SINUMERIK810/820数控系统的维修

SINUMERIK810/820数控系统的维修

 “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：

 SINUMERIK81 0/820系统， 是西门子公司推出的适应普通车、 铣、 磨床控制的， 集CNC一和PLC于 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1 2in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。

SINUMERIK81 0/820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，一并成为系列产品。 每 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 =539 h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。

它们可以由一个CPU集中控制也可以分别由不同的CPU进行控制， 如图

不同的厂商对这三部分可能采用不同的名称。例如， Siemens公司的sinumerik850(880)系列将数控任务从逻辑上划分至三大部分： NC、 PLC、 及COM(通信部分)， 其中，通信区负责与操作面板、 数控工作站、 标准数据输出/输入装置、 网络接口通信、 数据、 程序编辑、 文本处理及显示等。

通信区负责与操作面板、 数控工作站、 标准数据输出/输入装置、 网络接口通信、 数据、 程序编辑、 文本处理及显示等

 2、 SINUMERIK81 0/820数控系统的系统构成：系统由CPU模块、 位置控制模块、 系统程序存储器模块、 文字处理模块、 接口模块、 电源模块、 CRT显示器及操作面板等组成。

 （1 ） 硬件结构

 a： CPU模块： 主要功能： 运算功能和控制功能。

 b： 位置控制模块： 又称测量模块， 该模块是数控系统对机床的进给轴与主轴实现位置反馈闭环控制的接口。

 它对每个控制轴的位置反馈进行拾取、 监控、计数与缓冲， 通过总线送到CFU模块的实际值寄存器， 同时将数控系统对各轴的模拟量控制指令(一1 0V一十1 0V)及使能信号送到相应轴的驱动装置

c： 系统程序存储器模块： 该模块的主要功能是插接系统程序存储器子模块， 同时还可带32K静态RAM存储器， 作为零件加工程序存储器的扩展。

d： 接口模块： 该模块的主要功能是实现与系统操作面板和机床操作面板的接口。

e： 文字、 图形处理器模块： 该模块的主要功能是进行文字和图形的处理， 输出高分辨率的隔行扫描信号给显示器的适配单元。

f： 电源模块： 该模块包括电源起动逻辑控制、输人滤波、 开关式稳压电源及风扇监控等。

（2） 内装型可编程控制器（PLC）用于实现与机床的接口和电气控制。

（3） 软件组成：

 3、 SINUMERIK81 0/820系统性能特点：

⑴ 主CYU采用Inter 8081 6通道式结构的CNC装置， 有主、 辅两个通道以同一方式工作， 通道由PLC同步。

⑵ 可控制2一4个坐标轴， 基本插补有:任二坐标直线插补、 圆弧插补， 任三坐标螺旋线插补， 二坐标直线插补， 插补范围为±99mm。

⑶ 可用屏幕对话、 图形功能

⑷ 诊断功能完善， 有内部安全监控， 主轴监控和接口诊断等。

⑸ PLC最大1 28点输人/64点输出， 用户程序容量为1 2KB

⑹ 在加工同时可以输入程序以缩短停机时间。

（2） 上节内容回顾：

1、 SINUMERIK810/820数控系统的硬件组成

2、 SINUMERIK810/820数控系统的性能特点

数控系统包括数控装置、 输人输出装置、 外围设备、 伺服系统、 检测系统、 执行机构、机床各种机构、 加工中心的刀库、 换刀机构、主轴变速机构装置等等全部在内。

硬件故障含义： 是由于具体的东西损坏， 或者是安装不好， 而造成的故障

软件故障： 由于参数设定的毛病， 或者通过调整各种参数， 或者重新送人参数， 或者在编程中存在一些语法问题， 而产生的停机等等的故障。 这些故障不用更换器件， 也不用把紧擂座等， 只是对软件进行一次调整或重新输人就可以修好的故障。

数控机床与普通机床相比面目皆非， 可以说是极其复杂。

在这么一台复杂的设备面前， 可以肯定地说， 目前还没有人立刻就可以看出它出现故障的原因， 这一点即使对机床制造厂家也一样。 这就是与常规电气维修大不一样的地方。

怎么办呢?

这只有紧紧地依靠机床的自诊断系统提供的信息来维修机床。 也就是说， 要牢牢地抓住所有机床提供的信息， 不论是报警信息、 面板上的信号灯指示，以及各印制电路板上的指示灯， 然后参考机床厂家提供的报警含义的说明书进行综合分析。

这里要强调的是对机床报替提供信息的态度问题。

我们主张对报警提供的信息， 绝不可以不信， 但也绝不可以全信， 事物总是一分为二的。 靠计算机模拟得到的报替信息是科学的， 是可信的， 但目前所用的数控机床多半是经济型数控机床， 它的报警系统有不完善的 面。

举两个例子来说明。 第一个例子:在某厂有一台数控车床， 机床一通电， 还没有对任何一个轴给指令时，就出现过载报警。 机床连动还没动就出现过载报警，这怎么可信呢?

 但是， 经过拆开机床后发现光电编码器与电动机之间联接松了 ， 滚珠丝杠与电动机之间联接也松了 。我们弄不清自诊断软件是什么样子， 但可以肯定这台机床， 经过自诊断， 判断出过载， 就是说， 它可能发出几个脉冲， 让伺服系统运动， 但是没有收回发出的脉冲， 因此作为数控装置， 以为电动机根本转不动所致， 因此过载， 可实际上是因为电动机虽然转了 ， 但光电编码器并未发回脉冲。

第二个例子:某厂有一台加工中心， 是挺高级的一台铣削加工中心， 有更换工作台装置。 机床工作台明明在原位摆着， 但开车报警是超程，经过查找PLC及I/O口的信息， 确实是限位开关触点闭合， 我们开始还找不到这个限位开关安装在什么地方，费了 相当大的力气才从工作台下面找到了 它，它的撞块安在一个φ4mm的铁棍上， 而这个铁棍被撞弯了结果压在限位开关上， 发出了 这个报警。通过上面的两个例子， 可以看出， 要抓住这些报警信息， 掌握住这个主要的方向， 但对一 这个报警的信息也要 分为二， 不可全信，也不可不信。

软件故障是由软件变化或丢失而形成的。 机床软件一般存储于RAM中。

软件故障形成的可能原因如下:

1、 误操作引起

在调试用户程序或修改机床参数时， 操作者删除或更改了 软件内容或参数， 从而造成软件故障

 2、 供电电池电压不足： 为RAM供电的电池电压经过长时间的使用后， 电池电压降低到额定值以下， 或在停电情况下拔下为RAM供电的电池或电他电路断路或短路、 接触不良等都会造成RAM得不到维持电压， 从而使系统丢失软件及参数。

这里要特别注意以下几点:

 ①应对长期闲置不用的数控机床经常定期开机， 以防电池长期得不到充电， 造成机床软件的丢失。 实际上， 数控机床开机也是对电池充电的过程。

 ②为RAM供电的电池当出现电量不足报警时， 应及时更换新的电池， 以防最后连报警都无法提供， 出现软件和数据的丢失。

3、 一些干扰信号引起

有时电源的波动及干扰脉冲会串人数控系统总线， 引起时序错误或造成数控装置等停止运行。

4、 软件死循环

 运行复杂程序或进行大量计算时， 有时会造成系统死循环引起系统中断， 造成软件故障

 5、 操作不规范

这里指操作者违反了 机床的操作规程， 从而造成机床报警或停机现象。 如数控机床开机后没有进行回参考点， 就进行加工零件的操作。

 (6)用户程序出错

 由一于用户程序中出现语法错误、 非法数据、运行或输人中出现故障报警等现象。

 软件故障的排除

对于软件丢失或参数变化造成的运行异常， 程序中断， 停机故障， 可采取对数据、 程序更改或清除重新再输人法来恢复系统的正常工作。

对于程序运行或数据处理中发生中断而造成的停机故障， 可采取硬件复位法或关掉数控机床总电源开关， 然后再重新开机的方法排除故障。

 N C复位、 PLC复位能使后续操作重新开始， 而不会破坏有关软件和正常处理的结果， 以消除报警。

亦可采用清除法， 注意： 对NC, PLC采用清除法时， 可能会使数据全部丢失， 应注意保护不想清除的数据。

 开关系统电源是清除软件故障常用的方法，注意： 在出现故障报警或开关机之前一定要将报警信息的内容记录下来， 以便于排除故障 。

 数控系统的硬件故障

注意： 硬件电路的维修过程中， 识别、 判断一个元器件的好坏及元器件的替代

 1、 SINUMERIK810/820数控系统的维修特点：

 （1） 硬件的维修特点： 硬件故障率很低的原因：810/820系统采用大规模集成电路， 硬件软化， 硬件模块少、 整体结构简单， 用户无需调整， 也无可调整。

 现场维修要求： 能够根据模块的功能和故障现象，判断查找出发生故障的模块， 以事先准备好的备件替换， 之后根据情况， 决定是否需要重新加载数据和进行初始化调整， 使系统恢复正常工作。

 （2） 应充分重视软件及数据的保护： 采取措施：

 1） ： 做好备份

 2） ： 制定严格的制度， 防止无关人员摆弄数控系统

 3） ： 注意软件的版本

 4） ： 数据调整： 机床数据和PLC用户软件

 2、 SINUMERIK810/820数控系统的自诊断功能及报警处理：

 对自诊断功能进行回顾

 (1) CPU监控CPU模块上的红色发光二极管(LED)指示控制系统的状态。 正常情况下， 按下系统启动按钮的最初6---7s内， 这个LED频繁闪亮， 然后熄灭，这时系统启动完成。 数控机床维修

(2) EPROM存储器的自诊断基本系统软件全部存储于EPROM存储器中， 它们的正确无误是系统正常工作的基本前提。

 (3)一些报警的处理方法

 1)： 1——15号报.指示系统自身的一些故障，提示的含义很明确， 但其中一些报警的处理方法需要加以注意。

1号报警： 反映工件存储器的电源即将用完。

 6号报警： 指示的是数据存储器子模块电池用尽。

 3号报警： 表明PLC处于停止状态。

 2） ： 16——48号报警为系统的RS一232C接口的报警。

 3） ： 进给轴专用报警100*——196*(其中*表示轴号，0、 1、 2、 3) 这类报警， 反映机床的位置控制闭环中各个环节可能出现的故障， 是实际使用当中比较容易出现的一类报警。

常用的有：

 104*报警： 到达数模转换极限。

 132*报警： 位置反馈回路硬件故障。

 168*报警： 对运动中的进给轴拒发调节器释放信号.

 4） ： 2000——2999号报警一般是在运行程序时出现。

 注意： 上述3)、 4)两类报警在排除故障后， 用机床控制面板上的复位键消除。

 5)3000——3050号报警指示的内容和方式与第4)类相似， 不同之处是， 这类报警在程序编辑的模拟功能中即可指出错误， 而不必等到程序运行的时候。

 意义： 给编辑的操作人员提供一个对程序进行运行前检查的手段， 对安全操作和节约程序调试时间有很大帮助。

注意： 这类报警在排除原因后用报警应答键消除。 数控机床维修

 6)： 6000——6031号报警这些报警： 是机床电气控制设计者在编制PLC程序时结合编程的逻辑关系， 提取出一些能够反映机床的接口及电气控制方面的故障的信息， 赋予特定的一部分标志位获得的。 注意： 这类报警在排除原因后， 用报警应答键消除。

 7)： 6032——6039号报警是系统为PLC设置的报警， 主要是给PLC的使用设计者的提示，在机床使用中一般不会出现。

 8)： 7000——7031号报替不反映故障， 而是机床电气控制设计者， 从他所编制的PLC程序中提取一些能够提示机床操作者进行某种操作的信息， 赋予特定标志位取得的。 注意： 这类报警不需清除， 当相应状态消失、特定的标志复位后， 报警显示会自行消除。