数控维修专讲第六课FANUC 系统的基本检查与测试.docx
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数控维修专讲第六课FANUC系统的基本检查与测试
数控维修专讲第六课FANUC系统的基本检查与测试
第六课FANUC系统的基本检查与测试
5.1系统常规检查在维修数控机变压器时，为了保证机变压器安全、可靠的运行，不论故障是否与以下检查有关，通常情况下都应首先对数控系统作常规的检查与测试。
这些检查包括外观检查与电源电压的确认两个方面。
1．系统的外观检查
（1）部件的外观检查数控装置与伺服驱动的外观检查应包括以下几个方面：
1）检查MDI/CRT单元、机变压器操作面板等单元的元器件外观有无破损。
2）检查控制单元、伺服驱动器、电源单元、I/O单元、PLC、电动机及编码器等单元的元器件有无不良；外形是否有破损、污染。
3）各连接电缆是否有破损、绝缘损坏或插接不良等。
（2）安装检查
1）检查控制单元、伺服驱动器、电源单元、I/O单元、PLC等单元是否安装牢固，模块是否有松动、脱落现象。
2）检查面板上、机变压器上的操作元器件是否安装牢固。
3）检查连接电缆线是否按照要求布置、固定，电缆插头是否已经可靠固定。
4）检查各I/O连接端子的接线是否有松动，安装是否牢固等。
（3）连接检查1）检查系统、驱动的电源连接是否正确。
2）检查CNC、SV驱动器、PLC、I/O单元的接地线连接是否正确，线径是否足够大，连接位置是否合理，保护地是否为单点接地。
3）检查信号电缆是否已经可靠、合理接地。
4）如果电缆线已经更换，则应检查更换的电缆线是否符合系统要求；屏蔽层是否已经可靠连接等。
2．电源电压的确认作为系统的输入电压，应根据系统所使用电压的不同，满足系统安装、使用说明书规定的要求。
一般来说，系统对于输入电压的基本要求如下：
（1）交流输入电压系统交流主回路与控制回路的电压：
AC380V输入：
电压值：
380（）1V：
频率：
（50±1）Hz；AC220V输入：
电压值：
220
（1）V；频率：
（50±1）Hz：
AC200V输入：
电压值：
200
（1）V：
频率：
（50±1）Hz：
（2）FANUC系统各单元规定的交流输入电压控制单元的电源输入：
AC200
（1）V；频率：
（50±1）Hz；或AC220
（1）V；（60±1）Hz：
但不宜是AC200V/（60±1）Hz：
伺服单元的电源输入：
AC200
（1）V；频率：
（50±1）Hz；或AC220
（1）V；（60±1）Hz：
但不宜是AC200V/（60±1）Hz：
当使用FANUC标准电源变压器时，可以使用的输入电压为：
AC200V、220V、230V、240V、380V、415V、440V、450V、480V、550V（误差不超过+10％，－15％），系统输入电压应按照上述要求进行连接。
（3）直流输入电压DC24V输入：
电压值：
24（1±10％）V；并经过符合要求的滤波处理。
在部分系统中，由于系统内部采用了开关稳压电源，因此允许输入电源有较大的允差。
在这种前提下，对DC24V输入的要求为：
电压值：
24（1±）V；并经过符合要求的滤波处理。
（4）系统电源模块的输出电压系统电源模块的输出电压，主要是指供给系统内部各单元使用的各类电压，电压值必须保证正确。
维修时应对其进行测量、检查，并通过系统电源内部的相应调整元器件的调整，保证各电压值在允许范围内。
在FANUC系统中，常用的电压种类与要求如下：
1）系统逻辑电路用5V电压：
+5（±5％）V。
2）系统输入、输出信号，显示器用24V电压：
+24（1±lO％）V。
3）系统外部输入、输出信号用24V电压：
+24（1±10％）V。
4）系统位置控制电路用+15V电压：
+15（1±5%）V。
5）系统位置控制电路用－15V电压：
-15（1±5％）V。
6）系统电源模块基准10V电压：
+10（1±0.5%）V。
当系统发生故障时，首先需要判别故障发生的部位，即：
初步确定故障发生在系统内部还是系统外部。
当故障发生在系统外部时，还需要判别故障是由PLC程序逻辑条件不满足或是机床侧的元器件故障引起的。
在某些情况下，机床也可能因为系统处在等待外部信号输入的状态，而暂时无动作。
为此，在维修时，应熟练掌握系统的自诊断技术，随时检查系统、PLC、机床的接口信号状态与系统的内部工作状态，以便判断故障原因。
在维修中，系统状态的检查包括接口信号诊断与系统状态诊断两个方面。
在不同的数控系统中，状态诊断的内容与方法不尽相同，维修人员应根据机床的实际使用系统情况，对照有关说明书进行。
以FS0系统为例，表2-1列出了FS0系统主要接口信号与对应的诊断参数范围。
对于数字I/O信号，诊断参数的每一字节的相应位与对应的输入/输出状态一一对应，“1”代表信号接通，“0”代表信号断开。
由此可见，通过检查诊断参数可以获得大量维修时所需要的信息。
1.I/O信号的构成通过I/O信号的状态诊断，确定故障部位和分析故障原因是维修时用得最多的方法一。
I/O信号的数量与构成，在不同的系统中有所不同。
对于FANUC系列数控系统，根据系统的功能与结构，可以分为不带内部PMC与带内部PMC（PLC）两种形式。
不带内部PMC的数控系统的I/O信号特点是：
不论系统功能、I/O单元如何，各输入、输出信号的作用和地址总是固定不变的。
如对于FS0系统：
输入X016.5总是X轴参考点减速信号（*DECX）；输出Y048.0总是X轴参考点到达信号等等。
此外，在不带内部PMC的系统中，也没有CNC与PMC间的信号转换过程，对应的输入、输出信号与CNC侧的内部信号一一对应。
如：
从机床（或操作面板）到系统的输入信号X016.2（+X方向键）的状态与CNC内部信号G116.2的状态完全相同；输出到机床（或操作面板）X轴参考点到达信号Y048.0，与CNC内部信号F148.0的状态完全相同等等。
在带内部PMC的数控系统中，根据所选用的系统、内部PMC类型、I/O单元的不同，其信号的数量有所不同。
除少量输入、输出信号的作用和地址固定不变外，大部分输入、输出信号的作用和意义，在不同的机床上有不同的含义，维修时必须参照机床的电气原理图与PLC程序进行检查。
以FS0C数控系统为例，不带内部PMC的系统，I/O接口信号的构成如图2-11所示。
图中X016.0-X022.7是从机床（或操作面板）到系统的输入信号；Y048.0-Y053.7是从系统到机床（或操作面板）的输出信号。
它们与系统诊断数据DGN016.0-022.7、DGN048.0-053.7一一对应；并且与DGNll6.0-122.7、DGNl48.0-53.7状态完全相同。
带内部PMC的数控系统，I/O接口状态与信号构成如图2-12所示。
图2-12中，X016.0-X022.7，X000.0-X008.7，X010.0-X014.7是从机床（或操作面板）到系统的输入信号；Y048.0-Y053.7，Y080.0-Y082.7，Y084.0-Y086.7是从系统到机床（或操作面板）的输出信号。
它们与系统诊断数据DGN016.0-022.7，DGN000.0-008.7，DGN010.0-014.7，DGN048.0-053.7，DGN080.0-082.7，DGN084.0-086.7一一对应。
而G100.0-G131.7则是从PMC输出到CNC的内部信号（PMC输出），F148.0-F178.7是从CNC输入到PMC的内部信号（PMC输入），它们分别与系统诊断数据DNGl00.0-DNGl31.7，DNGl48.0-DNGl48.7一一对应。
在这种情况下，DNGl6.2与DNGll6.2可能具有完全不同的含义，前者代表来自机床侧的输入信号X16.2，后者代表由PMC输出到CNC的内部信号G116.2，其作用与意义有本质区别。
当系统采用了附加I/O单元B2时，增加的输入信号X1000.0-X1012.7也是从机床（或操作面板）到系统的输入信号：
输出信号Y1020.O-Y1028.7是从系统到机床（或操作面板）的输出信号。
2．FANUC系统I/O信号状态的显示与输出模拟
在FANUC系统中，通过系统的MDI/CRT面板检查、诊断的接口信号状态，实质上是输入、输出缓冲存储器的内容，当系统与外部信号连接的接口电路（如输入接收器或输出驱动器）发生故障时，诊断信号的状态将与实际输入、输出不同。
为了方便维修与调试，部分系统还可以通过修改输入、输出缓冲存储器的内容，对外部信号进行模拟输入/输出。
系统的状态诊断操作，在不同的数控系统中有所不同，维修时可以参考数控系统的维修说明书进行。
由于状态诊断是维修数控机床的重要手段，现将常用系统的状态诊断操作步骤介绍如下：
（1）FS0/6输入/输出信号的状态诊断1）按系统MDI/CRT操作面板上的〖DGNOS〗键，系统显示诊断页面。
2）按系统MDI/CRT操作面板上的〖PAGE〗键（换页）或〖CURSOR〗（光标移动键），可以逐页显示诊断信号的状态。
3）在系统显示诊断页面时，亦可以通过输入诊断地址及〖INPUT〗键，直接搜索所需要的诊断页面。
（2）FSll输入/输出信号的状态诊断1）在系统显示“机能选择”页面时，按下系统MDI/CRT的软功能键〖SERVICE〗习，显示系统维修页面（“机能选择”页面可以通过面板上的“机能”菜单键直接进入）。
2）按系统MDI/CRT的软功能键〖CHAPTER〗，使显示器出现软功能键〖DGNOS〗。
3）按系统MDI/CRT的软功能键〖DGNOS〗键，显示诊断页面；或通过多次操作软功能键〖SERVICE〗，亦可以显示诊断页面。
4）按系统MDI/CRT操作面板上的〖PAGE〗键（换页）或〖CURSOR〗（光标移动键），可以逐页显示诊断信号的状态；或按操作菜单键，切换到操作选择页面，按下软功能键〖INP-NO〗进入操作引导方式；在面板上用地址与数字键，输入诊断地址后，按〖EXEC〗键，可以直接搜索所需要的诊断参数。
（3）FSl5的输入/输出信号的状态诊断1）按MDI/CRT面板上的[CNC/PMC]键。
2）按MDI/CRT面板上的[PCDGN]软功能键。
3）用MDI面板的地址与数字键输入诊断地址（如：
X100）后，按[SEARCH]软功能键，直接检索，显示所需要的诊断参数。
4）按系统MDI/CRT面板上的换页键，亦可逐页诊断信号的状态。
（4）FS0i/PM0/16/18输入/输出信号的状态诊断1）按系统MDI/DPL操作面板上的〖SYSTEM〗习键，显示系统页面。
2）按系统MDI/DPL操作面板上的〖DGNOS／PARAM〗键，显示诊断页面。
3）用MDI面板的地址与数字键输入诊断地址后，按〖NO检索〗键，直接搜索所需要的诊断参数。
4）按系统MDI/CRT操作面板上的〖PAGE〗键（换页）或〖CURSOR〗（光标移动键），也可以逐页显示诊断信号的状态。
（5）输出信号的模拟发送在部分FANUC系统中，在PLC停止程序运行时，还可以通过修改输入、输出缓冲存储器的内容，对外部信号进行模拟输出。
以FS0为例，其操作步骤如下：
1）选择MDI操作方式或使系统进入“紧停”状态。
2）打开系统的“程序保护”开关。
3）按系统MDI/DPL操作面板上的〖OFFSET/SETTING〗键，系统显示偏置/设定页面。
4）按系统MDI/DPL操作面板上的〖SETTING〗软功能键，选择设定页面。
5）按系统MDI/DPL操作面板上的数字键，输入参数PWE=I，使参数写入“使能”。
6）按系统MDI/CRT操作面板上的〖DGNOS〗键，系统显示诊断页面。
7）按系统MDI/CRT操作面板上的〖PAGE〗键（换页），显示输出诊断信号所在的页面。
8）按〖CURSOR〗（光标移动键），或通过输入诊断地址及〖INPUT〗键，将光标移动到需要输出的信号下。
9）按系统MDI/CRT操作面板上的数字键，输入诊断数据。
10）按〖INPUT〗键或〖START〗键，系统向输出端发送外部模拟输出信号。
由于输出信号的模拟发送直接控制了机床的动作，因此这一操作要在对机床的机械结构，特别是动作的“互锁”条件十分了解的前提下，才能进行以上操作；此外，PMC的工作也必须处于停止状态，因此，本方法通常只能在机床首次调试时使用，维修人员如无十分把握，最好还是使用手动操作电磁元器件等措施，进行输出信号的模拟控制。
通过系统的显示面板，除可以检查、诊断I/O接口信号的状态外，还可以检查系统的实际工作状态。
在FANUC系统中包括以下几个方面。
1．自动运行停止的状态诊断当机床在自动工作方式下，系统无报警，“循环起动”指示灯亮，但机床却没有动作（即出现所谓的“死机”）时，可以借助这些信息，观察系统的停机原因。
在常用的FANUC系统中，对应的诊断参数及含义如下：
（1）FS0/6诊断参数地址及意义在FS0/6系统中，自动运行停止诊断参数号为DGN700、701，对应位的信号分别见表2-2和表2-3。
当DGN700、701对应位状态为“1”时，代表的意义如下CSCT：
等待主轴转速到达信号；CITL：
轴互锁信号接通：
COVZ：
进给倍率为0％；CINP：
进行到位检测；CDWL：
暂停指令执行中；CMTN：
运动指令执行中；CFIN：
M、S、T指令执行中。
CRST：
外部复位生效、复位按钮接通、复位与倒带信号生效；CTRD：
纸带阅读机接口的数据输入中；CTPU：
纸带阅读机接口的数据输出中。
（2）FSll诊断参数地址及意义在FSll系统中，自动运行停止诊断参数号为DGNl000、DGNl001，对应位状态为“1”时代表的意义如下：
DGNl000：
bit0：
进行到位检测；bitl：
进给速度倍率为0％：
bit2：
手动进给速度倍率为0％；bit3：
轴互锁信号接通或起动互锁信号接通；bit4：
等待主轴转速到达信号；bit5：
等待主轴零脉冲信号（螺纹加工时用）；bit6：
等待主轴位置信号（主轴每转进给用）：
bit7：
纸带读入中。
DGNl001：
bit0：
后台编辑纸带读入中。
（3）FS15/150诊断参数地址及意义在FANUC15/150系统中，CNC工作状态诊断与PLC状态诊断在不同的区域，它可以通过如下操作进入CNC工作状态诊断页面：
1）按MDI/CRT操作面板上的“机能选择”软功能键，进入系统的机能显示页面。
2）按〖SERVICE〗软功能键，进入维修页面。
3）通过MDI上的数字键输入诊断参数号（如：
1000），按软功能键〖INP-NO〗可显示诊断数据DGNl000的状态。
4）在维修页面下，亦可通过按多次“选页”键，使诊断参数逐页显示检索所需的诊断页面。
通过诊断参数DGNl000、DGNl001，可以显示自动方式下、系统无报警、“循环起动”指示灯亮、但机床没有动作的原因。
DGNl000、DGNl001各对应位状态显示为“1”时的含义如下：
DGNl000：
bit0：
进行到位检测；bit1：
进给速度倍率为0％：
bit2：
手动进给速度倍率为0％；bit3：
轴互锁信号或起动互锁信号接通；bit4：
等待主轴转速到达信号；bit5：
等待主轴零脉冲信号；bit6：
等待主轴位置信号；bit7：
纸带读入中。
DGNl001：
bit0：
后台编辑纸带读入中。
（4）FS0i/PM0/16/18诊断参数地址及意义在PANUC0i/PM0/16/18系统中，可以直接通过诊断参数DGN000至DGN016显示自动运行状态，这些信息指示了系统在执行自动指令时所处的状态。
在图2-13所示的页面中，每一行右边的状态显示为“1”时，实际系统的内部工作状态如表2-4所示。
2．不能自动运行的状态诊断当机床在自动工作方式下，系统无报警,“循环起动”指示灯不亮，机床不能执行自动加工程序；或自动加工出现加工中断时，可以借助这些信息，观察故障的原因。
（1）FS0/6诊断参数地址及意义在FS0/6系统中，当自动操作方式下的加工过程出现停止时，诊断参数DGN712的信息指示了自动加工中断，以及“循环起动”灯（STL）关闭可能的原因（如下表）。
注意：
DGN712的状态应在故障发生后即进行检查，若故障发生后系统电源被切断，当电源再次接通时，DGN712所有位将被清零。
通过各诊断数据的状态组合，可以分析、确定系统实际所处的状态，这些状态的含义见表2-5。
ESP：
紧停状态：
RRW：
输入了复位或倒带信号ERS：
外部复位信号接通；RST：
系统复位键生效。
（3）FSl5诊断参数地址及意义在FSl5系统中，当自动运行方式下的加工出现停止时，诊断参数DGNl005-DGNl010的信息指示了自动加工中断，以及“循环起动”灯（STL）关闭可能的原因。
诊断参数的显示操作方式同前述，对应位为“1”时的含义如下：
DGNl005：
bit0：
在MDI方式下，DI或DO信号无效；bit1：
在重新定位（REPOS）方式下，DI或DO无效；bit2：
由于其他原因引起的加工中断。
DGNl006：
bit0：
系统的自动运行停止信号（*SP）生效；bitl：
系统存在报警；
bit2：
系统的程序重新起动信号（SRN）、为“1”；bit3：
所选择的程序在后台编辑中；bit4：
外部设备未准备好；bit5：
MDI未执行完成；bit6：
系统的刀具取消信号（TRESC）生效；bit7：
系统不允许反向执行程序。
DGNl007：
bit0：
外部报警信息；bit2：
系统出现P/S报警；bit4：
伺服报警；bit5：
I/O报警；bit6：
修改了需要关机生效的参数；bit7：
系统出错。
DGNl008：
bit0：
后台编辑出现P/S报警；bitl：
程序编辑出现P/S报警；bit2：
系统过热；bit0：
子CPU出错；bit4：
同步出错；bit5：
参数写入开关被打开；bit6：
超程/外部数据输入、输出出错；bit7：
PMC出错。
DGNl009：
bit0：
系统处于警告状态。
DGNl010：
bit0：
系统紧停信号生效；bitl：
复位和反绕信号生效；bit2：
外部复位信号生效；bit3：
面板上的复位键生效。
（4）FS0i/PM0/16/18诊断参数地址及意义在FANUC0i/PM0系统中，可以直接通过诊断参数DGN020到DGN025进行自动运行停止状态的显示，这些信息指示了系统不执行自动加工程序的原因。
表2-6列出了诊断参数DGN020到DGN025右边的状态显示为“1”时，实际系统所处的内部工作状态。
通过表2-6的各诊断数据的状态组合，可以分析、确定系统实际所处的状态，这些状态的含义如图2-14所示。
3．坐标轴的位置跟随误差检测坐标轴的位置跟随误差是坐标轴指令位置与实际位置间的差值，在数控机床上，它亦反映了系统的动态跟随精度与静态定位精度。
这是在维修过程中，需要特别引起注意的重要参数。
在不同的FANUC系统中，各坐标轴跟随误差的诊断参数号如下：
（1）FS0/6诊断参数地址DGN800：
X轴位置跟随误差；DGN801：
Y轴位置跟随误差；DGN802：
Z轴位置跟随误差；DGN803：
4轴位置跟随误差。
-
（2）FS11/FS15诊断参数地址DGN3000：
与轴选择对应，为X、Y、Z、4、5轴位置跟随误差。
（3）FS0i/PM0/16/18诊断参数地址
DGN300：
与轴选择对应，为X、Y、Z、4、5轴位置跟随误差。
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