1、數控機床維修高級應用人才培養叢書數控機床維修高級應用人才培養叢書現代數控機床故障診斷與維修現代數控機床故障診斷與維修2022-3-61第三章 國產數控系統故障診斷與維修 天津工程師范學院天津工程師范學院數控機床維修高級應用人才培養叢書數控機床維修高級應用人才培養叢書現代數控機床故障診斷與維修現代數控機床故障診斷與維修 教學提示：教學提示：本章主要介紹了數控機床的發展，數控機床及其維修的基本概念，數控機床故障診斷及維修原則、一般步驟和方法，數控機床故障診斷及維修技術的發展，讓讀者對數控機床故障診斷及維修技術有個全面的基本認識。 教學要求：教學要求：了解數控機床的發展，數控機床及其維修的特點,對數

2、控機床維修人員的要求，數控機床故障診斷及維修技術的發展；掌握數控機床故障的分類，數控機床可靠性的基本概念，數控機床故障診斷及維修的一般步驟和方法。2022-3-62數控機床維修高級應用人才培養叢書數控機床維修高級應用人才培養叢書現代數控機床故障診斷與維修現代數控機床故障診斷與維修2022-3-63第三章 國產數控系統故障診斷與維修 3.1 概述 3.2 國產數控系統組成 3.3 華中數控系統PMC 3.4華中數控系統參數配置 3.5國產數控系統故障診斷與維修 3.6國產數控系統數據備份恢復2022-3-64一、國產數控系統發展概況一、國產數控系統發展概況 在數控系統方面，20世紀80年代初，國

3、內先后從日本、美國等國引進了一些CNC裝置及主軸、伺服系統的生產技術，并陸續投入了批量生產，從而結束了數控機床發展徘徊不前的局面，推動了數控機床的發展。80年代至90年代初北京機床研究所先后引進日本FANUC的3、5、7、6系統進行消化吸收，與FANUC合資生產的各類型數控系統最高年產量已達500套。東方西門子集團引進德國西門子的3系統、810和820系統。到20世紀90年代初，國內的數控機床及數控系統的生產具有了一定的規模，但前進中的數控機床產業正面臨十分嚴峻的形勢。3.1概述2022-3-65 進入WTO后，中國將進入日趨完善的國內外相統一的大市場，大量數控機床及數控系統進口，將對發展中的

4、數控產業造成巨大的沖擊，其中國家“ 八五”重點科技攻關項目“中華型數控系統”于1991年9月28日通過國家級鑒定。該系統是以通用的工業控制機(32位CPU)為基礎的全功能數控系統。此系統在我國首次將微機客戶服務器模型用于窗口式操作系統。形成了一個集成化的軟件環境。此外，有關數控系統生產廠商還根據客戶需要開發有一批不同檔次的數控系統產品。如大連大森，廣州數控等。 2022-3-66二、國產數控系統介紹二、國產數控系統介紹 1華中系統 華中數控系統是基于通用PC的數控裝置，是武漢華中數控股份有限公司在國家“八五”、“九五”科技攻關的重大科技成果。華中數控系統發展為三大系列：世紀星系列、小博士系列和

5、華中I型系列。世紀星系列采用通用原裝進口嵌入式工業PC機，彩色LCD液晶顯示器，內置式PLC，可與多種伺服驅動單元配套使用；小博士系列為外配通用PC機的經濟型數控裝置。華中世紀星系統如圖3-1所示。2022-3-67 華中數控系統是我國為數不多具有自主版權的高性能數控系統之一。它以通用的工業PC機（IPC）和DOS、WINDOWS操作系統為基礎，采用開放式的體系結構，使華中數控系統的可靠性和質量得到了保證。它適合多坐標（25）數控鏜銑床和加工中心，在增加相應的軟件模塊后，也能適應于其它類型的數控機床（如數控磨床、數控車床等）以及特種加工機床（如激光加工機、線切割機等）。華中數控裝置的硬件基本結

6、構如圖3-2所示。系統的硬件由工業PC機（IPC）、主軸驅動單元和交流伺服單元等幾個部分組成。各組成部分介紹如下：（1）CPU卡的配置是CPU 80386以上、內存2MB以上、cache 128kB以上、軟硬驅接口、鍵盤接口、二串一并通信接口、DMA控制器、中斷控制器和定時器；外存是包括軟驅、硬驅和電子盤在內的存儲器件。（2）系統總線是一塊由四層印刷電路板制成的無源母板。（3）圖3-2中的定制功能接口部分是數控系統的操作面板，其中數控鍵盤通過COM2口直接寫入標準鍵盤的緩沖區。（4）圖3-2中的“定制功能接口”表示是可根據用戶特殊要求而定制的功能模塊。2022-3-68（5）位置單元接口根據伺

7、服單元的不同而有不同的具體實施方案；當伺服單元為數字交流伺服單元時，位置單元接口可采用標準RS-232C串口；當伺服單元為模擬式交/直流伺服單元時，位置單元接口采用位置環板。當用步進電機為驅動元件時（教學型數控機床），位置單元接口采用多功能數控接口板。（6）光電隔離I/O板主要處理控制面板上以及機床測量的開關量信號。（7）多功能板主要處理主軸單元的模擬或數字控制信號，并回收來自主軸編碼器、手搖脈沖發生器的脈沖信號。2022-3-692022-3-6102.航天數控 十多年來，航天數控充分發揮航天工業的高技術優勢，相繼開發了高、中、低檔次的多個系列的產品，功能覆蓋了車床、銑床、加工中心、磨床、火

8、焰切割機等控制系統，廣泛應用于軍工、船舶、汽車、航空、航天、造紙、建筑等各領域。其主要數控系統產品CASNUC2100系列數控系統，如圖3-3所示： CASNUC2100數控系統是一個總線式、模塊化的控制系統。該系統采用開放式體系結構，可以廣泛借用豐富的外部軟、硬件資源。可控制5軸，8軸聯動的機械設備。系統具有內裝PLC圖形顯示功能。系統可配有軟、硬盤接口，通信接口。很好的通信功能，可以為FMS、CIMS提供技術支持。其典型應用有車床、銑床鉆床、磨床、加工中心、螺桿銑、凸輪加工、火焰切割、玻璃雕刻、4軸機器人控制，4軸激光表面處理控制等。這種開放式的平臺結構系統既可以為用戶提供最終產品，也可為

9、其他數控系統生產廠家和工業過程控制用戶提供OEM(原始設備生產商)的軟、硬件產品。2022-3-6113.廣州數控 廣州數控是近幾年來發展比較迅速的數控系統，在我國特別是廣大南方地區有著眾多的用戶。廣州數控的主要產品有：GSK系列車床、銑床、加工中心數控系統。DA98系列全數字式交流伺服驅動裝置。DY3系列混合式步進電機驅動裝置，DF3系列反應式步進電機驅動裝置GSK SJT系列交流伺服電動機。以其加工中心數控系統GSK 218M為廣州數控自主研發的普及型數控系統(適配加工中心及普通銑床)，采用32位高性能的CPU和超大規模可編程器件FPGA，實時控制和硬件插補技術保證了系統m級精度下的高效率

10、，可在線編輯的PLC使邏輯控制功能更加靈活強大，如圖3-4所示。2022-3-6122022-3-613 廣州數控加工中心系統標準配置為四軸三聯動，旋轉軸可由參數設定；最高定位速度可達30米/分，最高插補速度達15米/分；可以提供直線型、指數型和S型多種加減速方式；具有雙向螺距誤差補償、反向間隙誤差補償、刀具長度補償、刀具半徑補償功能；提供多級密碼保護功能，方便設備管理；中、英文界面可參數選擇；程序區空間為56M，最大可存儲400個程序，支持后臺編輯功能；具有標準RS-232及USB接口功能，可實現CNC與PC機雙向傳輸程序、參數及PLC程序；具有DNC控制功能，波特率可由參數設定；2022-

11、3-614 內置PLC，實現機床的各種邏輯功能控制；梯形圖可在線編輯、上傳、下載；I/O口可擴展；標準梯形圖可適配斗笠式刀庫和機械手刀庫；手動干預返回功能使自動和手動方式靈活切換；手輪中斷和單步中斷功能可完成自動運行過程中的坐標系平移；程序再啟動功能使公休或斷刀后的斷點處啟動成為可能；背景編輯功能允許在自動運行時編輯程序；剛性攻絲和主軸跟隨方式攻絲可由參數設定；三級自動換擋功能，可由設定主軸轉速隨時切換變頻輸出電壓；具有旋轉、縮放、極坐標和多種固定循環功能。3.2 國產數控系統組成 一、華中數控系統一、華中數控系統 華中數控系統的基本組成結構如圖3-5所示。2022-3-615圖3-5 華中數

12、控系統組成結構機機床床1輸入輸出裝置 輸入輸出裝置主要用于零件加工程序的編制、存儲、打印、顯示或機床的加工信息的顯示等。簡單的輸入輸出裝置只包括鍵盤和若干個數碼管，較高級的系統一般配有CRT顯示器和液晶顯示器。2數控裝置 數控裝置是數控系統的核心，這一部分主要包括微處理器、存儲器、外圍邏輯電路及與數控系統其它組成部分聯系的接口等。其原理是根據輸入的數據段插補出理想的運動軌跡，然后輸出到執行部件（伺服單元、驅動裝置和機床），加工出所需要的零件。因此，輸入、軌跡插補、位置控制是數控裝置的三個基本部分，在數控系統中主要由數控板來完成硬件功能。 如圖3-6所示：2022-3-6162022-3-617

13、3伺服單元和驅動裝置 伺服單元接受來自數控裝置的進給指令，經變換和放大后通過驅動裝置轉變成機床工作臺的位移和速度。因此伺服單元是數控裝置和機床本體的聯系環節，它把來自數控裝置的微弱指令信號放大成控制驅動裝置的大功率信號。根據接受指令的不同伺服單元有脈沖式和模擬式之分，而模擬式伺服單元按電源種類又分為直流伺服單元和交流伺服單元。 驅動裝置把放大的指令信號變成為機械運動，通過機械連接部件驅動機床工作臺，使工作臺精確定位或按規定的軌跡作嚴格的相對運動，最后加工出符合圖紙要求的零件。華中伺服單元如圖3-7所示。將電源模塊和驅動模塊集成為一體，具有結構小巧、使用方便、可靠性高等特點。HSV-16采用最新

14、運動控制專用數字信號處理器（DSP）、大規模現場可編程邏輯陣列（FPGA）和智能化功率塊（IPM）等當今最新技術設計。它可以通過修改伺服驅動單元參數對伺服驅動系統的工作方式、內部參數進行設置，以適應不同應用環境和要求。HSV-16D全數字交流伺服電機驅動單元擁有以下四種控制方式：2022-3-618 (1) 位置控制方式（脈沖量接口）：HSV-16系列伺服驅動單元可以通過內部參數設置接收三種形式的脈沖指令（正交脈沖；脈沖+方向；正、負脈沖）。 (2) 速度控制方式（模擬量接口）：HSV-16系列伺服驅動單元可以通過內部參數設置為速度控制方式，可接收幅值不超過10V的（如：-10V-+10V）模

15、擬量。 (3) JOG控制方式：此種方式是HSV-16系列伺服驅動單元通過按鍵（而無須外部指令）操作使驅動單元驅動電機運動，給用戶提供的一種測試伺服驅動系數統安裝、連接是否正確的運行方式。 (4) 內部速度控制方式：HSV-16系列伺服驅動單元在內部速度控制的方式下，可根據伺服驅動單元內部設定的速度運行。2022-3-6194主軸驅動系統 現代數控機床對主軸驅動系統提出了更高的要求，其中有很高的主軸轉速和很寬的無級調速范圍等，為滿足上述要求，現在絕大多數數控機床均采用鼠籠式感應交流異步電動機配矢量變換變頻調速的主軸驅動系統，驅動器如圖3-8所示。HSV-18S全數字交流主軸驅動單元是武漢華中數

16、控股份有限公司繼HSV-20S系列交流主軸驅動單元后推出的新一代高壓交流主軸驅動產品。該驅動單元采用AC380V電源輸入。HSV-18S全數字交流主軸驅動單元采用專用運動控制數字信號處理器（DSP）、大規模現場可編程邏輯陣列（FPGA）和智能化功率模塊（IPM）等當今最新技術設計，具有025A、050A多種規格，具有很寬的功率選擇范圍。可以根據要求選配不同規格驅動單元和交流伺服主軸電機。2022-3-6205可編程控制器 可編程控制器（PC，Programmable Controller）是一種以微處理器為基礎的通用型自動控制裝置，專為在工業環境下應用而設計的。由于最初研究這種裝置的目的，是為

17、了解決生產設備的邏輯及開關量控制故也稱為可編程邏輯控制器（PLC，Programmable Logic Controller）。當PLC用于控制機床順序動作時也可稱為可編程邏輯機床控制器（PMC，Programmable Machine Controller）。2022-3-621 PLC主要完成與邏輯運算有關的一些動作，沒有軌跡上的具體要求，它接受數控裝置的控制代碼M（輔助功能）、S（主軸轉速）、T（選刀、換刀）等順序動作信息，對其進行譯碼，轉換成對應的控制信號，控制輔助裝置完成機床相應的開關動作，如工件的裝夾、刀具的更換、冷卻液的開關等一些輔助動作；它還接受機床操作面板的指令，一方面直接控

18、制機床動作，另一方面將指令送往數控裝置用于加工過程的控制。華中數控系統使用的是嵌入在數控系統內部的內嵌式PLC，也稱PMC，在本章的第3節將作詳細介紹。2022-3-6226測量裝置 測量裝置也稱反饋元件，通常安裝在機床的工作臺或絲杠上，它把機床工作臺的實際位移轉變成電信號反饋給數控裝置，與指令值比較產生誤差信號以控制機床向消除該誤差的方向移動。此外，由測量裝置和數顯環節構成數顯裝置，可以在線顯示機床坐標值，可以大大提高工作效率和工件的加工精度。常見測量裝置有光電編碼器、光柵尺、旋轉變壓器等。華中數控系統可以與以上介紹的多種檢測元件進行配合使用。以華中HNC-21TF數控系統為例說明整個數控與

19、其他裝置、單元連接的基本連線如圖3-9所示。2022-3-623二、廣州數控二、廣州數控 下面以廣州數控GSK990M型數控系統為代表介紹廣州數控系統的組成結構。GSK990M數控系統采用高速微處理器(16位CPU)和超大規模可編程門陣列(CPLD)進行硬件插補，實現高速m級控制。數控系統GSK990M是廣州數控專門為經濟型數控機床開發的的控制步進電機的鉆、鏜、銑床及加工中心用數控系統。在控制軟件上，系統將全功能數控系統的機能引入步進機控制系統中，并針對步進機的特點增加了許多適合于步進電機的機能，使其發揮最佳的性能，從而使系統具有較高的性能價格比。廣州數控系統的組成與華中數控系統的組成是以數控

20、單元為中心，集合其它各部分GSK 990M系列數控系統主要由下列單元組成，系統的組成如圖3-10所示。2022-3-6242022-3-625廣州數控系統的組成與華中數控系統的組成是以數控單元為中心，集合其它各部分GSK 990M系列數控系統主要由下列單元組成： （1）CNC控制單元 （2）附加操作面板（選擇件） （3）步進機驅動器（數字交流伺服驅動器） （4）步進電機（伺服電機） （5）電源變壓器 在系統內部，鍵盤控制板通過電線與LCD顯示屏聯接，如圖3-11所示。 系統的主控板通過扁平電纜與板金上的DB型插座進行轉接，DB插座供外部使用。連接關系及各IDC插座的位置如下如圖3-12所示。2

21、022-3-626 圖3-12 插座，設定開關位置圖 GSK990M型數控系統可以連接步進電機及伺服電機，其聯接圖如圖3-13及3-14所示。2022-3-627 圖3-13 步進電機系統聯接圖2022-3-628 圖3-14 伺服電機系統聯接圖3.3華中數控系統PMC2022-3-629一、華中數控內置式一、華中數控內置式PMCPMC的結構及相關寄存器的訪問的結構及相關寄存器的訪問 B、P 系統函數 內置式 PLC R 寄存器 機 床 數控 系統 G F X Y 圖3-15 華中世紀星內置式PMC結構圖2022-3-630其中： X寄存器為機床輸出到PMC的開關信號，最大可有128組(或稱字

22、節，下同)； Y寄存器為PMC輸出到機床的開關信號，最大可有128組； R寄存器為PMC內部中間寄存器，共有768組； G寄存器為PMC輸出到計算機數控系統的開關信號，最大可有256組； F寄存器為計算機數控系統輸出到PMC的開關信號，最大可有256組； P寄存器為PMC外部參數，可由機床用戶設置(運行參數子菜單中的PMC用戶參數命令即可設置)，共有100組； B寄存器為斷電保護信息，共有100組。二、華中數控內置式二、華中數控內置式PMC的軟件結構及其運行原理的軟件結構及其運行原理 和一般C語言程序都必須提供main( )函數一樣，用戶編寫內置式PMC的C語言程序必須提供如下系統函數定義及系

23、統變量值：extern void init(void);/初始化PLCextern unsigned plc1_time;/函數plc1()的運行周期，單位：毫秒extern void plc1(void);/PLC程序入口1extern unsigned plc2_time;/函數plc2()的運行周期，單位：毫秒extern void plc2(void);/PLC程序入口22022-3-631系統初始化PLC時，將調用PLC提供的init()函數(該函數只被調用一次)。在系統初始化完成后，數控系統將周期性地運行如下過程： 1）從硬件端口及數控系統成批讀入所有X、F、P寄存器的內容； 2）

24、如果plc1_time所指定的周期時間已到，調用函數plc1()； 3）如果plc2_time所指定的周期時間已到，調用函數plc2()； 4）系統成批輸出G、Y、B寄存器。2022-3-632三、華中數控三、華中數控PLC程序的編寫及其編譯程序的編寫及其編譯 華中數控 PLC程序的編譯環境為：Borland C+3.1+MSDOS6.22。數控系統約定PLC源程序后輟為“.CLD”，即“*.CLD”文件為PLC源程序。最簡單的PLC程序只要包含系統必須的幾個函數和變量定義即可編譯運行，當然它什么事也不能做。2022-3-633四、華中數控四、華中數控PLC程序的安裝程序的安裝 PLC源程序編

25、譯后，將產生一個DOS可執行.COM文件。要安裝寫好的PLC程序，必須更改華中數控系統的配置文件NCBIOS.CFG。在DOS環境下，進入數控軟件所安裝的目錄，如C:HNC-21，在DOS提示符下敲入如下命令：C:HNC-21 edit ncbios.cfg 可編輯數控系統配置文件。2022-3-634五、車床標準五、車床標準PLC系統系統 PLC配置系統可供工程人員進行修改，它運行于DOS平臺下，與其他高級操作系統兼容，可以對PLC選項進行配置，配置完以后生成的頭文件加上標準PLC源程序就可以編譯成可執行的PLC執行文件了。1將數控系統上電，在系統主操作界面下，按F10鍵進入擴展功能子菜單。

26、菜單條的顯示如圖3-16所示，擴展功能條如圖3-17所示；2在擴展功能子菜單下，按F1鍵，系統將彈出如圖3-18所示的PLC子菜單；3在PLC子菜單下，按F2鍵，系統將彈出如圖3-19所示的輸入口令對話框，在口令對話框輸入初始口令“HIG”，按Enter確認，便進入如圖3-20所示的標準PLC配置系統；2022-3-6354按F2鍵，便進入車床標準PLC系統；5Pgup、Pgdn為五大功能項相鄰界面間的切換鍵；同一功能界面中用Tab鍵切換輸入點；用、鍵移動藍色亮條選擇要編輯的選項；按Enter鍵編輯當前選定的項；編輯過程中，按Enter鍵表示輸入確認，按Esc鍵表示取消輸入；無論輸入點還是輸出

27、點，字母“H”表示為高電平有效，即為“1”， 字母“L”表示低電平有效，即為“0”；在任何功能項界面下，都可按ESC鍵退出系統。6在查看或設置完車床標準PLC系統后，按ESC鍵，系統將彈出如圖3-21和圖3-22所示的系統提示，按Enter鍵確認后，系統將自動重新編譯PLC程序，并返回系統主菜單，新編譯的PLC程序生效。2022-3-6363.4 華中數控系統參數配置1常用名詞和按鍵說明窗口：顯示和修改參數值的區域。部件：HNC-21數控裝置中的各種控制接口或功能單元。權限：HNC-21數控裝置中，設置了三種級別的權限，即數控廠家、機床廠家、用戶；不同級別的權限，可以修改的參數是不同的。數控廠

28、家權限級別最高，機床廠家權限其次，用戶權限的級別最低。主菜單與子菜單：在某一個菜單中，用Enter鍵選中某項后，出現另一個菜單，則前者稱主菜單，后者稱子菜單。菜單可以分為兩種：彈出式菜單和圖形按鍵式菜單如圖3-23所示。參數樹：各級參數組成參數樹。如圖3-24所示。2022-3-6372.輸入權限口令華中數控裝置的運行，嚴格依賴于系統參數的設置因此，對參數修改的權限分三級予以規定：數控廠家：最高級權限，能修改所有參數；機床廠家：中間級權限，能修改機床調試時，須設 置的參數；用戶廠家：最低級權限，僅能修改用戶使用時，須 改變的參數。2022-3-638 數控機床在最終用戶處安裝調試后，一般不需修

29、改參數。在特殊的情況下，如需要修改參數，首先應輸入參數修改的權限口令，如圖3-25所示。具體操作步驟如下： (1)在參數功能子菜單環境中按F3鍵，系統會彈出權限級別選擇窗口； (2)用、選擇權限，按Enter鍵確認，系統將彈出輸入口令對話框； (3)在口令對話框中輸入相應的權限口令，按Enter鍵確認； (4)若所輸入的權限口令正確，則可進行此權限級別的參數修改；否則，系統會提示權限口令輸入錯。2022-3-6393參數查看與設置 在圖3-26所示的主操作界面下，按F3鍵進入參數功能子菜單。命令行與菜單條的顯示如圖3-27所示：2022-3-640 圖3-26 主操作界面參數查看與設置的具體操

30、作步驟如下： (1) 在參數功能子菜單下，按F1鍵，系統將彈出如圖3-27所示的參數索引子菜單； (2) 用、選擇要查看或設置的選項，按Enter鍵進入下一級菜單或窗口； (3) 如果所選的選項有下一級菜單，例如“坐標軸參數”，系統會彈出該坐標軸參數選項的下一級菜單，如圖3-28所示的坐標軸參數菜單；2022-3-641 (4) 用同樣的方法選擇、確定選項，直到所選的選項沒有更下一級的菜單，此時，圖形顯示窗口將顯示所選參數塊的參數名及參數值，例如在坐標軸參數菜單中選擇軸0則顯示如圖3-27所示的坐標軸參數-軸0窗口；用、Pgup、Pgdn等鍵移動藍色光標條，到達所要查看或設置的參數處； (5)

31、 繼續用、Pgup、Pgdn等鍵在本窗口內移動藍色光標條，到達需要查看或設置的其他參數處，直至完成窗口中各項參數的查看和修改； (6) 按Esc或F1鍵，退出本窗口。如果本窗口中，有參數被修改，系統將提示是否保存所修改的值，如圖3-29所示，按Y鍵存盤，按N鍵不存盤；然后，系統提示是否將修改值作為缺省值保存，如圖3-30所示。按Y鍵確認，按N鍵取消。2022-3-642 (7) 系統回到參數索引菜單，可以繼續進入其他的菜單或窗口，查看或修改其他參數；若連續按Esc鍵將最終退回到參數功能子菜單。如果有參數已被修改，則需要重新啟動系統，以便使新參數生效。此時，系統將出現如圖3-31所示的提示。20

32、22-3-643圖3-31是否當缺省值保存3.5 國產數控系統故障診斷與維修一、國產數控系統軟件系統故障診斷與維修一、國產數控系統軟件系統故障診斷與維修1華中數控系統軟件組成(1)底層軟件 主要負責系統的運動控制與硬件管理，如：內存駐留程序文件NCBIOS.COM；系統配置件NCBIOS.CFG。(2)上層軟件 完成人機交互與程序解釋功能，即后綴為*.EXE的可執行文件。(3)參數文件 系統的參數，包括參數的結構文件：PARM*.STR，參數的數據文件PARM*.DAT，參數的初值文件：PARM*.DFT。2022-3-644(4)數據文件 刀具信息與斷電保護信息，其數據文件為PRAM*.DA

33、T。(5)數控系統設備驅動程序板卡驅動程序 此類文件系統主要針對不同型號的數控系統及相應的數控板卡進行驅動。驅動文件的形式為*.DRV文件。如數控系統的驅動HNC2000.DRV以及HC5905.DRV，進給單元的驅動程序SV-L9.DRV，14寸顯示器面板鍵盤HC5503.COM，10寸顯示器面板鍵盤HC5504.COM。2022-3-6452數控系統軟件相關故障實例與排除(1)系統不能進入，造成死機。 這類故障一般都是由于DOS系統文件損壞或電子盤(硬盤)損壞，或者是華中數控系統軟件損壞。解決的方法可以首先確認CONFIG.SYS文件，是否調用了HIMEM.SYS和EMM386.EXE文件

34、，以及指定的文件路徑下是否有該文件。如果沒有，需要重新安裝數控系統全部軟件。2022-3-646(2)系統能夠進入，但進入之前會顯示“CANT OPEN”，進入系統后也有“出錯”報警。 此故障的引發是由于系統底層支持軟件NCBIOS.CFG中板卡、伺服等驅動程序的調用路徑不對，可重新設置新的路徑。如果在NCBIOS.CFG中指定的路徑找不到所需的驅動程序，可重新拷貝所需的驅動程序。(3)進入系統后，察看參數索引時，系統顯示“無任何參數結構數據文件”。 經文件查找確認，在NCBIOS.CFG文件中BINPATH指定的路徑下找不到PARM*.STR文件，應該重新拷貝PARM*.STR文件或在NCB

35、IOS.CFG中重新設置BINPATH的路徑。2022-3-647(4)進入系統后，有“出錯”報警，報警內容顯示各種參數丟失系統未聯機，不能正常工作。 檢查通信控制線纜、驅動程序及參數是否正確。如果在數控系統配置文件NCBIOS.CFG中PARMPATH所指定的路徑下找不到PARM*.DAT文件，可以考慮重新拷貝PARM*.DAT文件到PARMPATH所指定的目錄中去，或者在NCBIOS.CFG中重新設置PARMPATH的路徑，重新設置的路徑一定要包括上述提到的PARM*.DAT文件。2022-3-648二、國產數控系統報警信息二、國產數控系統報警信息報警號報警信息系統動作處理方法0lh初始化

36、錯急停正確設置參數并正確連接坐標軸控制電纜02h參數錯急停正確設置參數03h通信錯誤急停正確設置參數并正確連接坐標軸控制電纜04h伺服失去聯系急停正確連接坐標軸控制(串口)電纜；檢查伺服驅動器控制電源05h機床位置丟失急停檢查坐標軸控制電纜、電機強電纜、編碼器電纜后，重新通電09h未知故障急停檢查參數、接線與電源，重新通電2022-3-649華中系統的常用報警信息如表3-1所示20h正向超程急停按住超程解除按鈕，用手動方式負向移動，退出超程位置21h負向超程急停按住超程解除按鈕，用手動方式正向移動，退出超程位置22h正軟超程超程軸停止正向移動負向移動超程軸23h負軟超程超程軸停止負向移動正向移

37、動超程軸30h硬件故障急停關閉電源3arin后，重新通電31h主回路故障急停更換HSV11型伺服驅動器32h過熱急停檢查電機、HSV11型伺服驅動器；檢查電機熱保護開關及電纜；更換驅動33h保險絲熔斷急停更換HSV11型伺服驅動器保險絲；更換HSV11型伺服驅動器34h直流過電話急停增加軸參數中加減速時間常數和加速度時間常數；更換HSV-11型驅動2022-3-65035h直流過電壓急停增加軸參數中加減速時間常數和加減速度時間常數；更換HSV11型伺服驅動器36h泵升故障急停增加軸參數中加減速時間常數和加速度時間常數，減小升降軸移動速度；更換HSV11型伺服驅動器37h控制欠壓急停檢查HSV1

38、1型伺服驅動器控制電源，應該為AC220V、單相38h反饋異常急停檢查HSV11型伺服驅動器的編碼器反饋電纜39h伺服驅動器報警急停檢查HSV11型伺服驅動器的報警信息40h超速急停檢查伺服驅動器的參數；檢查伺服驅動器坐標軸控制電纜41h跟蹤誤差過大急停檢查機械負載是否合理；檢查伺服驅動器動力電源是否正常；檢查抱閘電動機的抱閘；檢查坐標軸參數中的最高快移速度是否超出了電機額定轉速；檢查伺服驅動器內部參數的設置；檢查電機每轉脈沖數是否正確；對于脈沖式伺服，檢查伺服內部參數0和1。44h找不到參考點急停檢查參考點開關；檢查編碼器反饋電纜；檢查編碼器0脈沖信號2022-3-651三、國產數控系統維修

39、實例三、國產數控系統維修實例1急停報警 對于簡易數控機床，出現急停報警的原因一般為：因安全問題，人為按壓“急停”按鈕；行程開關控制的急停。對于半閉環或閉環數控機床，產生急停報警的原因還有其它因素，如伺服驅動系統出現故障產生的飛車急停等。簡易數控機床的急停報警處理可按下述方法進行：2022-3-652 因安全原因：人為按壓“急停”按鈕后，要解除急停報警，則要順著“急停”按鈕箭頭指示的方向轉抬，即可解除。 有急停報警：一種是硬超程；另一種是軟超程。解除硬超程，需在點動工作方式下，按住超程解除鍵不放，再按超程的反方向進給鍵，使工作臺或刀架(車床)向超程的反方向移動，直至“超程”指示燈滅為止。解除軟超

40、程，需按如下步驟進行：數控系統基本功能菜單F3鍵F3鍵(輸入權限)數控廠家輸入密碼(密碼一般為數控廠家給定用戶)F1鍵(參數索引)軸(為軟超程的軸序號)軟極限位置(為軟超程的正極限位置或負極限位置方向)輸入值1000(輸入值比原來值大一些)F10鍵，保存退出Alt+x(退出數控系統)E，回車(從內存中退出)n，回車(重新啟動數控系統)，即可解除軟超程。2022-3-6532聯機不通 例例3-1：有一華中系統加工中心，在進行DNC加工時顯示在聯機不通，數控機床操作面板上“聯機”指示燈不亮。 從如下方面進行檢查和維修。 計算機并口和操作面板上的接口是否正常，聯接電纜是否松動。 電源輸入單元有無問題

41、，輸入單元的保險是否燒斷。 電源單元的工作允許信號是否消失；NC板是否有電源信號。一般通過測量比較法進行。 光電隔離板工作是否正常。 操作面板上的電源開關(ON，OFF按鈕)是否損壞或接觸不良。2022-3-6543有時出現的故障并無明顯特點供參考，或出現故障的部位是電路板，其上面元器件非常多，無法精確判斷故障所在位置。對于這些故障一定要認真分析原因找出特點，進行登記并且備檔。例3-2：數控車床CJK6032接通電源后，打開復位開關，無法驅動機床。 分析原因：“數控車床CJK6032的整個電源部分正常；系統驅動指示燈不亮，檢測系統參數全部正確；檢測計算機與機床連接部分，連接線正常。懷疑控制部分

42、出錯，于是將該機床的NC板與正常機床NC板對調，系統可正常運行。確定NC板出現故障。根據以往經驗， NC板上易出現故障的是集成塊AT89C51，特點是發熱且燙手。檢查集成塊AT89C51，故障與以往相同。判斷集成塊AT89C51損壞，將集成塊AT89C51更換，系統正常運行。 解決辦法：將集成塊AT89C51更換，系統正常。2022-3-6554設備在使用過程中所出現的故障都會及時的反饋給生產廠家，生產廠家都會對這些故障做出相應的解決方法，和生產廠家保持經常聯系對于解決已知和未知故障有很大幫助。 例3-3：數控車床CJK6032在加裝穩壓器后，有時仍然出現自動退出系統。分析原因：多次研究此故障

43、，都未發現其產生的原因，和廠家技術人員聯系后，得知數控車床CJK6032控制柜中的光電隔離板與NC板之間存在電磁干擾，導致上述故障。經廠家技術人員介紹用調磁環來解決此故障。解決辦法：在光電隔離板與NC板之間的連接線上加裝調磁環。2022-3-6565在設備使用中，通過故障發生時的各種光聲、味等異常現象的觀察，認真察看系統的各個部分，盡可能的縮小故障范圍。 例例3-4：數控車床CJK6032主軸電機啟動后隨即停轉，車床背板處有火花閃現。有膠皮燒糊的味道。 分析原因：由于出現火花，有膠皮燒糊的味道，并且是主軸電機出現的問題。則判斷其主要故障可能是主軸電機電路某處短路。檢查主軸電機回路，發現主軸電機

44、電源線與傳動皮帶相互摩擦，造成電源線部分裸露，由于電機啟動時產生的震動，造成電機回路瞬時短路。 解決方法：將裸露電源線包好，選擇合適位置將電源線固定好。2022-3-6576整個數控設備是由許多個元件構成的。充分了解每個元件的工作原理及所控制的部分對判斷故障及解決故障有著重要的作用。判斷元件是否完好，則必須借助各種檢測儀器。通過對故障的初步判斷及檢測來縮小故障范圍，進一步確定故障的位置。2022-3-658例例3-5：數控車床CJK6032無法正常回參考點。分析原因:數控車床CJK6032回參考點過程是刀架上的擋塊壓下行程開關中間觸頭，松開，再壓下。于是檢查行程開關。利用萬用表檢查行程開關，發

45、現行程開關中間觸頭工作不正常。判斷形成開關損壞。另一種故障，檢查行程開關一切正常。仔細觀察回參考點的過程，發現刀架上的擋塊不能正常壓下行程開關中間觸頭。分析原因是擋塊位置不合適。于是調整檔塊到合適的位置。2022-3-659例例3-6：數控車床CJK6032加工帶有螺紋的工件時，加工到螺紋部分時，數控車床停止不動。分析原因：其他加工程序都可順利完成，則判斷其主要故障在于控制部分，由于螺紋加工的控制部分是光電編碼盤，判斷故障位于光電編碼盤。打開編碼盤后，發現完好，并無損壞，于是檢查光電編碼盤上的電子元件，發現無異常，于是利用示波器檢測其工作狀態，經檢測集成塊SN7518N無波形輸出，判斷是集成塊

46、SN7518N損壞。解決辦法：將集成塊SN7518N更換，加工螺紋正常2022-3-6607在數控設備的使用中，要考慮到工作環境及主要工作參數對數控設備的影響。有時出現的故障是由工作環境及主要工作參數引起的。例例3-7：在加工過程中，數控車床CJK6032的控制柜中交流接觸器的觸頭突然跳開，數控車床自動退出系統，無報警顯示，當打開復位開關后又可進人系統。分析原因：系統無報警顯示，則控制系統工作正常。再次打開復位開關，系統又可正常運行。則分析系統正常。于是針對故障特征檢測交流接觸器，交流接觸器能正常工作。根據交流接觸器的工作特性及工作參數，檢測工作電壓，發現其電壓遠遠底于正常工作電壓380V，判

47、斷故障是由于電網電壓不穩引起的。解決辦法：為數控車床安裝穩壓器。2022-3-6618下面結合幾個實例分析一下運行、加工過程中遇到的問題。 例3-8：機床在加工較復雜的曲面時經常會有停頓現象這是由于在程序開頭沒加G64(小線段連續加工)指令。這個指令是華中系統所特有的，故有些用戶在編加工程序時漏掉此指令。 例例3-9：用G02或G03加工圓弧，在過象限的位置出現停頓這是由于在過象限時有一個軸有反向的動作，當軸參數中的定位允差值小于軸補償參數中的反向間隙補償值時，該軸反向時需要檢測是否完成間隙補償停頓現象影響加工精度并且間隙不大，可適當調整定位誤差值超過反向間隙補償值消除停頓現象。2022-3-

48、662例3-10：伺服電機緩慢轉動零漂。檢查數控裝置與伺服驅動器之間的坐標軸控制電纜是否接好坐標軸控制電纜是否受到干擾，其屏蔽層是否可靠接地。坐標軸控制電纜盡量不要纏繞，并與其他強電電纜盡量遠離且不要平行布置在沒有正確可靠的接地情況下經常會導致加工工件的精度太差，要注意接地線不能構成環路。例3-11：打開抱閘時垂直軸自動下滑。機械方面檢查是否有配重或平衡裝置，電方面察看垂向電機抱閘是否打開太早，確保在接通垂向電機驅動器的動力電源之后再打開抱閘(通常滯后1-2s)2022-3-663例例3-12：程序校譯或啟動時報錯。加工代碼中有些是模態的、有些是非模態的，有些指令是連續有效的，有些是非連續有效

49、的。另外還要注意G92與G54的用法，如果采用G54編程那運行程序前必須先做返回機床參考點的操作以建立機床坐標系。2022-3-6649屏幕無顯示或進入后黑屏或不能啟動。 檢查電源是否正確、功率是否合適。 調節合適的亮度。 檢查文件是否被破壞。 檢查參數。 檢查CPU主板。2022-3-66510急停與復位不正常 檢查急停回路，如急停按鈕、超程限位開關、中間繼電器等。 檢查互鎖邏輯電路。 確認PLC程序正確。11若電機不能正常工作，常會有以下幾種情況： 伺服電機不能運行：檢查所有連線、電源、數控系統及驅動參數、電機是否堵轉，操作是否正確，電機與驅動是否損壞。 靜止時伺服電動機抖動：檢查位置反饋

50、電纜、 位置反饋編碼器以及驅動PID參數是否調整好。2022-3-66612伺服上電立即報警。 出現此故障的原因可能有以下幾種原因造成： 伺服電機動力線相序不正確。 位置反饋電纜不正確。 伺服電機動力線、位置反饋電纜與伺服驅動未對應。13若電機不能正常工作，常會有以下幾種情況： 伺服電機不能運行：檢查所有連線、電源、數控系統及驅動參數、電機是否堵轉，操作是否正確，電機與驅動是否損壞。 靜止時伺服電動機抖動：檢查位置反饋電纜、 位置反饋編碼器以及驅動PID參數是否調整好。2022-3-667四、故障預防四、故障預防1防止電磁干擾 電磁干擾既可來自設備內部，也可來自設備外部。無論是內部還是外部，都

51、存在傳導和輻射兩種途徑傳輸干擾。在設備內部，通過電路間的耦合(電阻、電感、電容性耦合)來傳輸干擾，是電路或設備互相干擾的主要方式。耦合是指公共地線、電源線本身的電阻、電感，信號線之間的互感以及分布電容在元件安裝密度不斷提高的情況下，由于耦合造成的傳導干擾越來越嚴重。治理布線適當設置去耦合電路等是減少傳導干擾的有效措施。2022-3-668 電路中交變電磁能量將有一部分脫離激勵源以波的形式在空間傳播，一般來說頻率越高輻射越嚴重。數控系統內部某些起激勵源作用的功能電路雖然工作頻率相當高，但功率不會很大，不足以對被干擾電路造成有效的干擾。開關電源從干擾的角度看是一種大功率激勵源，其干擾能量通過輻射和

52、傳導兩種途徑傳輸給電路，對電路工作構成嚴重威脅。數控設備中應避免使用此類電源。在設備外部，來自其他設備的強輻射，動力線上尖峰脈沖通過電源線的串擾以及強電對信號電纜的干擾。給設備配備足夠厚度的屏蔽，對電源線進行濾波和信號電纜加屏蔽等均是減少外部干擾行之有效的措施。總之，弄清設備所處位置的電磁環境，進行周密的電磁兼容設計，才能保證系統投入運行后死機現象保持在可接受的范圍內。2022-3-6692自動恢復技術的應用提出自動恢復裝置解決死機問題的思路可以歸結為：允許死機，保存現場，實時監督，及時恢復。允許死機接受死機這一現實，把死機喪失的時間壓縮到最小，做好死機后的恢復工作。這不同于第一種解決死機措施

53、的思路力圖把死機現象從根本上給予解決；保存現場控制系統具備妥善保存當時系統的全部狀態、中間結果和程序運行進程的手段，以備進行自動恢復操作時使用；實時監督時刻監視軟件的運行，一旦出現停頓，馬上執行死機的重新啟動操作；及時恢復重新啟動操作將觸發軟件的恢復過程，使控制軟件進入死機前的狀態并繼續運行。2022-3-670 根據上述解決死機現象的思路，自動恢復裝置應具備如下功能：存儲保護、實時監督、重新啟動和軟件恢復功能。每一種功能都在自動恢復裝置和微機及其軟件的協同動作下完成。因此，自動恢復技術是一項軟硬件結合的技術。配置原則： 系統“死機”意味著它的軟件已喪失工作能力，企圖借助軟件完成恢復操作是不可

54、能的，必須設置獨立于機的自動恢復裝置； 微機(或系統)恢復的實質，是控制軟件的恢復，上述功能的每一項，都離不開軟件。因此軟件的配置將占有更大的比重，它將占用微機的相當一部分軟件開銷，對控制軟件的總體結構亦有一定影響。2022-3-671 自動恢復技術的硬件組成如圖3-32所示。其中除了監視信號及重新啟動指示，部分可以利用微機已有的硬件外，其余4個方框的硬件作為獨立的裝置與微機連接。它們不因微機的異常或死機而丟失數據或停止工作。 2022-3-672圖3-32 自動恢復技術的硬件組成框圖3.6 國產數控系統數據備份恢復一、一、RS-232串行通訊串行通訊1串行通訊的特點和功能串行通訊是工控機最常

55、見的一種數據交換方式，它操作起來簡單、快捷。串行通訊可用來實時加工或單純的傳輸數據，2串口通訊的組成 串口通訊主要由兩部分組成：發送端和接收端。在硬件方面，機床的工控機部分往往作為通訊的接收端，而發送端可以由一臺386以上的電腦承擔。串口線的連接比較簡單，如圖3-33所示。只需將腳2與腳3對調，腳4與腳6對調，腳5仍與腳5對應腳7與腳8對調即可。剩下的腳1和腳9可以懸空不接。2022-3-6733串口通訊的參數設置 在進行串口通訊之前，首先設置好通訊的參數。尤其是對串口傳輸的程序進行實時加工時，如果通訊的參數設置不對，可能使數控程序混亂、出錯，甚至導致被加工模具報廢，或機床、刀具損壞的嚴重事故。因此，必須慎重對待。 串口通訊的參數主要包括：串口號、數據位長度、停止位、奇偶校驗位和傳輸的波特率。(1) 串口號：串口的順序號，一般的PC機都備有兩個串口COM1和COM2，串口號的設定取決于您串口線所接的端口號。默認值為1。(2) 數據位長度：表示在十六位二進制信號中，數據位所占的長度。該值只有取5、6、7、8之一，方才有效。默認值為8。2022-3-674(3) 停止位：表示在十六位二進制信號中，停止位所占的長度。只能取1或2。默認值為1