有關(guān)狀態(tài)信息和故障信息第53頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日在線自診斷

在線自診斷是數(shù)控系統(tǒng)正常工作時(shí)，運(yùn)行內(nèi)部診斷程序，對系統(tǒng)本身、PLC、位置伺服單元以及與數(shù)控裝置相連的其它外部裝置進(jìn)行自動測試、檢查，并顯示有關(guān)狀態(tài)信息和故障信息。只要數(shù)控系統(tǒng)不斷電，這種自診斷會反復(fù)進(jìn)行，不會停止。第54頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日

CNC系統(tǒng)的自診斷能力不僅能在CRT上顯示故障報(bào)警信息，而且還能以多頁的“診斷地址”和“診斷數(shù)據(jù)”的形式為用戶提供各種機(jī)床狀態(tài)信息。這些狀態(tài)信息有：

a.CNC系統(tǒng)與機(jī)床之間的接口輸入輸出信號狀態(tài)；

b.CNC與PLC之間輸人輸出信號狀態(tài)；第55頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日c.PLC與機(jī)床之間輸入／輸出信號狀態(tài)；

d.各坐標(biāo)軸位置的偏差值；刀具距機(jī)床參考點(diǎn)的距離；

e.CNC內(nèi)部各存儲器的狀態(tài)信息；伺服系統(tǒng)的狀態(tài)信息；

f.MDI面板、機(jī)床操作面板的狀態(tài)信息等等。充分利用CNC系統(tǒng)提供的這些狀態(tài)信息，就能迅速準(zhǔn)確地查明故障、排除故障。第56頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日FANUC系統(tǒng)在線自診斷FANUC系統(tǒng)的在線自診斷一般分為狀態(tài)顯示和故障信息顯示。狀態(tài)顯示內(nèi)容常以二進(jìn)制的0或1表示，上千條的狀態(tài)顯示內(nèi)容主要分為接口顯示和內(nèi)部狀態(tài)顯示。內(nèi)部狀態(tài)顯示主要包括由外部因素造成不執(zhí)行指令的狀態(tài)顯示復(fù)位狀態(tài)顯示、TH報(bào)警狀態(tài)顯示、存儲器內(nèi)容異常狀態(tài)顯示、位置偏差量的顯不、伺服控制信號顯示、旋轉(zhuǎn)變壓器或同步感應(yīng)器的檢測結(jié)果顯示等。接口顯示主要用于分析故障是處在系統(tǒng)內(nèi)部、PLC側(cè)還是機(jī)床側(cè);故障信息顯示的內(nèi)容有數(shù)百條，它們大都是以報(bào)警號和注釋來顯示第57頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日FANUC診斷窗口一、控制和伺服系統(tǒng)的自動運(yùn)行狀態(tài)窗口第58頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日FANUC診斷窗口二、絕對編碼器狀態(tài)窗口第59頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日FANUC診斷窗口三、伺服系統(tǒng)的狀態(tài)窗口第60頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日FANUC系統(tǒng)的報(bào)警FANUC系統(tǒng)的報(bào)警指示一般包括：程序錯(cuò)誤((P/S)報(bào)警絕對脈沖編碼器〔APC)故障報(bào)警伺服系統(tǒng)故障報(bào)警超程故障報(bào)警可編程機(jī)床控制器(PMC)故障報(bào)警過熱故障報(bào)警系統(tǒng)故障報(bào)警第61頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日部分報(bào)警90號報(bào)警：返回參考點(diǎn)異常400號報(bào)警：過載或電機(jī)過熱401號報(bào)警：伺服放大器信號未返回4n0~4n1號報(bào)警：CNC指令的位置與機(jī)床位置的偏差大于參數(shù)設(shè)定值4n4號報(bào)警：與伺服系統(tǒng)有關(guān)的報(bào)警4n6號報(bào)警：脈沖編碼器斷線故障510~581號報(bào)警：超程報(bào)警第62頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日SIEMENS系統(tǒng)在線自診斷SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)有較強(qiáng)的自診斷功能，監(jiān)控范圍廣泛SIEMENS系統(tǒng)對監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)的故障大多是以報(bào)警號和文字顯示的方式給予提示，系統(tǒng)根據(jù)故障類型決定是否撤銷CNC的準(zhǔn)備好信號或者封鎖循環(huán)啟動。對于加工運(yùn)行中出現(xiàn)的故障，系統(tǒng)可能會自動停止加工過程，等待處理。第63頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日SIEMENS系統(tǒng)的報(bào)警1號：提供反映工件情況的存儲器的電池能量即將用完，通電更換。3號：PLC處于停止工作的狀態(tài)，接口已被封鎖，此時(shí)機(jī)床不能工作。6號：提供數(shù)據(jù)存儲器的電池能量即將用完，斷電更換。上述報(bào)誓警在故障排除后，用電源復(fù)位或關(guān)機(jī)重新啟動來恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行第64頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日SIEMENS系統(tǒng)16~48號：串口故障。100~196號：軸報(bào)警。2000~2999號：程序出錯(cuò)報(bào)警。3000~3050號：同上，模擬時(shí)報(bào)警。6000~6031號：有關(guān)PLC的報(bào)警信息。7000~7031號：特定標(biāo)志位信息。第65頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日（三）脫機(jī)診斷

一些早期的數(shù)控系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，往往需要停機(jī)，使用隨機(jī)的專用診斷程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行脫機(jī)診斷。離線診斷時(shí)將紙帶上的診斷程序讀人數(shù)控裝置的RAM中，由數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行診斷程序，對故障部位進(jìn)行檢測。第66頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日離線診斷部位CPURAM軸控制口和I/O口紙帶閱讀機(jī)第67頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日數(shù)控系統(tǒng)故障診斷方法一、故障診斷原則先外部后內(nèi)部發(fā)生故障后，采用望、聽、嗅、問、摸等方法由外向內(nèi)逐一進(jìn)行檢查（各類開關(guān)、連接件、傳感器接觸不良、溫度、濕度、油霧和粉塵對元件及電路板的污染和侵蝕等）重視和檢查這些部位可迅速排除較多故障第68頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日數(shù)控系統(tǒng)故障診斷方法一、故障診斷原則先機(jī)械后電氣機(jī)械故障易察覺，而數(shù)控系統(tǒng)故障診斷難度相對較大，有些電氣故障也是由機(jī)械動作失靈而引起先靜后動不要盲目動手，問清故障發(fā)生的過程和狀態(tài)、觀察機(jī)床現(xiàn)狀、查明有關(guān)資料、分析故障原因后再動手第69頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日數(shù)控系統(tǒng)故障診斷方法一、故障診斷原則先公用后專用公用性的問題往往影響全局，若幾個(gè)進(jìn)給軸都不動，先檢查電源、CNC、PLC及液壓等公用部位先簡單后復(fù)雜當(dāng)多種故障互相交織，一時(shí)無從下手時(shí)，先解決容易的問題，可能會得到一些啟發(fā)第70頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日數(shù)控系統(tǒng)故障診斷方法一、故障診斷原則先一般后特殊在排除某一故障時(shí)，要先考慮最常見的可能原因，然后再分析很少發(fā)生的特殊原因例：一臺FANUC0T數(shù)控車床Z軸回零不準(zhǔn)，常常是由于降速擋塊位置走動所造成。一旦出現(xiàn)這一故障，應(yīng)先檢查擋塊，再檢查編碼器、位置控制等環(huán)節(jié)第71頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日數(shù)控系統(tǒng)故障診斷方法二、故障診斷步驟當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，一般不要關(guān)斷電源，對出現(xiàn)的信號和現(xiàn)象作好記錄.1.尤其注意以下的故障信息：CRT顯示的報(bào)警號和報(bào)警提示及報(bào)警燈如無報(bào)警，了解系統(tǒng)處于何種工作狀態(tài)？系統(tǒng)的工作方式診斷結(jié)果當(dāng)前程序段、執(zhí)行何種指令和何種操作第72頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日數(shù)控系統(tǒng)故障診斷方法一、故障診斷步驟故障發(fā)生在何種速度下？軸處于什么位置、與指令值的誤差量有多大？以前是否發(fā)生過類似故障？現(xiàn)場有否現(xiàn)象？故障是否重復(fù)發(fā)生？有無其它偶然因數(shù)，突然停電、電源電壓波動較大、打雷、某部位進(jìn)水和外部干擾等第73頁，共94頁，2023年，2月20日，星期日數(shù)控系統(tǒng)故障診斷方法一、故障診斷步驟2.步驟詳細(xì)了解故障情況了解、觀察、檢測分析故障原因根據(jù)故障現(xiàn)象羅列故障原因、分析、確定查找方