SINUMERIK 802D 数控系统的故障诊断及维护.docx

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SINUMERIK802D数控系统的故障诊断及维护

章

节

项目七SINUMERIK802D数控系统的故障诊断及维护

教

学

目

的

1.了解常见数控系统的组成。

2.掌握数控系统的应用特点。

3.掌握数控系统的硬软件组成特点。

4.掌握SINUMERIK802D数控系统的特点。

教学

重点

系统各模块的作用、伺服系统

教学

难点

SINUMERIK802D系统的接口电路及硬软件常识。

教学

方法

讲授法、案例教学法

教具

挂图

PPT、实物

授课

班级

授课

日期

相关

素材

（参考资料、指导学生阅读材料等）

教

学

后

记

1.数控系统方面的知识往往比较复杂，涉及的知识点多，而且不好讲解，我们从实用的角度选取目前市场上典型的数控系统作介绍，让学生掌握其中的要点，为以后的学习打下一定的基础。

2.对照SINUMERIK系统讲解本节的知识。

驱动系统的知识是重点，要求掌握原理，控制信号的作用。

安徽机电职业技术学院教案续页

教

学

过

程

◆引言

这节课我们来学习数控系统方面的内容，以西门子系统为例进行介绍。

◆教学内容正文

1显示功能（display）

2操作功能（operation）

3操作方式分为：

4驱动及轴的配置：

5主轴配置功能：

6CNC编程：

7PLC编程

8存储能力

9数据交换

10安全和诊断功能：

1.系统介绍802D图片：

IN802D的基本配置分为三部分：

操作显示部分、主机框架及输入输出设备。

操作显示部分有：

PC键盘，机床操作面板。

主机框架有两种：

框架1（双子框架），框架2（三子框架），每个框架都带有风扇，六个插槽位置，主机框架上装有电源模块，CSB（中央服务单元）板，位置测量板，NCCPU板，PLCCPU板和MMCCPU板。

系统的保护电池在CSB板上，其规格为：

6LR61，550，9v。

2.各模块的功能

⑴中央控制器

⑵CSB（中央服务板）

⑶NC-CPU

⑷PLC-CPU

⑸MMCCPU

⑹测量电路模块

⑺DMP（分布式机床外设）

3.802D系统连接

以下为一个典型的SIMDRIVE611A伺服单元的配置图

⑴IR模块:

主要功能是产生直流母线电压（600V），供给主轴模块和进给伺服模块，同时产生供各个模块内部使用的+24v和+5v电压。

⑵主轴驱动模块：

接受CNC来的控制信号和控制指令，将IR模块提供的600V直流电压转换成三相交流电压，驱动主轴电机。

⑶进给伺服模块：

接受CNC来的控制指令和控制信号，将IR模块产生的600V直流电压逆变成三相交流电压，驱动进各伺服电机。

IR模块的使能电路：

下面的电路仅是该系列伺服连接的一个特例，不同的设备，选用的控制信号不同，连接方法也会不同，主要搞清模块的信号的含义。

三相380V交流电源通过平波电抗器后，送入模块的U，V，W（电抗器未画出）

当380v电源送入ER模块后，首先内部逻辑电源电路开始工作（+24V，+5V），当内部电源正常后，端子9出现24V电压。

由于总开关的辅助触点闭合，111上出现24V电压，当在模块内部完成预充电过程后，模块内部触点将闭合，113端上出现24V，通过电路的短接连接到端子63，允许ER模块的整流电路工作，产生600V直流电压。

端子64是驱动器使能端子，72—73.1是ER模块的准备输出信号，当ER模块工作正常后，此触点闭合。

脉冲使能63无效时，驱动装置立即禁止所有轴运行，伺服电机无制动的自然停止；驱动器使能64无效时，驱动装置立即置所有进给轴的速度设定值为零，伺服电机进入制动状态，200ms后电机停转；轴使能65无效时，对应轴的速度设定制为零，伺服电机进入制动状态，200ms后电机停转。

正常情况下伺服电机在外加参考电压的控制下转动，调节电位改变指令电压，可控制电机的转速，参考电压的正负决定电机的旋转方向

伺服模块由控制板和功率模块组成，控制板有用户友好接口和标准接口两个伺服控制模块连接，控制板上插有参数板，当控制板有故障，进行更换后，还需将原参数板插上。

一般情况下，对于用户友好接口，IR模块准备好后，机床24V电源出现在673端子，如果驱动器正常，672端会发出驱动准备好信号。

当脉冲使能和驱动器使能信号接通后，伺服接受到控制指令（56，14），可以实现轴的移动。

标准接口对信号做了些简化，除使能信号、指令信号外只保留了起动禁止和选择电流控制两个信号。

◆总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

1.本节课的内容松散而又繁多，抓住西门子系统结构的特点。

2.为下次做好准备。

安徽机电职业技术学院教案首页

课次

30

课型

课堂教学＋现场教学

章

节

项目七SINUMERIK802D数控系统的故障诊断及维护

教

学

目

的

1.掌握数控系统故障诊断的步骤。

2.掌握数控系统故障诊断的方法。

教学

重点

SINUMERIK802D系统的故障诊断

教学

难点

SINUMERIK802D系统的故障诊断

教学

方法

讲授法、案例教学法

教具

挂图

PPT、实物

授课

班级

授课

日期

相关

素材

（参考资料、指导学生阅读材料等）

教

学

后

记

通过前一次课的学习，我们可以进入到典型操作系统案例的分析上来，介绍常用的方法和步骤，举一反三，会收到非常好的效果。

驱动系统的知识是重点，要求掌握原理，控制信号的作用。

安徽机电职业技术学院教案续页

教

学

过

程

◆引言

这节课我们继续学习西门子系统的故障诊断特点。

◆教学内容正文

故障诊断及维护特点

⒈SIN840C系统的软件结构及启动过程

SIN840C控制结构包括三个主要部分：

数控（NCK）,可编程逻辑控制器（PLC）,人机通讯（MMC）.控制结构图如下：

各部分所完成的任务及相互之间的关系如下：

NCK执行：

MMC（人机通讯）包括有：

PLC（可编程逻辑控制器）部分包括接口控制，机床信号从这里输入或输出，在PLC内，基本信号是按照信号类型进行分组，组织。

为了学习方便在附录中有接口信号表。

NCK与PLC的数据通讯通过通讯RAM交换，以数据块的形式进行调用，存取。

了解系统的启动过程对我们维修机床是很有意义的，它可以帮助我们分析机床在起动过程中出现的故障

⒉参数的分类及常用参数的意义

参数的调用及修改：

SIN840C的参数是由口令（PASSWORD）进行保护，仅当输入正确的口令后才可进入参数画面进行参数的调用及修改,西门子设置的口令为：

1111。

以下为诊断方式下的主菜单

选择PASSWORD，输入1111，按SET软键，按Start-up软键进入下面为主菜单：

按Machinedata软键进入参数画面，下面为参数画面主菜单

机床数据分为以下几大类：

⑴机床配置显示页面仅用以显示当前机床配置的数据，这些数据都是在机床厂家已经设定好，通过此画面可以了解主轴，坐标轴的数量及名称，与该设置对应的参数请参考系统安装手册

⑵NC配置与NC数据是为配置通道，主轴，坐标轴而输入的值（方式组，名称，轴名称，存在形式）以及各类成组的NC数据（例如漂移补偿，为置换增益，加速度，加紧云插，与轮廓有关的数据及各种速度，主轴的转速极限等）。

⑶PLC配置与PLC数据是为配置机床控制面板，接口等而输入的值（使用的控制面板，地址，TT机床等）以及各类成组的PLC数据（例如：

报警信息，刀库数据，PLC和DMP的接口数据等）

⑷驱动器配置与起动器数据：

配置的伺服驱动模块及主轴驱动的型号

⑸固定循环数据：

数控固定循环（测量循环，加工循环）可以通过该类数据进行赋值，对循环的功能进行调整。

⑹IKA数据（曲线插补）：

该数据用以下面复杂的功能：

1丝杠螺距补偿功能，2，数据表控制的几何及速度的轮廓插补功能。

⑺用户数据指用户可以根据自己的情况将一些常用的机床参数（NC数据,NC轴，PLC数据等）,组织在一起，便于使用。

⒊参数的保持及备份

由于SIN840CMMC-CPU结合了计算机硬盘，并采用了计算机的DOS操作系统的数据管理形式，从软件版本3以后，SIN840C的所有系统程序（NCK,PLC）都存储在硬盘上，在系统起动过程中，由MMC对NCK-CPU和PLC-CPU加载引导程序和系统程序，系统完成起动，MMC将硬盘上的USER/LOCAL/STANDARD工件目录下的所有加工程序和数据加载到NCK内存之中。

所有的机床数据，设定数据，PLC程序也可以在硬盘上备份。

当数据丢失或更换电路板（PLC-CPU,NC-CPU）后，将存在硬盘上的数据执行一次加载就可以了。

⑴数据的存储：

机床的数据是在DIAGNOSIS/START-UP/MACHINEDATA/FILE　FUNCTION区域中，按软键SAVETODISK，这是根据屏幕的提示输入存储数据的文件名，然后按OK就可以了；参数的存储可以分类存储也可以将所有的参数一起存储。

该文件可以通过同一区域中的LOADFROMDISK元件重新加再，也可以通过数据输入/输出设备存到磁盘上。

设定数据是在SERVICES/NC区域中用SAVENC或LOADNC软件来存储或加载。

⑵PLC程序在MMC上是以机器码的形式存储的，存储在SERVICES/DATAMANAGEMENT/PLC/DATA/的ANW-PROG这个文件上。

一般来说，机床功能调试完成后，机床厂家应将PLC程序存储。

PLC程序的存储在GENERALRESET画面中进行。

（这个画面中的软键都很重要，当你不了解其具体含义时不要乱按），SAVEPLC软键将当前PLCCPU内存中的所有程序存储到硬盘上的ANW-PROG文件中，PLCRESET软键隐含地将ANW-PROG文件加载到PLCCPU的内存中。

所以我们在操作机床时，不能随意删除文件，假如不小心删除了ANW-PROG，再执行PLC-RESET机床就因无PLC程序而无法工作。

⑶西门子还为SIN840C提供了一种硬盘备份功能-磁带机（STEAMER）,该功能是将硬盘上的所有数据（包括DOS系统）备份到一磁带上，该磁带一般为160MB或600MB，可以将整个硬盘备份下来，该功能需要磁带机来完成。

当硬盘损坏，可将磁带上的所有程序再传到新硬盘上。

⒋接口及常用接口信号的意义

接口信号的调用方法版本3及更高版本的调用方法依次软键：

DiagnosisServicesPLCservice，进入接口信号调用画面，通过此画面，可以查看到输入信号，输出信号，标志位（辅助继电器），数据块的状态，从而可根据语句表或梯形图的来查找机床的故障原因。

SIN840C的用户PLC程序是用STEP5语言来编写的，按照STEP5编程对输入输出信号等的定义，在接口画面中各软键对应的意义如下：

IW—输入字，机床的输入到PLC的信号（按钮，接近开关，压力开关等），

QW—输出字，PLC输出到机床的信号（信号指示，继电器，电磁阀等）

FW—标志字，PLC程序中的中间结果，或称为中间继电器，它表示的状态仅在程序内部使用及帮助进行故障的逻辑分析，没有物理的输出。

DB—数据字，在SIN840C系统中，PLC与NC之间的通讯是通过调用与赋值数据块的数据来完成的，NC将自己的状态输出到相应的数据块，PLC调用这些数据块，通过PLC程序进行处理，并将处理结果输出到对应的数据块。

DX—双字节数据字

T—计时器

C—计数器

IW，QW,FW,T,C是机床厂家在设计PLC程序时，根据机床功能，结构，电路而定义的地址，西门子保留一部分数据块作为NC>PLC通讯，机床厂家编制PLC程序时对这一部分数据块进行调用和赋值，了解了这部分数据块的意义，在查找故障时可以确定入手点（例如，机床进给停止，主轴信号分析等）。

◆总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

1.总结西门子系统故障的特点。

2.课外作业：

寻找相关的故障现象，并找到对应措施。