1、第3章數控系統連接3. 1數控機床的組成及常見系統3. 2西門子SINUMERIK 802S數控系統3. 3FANUC 0i Mate-TC數控系統3. 4數控系統參數3. 5數控系統參數異常故障診斷3. 1數控機床的組成及常見系統3.1.1數控機床的組成數字控制機床是采用數字控制技術對機床的加工過程進行自動控制的機床，它是數控技術的典型應用。數控系統是實現數字控制的裝置，計算機數控系統是以計算機為核心的數控系統。計算機數控系統由輸入/輸出裝置、CNC裝置、可編程控制器、驅動裝置和I/O接口組成，如圖3-1所示。3.1.2常見數控系統1. FANUC系統的數控裝置FANUC公司的產品:(1)F

2、S-0;下一頁返回3. 1數控機床的組成及常見系統每類可提供多種可選擇的功能，從結構上看，數控裝置已由大塊板結構轉向模塊化結構，電路板采用多層板和高密度表面安裝技術(SMT)，使用專用大規模集成電路芯片(LEI) 。 LEI有總線仲裁控制器(BAC)、輸入/輸出控制器(IOC)、位置控制MB87103 。MB87103包括了數字積分法(DDA)插補、誤差寄存器、基準計數器、脈寬調制和檢測倍率(DMR)。制造自動化協議(MAP)接口可實現與上級單元控制器或主計算機通信。有些數控裝置的故障診斷采用了專家診斷系統。上一頁下一頁返回3. 1數控機床的組成及常見系統2. SIEMENS系統的數控裝置SI

3、EMENS公司有SIN3 、8 、810、820 、850、880 、802、840等系列數控裝置，每個系列都是用于不同性能和功能的機床數控裝置。SIEMENS數控裝置采用模塊化結構，具有接口診斷和、數據通信能。3.華中數控系統華中公司有“世紀星”HNC-21/22 , HNC-18i/19i等數控系統。系統采用先進的開放式體系結構，內置嵌入式工業PC，配置8. 4“或10. 4“彩色液晶顯示屏和通用工程面板，集成進給軸接口、主軸接口、手持單元接口、內嵌式PLC接口于一體，采用電子盤程序存儲方式以及軟驅、DNC、以太網等程序交換功能，具有低價格、高性能、配置靈活、結構緊湊、易于使用、可靠性高的

4、特點。上一頁返回3.2西門子SINUIVIERIK 802S數控系統計算機數控裝置(以下簡稱數控裝置)與數控系統的功能部件(主軸模塊、進給伺服模塊、PLC模塊等)和機床進行信息傳遞、交換和控制的端口，稱為接口。接口在數控系統中占有重要的位置。不同功能模塊與數控系統相連接，采用與其相應的輸入輸出(I/ O )接口。數控裝置與數控系統各個功能模塊和機床之間的聯系信息和控制信息，不能直接連接，必須通過I/ 0O接口電路連接起來，接口電路的主要任務有以下幾個內容。(1)進行電平轉換和功率放大。(2)提高數控裝置的抗干擾性能，防止外界的電磁干擾噪聲引起誤動作。下一頁返回3.2西門子SINUIVIERIK

5、 802S數控系統(3)輸入接口接收機床操作面板的各開關信號、按鈕信號、機床上的各種限位開關信號及數控系統各個功能模塊的運行狀態信號，若輸入的是觸點輸入信號，要消除其振動。(4)輸出接口是將各種機床工作狀態的信息送至機床操作面板上顯示，將控制機床輔助動作信號送至電柜，從而控制連接機床主軸、刀庫、液壓、冷卻等單元的繼電器和接觸器。3.2.1西門子SINUMERIK 802S/C數控系統連接1.西門子SINUMERIK802S的軟件組成1)位于CNC中永久存儲器FLASH中的系統軟件(1)引導軟件(BOOT軟件)把系統軟件從永久存儲器裝載到用戶存儲器(DRAM)中，并啟動系統。上一頁下一頁返回3.

6、2西門子SINUIVIERIK 802S數控系統(2) MMC軟件(人機通信)執行所有的功能。(3) NCK軟件(數控主機)執行所有NC功能，該軟件控制1個帶最多三個進給軸和一個主軸的NC通道。(4) PLC(可編程邏輯控制器)循環執行內裝PLC用戶程序。(5)內裝PLC用戶程序實例。2)工件盒軟件(1)用于PC/PG的WNPCIN傳動軟件，可傳送用戶數據(機床數據、設定數據、刀補數據、R參數、零偏、補償數據、零件程序、標準循環)，用戶程序和機床數據技術文件。(2)文本管理器和編程工具上一頁下一頁返回3.2西門子SINUIVIERIK 802S數控系統3)更新軟盤(1)帶操作提示的系統更新軟件

7、。(2)用更新程序可將壓縮的802 Sbaseline系統軟件裝入SIEMENS802S中。2.西門子SINUMERIK 8025/C數控系統連接示例802S/C由下列部分組成:(1)操作面板(OPI) 。(2)機床面板(MCP) 。(3) NC單元(ECU):帶全部接口(802S接口和802 C接口有區別)。上一頁下一頁返回3.2西門子SINUIVIERIK 802S數控系統(4)輸入輸出模塊(DI/O) ; 16路輸入和16路輸出(ECU最多可以配置4個DI/O模塊)。(5)驅動系統:8025使用STEPDRIVEC或STEPDRIVEC+驅動系統，使用兩相混合式步進電機;802 C使用6

8、11 A驅動系統(由反饋模塊，功率模塊和控制模塊組成)，使用西門子1 FTS系列交流伺服電機。(6)電源系統:工作電源為直流24 V 。(7)通信接口(RS232)在使用外部PC/PG與西門子SINUMERIK802 S/802C base line進行數據通信WINPCIN)或編寫PLC程序時，使用RS232接口。早期的西門子802數控系統其部件連線如圖3-2和圖3-3所示。上一頁下一頁返回3.2西門子SINUIVIERIK 802S數控系統3.2.2西門子SINUMERIK 802S數控系統的接口圖3 -4所示為早期西門子SINUMERIK 8025數控系統ECU上接口布置。圖3 -5所示

9、為2002年后8025數控系統ECU上接口布置，與早期系統相比改進了驅動器接口，可以連接包括主軸在內最多4個模擬驅動的功率模塊，增加了PLC輸入接口。(1) X1; DC24V電源接口。(2) X2; RS232通信接口，9芯D型插座。(3) X6:主軸編碼器接口(ENCODER) , 15芯D型插座用于連接增量編碼器。上一頁下一頁返回3.2西門子SINUIVIERIK 802S數控系統(4)x7:驅動接口(AXIS), 50芯D型插座，用于連接具有包括主軸在內最多4個模擬驅動的功率模塊。(5)X10:手輪接口(MPG) , 10芯插頭。(6)x20:數字輸入高速接口，用于連接NC-READY

10、繼電器和接近感應開關(BERG)信號或非觸點傳感器，作為進給軸的參考點開關。(7)X100X105:數字信號輸入接口;X200X201:數字信號輸出接口。(8)S3:調試開關;S2和D15用于內部調試;F1:保險。圖3 -4所示的SINUMERIK 8025的ECU上各接口引腳定義見表3-1。上一頁返回3. 3 FANUC 0i Mate-TC數控系統FANUC 0iC/0i-Mate-C包括加工中心/銑床用的0iMC/0i Mate-MC和車床用的0iTC/ 0i Mate-TC，各系統一般配置如表3-2。FANUC 0i MateTC數控系統是FANUC公司2004年在21i數控系統的基礎

11、上開發的普及型高性能的數控系統，2006年6月又對系統的硬件和軟件進行了升級提升，在硬件方面進行了優化，集成度更高，系統硬件故障診斷更加快捷，在軟件方面對系統功能包參數進行了保護，即使系統進行全清操作，也不會刪除功能包參數，同時增加參數設定畫面進行人機對話，方便了參數調整。圖3-6為FANUC 0i Mate-TC數控系統連接。功能包為B包功能，可以控制2個CNC軸和2軸聯動，系統無擴展功能。下一頁返回3. 3 FANUC 0i Mate-TC數控系統(1) CP1:外接DC24V直流穩壓電源輸出端口。(2) COP10A:系統伺服高速總線FSSb光纜接口，與伺服放大器的COP10B相連。(3

12、 )JA7 A:串行主軸/主軸位置編碼器接口。(4) JA40:模擬量主軸速度控制接口/高速跳轉信號接口。(5)JD36A/JD36B ; RS232 -1 ( 0 , 1通道)/RS232 -2 (2, 3通道)接口，電腦和數控系統接口(可以不接)。(6) JA2:系統MDI單元接口。(7) JD1A:外接I/0卡或I/O模塊裝置接口。上一頁下一頁返回3. 3 FANUC 0i Mate-TC數控系統(8 ) CE56C/CE57C ; I/O Link上的機床操作面板接口。(9)CPD1，分線盤I/O模抉。(10)SVU:進給伺服驅動放大器單元。(11)CB150A: I/O模塊上輸入/輸

13、出信號端子接口。圖3 -7為CAK6150Di數控車床配置2006年6月后生產的FANUC 0i Mate-TC系統連接配置圖。(1) 1A/1B (CA116A/CA116B):系統冷卻風扇接口。(2) CN8; LCD視頻顯示屏插座。(3) CNM1A:外接系統存儲卡插座。(4) CP1:DC24V插座。上一頁下一頁返回3. 3 FANUC 0i Mate-TC數控系統(5) CA114:系統參數維持電池接口(3V鏗電池)。(6)(12)分別為JA7A、JD1A、JA40、JD36B、JD36A、 JA2、COP10A和JNBM接口。數控系統顯示裝置為7. 2英寸的黑白LCD, MDI單元

14、為FANUC的標準鍵盤，顯示器與鍵盤為垂直方式。伺服放大器和電機采用標配的i伺服單元和is進給伺服電機。系統主軸為變頻器驅動三相電動機。I/O裝置采用CNC與I/O Link單元相連，手輪和I/O分線盤與I/O Link相連。上一頁返回3. 4數控系統參數一般來說，系統與機床生產廠家在提供系統與機床時，均應提供最終的系統參數設定表。在進行維修工作時，維修人員應隨時參考“系統參數”的設置情況，對機床進行必要的調整與維修。特別是在更換數控系統模塊前，一定要事先記錄數控系統的原始設置參數，以便機床功能的恢復。數控系統參數的設定依據主要有兩方面，一是系統生產廠家根據機床生產廠家所需要的CNC功能，對系

15、統的基本功能進行的設定;二是機床生產廠按各機床的實際工作情況，對標準數控系統進行的設定與調整。下一頁返回3. 4數控系統參數與系統功能有關的參數直接決定了系統的配置和功能，設定錯誤可能會導致系統功能的喪失;機床性能有關的系統參數設定錯誤，可能會影響機床的動、靜態性能、定位精度等。因此，保證系統參數的正確設定對機床的正常工作至關重要。3.4.1機床數據NC Machine Data (NC-MD)數據是使系統與具體機床相匹配所設置的有關數據，其中包括:1.通用數據通用數據一般直接使用系統生產廠的出廠數據，機床廠、用戶一般不做調整。上一頁下一頁返回3. 4數控系統參數2.進給軸數據在這些參數中，坐

16、標軸的漂移補償、傳動間隙補償、復合增益、位置環增益(Kv)、速度/加速度、螺距補償以及與輪廓監控有關的數據，在維修中都有可能進行調整。3.主軸數據主軸數據是對主軸在不同傳動級(變速擋)下的特性加以調整以及對主軸控制功能進行選擇的參數，在維修中都有可能進行調整。3. 4. 2 PLC數據PLC數據(PLC-MD)包括系統參數與用戶參數兩大部分。上一頁下一頁返回3. 4數控系統參數PLC系統參數又可以分為PLC系統參數、PLC系統位參數兩部分，用戶參數可以分為PLC用戶參數與PLC用戶位參數兩部分，具體如下。1. PLC系統參數PLC系統參數用于指定中斷輸入信號地址、PLC程序的循環執行時間、定時

17、器范圍等。在通常情況下，PLC系統參數不需要進行改變。2. PLC系統位參數PLC系統位參數用于指定部分與PLC有關的系統功能，如M, S, T, H代碼的輸出形式，操作面板的信號傳送，I/O信號的連接，倍率開關的使用，PLC的啟動和處理特性等。上一頁下一頁返回3. 4數控系統參數在通常情況下，PLC系統參數應由機床生產廠家根據需要進行設定與調整。維修時應注意，在更換CPU、存儲器模塊后必須對此進行正確的設定。3. PLC用戶參數它一般是機床生產廠家根據PLC程序要求設定的可變定時器的時間值、計數器計數值等。4. PLC用戶位參數PLC用戶位參數，它一般是機床生產廠家根據機床的功能要求而設置的

18、，用于機床某輔助部件動作的生效或取消的設定數據。上一頁下一頁返回3. 4數控系統參數正常情況下，數控機床的系統參數廠方一般已按要求調整設置，使用中，因操作不當誤改，機床使用較長時間后部分機械的磨損，斷電或電路板損壞引起參數丟失、電氣參數的改變等因素都會造成機床使用中出現異常。因此，對這些因參數引起的故障，核對相應參數并進行改正，故障就能排除。3.4.3數據類型在眾多的系統參數數據中，因參數類型的不同其數據的類型也不同，參數類型有:位參數，布爾參數(BOOLPAN)，數據參數和字符串(SPRING)參數等。上一頁下一頁返回3. 4數控系統參數所謂位參數是指以8位二進制表示的系統參數，其中每一位均

19、有具體含義，通常它們是直接決定系統的基本配置、基本功能等方面內容的重要參數。例如表3-3中西門子802S的機床面板定義。數據參數多用十進制數值表示，它表示的是某些功能的設置值或規定范圍。十進制參數的變化通常僅僅是在參數(如速度、位置)數值上的增減，它們一般不會引起系統功能、機床動作的本質變化。數據類型還有字節(BYTE)類型，實數(DOUBLE)類型，整數(DWORD)和無符號雙字(UNSIGNED DWORD類型等。上一頁返回3. 5數控系統參數異常故障診斷3.5.1系統參數錯誤引起的常見故障現象(1)系統不能正常啟動或不能正常運行。(2)機床運行時經常報跟蹤誤差過大的報警。(3)機床軸運動

20、方向或回參考點方向反向。(4)運行程序不正常。(5)不能夠進行螺紋加工。(6)系統顯示不正常。(7)死機。3.5.2系統參數異常的產生原因1.數控系統數據維持電池失效下一頁返回3. 5數控系統參數異常故障診斷數控系統數據維持電池的失效將導致全部參數的丟失，當電池的電壓變低，LCD屏幕上閃爍顯示報警信息“BAT。當顯示警告后，要盡早更換電池。通常，可以在第一次發出報警信息的12周內更換，但這要取決于系統的配置。如果電池的電壓進一步降低，存儲的內容將會丟失，在這種狀態下給控制單元通電，由于存儲內容丟失，將引起系統報警。此時在更換電池后，應對存儲器全清并重新輸入數據。機床長時間停用時應定期為機床通電，使機床空運行一段時間，這樣不但有利于后備電池的使用時間延長和及時發現后備電池是否無效，更重要的是可以延長整個數控系統包括機械部分的使用壽命。上一頁下一頁返回3. 5數控系統參數異常故障診斷FANUC 0i數控系統電池電壓過低后，更換電池的步驟:(1)接通0i/0i Mate的電源，大約1min;(2)關掉0i/0i Mate的電源。(3)從控制單元的正面拆掉電池。首先拔掉插頭，然后拔出電池盒。(4)交換電池，然后重新接上插頭。這一過程要