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1、第第7章章 SIEMENS 810系统的故障诊系统的故障诊断与维修断与维修7.1 概述概述7.2 数控系统故障诊断的基本方法数控系统故障诊断的基本方法7.3 SIEMENS 810系统的主要特点系统的主要特点和结构组成和结构组成7.4 SIEMENS 810系统设定端子的系统设定端子的检查检查下一页第第7章章 SIEMENS 810系统的故障诊系统的故障诊断与维修断与维修7.5 SIEMENS 810系统机床参数的设系统机床参数的设定和调整定和调整7.6 系统常见故障报警与处理系统常见故障报警与处理7.7 数控系统的通讯接口与网络数控系统的通讯接口与网络7.8 SIEMENS 810系统故障诊
2、断与维系统故障诊断与维修实例修实例上一页7.1 概述概述7.1.1 数控系统的基本概念数控系统的基本概念 数字控制（数字控制（NC，Numerical Control）简称数控，）简称数控，是指利用数字化的代码构成的程序对控制对象的工作过程实是指利用数字化的代码构成的程序对控制对象的工作过程实现自动控制的一种方法。数控系统（现自动控制的一种方法。数控系统（NCS，Numerical Control System）是指利用数字控制技术实现的自动控制）是指利用数字控制技术实现的自动控制系统。系统。下一页 返回7.1 概述概述 数控系统中的控制信息是数字量（数控系统中的控制信息是数字量（0，1），它
3、与模拟控），它与模拟控制相比具有许多优点，如可用不同的字长表示不同精度的信制相比具有许多优点，如可用不同的字长表示不同精度的信息，可对数字化信息进行逻辑运算、数学运算等复杂的信息息，可对数字化信息进行逻辑运算、数学运算等复杂的信息处理工作，特别是可用软件来改变信息处理的方式或过程，处理工作，特别是可用软件来改变信息处理的方式或过程，具有很强的具有很强的“柔性柔性”。下一页 返回上一页7.1 概述概述 数控系统的硬件基础是数字逻辑电路。最初的数控系统数控系统的硬件基础是数字逻辑电路。最初的数控系统是由数字逻辑电路构成的，因而被称之为硬件数控系统。随是由数字逻辑电路构成的，因而被称之为硬件数控系统
4、。随着微型计算机的发展，硬件数控系统已逐渐被淘汰，取而代着微型计算机的发展，硬件数控系统已逐渐被淘汰，取而代之的是当前广泛使用的计算机数控系统（之的是当前广泛使用的计算机数控系统（CNC，Computer Numerical Control）。）。CNC系统是由计算系统是由计算机承担数控中的命令发生器和控制器的数控系统，它采用存机承担数控中的命令发生器和控制器的数控系统，它采用存储程序的方式实现部分或全部基本数控功能，从而具有真正储程序的方式实现部分或全部基本数控功能，从而具有真正的的“柔性柔性”，并可以处理硬件逻辑电路难以处理的复杂信息，并可以处理硬件逻辑电路难以处理的复杂信息，使数控系统的
5、性能大大提高。使数控系统的性能大大提高。CNC系统具有如下优点：系统具有如下优点：下一页 返回上一页7.1 概述概述1 柔性强柔性强 对于对于CNC系统，若需改变其控制功能，只要改变其相应的控系统，若需改变其控制功能，只要改变其相应的控制程序即可。因此，制程序即可。因此，CNC系统具有很强的灵活性系统具有很强的灵活性柔性。柔性。2 可靠性高可靠性高 在在CNC系统中，加工程序通常是一次性输入存储器，许多功系统中，加工程序通常是一次性输入存储器，许多功能均由软件实现，硬件采用模块结构，平均无故障率很高。能均由软件实现，硬件采用模块结构，平均无故障率很高。下一页 返回上一页7.1 概述概述3 易于
6、实现多功能复杂程序控制易于实现多功能复杂程序控制 由于计算机具有丰富的指令系统，能进行复杂的运算处由于计算机具有丰富的指令系统，能进行复杂的运算处理，实现多功能、复杂程序控制。理，实现多功能、复杂程序控制。4 具有较强的网络通信功能具有较强的网络通信功能 随着数控技术的发展，实现不同或相同类型数控设备的随着数控技术的发展，实现不同或相同类型数控设备的集中控制，集中控制，CNC系统必须具有较强的网络通信功能，便于实系统必须具有较强的网络通信功能，便于实现现DNC、FMS、CIMS等。等。下一页 返回上一页7.1 概述概述7.1.2 数控系统的硬件和软件结构数控系统的硬件和软件结构 数控系统是由硬
7、件控制系统和软件控制系统两大部分组数控系统是由硬件控制系统和软件控制系统两大部分组成，其中硬件控制系统是以微处理器为核心，采用大规模集成，其中硬件控制系统是以微处理器为核心，采用大规模集成电路芯片，由可编程控制器、伺服驱动单元、伺服电机、成电路芯片，由可编程控制器、伺服驱动单元、伺服电机、各种输入各种输入/输出设备输出设备(包括显示器、控制面板、输入包括显示器、控制面板、输入/输出接口输出接口等等)等可见部件组成。等可见部件组成。下一页 返回上一页7.1 概述概述 软件控制系统即数控软件，包括数据输入软件控制系统即数控软件，包括数据输入/输出、插补控输出、插补控制、刀具补偿控制、加减速控制、位
8、置控制、伺服控制、键制、刀具补偿控制、加减速控制、位置控制、伺服控制、键盘控制、显示控制、接口控制等控制软件及各种机床参数、盘控制、显示控制、接口控制等控制软件及各种机床参数、PLC参数、报警文本等组成。数控系统出现故障以后，就要参数、报警文本等组成。数控系统出现故障以后，就要分别对硬件和软件部分进行分析、判断，定位故障并维修。分别对硬件和软件部分进行分析、判断，定位故障并维修。下一页 返回上一页7.1 概述概述1 数控系统的硬件结构数控系统的硬件结构 CNC装置从它的硬件组成结构来看，若按其中含有装置从它的硬件组成结构来看，若按其中含有CPU的多少来分，可分为下面几类。的多少来分，可分为下面
9、几类。（1）单机系统。整个）单机系统。整个CNC装置只有一个装置只有一个CPU，它集中控制和，它集中控制和管理整个系统资源，通过分时处理的方式来实现各种管理整个系统资源，通过分时处理的方式来实现各种NC功能。功能。这种结构现存的已较少。这种结构现存的已较少。（2）主从结构。系统中只有一个）主从结构。系统中只有一个CPU（称为主（称为主CPU）对系统）对系统的资源有控制和使用权。其他带的资源有控制和使用权。其他带CPU的功能部件，只能接受的功能部件，只能接受主主CPU的控制命令或数据，或向主的控制命令或数据，或向主CPU发出请求信息以获得发出请求信息以获得所需的数据，即它是处于从属地位的，故称之
10、为主从结构。所需的数据，即它是处于从属地位的，故称之为主从结构。下一页 返回上一页7.1 概述概述（3）多机系统。）多机系统。CNC装置中有两个或两个以上的装置中有两个或两个以上的CPU，即系，即系统中的某些功能模块自身也带有统中的某些功能模块自身也带有CPU，根据部件间的相互关，根据部件间的相互关系又可将其分为多主结构和分布式结构。系又可将其分为多主结构和分布式结构。多主结构，系统中有两个或两个以上带多主结构，系统中有两个或两个以上带CPU的模块部件的模块部件对系统资源有控制或使用权。模块之间采用紧耦合，有集中对系统资源有控制或使用权。模块之间采用紧耦合，有集中的操作系统，通过仲裁器来解决总
11、线争用问题，通过公共存的操作系统，通过仲裁器来解决总线争用问题，通过公共存储器进行信息交换。储器进行信息交换。分布式结构，系统有两个或两个以上带分布式结构，系统有两个或两个以上带CPU的功能模块，的功能模块，各模块有自己独立的运行环境，模块间采用松耦合，且采用各模块有自己独立的运行环境，模块间采用松耦合，且采用通信方式交换信息。通信方式交换信息。下一页 返回上一页7.1 概述概述1）单机系统或主从结构）单机系统或主从结构 单机系统以单机系统以CPU为核心，为核心，CPU通过总线与存储器以及各通过总线与存储器以及各种接口相连接，采用集中控制，分时处理的工作方式，完成种接口相连接，采用集中控制，分
12、时处理的工作方式，完成数控加工中各个任务。有的数控加工中各个任务。有的CNC装置虽然有两个以上的装置虽然有两个以上的CPU，但其中只有一个，但其中只有一个CPU能控制总线，其他的能控制总线，其他的CPU只是附属的只是附属的专用智能部件，不能控制总线，不能访问主存储器。它们之专用智能部件，不能控制总线，不能访问主存储器。它们之间构成主从结构，在此我们将它归于单机系统中。间构成主从结构，在此我们将它归于单机系统中。下一页 返回上一页7.1 概述概述 图图7-1所示为单机系统硬件结构框图。所示为单机系统硬件结构框图。CPU通过总线与通过总线与存储器存储器(RAM、EPROM)及各种接口（如及各种接口
13、（如MDI/CRT接口等）接口等）相连。由于所有数控功能，如数据存储、插补运算、输入相连。由于所有数控功能，如数据存储、插补运算、输入/输输出控制、显示等由一个出控制、显示等由一个CPU完成，因此完成，因此CNC装置的功能受装置的功能受CPU字长、寻址能力和运算速度等因素限制。为了提高处理字长、寻址能力和运算速度等因素限制。为了提高处理速度，增强数控功能，常采用以下措施。速度，增强数控功能，常采用以下措施。下一页 返回上一页7.1 概述概述（1）采用协处理器）采用协处理器(增强运算功能，提高运算速度增强运算功能，提高运算速度)。（2）由硬件完成一部分插补工作）由硬件完成一部分插补工作(精插补精
14、插补)。（3）采用带有）采用带有CPU的的PLC和和CRT等智能部件。等智能部件。下一页 返回上一页7.1 概述概述2）多机系统）多机系统 多机系统的主要特点表现在两个方面，即它能实现真正多机系统的主要特点表现在两个方面，即它能实现真正意义上的并行处理，处理速度快，可以实现较复杂的系统功意义上的并行处理，处理速度快，可以实现较复杂的系统功能；容错能力强，在某模块出了故障后，通过系统重组仍可能；容错能力强，在某模块出了故障后，通过系统重组仍可继续工作。继续工作。数控系统的多数控系统的多CPU结构方案多种多样，它是随着计算机结构方案多种多样，它是随着计算机系统结构的发展而变化。多处理器的数控系统一
15、般采用总线系统结构的发展而变化。多处理器的数控系统一般采用总线互连方式，典型的结构有共享总线型、共享存储器型和混合互连方式，典型的结构有共享总线型、共享存储器型和混合型型3类结构。类结构。下一页 返回上一页7.1 概述概述 图图7-2所示为共享总线型结构的多机系统。这种多机系所示为共享总线型结构的多机系统。这种多机系统的功能模块分为带有统的功能模块分为带有CPU或或DMA（direct memory access）的主模块和从模块（）的主模块和从模块（RAM/ROM，I/O模块），模块），同时它以系统总线为中心，所有的主、从模块都插在严格定同时它以系统总线为中心，所有的主、从模块都插在严格定义
16、的标准系统总线上，并且采用总线仲裁机构（电路）来裁义的标准系统总线上，并且采用总线仲裁机构（电路）来裁定多个模块同时请求使用系统总线的竞争问题。该结构的优定多个模块同时请求使用系统总线的竞争问题。该结构的优点是结构简单、系统组配灵活、成本相对较低、可靠性高。点是结构简单、系统组配灵活、成本相对较低、可靠性高。但是总线又构成了系统的但是总线又构成了系统的“瓶颈瓶颈”，一旦系统总线出现故障，一旦系统总线出现故障，将使整个系统受到影响，另外，由于使用总线要经仲裁，使将使整个系统受到影响，另外，由于使用总线要经仲裁，使信息传输率降低。信息传输率降低。下一页 返回上一页7.1 概述概述 图图7-3为共享
17、存储器结构。这种结构的多机系统面向公为共享存储器结构。这种结构的多机系统面向公共存储器来设计的，即采用多端口来实现各主模块之间的互共存储器来设计的，即采用多端口来实现各主模块之间的互连和通信，采用多端口控制逻辑来解决多个模块同时访问多连和通信，采用多端口控制逻辑来解决多个模块同时访问多端口存储器冲突的矛盾。事实上，由于多端口存储器设计较端口存储器冲突的矛盾。事实上，由于多端口存储器设计较复杂，而且对两个以上的主模块，会因争用存储器可能造成复杂，而且对两个以上的主模块，会因争用存储器可能造成存储器传输信息的阻塞，所以这种结构一般采用双端口存储存储器传输信息的阻塞，所以这种结构一般采用双端口存储器
18、器(双端口双端口RAM)。下一页 返回上一页7.1 概述概述2 数控系统的软件结构数控系统的软件结构1）数控系统硬件和软件功能划分）数控系统硬件和软件功能划分 数控系统的功能是硬件和软件协调工作的结果，究竟哪数控系统的功能是硬件和软件协调工作的结果，究竟哪些工作由硬件实现，哪些工作由软件完成，即数控系统的软些工作由硬件实现，哪些工作由软件完成，即数控系统的软件和硬件功能划分，取决于数控系统本身的性价比。早期的件和硬件功能划分，取决于数控系统本身的性价比。早期的NC装置中，数控系统的全部信息处理功能都由硬件来实现。装置中，数控系统的全部信息处理功能都由硬件来实现。随着技术的发展，微机性能价格比提
19、高，微机成为数控系统随着技术的发展，微机性能价格比提高，微机成为数控系统中信息处理的主角，由软件完成数控工作。随着产品的不同，中信息处理的主角，由软件完成数控工作。随着产品的不同，功能要求的不同，软件和硬件功能划分是不一样的。功能要求的不同，软件和硬件功能划分是不一样的。图图7-4所示为所示为4种典型种典型CNC系统的软硬功能划分，从图中可以看出，系统的软硬功能划分，从图中可以看出，、类类CNC系统，其软件实现功能的比例越来越系统，其软件实现功能的比例越来越大。大。下一页 返回上一页7.1 概述概述2）数控系统软件数据处理流程）数控系统软件数据处理流程 数控系统软件的主要任务是将由零件加工程序
20、表达的加数控系统软件的主要任务是将由零件加工程序表达的加工信息变换成各进给轴的位移指令、主轴转速指令和辅助动工信息变换成各进给轴的位移指令、主轴转速指令和辅助动作指令，控制加工设备的轨迹运动和逻辑动作，加工出符合作指令，控制加工设备的轨迹运动和逻辑动作，加工出符合要求的零件。要求的零件。下一页 返回上一页7.1 概述概述 从加工程序输入到数控系统到数控机床完成零件的加工，从加工程序输入到数控系统到数控机床完成零件的加工，这个过程中数控系统软件必须进行一系列的数据处理工作，这个过程中数控系统软件必须进行一系列的数据处理工作，其整个处理工作包括译码其整个处理工作包括译码将用文本格式（通常用将用文本
21、格式（通常用ASCII码）码）表达的零件加工程序，以程序段为单位转换成后续程序所要表达的零件加工程序，以程序段为单位转换成后续程序所要求的数据结构（格式）。刀补处理求的数据结构（格式）。刀补处理根据根据G90/G91计算零计算零件轮廓的终点坐标值；根据件轮廓的终点坐标值；根据R和和G41/42，计算本段刀具中，计算本段刀具中心轨迹的终点坐标值；根据本段与前段连接关系，进行段间心轨迹的终点坐标值；根据本段与前段连接关系，进行段间连接处理。连接处理。下一页 返回上一页7.1 概述概述 速度预处理速度预处理根据加工程序给定的进给速度，计算在每根据加工程序给定的进给速度，计算在每个插补周期内的合成移动
22、量，供插补程序使用。插补处理个插补周期内的合成移动量，供插补程序使用。插补处理根据操作面板上根据操作面板上“进给修调进给修调”开关的设定值，计算本次插补开关的设定值，计算本次插补周期的实际合成位移量：周期的实际合成位移量：L1=L修调值；将修调值；将L1按插按插补的线形（直线、圆弧等）和本插补点所在的位置分解到各补的线形（直线、圆弧等）和本插补点所在的位置分解到各个进给轴，作为各轴的位置控制指令（个进给轴，作为各轴的位置控制指令（X1、Y1）；经）；经插补计算后的数据存放在运行缓冲区中，以供位置控制程序插补计算后的数据存放在运行缓冲区中，以供位置控制程序之用。本程序以系统规定的插补周期之用。本
23、程序以系统规定的插补周期t定时运行。位控处理定时运行。位控处理计算新的位置指令坐标值、新的位置实际坐标值、跟随误计算新的位置指令坐标值、新的位置实际坐标值、跟随误差、速度指令值。差、速度指令值。下一页 返回上一页7.1 概述概述3）软件系统特点）软件系统特点 CNC系统是一个专用的实时多任务系统，系统是一个专用的实时多任务系统，CNC装置通常装置通常作为一个独立的过程控制单元用于工业自动化生产中。因此，作为一个独立的过程控制单元用于工业自动化生产中。因此，它的系统软件包括管理和控制两大部分。系统的管理部分包它的系统软件包括管理和控制两大部分。系统的管理部分包括输入、括输入、I/O处理、通信、显
24、示、诊断以及加工程序的编制处理、通信、显示、诊断以及加工程序的编制管理等程序。系统的控制部分包括译码、刀具补偿、速度预管理等程序。系统的控制部分包括译码、刀具补偿、速度预处理、插补和位置控制等软件，如处理、插补和位置控制等软件，如 图图7-5所示。所示。下一页 返回上一页7.1 概述概述（1）多任务与并行处理）多任务与并行处理 所谓多任务，就是指为了保证控制的连续性和各任务执所谓多任务，就是指为了保证控制的连续性和各任务执行的时序配合要求，数控系统的任务必须采用并行处理，而行的时序配合要求，数控系统的任务必须采用并行处理，而不能逐一处理。不能逐一处理。所谓并行处理，就是指系统在同一时间间隔或同
25、一时刻所谓并行处理，就是指系统在同一时间间隔或同一时刻内完成两个或两个以上任务处理的方法。内完成两个或两个以上任务处理的方法。下一页 返回上一页7.1 概述概述（2）实时中断处理）实时中断处理 数控系统软件结构的另一个特点是实时中断处理。数控数控系统软件结构的另一个特点是实时中断处理。数控系统程序以零件加工为对象，每个程序段有许多子程序系统程序以零件加工为对象，每个程序段有许多子程序(子过子过程程)，它们按预定的顺序反复执行，各步骤之间关系十分密切，它们按预定的顺序反复执行，各步骤之间关系十分密切，有许多子程序实时性很强，这就决定了中断成为整个系统不有许多子程序实时性很强，这就决定了中断成为整
26、个系统不可少的重要组成部分。数控系统的中断类型主要有外部中断、可少的重要组成部分。数控系统的中断类型主要有外部中断、内部定时中断、硬件故障中断、程序性中断。数控系统的中内部定时中断、硬件故障中断、程序性中断。数控系统的中断管理主要靠硬件完成，而系统的中断结构决定了软件结构。断管理主要靠硬件完成，而系统的中断结构决定了软件结构。下一页 返回上一页7.1 概述概述4）软件系统结构）软件系统结构 （1）前后台型结构模式）前后台型结构模式 前前/后台软件结构中的中断模式在前后台软件结构中的中断模式在前/后台软件结构中，后台软件结构中，前台程序是一个中断服务程序，完成全部的实时功能。后台前台程序是一个中
27、断服务程序，完成全部的实时功能。后台（背景）程序是一个循环运行程序，管理软件和插补准备在（背景）程序是一个循环运行程序，管理软件和插补准备在这里完成，后台程序运行中，实时中断程序不断插入，与后这里完成，后台程序运行中，实时中断程序不断插入，与后台程序相配合。前台程序相配合。前/后台相互配合来完成零件的加工任务，如后台相互配合来完成零件的加工任务，如 图图7-6所示。所示。下一页 返回上一页7.1 概述概述（2）中断型结构模式）中断型结构模式 中断型结构模式的特点是除了初始化程序之外，整个系中断型结构模式的特点是除了初始化程序之外，整个系统软件的各种任务模块分别安排在不同级别的中断服务程序统软件
28、的各种任务模块分别安排在不同级别的中断服务程序中，整个软件就是一个大的中断系统。其管理的功能主要通中，整个软件就是一个大的中断系统。其管理的功能主要通过各级中断服务程序之间的相互通信来解决。过各级中断服务程序之间的相互通信来解决。下一页 返回上一页7.1 概述概述（3）基于实时操作系统的结构模式基于实时操作系统的结构模式 实时操作系统（实时操作系统（real time operating system，RTOS）是操作系统的一个重要分支，它除了具有通用操作）是操作系统的一个重要分支，它除了具有通用操作系统的功能外，还具有任务管理、多种实时任务调度机制系统的功能外，还具有任务管理、多种实时任务调
29、度机制（如优先级抢占调度、时间片轮转调度等）、任务间的通信（如优先级抢占调度、时间片轮转调度等）、任务间的通信机制（如邮箱、消息队列、信号灯等）等功能。由此可知，机制（如邮箱、消息队列、信号灯等）等功能。由此可知，CNC系统软件完全可以在实时操作系统的基础上进行开发。系统软件完全可以在实时操作系统的基础上进行开发。基于实时操作系统的结构模式的优点为：基于实时操作系统的结构模式的优点为：下一页 返回上一页7.1 概述概述 弱化功能模块间的耦合关系。弱化功能模块间的耦合关系。CNC各功能模块之间在逻辑上各功能模块之间在逻辑上存在着耦合关系，在时间上存在着时序配合关系。为了协调存在着耦合关系，在时间
30、上存在着时序配合关系。为了协调和组织它们，前述结构模式中，需用许多全局变量标志和判和组织它们，前述结构模式中，需用许多全局变量标志和判断、分支结构，致使各模块间的关系复杂。在本模式中，设断、分支结构，致使各模块间的关系复杂。在本模式中，设计者只须考虑模块自身功能的实现，然后按规则挂到实时操计者只须考虑模块自身功能的实现，然后按规则挂到实时操作系统上，而模块间的调用关系、信息交换方式等功能都由作系统上，而模块间的调用关系、信息交换方式等功能都由实时操作系统来实现。从而弱化了模块间的耦合关系。实时操作系统来实现。从而弱化了模块间的耦合关系。下一页 返回上一页7.1 概述概述 系统的开放性和可维护性
31、好。从本质上讲，前述结构模式采系统的开放性和可维护性好。从本质上讲，前述结构模式采用的是单一流程加中断控制的机制，一旦开发完毕，系统将用的是单一流程加中断控制的机制，一旦开发完毕，系统将是完全封闭是完全封闭(对系统的开发者也是如此对系统的开发者也是如此)，若想对系统进行功，若想对系统进行功能扩充和修改将是困难的。在本模式中，系统功能的扩充或能扩充和修改将是困难的。在本模式中，系统功能的扩充或修改，只需将编写好的任务模块修改，只需将编写好的任务模块模块程序加上任务控制块模块程序加上任务控制块（TCB）挂到实时操作系统上（按要求进行编译）即可。因挂到实时操作系统上（按要求进行编译）即可。因而，采用
32、该模式开发的而，采用该模式开发的CNC系统具有良好的开放性和可维护系统具有良好的开放性和可维护性。性。下一页 返回上一页7.1 概述概述减少系统开发的工作量。在减少系统开发的工作量。在CNC系统软件开发中，系统内核系统软件开发中，系统内核（任务管理、调度、通信机制）的设计开发往往是很复杂的，（任务管理、调度、通信机制）的设计开发往往是很复杂的，而且工作量也相当大。当以现有的实时操作系统为内核时，而且工作量也相当大。当以现有的实时操作系统为内核时，即可大大减少系统的开发工作量和开发周期。即可大大减少系统的开发工作量和开发周期。返回上一页7.2 数控系统故障诊断的基本方法数控系统故障诊断的基本方法
33、7.2.1 直观检查法直观检查法 直观检查法，即维修人员充分利用自身的眼、耳、鼻、直观检查法，即维修人员充分利用自身的眼、耳、鼻、手等感觉器官查找故障的方法。通过仔细检查故障线路板，手等感觉器官查找故障的方法。通过仔细检查故障线路板，看有无熔丝熔断、元器件烧坏、烟熏、开裂等现象，从而可看有无熔丝熔断、元器件烧坏、烟熏、开裂等现象，从而可判断板内有无过流、过压、短路发生。用手摸并轻摇元器件判断板内有无过流、过压、短路发生。用手摸并轻摇元器件（如电阻、电容、晶体管等）有无松动之感，以检查是否有（如电阻、电容、晶体管等）有无松动之感，以检查是否有断脚、虚焊等问题。针对故障的有关部分，用一些简单工具，
34、断脚、虚焊等问题。针对故障的有关部分，用一些简单工具，如万用表、蜂鸣器等，检查各电源之间的连接线有无断路现如万用表、蜂鸣器等，检查各电源之间的连接线有无断路现象。若无，即可接入相应的电源，并注意有无烟、尘、噪声、象。若无，即可接入相应的电源，并注意有无烟、尘、噪声、焦糊味、异常发热的现象，以此发现一些较为明显的故障，焦糊味、异常发热的现象，以此发现一些较为明显的故障，进一步缩小检查范围。进一步缩小检查范围。下一页 返回7.2 数控系统故障诊断的基本方法数控系统故障诊断的基本方法7.2.2 故障现象分析法故障现象分析法 对于非破坏故障，必要时维修人员可让操作人员再现故对于非破坏故障，必要时维修人
35、员可让操作人员再现故障现象，最好会同机械、电气、液压等技术人员一起会诊，障现象，最好会同机械、电气、液压等技术人员一起会诊，共同分析出现故障时的异常现象，有助于尽快而准确地找到共同分析出现故障时的异常现象，有助于尽快而准确地找到故障规律和线索。故障规律和线索。下一页 返回上一页7.2 数控系统故障诊断的基本方法数控系统故障诊断的基本方法7.2.3 报警显示分析法报警显示分析法 数控机床上多配有面板显示器和指示灯。面板显示器可数控机床上多配有面板显示器和指示灯。面板显示器可把大部分被监控的故障识别结果以报警的方式给出。对于各把大部分被监控的故障识别结果以报警的方式给出。对于各个具体的故障，系统有
36、固定的报警号和文字显示给予提示。个具体的故障，系统有固定的报警号和文字显示给予提示。出现故障后，系统会根据故障情况、类型给予故障提示或者出现故障后，系统会根据故障情况、类型给予故障提示或者中断运行、停机等处理。指示灯可粗略地提示故障部分及类中断运行、停机等处理。指示灯可粗略地提示故障部分及类型等。程序运行中出现故障，程序显示能指出故障出现时程型等。程序运行中出现故障，程序显示能指出故障出现时程序中断部分；坐标值显示能提示故障出现时运动部件坐标位序中断部分；坐标值显示能提示故障出现时运动部件坐标位置；状态显示能提示功能执行结果。维修人员应利用故障信置；状态显示能提示功能执行结果。维修人员应利用故
37、障信号及有关信息分析故障原因。号及有关信息分析故障原因。下一页 返回上一页7.2 数控系统故障诊断的基本方法数控系统故障诊断的基本方法7.2.4 换件诊断法换件诊断法 当系统出现故障后，维修人员把怀疑部分从大缩至小，当系统出现故障后，维修人员把怀疑部分从大缩至小，逐步缩小故障范围，直到把故障定位于板级或部分线路、甚逐步缩小故障范围，直到把故障定位于板级或部分线路、甚至元器件级。此时，可利用备用的印刷线路板、集成电路芯至元器件级。此时，可利用备用的印刷线路板、集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，或将系统中具有相同功能的片或元器件替换有疑点的部分，或将系统中具有相同功能的二块印刷线路板、集成电路
38、芯片或元器件进行交换，即可迅二块印刷线路板、集成电路芯片或元器件进行交换，即可迅速找出故障所在。这是一种简便易行的方法。但换件时应该速找出故障所在。这是一种简便易行的方法。但换件时应该注意备件的型号、规格、各种标记、电位器调整位置、开关注意备件的型号、规格、各种标记、电位器调整位置、开关状态、线路更改是否与怀疑的部分相同，此外，还要考虑到状态、线路更改是否与怀疑的部分相同，此外，还要考虑到可能要重调新替换件的某些电位器，以保证新、旧两部分性可能要重调新替换件的某些电位器，以保证新、旧两部分性能相近。任何细微的差异都可能导致失败或造成损失。能相近。任何细微的差异都可能导致失败或造成损失。下一页
39、返回上一页7.2 数控系统故障诊断的基本方法数控系统故障诊断的基本方法7.2.5 测量比较法测量比较法 在设计生产数控系统印刷线路板时，为了调整、维修的在设计生产数控系统印刷线路板时，为了调整、维修的便利，在印刷线路板上设计了多个检测用端子。用户也可利便利，在印刷线路板上设计了多个检测用端子。用户也可利用这些端子比较测量正常的印刷线路板和有故障的印刷线路用这些端子比较测量正常的印刷线路板和有故障的印刷线路板之间的差异。可以检测这些测量端子的电压或波形，分析板之间的差异。可以检测这些测量端子的电压或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。甚至有时还可对正常的印刷故障的起因及故障的所在位置。甚至有时
40、还可对正常的印刷线路板人为地制造线路板人为地制造“故障故障”，如断开连接或短路，拔去组件，如断开连接或短路，拔去组件等，以判断真实故障的起因。等，以判断真实故障的起因。下一页 返回上一页7.2 数控系统故障诊断的基本方法数控系统故障诊断的基本方法7.2.6 参数检查法参数检查法 众所周知，数控参数能直接影响数控机床的性能。参数众所周知，数控参数能直接影响数控机床的性能。参数通常是存放在磁泡存储器或存放在需由电池保持的通常是存放在磁泡存储器或存放在需由电池保持的CMOS RAM中，一旦电池不足或由于外界的某种干扰等因素，会使中，一旦电池不足或由于外界的某种干扰等因素，会使个别参数丢失或变化，发生
41、混乱，使机床无法工作。此时，个别参数丢失或变化，发生混乱，使机床无法工作。此时，通过核对、修正参数，就能将故障排除。当机床长期闲置后，通过核对、修正参数，就能将故障排除。当机床长期闲置后，工作时会有时无缘无故地出现不正常现象，就应根据特征，工作时会有时无缘无故地出现不正常现象，就应根据特征，检查和校对有关参数。检查和校对有关参数。下一页 返回上一页7.2 数控系统故障诊断的基本方法数控系统故障诊断的基本方法 另外，经过长期运行的数控机床，由于其机械传动部件另外，经过长期运行的数控机床，由于其机械传动部件磨损、电气元件性能变化等原因，也需对其有关参数进行调磨损、电气元件性能变化等原因，也需对其有
42、关参数进行调整。有些机床的故障往往就是由于未及时修改某些不适应的整。有些机床的故障往往就是由于未及时修改某些不适应的参数所致。参数所致。下一页 返回上一页7.2 数控系统故障诊断的基本方法数控系统故障诊断的基本方法7.2.7 敲击法敲击法 当数控系统出现的故障表现为时有时无，往往可用敲击当数控系统出现的故障表现为时有时无，往往可用敲击法检查发生故障的部位。这是由于数控系统是由多块印刷线法检查发生故障的部位。这是由于数控系统是由多块印刷线路板组成，每块板上又有许多焊点，板间或模块间又通过插路板组成，每块板上又有许多焊点，板间或模块间又通过插接件及电缆相连。因此，任何虚焊或接触不良，都可能引起接件
43、及电缆相连。因此，任何虚焊或接触不良，都可能引起故障。当用绝缘物轻轻地敲打有虚焊及接触不良的疑点，故故障。当用绝缘物轻轻地敲打有虚焊及接触不良的疑点，故障肯定会重复出现。障肯定会重复出现。下一页 返回上一页7.2 数控系统故障诊断的基本方法数控系统故障诊断的基本方法7.2.8 原理分析法原理分析法 根据数控系统的工作原理，维修人员可从逻辑上分析可根据数控系统的工作原理，维修人员可从逻辑上分析可疑器件各点的电平和波形，然后用万用表、逻辑笔、示波器疑器件各点的电平和波形，然后用万用表、逻辑笔、示波器或逻辑分析仪进行测量、分析和对比，从而找出故障。这种或逻辑分析仪进行测量、分析和对比，从而找出故障。
44、这种方法对维修人员的要求较高，维修人员必须对整个系统乃至方法对维修人员的要求较高，维修人员必须对整个系统乃至每个电路的原理有清楚的了解。但这也是检查疑难故障的最每个电路的原理有清楚的了解。但这也是检查疑难故障的最终方法。终方法。下一页 返回上一页7.2 数控系统故障诊断的基本方法数控系统故障诊断的基本方法7.2.9 接口信号法接口信号法 由于数控机床的各个控制部分大都采用由于数控机床的各个控制部分大都采用I/O接口来互为接口来互为控制的，利用机床各接口部分的控制的，利用机床各接口部分的I/O接口信号来分析，则可接口信号来分析，则可以找出故障出现的部位。利用接口信号法进行故障诊断的全以找出故障出
45、现的部位。利用接口信号法进行故障诊断的全过程可归纳为：故障报警过程可归纳为：故障报警-故障现象分析故障现象分析-确定故障范围（大确定故障范围（大范围）范围）-采用接口信号法采用接口信号法-逻辑分析逻辑分析-确定故障点确定故障点-排除故障。排除故障。此方法符合系统的设计与调试原则，使用简单，容易掌此方法符合系统的设计与调试原则，使用简单，容易掌握，能起到迅速准确排故障的作用。握，能起到迅速准确排故障的作用。下一页 返回上一页7.2 数控系统故障诊断的基本方法数控系统故障诊断的基本方法7.2.10 自诊断技术自诊断技术 所谓自诊断技术，是指依靠数控系统内部计算机的快速所谓自诊断技术，是指依靠数控系
46、统内部计算机的快速处理数据的能力，对出错系统进行多路、快速的信号采集和处理数据的能力，对出错系统进行多路、快速的信号采集和处理，然后由诊断程序进行逻辑分析判断，以确定系统是否处理，然后由诊断程序进行逻辑分析判断，以确定系统是否存在故障，以及对故障进行定位。存在故障，以及对故障进行定位。下一页 返回上一页7.2 数控系统故障诊断的基本方法数控系统故障诊断的基本方法 现代数控系统虽然未达到高智能化的程度，但已具备了现代数控系统虽然未达到高智能化的程度，但已具备了较强的自诊断功能。自诊断大致可分为两类：一类为较强的自诊断功能。自诊断大致可分为两类：一类为“启动启动诊断诊断”。它是指从每次通电开始至进
47、入正常的运行准备状态。它是指从每次通电开始至进入正常的运行准备状态为止，系统的内部诊断程序自动执行诊断，它可以对为止，系统的内部诊断程序自动执行诊断，它可以对CPU、存储器、总线、存储器、总线、I/O单元等模块或印刷线路板，以及单元等模块或印刷线路板，以及CRT单单元、阅读机、软盘驱动器等外围设备进行运行前的功能测试，元、阅读机、软盘驱动器等外围设备进行运行前的功能测试，确认系统的主要硬件是否可以正常工作。确认系统的主要硬件是否可以正常工作。下一页 返回上一页7.2 数控系统故障诊断的基本方法数控系统故障诊断的基本方法 启动诊断的好处在于，使系统故障在没有造成危害之前启动诊断的好处在于，使系统
48、故障在没有造成危害之前就被发现，以便及时排除；另一类为就被发现，以便及时排除；另一类为“在线诊断在线诊断”，它是指，它是指将诊断程序作为主程序的一部分，在系统的运行过程中不断将诊断程序作为主程序的一部分，在系统的运行过程中不断对系统本身、与数控装置连接的各种外设、伺服系统等进行对系统本身、与数控装置连接的各种外设、伺服系统等进行监控。只要系统不停电，在线诊断一直进行。一旦发现异常，监控。只要系统不停电，在线诊断一直进行。一旦发现异常，立即报警，甚至可以对故障进行分类，并决定是否停机。一立即报警，甚至可以对故障进行分类，并决定是否停机。一般数控系统有几十种报警号，有的甚至多达五六百种报警号，般数
49、控系统有几十种报警号，有的甚至多达五六百种报警号，用户可以根据报警内容提示来寻找故障的根源。用户可以根据报警内容提示来寻找故障的根源。返回上一页7.3 SIEMENS 810系统的主要特点系统的主要特点和结构组成和结构组成 SIEMENS 810系统是德国系统是德国SIEMENS公司公司20世纪世纪80年代中期推出的中档数控系统。其后的十几年中年代中期推出的中档数控系统。其后的十几年中SIEMENS公司相继推出的公司相继推出的810系列产品有系列产品有GA1、GA2、GA3三种型号。三种型号。表表7-1为为810系统三种型号的区别。由于系系统三种型号的区别。由于系统功能强大，使用方便，硬件采用
50、模块化结构，系统容易维统功能强大，使用方便，硬件采用模块化结构，系统容易维修，并且体积小，整体体积仅与一台修，并且体积小，整体体积仅与一台14in电视机相当，因此电视机相当，因此810系统得到了广泛的应用。系统得到了广泛的应用。下一页 返回7.3 SIEMENS 810系统的主要特点系统的主要特点和结构组成和结构组成 SINUMERIK810/820系统分为系统分为M、T、G、N型。型。M型用于镗床、铣床和加工中心；型用于镗床、铣床和加工中心；T型用于车床；型用于车床；G型用于磨型用于磨床；床；N型用于冲床。该数控系统一般适用于小型机床。型用于冲床。该数控系统一般适用于小型机床。SINUMER