數(shù)控系統(tǒng)維修
2021-12-03 09:24:00 點擊量：
數(shù)控系統(tǒng)，也叫計算機數(shù)字控制系統(tǒng)（CNC，NC）,是通過計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關的開關量等的一種控制器，目前廣泛應用于機械加工、飛剪、同步傳動、機器人等行業(yè)，是基于一種多軸聯(lián)動的一種控制系統(tǒng)。中國作為世界性的加工工廠，數(shù)控系統(tǒng)使用日益增多，數(shù)控系統(tǒng)維修成了生產(chǎn)過程中最根本的保證，數(shù)控系統(tǒng)維修也因此成為了當前控制行業(yè)的一個技術(shù)熱點，目前已經(jīng)成了一個行業(yè)，它也是在工控維修的基礎上發(fā)展起來的另外一門技術(shù)學科。 數(shù)控系統(tǒng)一般都是采用DSP等高速芯片作為控制核心（有些采用PC架構(gòu)），板件集成度非常高，同時數(shù)控系統(tǒng)不單只存在CNC控制器，同時擴連有伺服系統(tǒng)、光柵編碼器器等傳感系統(tǒng)、邏輯控制器（PLC）、顯示界面，另外還同絲桿等機械部件關系緊密，所以數(shù)控系統(tǒng)維修也是一項龐大的技術(shù)工程，對維修工程師不僅僅是硬件和軟件的，還有系統(tǒng)性的分析能力要求，因此數(shù)控系統(tǒng)維修是一種技術(shù)含量非常高的專業(yè)了。 編輯本段常見數(shù)控系統(tǒng)故障分類數(shù)控系統(tǒng)的故障可按故障的性質(zhì)、表象、原因或后果等分類。 (1) 以故障發(fā)生的部位，分為硬件故障和軟件故障。硬件故障是指電子、電器件、印制電路板、電線電纜、接插件等的不正常狀態(tài)甚至損壞，這是需要修理甚至更換才可排除的故障。而軟件故障一般是指PLC邏輯控制程序中產(chǎn)生的故障，需要輸入或修改某些數(shù)據(jù)甚至修改PLC程序方可排除的故障。零件加工程序故障也屬于軟件故障。最嚴重的軟件故障則是數(shù)控系統(tǒng)軟件的缺損甚至丟失，這就只有與生產(chǎn)廠商或其服務機構(gòu)聯(lián)系解決了。 (2) 以故障出現(xiàn)時有無指示，分為有診斷指示故障和無診斷指示故障。當今的數(shù)控系統(tǒng)都設計有完美的自診斷程序，時實監(jiān)控整個系統(tǒng)的軟、硬件性能，一旦發(fā)現(xiàn)故障則會立即報警或者還有簡要文字說明在屏幕上顯示出來，結(jié)合系統(tǒng)配備的診斷手冊不僅可以找到故障發(fā)生的原因、部位，而且還有排除的方法提示。機床制造者也會針對具體機床設計有相關的故障指示及診斷說明書。上述這兩部分有診斷指示的故障加上各電氣裝置上的各類指示燈使得絕大多數(shù)電氣故障的排除較為容易。無診斷指示的故障一部分是上述兩種診斷程序的不完整性所致(如開關不閉合、接插松動等)。這類故障則要依靠對產(chǎn)生故障前的工作過程和故障現(xiàn)象及后果，并依靠維修人員對機床的熟悉程度和技術(shù)水平加以分析、排除。 (3) 以故障出現(xiàn)時有無破壞性，分為破壞性故障和非破壞性故障。對于破壞性故障，損壞工件甚至設備的故障，維修時不允許重演，這時只能根據(jù)產(chǎn)生故障時的現(xiàn)象進行相應的檢查、分析來排除之，技術(shù)難度較高且有一定風險。如果可能會損壞工件，則可卸下工件，試著重現(xiàn)故障過程，但應十分小心。 (4) 以故障出現(xiàn)的或然性，分為系統(tǒng)性故障和隨機性故障。系統(tǒng)性故障是指只要滿足一定的條件則一定會產(chǎn)生的確定的故障；而隨機性故障是指在相同的條件下偶爾發(fā)生的故障，這類故障的分析較為困難，通常多與機床機械結(jié)構(gòu)的局部松動錯位、部分電氣工件特性漂移或可靠性降低、電氣裝置內(nèi)部溫度過高有關。此類故障的分析需經(jīng)反復試驗、綜合判斷才可能排除。 (5)以設備的運動品質(zhì)特性來衡量，則是設備運動特性下降的故障。在這種情況下，設備雖能正常運轉(zhuǎn)卻加工不出合格的工件。例如設備定位精度超差、反向死區(qū)過大、坐標運行不平穩(wěn)等。這類故障必須使用檢測儀器確診產(chǎn)生誤差的機、電環(huán)節(jié)，然后通過對機械傳動系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的最佳化調(diào)整來排除。 編輯本段故障的調(diào)查與分析這是排故的第一階段，是非常關鍵的階段，主要應作好下列工作： ① 詢問調(diào)查在接到機床現(xiàn)場出現(xiàn)故障要求排除的信息時，首先應要求操作者盡量保持現(xiàn)場故障狀態(tài)，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因。同時仔細詢問故障指示情況、故障表象及故障產(chǎn)生的背景情況，依此做出初步判斷，以便確定現(xiàn)場排故所應攜帶的工具、儀表、圖紙資料、備件等，減少往返時間。 ② 現(xiàn)場檢查到達現(xiàn)場后，首先要驗證操作者提供的各種情況的準確性、完整性，從而核實初步判斷的準確度。由于操作者的水平，對故障狀況描述不清甚至完全不準確的情況不乏其例，因此到現(xiàn)場后仍然不要急于動手處理，重新仔細調(diào)查各種情況，以免破壞了現(xiàn)場，使排故增加難度。 ③ 故障分析根據(jù)已知的故障狀況按上節(jié)所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原則。由于大多數(shù)故障是有指示的，所以一般情況下，對照設備配套的數(shù)控系統(tǒng)診斷手冊和使用說明書，可以列出產(chǎn)生該故障的多種可能的原因。 ④ 確定原因?qū)Χ喾N可能的原因進行排查從中找出本次故障的真正原因，這時對維修人員是一種對該設備熟悉程度、知識水平、實踐經(jīng)驗和分析判斷能力的綜合考驗。 ⑤排故準備有的故障的排除方法可能很簡單，有些故障則往往較復雜，需要做一系列的準備工作，例如工具儀表的準備、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采購甚至排故計劃步驟的制定等等 數(shù)控系統(tǒng)故障的調(diào)查、分析與診斷的過程也就是故障的排除過程，一旦查明了原因，故障也就幾乎等于排除了。因此故障分析診斷的方法也就變得十分重要了。 編輯本段診斷方法直觀檢查法 這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。 ① 詢問向故障現(xiàn)場人員仔細詢問故障產(chǎn)生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析判斷過程中可能要多次詢問。 ② 目視總體查看設備各部分工作狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)(例如各坐標軸位置、主軸狀態(tài)、刀庫、機械手位置等)，各電控裝置(如數(shù)控系統(tǒng)、溫控裝置、潤滑裝置等)有無報警指示，局部查看有無保險燒煅，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等。 ③ 觸摸在整機斷電條件下可以通過觸摸各主要電路板的安裝狀況、各插頭座的插接狀況、各功率及信號導線(如伺服與電機接觸器接線)的聯(lián)接狀況等來發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)故障的原因。 ④ 通電這是指為了檢查有無冒煙、打火、有無異常聲音、氣味以及觸摸有無過熱電動機和元件存在而通電，一旦發(fā)現(xiàn)立即斷電分析。 儀器檢查法 使用常規(guī)電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關直流及脈沖信號等進行測量，從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設置的相關信號狀態(tài)測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。 信號與報警指示分析法 ① 硬件報警指示這是指包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)在內(nèi)的各電子、電器裝置上的各種狀態(tài)和故障指示燈，結(jié)合指示燈狀態(tài)和相應的功能說明便可獲知指示內(nèi)容及故障原因與排除方法。 ② 軟件報警指示如前所述的系統(tǒng)軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據(jù)顯示的報警號對照相應的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。 接口狀態(tài)檢查法 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯(lián)接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關的，這些接口信號有的可以在相應的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調(diào)出。這種檢查方法要求維修人員既要熟悉本設備的接口信號，又要熟悉PLC編程器的應用。 參數(shù)調(diào)整法 數(shù)控系統(tǒng)、PLC及伺服驅(qū)動系統(tǒng)都設置許多可修改的參數(shù)以適應不同設備、不同工作狀態(tài)的要求。這些參數(shù)不僅能使各電氣系統(tǒng)與具體設備相匹配，而且更是使設備各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數(shù)的變化(尤其是模擬量參數(shù))甚至丟失都是不允許的；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。此類故障多指故障分類一節(jié)中后一類故障，需要重新調(diào)整相關的一個或多個參數(shù)方可排除。這種方法對維修人員的要求是很高的，不僅要對具體系統(tǒng)主要參數(shù)十分了解，既知曉其地址熟悉其作用，而且要有較豐富的電氣調(diào)試經(jīng)驗。 備件置換法 當故障分析結(jié)果集中于某一印制電路板上時，由于電路集成度的不斷擴大而要把故障落實于其上某一區(qū)域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復故障板。備件板的更換要注意以下問題。 更換任何備件都必須在斷電情況下進行。 許多印制電路板上都有一些開關或短路棒的設定以匹配實際需要，因此在更換備件板上一定要記錄下原有的開關位置和設定狀態(tài)，并將新板作好同樣的設定，否則會產(chǎn)生報警而不能工作。 某些印制電路板的更換還需在更換后進行某些特定操作以完成其中軟件與參數(shù)的建立。這一點需要仔細閱讀相應電路板的使用說明。 有些印制電路板是不能輕易拔出的，例如含有工作存儲器的板，或者備用電池板，它會丟失有用的參數(shù)或者程序。必須更換時也必須遵照有關說明操作。 鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細閱讀相關資料，弄懂要求和操作步驟之后再動手，以免造成更大的故障。 交叉換位法 當發(fā)現(xiàn)故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下，可以將系統(tǒng)中相同或相兼容的兩個板互換檢查，例如兩個坐標的指令板或伺服板的交換從中判斷故障板或故障部位。這種交叉換位法應特別注意，不僅硬件接線的正確交換，還要將一系列相應的參數(shù)交換，否則不僅達不到目的，反而會產(chǎn)生新的故障造成思維的混亂，一定要事先考慮周全，設計好軟、硬件交換方案，準確無誤再行交換檢查。 特殊處理法 當今的數(shù)控系統(tǒng)已進入PC基、開放化的發(fā)展階段，其中軟件含量越來越豐富，有系統(tǒng)軟件、設備制造者軟件、甚至還有使用者自己的軟件，由于軟件邏輯的設計中不可避免的一些問題，會使得有些故障狀態(tài)無從分析，例如死機現(xiàn)象。對于這種故障現(xiàn)象則可以采取特殊手段來處理，比如整機斷電，稍作停頓后再開機，有時則可能將故障消除。維修人員可以在自己的長期實踐中摸索其規(guī)律或者其他有效的方法 編輯本段數(shù)控系統(tǒng)維修與故障的排除這是排故的第二階段，是實施階段。 如前所述，數(shù)控系統(tǒng)故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此數(shù)控故障的一些常用排除方法在上面的分析方法中已綜合介紹過了，下邊則列舉幾個常見數(shù)控系統(tǒng)故障做一簡要介紹，供數(shù)控系統(tǒng)維修者參考。 電源 電源是維修系統(tǒng)乃至整個設備正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟失數(shù)據(jù)、造成停機。重者會毀壞系統(tǒng)局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網(wǎng)質(zhì)量高，因此其電氣系統(tǒng)的電源設計考慮較少，這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網(wǎng)來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現(xiàn)由電源而引起的故障。我們在設計數(shù)控機床的供電系統(tǒng)時應盡量做到： 提供獨立的配電箱而不與其他設備串用。 電網(wǎng)供電質(zhì)量較差的地區(qū)應配備三相交流穩(wěn)壓裝置。 電源始端有良好的接地。 進入數(shù)控機床的三相電源應采用三相五線制，中線(N)與接地(PE)嚴格分開。 電柜內(nèi)電器件的布局和交、直流電線的敷設要相互隔離。 數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障 ① 位置環(huán)報警?？赡苁俏恢脺y量回路開路；測量元件損壞；位置控制建立的接口信號不存在等。 ② 坐標軸在沒有指令的情況下產(chǎn)生運動?？赡苁瞧七^大；位置環(huán)或速度環(huán)接成正反饋；反饋接線開路；測量元件損壞。 設備坐標找不到零點 可能是零方向在遠離零點；編碼器損壞或接線開路；光柵零點標記移位；回零減速開關失靈。 設備動態(tài)特性變差 工件加工質(zhì)量下降，甚至在一定速度下機床發(fā)生振動 這其中有很大一種可能是機械傳動系統(tǒng)間隙過大甚至磨損嚴重或者導軌潤滑不充分甚至磨損造成的；對于電氣控制系統(tǒng)來說則可能是速度環(huán)、位置環(huán)和相關參數(shù)已不在最佳匹配狀態(tài)，應在機械故障基本排除后重新進行最佳化調(diào)整。 偶發(fā)性停機故障 這里有兩種可能的情況：一種情況是如前所述的相關軟件設計中的問題造成在某些特定的操作與功能運行組合下的停機故障，一般情況下數(shù)控系統(tǒng)斷電后重新通電便會消失；另一種情況是由環(huán)境條件引起的，如強力干擾(電網(wǎng)或周邊設備)、溫度過高、濕度過大等。這種環(huán)境因素往往被人們所忽視，例如南方地區(qū)將設備置于普通廠房甚至靠近敞開的大門附近，電柜長時間開門運行，附近有大量產(chǎn)生粉塵、金屬屑或水霧的設備等等。這些因素不僅會造成故障，嚴重的還會損壞數(shù)控系統(tǒng)與設備，務必注意改善。 編輯本段現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢目前數(shù)控系統(tǒng)的核心技術(shù)都掌握在外國人的手里，數(shù)控系統(tǒng)的軟件、圖紙等都比較缺乏，國內(nèi)自主品牌這幾年的發(fā)展雖然很快，但市場占有率還不夠高特別是高端產(chǎn)品幾乎為零，因此國內(nèi)的數(shù)控數(shù)控維修還沒有形成很大的行業(yè)規(guī)模，目前很多數(shù)控系統(tǒng)維修公司都停留在摸索階段，或者只能是解決一些部件問題和局部故障，用戶在選擇數(shù)控系統(tǒng)維修供應商時候一定要找規(guī)模比較大，技術(shù)實力比較雄厚的企業(yè)，比如LONGI等大的技術(shù)服務公司，客戶不要因為貪圖小便宜和廣告而誤了自己的大事，有些責任心和技術(shù)差的維修公司可能會把小問題搞成大故障，給自己的設備帶來不可修復的遺憾。 隨著數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)維修從時域維修趨向于數(shù)據(jù)域維修，新出的數(shù)控系統(tǒng)的傳輸基本上已經(jīng)開始以SERCOS等總線為主，網(wǎng)絡化控制，靠以往的那種頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳的傳統(tǒng)方法是無法診斷這類故障的了，數(shù)控系統(tǒng)維修也必須借助網(wǎng)絡診斷工具來分析整體系統(tǒng)的數(shù)據(jù)才可能找到故障點，這些對數(shù)控維修工程師的技術(shù)都是一種考驗和挑戰(zhàn)。以上提供參考謝謝！
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