数控维修专讲CNC 单元故障维修40例五.docx

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数控维修专讲CNC单元故障维修40例五

数控维修专讲--CNC单元故障维修40例五

其他系统故障诊断和维修7例 

   例109．三菱系统故障诊断及M3A无显示的维修

   故障现象：

一台使用M3A控制器的数控机床，较长时间未使用，通电后CRT无显示。

分析和处理过程：

该机床配套的控制系统为日本三菱公司的数控系统，该公司的系统在数控机床上使用亦较多，常见的系统有M3/L3系列、M520系列等规格。

为了供同类产品维修参考，现将系统的有关情况简介如下：

（1）三菱数控系统简介MELDASM3/L3系统是日本三菱公司20世纪80年代中期开发，适用于数控铣、加工中心（3M）和数控车床（3L）控制的全功能型数控系统产品。

该系列系统硬件采用32位多CPU控制，NC和PLC、伺服驱动、主轴驱动间使用总线连接，系统可靠性高，体积较小。

软件上采用了前馈控制、矢量插补、BASIC语言编程等功能，以适应高速、高精度加工要求和用户的特殊需要。

MELDASM3/L3系统通常和该公司生产的MR-S10系列全数字伺服驱动器配套使用，组成完整的机床数控系统。

它在日本进口、台湾地区生产的数控机床上使用较多。

在日本三菱公司数控系统产品中，除M3/L3系列以外，常用的还有20世纪90年代中期开发的MELDAS50系列，和本世纪初开发的MELDAS60系列等产品。

其中，MELDAS50系列中，根据不同用途又分为钻床控制用50D、铣床/加工中心控制用50M、车床控制用50L、磨床控制用50G等多个产品规格。

MELDAS50/520系列仍然采用32位CPU和32位RISC处理器，可控制4轴+2主轴；伺服、I/O装置、CPU间采用了高速串行总线连接方式，简化了系统的连接；系统通过采用高速、大规模集成电路和高速DSP、TPM等智能组件，在提高系统性能的同时，大大减小了系统的体积。

在软件方面，MELDAS50系列增加了平滑高增益控制（SHG控制）、高速同步攻螺纹、高速主轴定位等功能，减小了加减速的冲击、缩短了定位时间，使系统可以满足高速、高精度加工的需要。

MELDAS60系列控制系统为三菱最新开发的数控系列产品，该产品采用了64位CPU、64位RISC控制器和超大规模集成电路，部分NC指令的执行时间仅为M50系列产品的1/8，PLC的指令执行时间为M50系列产品的1/5，整体性能比M50有了大幅度的提升。

MELDAS60系列产品可分为M64/M65/M66等不同的规格，最大控制轴数为6轴+2主轴，可6轴联动。

伺服、主轴、I/O装置间采用RS422总线连接，当需要时还可实现最多4台CNC间的数据通信，以适应柔性生产线的控制要求。

在当前数控机床维修过程中，遇到较多的是M3/L3及M50系列产品中的M520，现将和维修有关的主要情况简介如下。

（2）MELDASM3/L3系统MELDASM3/L3系列CNC，在结构上主要由以下模块组成：

1）电源模块PDl9AVR：

它负责提供系统控制电路所需的各种直流控制电压。

2）手轮接口模块MC301：

它用于连接手轮，系统最多可以连接1-3个手轮。

3）CPU模块MCl61：

它由系统主CPU和伺服接口信号处理器（DSP）等组成，是CNC的主控模块；根据系统需要，MCl61模块上还可以增加存储器（RAM）子模块MC852、MC853。

4）系统存储器模块MC433：

MC433上安装有系统控制程序和机床控制程序（子模块MC841上）。

5）输入/输出模块MC713：

用于系统输入/输出信号的处理。

6）显示控制模块MC727：

它用于系统CRT的控制。

此外，还有MDI/CRT单元、MDI/CRT接口模块、机架等基本组成单元。

M3/L3数控装置故障通常有：

NC电源不能正常接通；NC未准备好，即：

不能建立“READY”状态；键盘不能操作；键盘灯不亮；CRT显示故障以及NC模块中的各种指示灯报警等，其可能的原因如下所述。

1）NC电源不能正常接通。

NC电源不能正常接通的原因，一般有如下几种：

①NC电源开关处于关闭状态。

②外部交流电源200V没有输入。

③开关电源模块PDl9AVR有故障；如：

PDl9上的熔断器熔断。

④电缆连接不良

2）NC未准备好。

NC未准备好，表示系统的软件或硬件有故障存在。

其可能的原因有：

①在CRT上有报警显示。

②未输入机床参数或机床参数不正确。

③MCl61模块设定不正确。

④MCl61模块存在故障。

⑤NC的“急停”信号输入，使NC处于急停状态。

3）MDI键盘不能操作。

键盘不能操作的原因有：

①键盘和NC连接的电缆不良。

②系统内部发生“WATCHDOG”报警。

③MC433模块上的ROM存在故障。

④MC433模块存在故障。

⑤MCl61或MC713模块存在故障。

⑥MC201、202、211或MC213模块存在故障。

4）MDI键盘上的指示灯不亮。

①系统准备好“READY”指示灯不亮。

原因除了指示灯本身不良或连接电缆故障之外还可能是MC713或MCl61模块故障，或是MC201、202、211或213模块故障。

②所有灯都不亮。

故障原因可能是：

+5V，+12V电源故障；指示灯的IC驱动电路故障；MC713或MCl61模块故障：

MC201或MC211模块故障等。

③部分指示灯不亮。

原因除了指示灯本身不良或连接电缆故障之外，还可能是系统的信号传输波特率设定不正确或MC201、MC211模块故障。

5）CRT显示故障。

CRT上无图形显示时，除电源、连接电缆、CRT本身故障等因素外，最大可能的原因是MC713或MC211模块上的设定不正确，或是MC713或MC211模块故障。

CRT上图形显示不稳定，可能的原因是CRT上的CNB31、CNB32或CCN81电缆连接不良；MC713、MC211模块或CRT故障。

为了维修的需要，M3/L3各模块上还设有部分状态指示灯，各模块的状态指示灯及含义如下。

1）CPU模块MCl61。

MELDASM3/L3系列CNC的CPU模块MCl61上有7个状态指示灯，其含义如下：

①LEDl~LED3指示灯的不同组合：

a）LEDl和LED2同时亮。

可能的原因有：

一是系统奇偶校验出错。

此时需要重新输入CPU模块上的RAM数据；如果通过RAM初始化仍然不能排除故障，则需更换CPU模块。

二是“写”监视出错。

可能是系统软件或CPU模块出错，需更换软件或CPU模块。

b）LEDl和LED3同时亮：

表示系统总线出错。

c）LEDl、LED2、LED3同时亮：

表示系统参数或系统出错。

d）LEDl灯亮：

表示系统机床参数或加工程序及参数不正确。

②WDOG指示灯亮：

表示CPU模块出现WATCHDOG报警，其可能的原因有：

a）CPU模块设定不正确。

b）参数丢失。

c）存储器电池故障。

d）CPU模块（MCl61）或存储器模块（MC433）故障。

③D.WD指示灯亮：

表示CPU模块检测到DSP总线WATCHDOG报警，应检查CAMll连接器及电缆的连接，或更换CPU模块（MCl61）。

④D.AL指示灯亮：

表示CPU模块检测到DSP报警，应检查CAMll连接器及电缆的连接，或更换CPU模块（MCl61）。

⑤MPE指示灯亮：

表示存储器奇偶校验出错。

可能的原因有：

电池故障；电池电压不足：

RAM故障；MEM故障；RAM区数据出错。

2）输入/输出模块MC713。

该模块上有一个RUN指示灯，在正常情况下，指示灯闪烁，它表明系统和模块间的数据传送在进行中，系统工作正常。

当指示灯停止闪烁时，表示系统和输入/输出模块的数据传送不能正常进行，一般来说，需要更换MC713模块。

3）手轮接口模块MC301。

在手轮接口模块MC301上有一个绿色指示灯（LEDG），在附加MC303模块时，该模块上也有一个绿色的指示灯（LEDl），这两个指示灯不亮，表示系统软件不能正常运行。

如果模块安装正确，但指示灯不亮，则需要更换CPU模块MCl61。

4）MDI/CRT接口模块MC201/202。

在MC201/202模块上有3个绿色指示灯RD、SD和MON，含义如下：

①RD指示灯亮，表示模块在接收信号；当模块安装、连接不良，或模块本身不良，或I/O模块MC713不良时，信号不能正常传送，指示灯灭。

②SD指示灯亮，表示模块在发送信号，当模块安装、连接不良，或模块本身不良，或I/O模块MC713不良时，信号不能正常传送，指示灯灭。

⑧MON指示灯为系统监控指示灯，正常工作时指示灯闪烁。

若MON一直处于亮或灭状态，则表示MC201/MC202存在故障；当MON闪烁、但RD或SD灯灭时，则可能是模块安装、连接不良，或模块本身不良，或I/O模块MC713不良；如RD、SD、MON灯全灭，则可能是直流24V电源存在故障。

5）模块MC211/MC213。

在MC211/MC213模块上有3个指示灯LEDl、LED2及LED3。

其中，LEDl为系统监视灯，正常工作时指示灯闪烁，如灯一直亮或灭，则表示模块工作不正常，需更换MC211/MC213模块。

LED2和LED3灯分别表示发送接收信号，正常情况下为灭或闪烁状态，如指示灯一直亮，则表示数据传送不正常。

如LEDl指示灯闪烁，而LED2和LED3灯均亮，则可能是模块安装、连接不良，或模块本身不良，或CPU模块MCl61不良。

在本例中，对机床进行了如下检查：

打开电气柜，检查控制器内各指示灯的状况如下：

a）PDl9绿色指示灯亮，说明电源工作正常。

b）输入/输出模块MC713/727的绿色指示灯工作正常，说明CRT显示器及MDI传输可正常进行。

c）MCl61的LEDl、LED2、LED3三个红色指示灯亮，说明系统不能正常工作。

由于机床已经较长时间没有使用，维修时首先对系统的RAM进行初始化处理，并重新输入了固定循环、机床参数、PLC计数器、定时器及刀具参数后，机床恢复正常工作。

（3）M520A系统M520A系列的CNC硬件由控制电源模块QX084，CPU模块QX61l-1，CRTC模块QX522/QX524及DIO模块QX531~QX539等部分组成。

一旦M520A系列发生故障时，一方面可利用各模块的指示灯来表示，另一方面还可以在CRT上显示出各种报警。

各模块的状态指示灯及含义如下：

1）电源模块QX084。

M520A电源模块上有3个状态指示灯，其含义如下：

①LEDl（绿色）指示灯亮，表示电源接通；如灯灭则表示电源存在异常。

②LED2（红色）指示灯亮，表示交流输入电压不正常（过压或欠压），电源模块无直流24V电压输出。

③LED3（红色）指示灯亮，表示电池电压低于2.6V。

2）CPU模块QX611-1。

CPU模块QX611-1上有2个状态指示灯，其含义如下：

①LEDl指示灯。

在正常工作时为绿色，且指示灯闪烁；当指示灯成为红色时，则表示系统出现WATCHDOG报警。

②LED2指示灯。

在正常工作时为绿色，且指示灯闪烁；当指示灯成为红色时，则表示存储器存在故障。

3）CRTC模块QX522/QX524。

QX524上有4个指示灯，其含义如下：

①SD和RD（绿色）指示灯。

正常情况下亮；当灯灭时，则表示操作面板的信号传输出现故障，可能的原因有电缆连接不良或模块故障。

②FBAL1和FBAL2（红色）指示灯。

当灯亮时，表示主轴编码器无信号，可能的原因有主轴编码器或电缆连接不良。

QX522模块上有3个指示灯，其含义如下：

①RUN（绿色）指示灯。

正常情况下指示灯闪烁，当灯不亮时，则表示模块或电缆连接不良。

②FBALl和FBAL2（红色）指示灯。

当灯亮时，表示主轴编码器无信号，可能的原因有主轴编码器或电缆连接不良。

4）QY201/QY221模块。

在QY201/QY221模块上有3个绿色指示灯RD、SD和MON，其含义如下：

①RD指示灯亮，表示模块在接收信号；当模块安装、连接不良，或模块本身不良，I/O模块MC713不良时，信号不能正常传送，指示灯灭。

②SD指示灯亮，表示模块在发送信号：

当模块安装、连接不良，或模块本身不良，或I/O模块MC713不良时，信号不能正常传送，指示灯灭。

③MON指示灯为系统监控指示灯，正常工作时指示灯闪烁。

若MON一直亮处于或灭状态，则表示模块存在故障：

当MON闪烁、但RD或SD灯灭时，则可能是模块安装、连接不良或模块本身不良；如RD、SD、MON灯全灭，则表示直流24V电源故障。

M520系统除指示灯状态显示外，还可以通过CRT显示部分系统硬件报警，这些报警主要有以下几种：

1）报警信息Parityerror（存储器报警）。

表示QX611-1模块的DRAM或QX42内的SRAM异常。

可能的原因是：

电池电压不足；QX084不良或存储模块不良。

2）报警信息Buserror（总线报警）。

引起本报警的原因有：

①模块故障，如：

CPU、CRTC、DIO模块内部存在故障或安装不良。

②电源、信号电缆受到干扰，引起报警电路动作。

③S/W出现不正确的地址和存取，可能的原因是S/W版本不正确。

3）报警信息Zerodivide。

除法运算式中出现除数为零的情况，此时需确认S/W清单。

4）报警信息WATCHDOGerror。

系统监控报警，此时系统动作停止。

引起报警的原因有多种，常见的有：

①CPU模块不良。

②电源模块不良，可能是直流输出异常，可检查QX084模块的CPD03确认。

③外部干扰。

④S/W变更。

5）报警信息Illegalexception表示发生非法故障，其起因同WATCHDOGerror。

6）报警信息Z07（CRT单元报警）。

它表示QX81上ROM出现报警。

可能的原因有：

①QX81不良。

②ROM不良。

③ROM中内容不正确。

④QX084的DC5V输出异常，这可以通过检查QX084的CPD03确认。

7）报警信息Z11（RAM异常）。

通常是由于QX611-1或QX084模块不良引起的。

8）报警信息Z51（EEROM异常）。

引起这一报警的原因主要有：

①QX611-1中的EEROM不良。

②QX611-1模块不良。

③QX084模块不良。

9）报警信息Z52（电池电压不足）。

当电池电压不足2.6V时发生本报警。

   可能的原因有：

①电池已到寿命。

②电源模块不良。

③QX42、QX611-1、QX522、QX524、QX571等模块的不良，有时也会引起本报警。

10）报警信息Z53（过热）。

当CNC单元的CPUQX611-1模块温度达到（70±5）℃或操作面板的QY201模块温度达到（70±5）℃时，将产生本报警。

引起报警的原因可能是环境温度过高或风机不良。

11）报警信息Z55（DIO模块的24V异常）。

引起本故障的原因主要有：

①DIO模块无24V电源。

②机床侧的24V负载发生短路。

③机床侧的输入、输出接口模块不良。

12）报警信息Z10（QX42模块的SRAM异常）。

表示加工程序存储器模块（QX42）出现异常。

可能的原因是电池报警或QX42模块不良。

例110．DYNAPATH系统的故障诊断及20M无显示的维修故障现象：

某配套DYNAPATHDELTA20M的数控铣，CNC接通后，CRT无显示，主板上的CNCRUN指示灯不亮。

分析和处理过程：

DYNAPATHDELTA20M是美国DYNAPATH公司生产的数控系统，该系统在美国进口的数控铣配套系统中占有一定的比例，为了便于读者参考，现将DYNAPATH数控系统的主要产品情况简介如下。

（1）DYNAPATH系统简介DYNAPATH数控系统产品主要有DYNAPATH10M/20M/30M/40M/50M/60M等规格，其中10M为20世纪80年代前期产品，20M为80年代末、90年代初期产品，40M/50M/60M为90年代中、后期产品。

该公司产品中的10M/20M曾由辽宁精密仪器厂在1992年引进生产，国产化生产的型号为LJ-10/20，因此在国内数控机床上亦有一定数量的使用。

以上产品均采用模块化结构，多微处理器控制，系统通常由主板、存储器板、I/0板、PLC板、电源模块、位置控制板等模块构成。

10M的最大控制轴数为4轴，20M为5轴，40M/50M/60M最大可控制8轴。

以上产品中，20M/40M/50M/60M是数控机床维修过程中遇到较多的系统，现将和维修有关的主要情况简介如下。

（2）DYNAPATHDELTA20M/T系统该系统采用了IEEE796兼容的总线结构，主CPU为80186，辅助控制CPU为8080，PLC内装。

系统可以采用人机对话式编程和G代码编程两种格式，并可和计算机进行通信，系统开放性较好。

20M系统在硬件结构上主要由以下部分组成：

1）带电源模块的基本框架。

它包括电源模块、机架、主板、总线等，用于安装各类系统模块。

系统通常采用交流230V/220V电源，由电源模块产生系统控制用的+24V、±15V及+5V等直流控制电压。

各控制电压均带有指示灯，正常时，各指示灯均亮。

系统主板包括中央处理器（80186）、加工程序存储器（2×62256）、PLC程序存储器（4×27C512）、机床参数存储器（2864）、数模转换电路（ADC0809）等，它是整个系统的核2）伺服给定板。

它用于提供伺服进给轴及主轴的速度给定值（0～±10V模拟量），通过参数设定，也可以输出0~±6V的模拟量，D/A转换器型号为DAC703。

3）位置测量输入板。

它用于连接各伺服轴的位置反馈信号输入，以构成闭环/半闭环位置控制系统。

4）I/O板。

用于连接来自面板或机床的I/O信号。

5）显示控制板。

用于控制系统的显示器，向外部输出视频信号。

6）MDI/CRT单元。

20M/T系统显示器为9″单色显示，该单元包括键盘、显示器及驱动电路，以及总线接口部分。

7）机床操作面板。

通常选用20M标准的辅助操作面板，上面安装有各坐标轴的方向键、主轴及进给倍率调节电位器、循环起动/停止按钮、急停按钮等，它可直接和MDI/CRT单元的MTB接口相连。

（3）DYNAPATHDELTA40M/50M/60M系统DELTA40M/50M/60M为DYNAPATH公司20世纪90年代中后期开发的数控系统产品，系统仍采用多CPU模块化结构型号，主CPU一般为486SLC-33/66、486BL-75或Pentium产品，系统性能和20M相比有了大幅度的提高。

40M/50M/60M的CNC、MDI/CRT、I/O模块、伺服之间采用了Canbus总线连接，最大控制轴数可达8轴。

系统可配备和IBMPC机兼容的硬盘、软驱、键盘，通过RS-232（或RS-422）接口可和PC机联机调试、通信，系统开放性好。

DYNAPATHDELTA40M/50M/60M的硬件组成主要有：

1）带电源模块的基本框架。

它包括电源模块、机架、主板、总线、风机等部分，用于安装各类系统模块。

系统可以使用ACll5V以及AC230V两种电源，它可通过系统的输入电源选择器选择。

由于内部使用了开关电源，因此对外部电源的输入要求较低，电压允许的范围如下：

ACll5V：

90~132V（单相），47~63Hz；AC230V：

180~264V（单相），47~63Hz。

系统内部使用的电压有以下几种：

DC+5V：

正常范围4.9~5.2V/15A；DC+12V：

正常范围11.7~12.5V/4A；DC－12V：

正常范围－11.7～－12.5V/0.5A；

DC+24V：

正常范围22.8~25.2V/4A。

系统采用了多CPU结构，主CPU通常为486SLC-33/66、486BL-75或Pentium系列处理器。

2）MDI/CRT单元。

可以选择9in单色和14in彩色两种规格，该单元包括9in（或14in）显示器及驱动电路、软功能键、全字符键盘、Canbus总线接口、机床操作面板（MTB）接口等部分。

3）机床操作面板。

一般都选用40M/50M/60M标准的辅助操作面板，面板上安装有各坐标轴的方向键、主轴及进给倍率调节电位器、循环起动/停止按钮、急停按钮等，它可直接和MDI/CRT单元的MTB接口相连。

需要时，也可以选用40M/50M/60M标准机床操作面板，它在辅助操作面板的基础上增加了手轮、主轴负载表、冷却控制按钮等器件，也可直接和MDI/CRT单元的MTB接口相连。

4）位置控制板。

40M/50M/60M的标准位置控制板带有X、Y、Z、4th及主轴共5轴的接口，它可以提供各轴伺服驱动的±10V模拟量速度给定，和接收来自编码器的位置反馈脉冲；控制板上设有各轴的偏移调整电位器，以调节系统零漂。

附加位置控制板带有5-8轴的4轴接口，其功能和标准位置控制板同。

   DC+24V：

正常范围22.8~25.2V/4A。

系统采用了多CPU结构，主CPU通常为486SLC-33/66、486BL-75或Pentium系列处理器。

2）MDI/CRT单元。

可以选择9in单色和14in彩色两种规格，该单元包括9in（或14in）显示器及驱动电路、软功能键、全字符键盘、Canbus总线接口、机床操作面板（MTB）接口等部分。

3）机床操作面板。

一般都选用40M/50M/60M标准的辅助操作面板，面板上安装有各坐标轴的方向键、主轴及进给倍率调节电位器、循环起动/停止按钮、急停按钮等，它可直接和MDI/CRT单元的MTB接口相连。

需要时，也可以选用40M/50M/60M标准机床操作面板，它在辅助操作面板的基础上增加了手轮、主轴负载表、冷却控制按钮等器件，也可直接和MDI/CRT单元的MTB接口相连。

4）位置控制板。

40M/50M/60M的标准位置控制板带有X、Y、Z、4th及主轴共5轴的接口，它可以提供各轴伺服驱动的±10V模拟量速度给定，和接收来自编码器的位置反馈脉冲；控制板上设有各轴的偏移调整电位器，以调节系统零漂。

附加位置控制板带有5-8轴的4轴接口，其功能和标准位置控制板同。

   Unabletoitialize：

软驱初始化失败，软驱或软件出错。

ALMl76：

系统硬件或操作系统软件错误。

ALM219：

系统硬件或操作系统软件错误。

根据以上系统的情况，在本例中，经检查发现CNC的起动参数（N5位置的2864存储器中的1FF8、1FF9、1FFA字节）错误，该三字节在系统正常时应为EA、00、80。

重新写入参数后，系统正常起动，故障排除。

考虑到该系统参数有时会因为干扰等原因丢失，为了可靠起见，在征求系统生产厂同意后最后将其固化（利用2764ROM芯片），并代替了原2864芯片，以防止再出现上述故障。

   例111．LJ-10T主板不良的故障维修

   故障现象：

某配套LJ-20T的数控车床，开机后CNC运行灯亮，但CRT上无显示，伺服驱动未准备好。

分析和处理过程：

根据故障现象，首先检查了CNC和MDI/CRT单元间的电缆连接，未发现连接问题。

由于本机床上，除CRT无显示外，同时还存在伺服驱动未准备好故障，因此初步判断，故障是由系统的主板不良引起的。

更换主板后，系统恢复正常工作，确认故障是因为主板不良引起的。

进一步检查发现，该主板的8275集成电路不良，更换8275芯片后，主板恢复正常。

   例112．LJ-20系统X轴不运动的故障维修

   故障现象：

某配套LJ-20T的数控车床，开机后发现X轴不运动，系统无报警。

分析和处理过程：

检查伺服驱动器工作正常，机床参数正确，因此初步确定故障和X轴速度给定输出有关。

测量驱动器速度给定模拟量输入，发现此值始终为“0”，检查CNC和驱动器间的电缆连接正确，在伺服给定板输出端测量，亦无模拟量输出，因此确认故障是由于伺服给定板或主板不良引起的。

通过互换法检查确认，故障原因在主板。

进一步检查发现该主板的一只A/D转换芯片（ADC0809）不良，更换后，机床恢复正常工作。

   例113．LJ-20系统X轴伺服出错的故障维修 

   故障现象：

某配套LJ-20T的数控车床，开机后，驱动器准