数控维修专讲第六课FANUC 系统的基本检查与测试.docx

1、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

2、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

3、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：(501)Hz； AC220V输入：电压值：220(1 )V；频率：(501)Hz： AC200V输入：电压值：200(1 )V：频率：(501)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

4、1)Hz；或AC220(1 )V；(601)Hz：但不宜是AC200V/(601)Hz： 伺服单元的电源输入：AC200(1 )V；频率：(501)Hz；或AC220(1 )V；(601)Hz：但不宜是AC200V/(601)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(110)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

5、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(1lO)V。 3)系统外部输入、输出信号用24V电压：+24(110)V。 4)系统位置控制电路用+15V电压：+15(15

6、%)V。 5)系统位置控制电路用15V电压：-15(15)V。 6)系统电源模块基准10V电压：+10(10.5%)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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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。2FANUC系

12、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D

13、GNOS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)FS ll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

14、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

15、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DGNOSPARAM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

16、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INPU

17、T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。

18、 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

19、：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)： bi

20、t7：纸带读入中。DGNl001： bit0：后台编辑纸带读入中。 (3)FS 15/150诊断参数地址及意义 在FANUC 15/150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、DG

21、Nl001，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)FS 0i/PM0/16/18诊断参数地址及意义 在PANUC 0i/PM0/16/18系统中，可以直接通过诊断参数

22、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

23、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； bit

24、1：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(TR ESC)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

25、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FANUC 0i/PM0系统中，可以直接通过诊断参数DGN020到DGN025进行自动

26、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。