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主流的數控系統(tǒng)故障分析與維修

文章出處: 人氣：1419 發(fā)表時間：2020-09-02 16:23:14

數控系統(tǒng)是由硬件控制系統(tǒng)和軟件控制系統(tǒng)兩大部分組成。

硬件控制系統(tǒng)是以微處理器為核心，采用大規(guī)模集成電路芯片、可編程控制器、伺服驅動單元、伺服電機、各種輸入輸出設備（包括顯示器、控制面板、輸入輸出接口等）等可見部件組成。

軟件控制系統(tǒng)即數控軟件，包括數據輸入輸出、插補控制、刀具補償控制、加減速控制、位置控制、伺服控制、鍵盤控制、顯示控制、接口控制等控制軟件及各種參數、報警文本等組成。

數控系統(tǒng)出現故障后，就要分別對軟硬件進行分析、判斷，定位故障并維修。作為一個好的數控設備維修人員，就必須具備電子線路、元器件、計算機軟硬件、接口技術、測量技術等方面的知識。

一、電源引起的故障

1.系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)沒有反應，電源不能接通
1）外部電源沒有提供，缺相或外部形成了短路
2）電源的保護裝置跳閘形成了電源開路
3）PLC的地址錯誤或者互鎖裝置使電源不能正常接通
4）系統(tǒng)上電按鈕接觸不良或脫落
5）元氣件的損壞引起的故障
（熔斷器熔斷、浪涌吸收器的短路等）

2.電源模塊故障分析
1）整流橋損壞引起電源短路
2）續(xù)流二極管損壞引起的短路
3）電源模塊外部電源短路
4）濾波電容損壞引起的故障
5）供電電源功率不足使電源模塊不能正常工作

3.強電部分接通后，馬上跳閘
1）機床設計時選擇的空氣開關容量過小，或空氣開關的電流選擇撥碼開關選擇了一個較小的電流；
2）機床上使用了較大功率的變頻器或伺服驅動，并且在變頻器或伺服驅動的電源進線前沒有使用隔離變壓器或電感器，變頻器或伺服驅動在上強電時電流有較大的波動，超過了空氣開關的限定電流，引起跳閘。

二、系統(tǒng)顯示故障

1.系統(tǒng)上電后無顯示或黑屏
1）顯示模塊損壞
2）顯示模塊電源不良或沒有接通
3）顯示屏由于電壓過高被燒壞
4）系統(tǒng)顯示屏亮度調節(jié)調節(jié)過暗

2.系統(tǒng)上電后花屏或亂碼
1）系統(tǒng)文件被破壞
2）系統(tǒng)內存不足
3）外部干擾

3.系統(tǒng)上電后，NC電源指示燈亮但是屏幕無顯示或黑屏
1）顯示模塊損壞
2）顯示模塊電源不良或沒有接通
3）顯示屏由于電壓過高被燒壞
4）系統(tǒng)顯示屏亮度調節(jié)調節(jié)過暗

4. 運行或操作中出現死機或重新啟動
1）參數設置錯誤或參數設置不當所引起
2）同時運行了系統(tǒng)以外的其他內存駐留程序
3）系統(tǒng)文件受到破壞或者感染了病毒
4）電源功率不夠
5）系統(tǒng)元器件受到損害

5.系統(tǒng)上電后，屏幕顯示高亮但沒有內容
1）系統(tǒng)顯示屏亮度調節(jié)調節(jié)過亮
2）系統(tǒng)文件被破壞或者感染了病毒
3）顯示控制板出現故障

6. 系統(tǒng)上電后，屏幕顯示暗淡但是可以正常操作，系統(tǒng)運行正常
1）系統(tǒng)顯示屏亮度調節(jié)調節(jié)過暗
2）顯示器或顯示器的燈管損壞
3）顯示控制板出現故障

7. 主軸有轉速但CRT速度無顯示
1）主軸編碼器損壞
2）主軸編碼器電纜脫落或斷線
3）系統(tǒng)參數設置不對，編碼器反饋的接口不對
4）或者沒有選擇主軸控制的有關功能

8. 主軸實際轉速與所發(fā)指令不符
1）主軸編碼器每轉脈沖數設置錯誤，確認主軸編碼器每轉脈沖數是否設置正確；
2）PLC程序錯誤，檢查PLC程序中主軸速度和D/A輸出部分的程序；
3）速度控制信號電纜連接錯誤

三、CNC單元故障

典型CNC軟件裝置的結構：CNC系統(tǒng)軟件有管理軟件和控制軟件組成。管理軟件包括輸入、I/O處理、顯示、診斷等?？刂栖浖ㄗg碼、刀具補償、速度處理、插補計算、位置控制等。數控系統(tǒng)的軟件結構和數控系統(tǒng)的硬件結構兩者相互配合，共同完成數控系統(tǒng)的具體功能。早期的CNC裝置，數控功能全部由硬件實現，而現在的數控功能則由軟件和硬件共同完成。

目前數控系統(tǒng)的軟件一般有兩種結構：前后臺結構和中斷型結構：所謂前后臺型是指在一個定時采樣周期中，前臺任務開銷一部分時間，后臺任務開銷剩余部分的時間，共同完成數控加工任務。前臺任務一般設計成中斷服務程序。

CNC常見故障分析：

1.不能進入系統(tǒng)，運行系統(tǒng)時，系統(tǒng)界面出不出來
1）可能是系統(tǒng)文件被病毒破壞或丟失，可能是計算機被病毒破壞，也可能是系統(tǒng)軟件中文件損壞了或丟失了。重新安裝數控系統(tǒng)，將計算機的CMOS設為A盤啟動；插入干凈的軟盤啟動系統(tǒng)后，重新安裝數控系統(tǒng)。
2）電子盤或硬盤物理損壞，電子盤或硬盤在頻繁的讀寫中有可能損壞，這時應該修復或更換電子盤或硬盤；
3）系統(tǒng)CMOS設置不對。

2.運行或操作中出現死機或重新啟動
1）參數設置不當；
2）同時運行了系統(tǒng)以外的其他內存駐留程序；
3）正從軟盤或網絡調用較大的程序；
4）從已損壞的軟盤上調用程序；
5）系統(tǒng)文件被破壞。
系統(tǒng)在通訊時或用磁盤進行考貝文件時，有可能感染病毒，用殺毒軟件檢查軟件系統(tǒng)清除病毒或者重新安裝系統(tǒng)軟件進行修復

3. 系統(tǒng)出現亂碼
1）參數設置不合理
2）系統(tǒng)內存不足
3）操作不當
4）參數設置不當
5）系統(tǒng)發(fā)生溢出

4. 操作鍵盤不能輸入或部分不能輸入
1）控制鍵盤芯片出現問題
2）系統(tǒng)文件被破壞
3）主板電路出現問題
4）CPU出現故障

5. 輸入輸出不正常
1）I/O單元出現故障
2）外部干擾
3）I/O控制板電源沒有接通或電壓不穩(wěn)

6.系統(tǒng)網絡連接不正常
1）系統(tǒng)參數設置或文件配置不正確。
2）通訊電纜出現問題，通訊電纜不能夠過長，以免引起信號的衰減引起故障。
3）硬件故障，通訊網口出現故障或網卡出現故障，可以用置換法判斷出現問題的部位。

7.數據輸入輸出接口（RS 232）不能夠正常工作
1）系統(tǒng)的外部輸入輸出設備的設定錯誤或硬件出現了故障，在進行通訊時，操作者首先確認外部的通訊設備是否完好，電源是否正常。
2）參數設置的錯誤
通訊時需要將外部設備的參數與數控系統(tǒng)的參數相匹配，如波特率、停止位必須設成一致才能夠正常通訊。外部通訊端口必須于硬件相對應。
3）通訊電纜出現問題
不同的數控系統(tǒng)，通訊電纜的管角定義可能不一致，如果管角焊接錯誤或者是虛焊等，通訊將不能正常完成。另外通訊電纜不能夠過長，以免引起信號的衰減引起故障。

8.系統(tǒng)參數設定、調整錯誤引起的故障
系統(tǒng)參數的設定很重要，如果系統(tǒng)參數設置錯誤，就會引發(fā)各種各樣的故障現象如：系統(tǒng)不能正常啟動；不能正常運行；螺紋加工不能夠進行；系統(tǒng)顯示不正常；死機等。

9.系統(tǒng)外部干擾引起的故障
1）數控系統(tǒng)、機床、車間等接地不良
2）系統(tǒng)的連接電纜屏蔽層接地不良引起
3）電纜的布置、安裝不合理
4）系統(tǒng)各模塊的安裝、連接、固定的不可靠
5）電纜過長，引起系統(tǒng)信號的衰減
6）外部電源不穩(wěn)定，紋波過大

四、急停報警故障

數控裝置操作面板和手持單元上，均設有急停按鈕，用于當數控系統(tǒng)或數控機床出現緊急情況，需要使數控機床立即停止運動或切斷動力裝置（如伺服驅動器等）的主電源；當數控系統(tǒng)出現自動報警信息后，須按下急停按鈕。待查看報警信息并排除故障后，再松開急停按鈕，使系統(tǒng)復位并恢復正常。該急停按鈕及相關電路所控制的中間繼電器（KA）的一個常開觸點應該接入數控裝置的開關量輸入接口，以便為系統(tǒng)提供復位信號。

1.機床一直處與急停狀態(tài)，不能復位
1）電氣方面的原因，下圖為一普通數控機床的整個電氣回路的接線圖，從圖上可以清晰的看出可以引起急停回路不閉和的原因有：
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限位開關損壞
急停按鈕損壞
2）系統(tǒng)參數設置錯誤，使系統(tǒng)信號不能正常輸入輸出或復位條件不能滿足引起的急停故障；PLC軟件未向系統(tǒng)發(fā)送復位信息。檢查KA中間繼電器；檢查PLC程序。
3） PLC中規(guī)定的系統(tǒng)復位所需要完成的信息未滿足要求。如伺服動力電源準備好、主軸驅動準備好等信息。若使用伺服，伺服動力電源是否未準備好：檢查電源模塊；檢查電源模塊接線；檢查伺服動力電源空氣開關。
4） PLC程序編寫錯誤

2.數控系統(tǒng)在自動運行的過程中，報跟蹤誤差過大引起的急停故障
這一類故障現象是屬于運動狀態(tài)問題，實際上是進給伺服系統(tǒng)位置環(huán)在運動中出現了問題。位置偏差過大是根據位置環(huán)中的位置偏差計數器輸出的，既由來自光電脈沖編碼器反饋的反應工作臺實際運行距離的脈沖與來自數控系統(tǒng)所發(fā)的脈沖個數進行比較得出。這個偏差值的大小反映出數控系統(tǒng)要求某個軸運動的距離與軸實際移動的距離之間的差值，為使位置偏差不超出機床各軸要求的形狀為職公差，所以數控系統(tǒng)對這個偏差值的大小進行了設置規(guī)定，這個參數值的大小是可以更改的，如果參數丟失或者設置的數值過小，往往造成數控系統(tǒng)跟蹤誤差過大。其常見原因有如下幾點：

1）負載過大，如負載過大，或者夾具夾偏造成的摩擦力或阻力過大，從而造成加在伺服電動機的扭矩過大，使電動機造成了丟步形成了跟蹤誤差過大。
2）編碼器的反饋出現問題，如：編碼器的電纜是否出現了松動，或者用示波器檢查編碼其所反饋回來的脈沖是否正常。
3）伺服驅動器報警或損壞。
4）進給伺服驅動系統(tǒng)強電電壓不穩(wěn)或者是電源缺相引起。

3.伺服單元報警引起的急停
伺服單元如果報警或者出現故障，PLC檢測到后可以使整個系統(tǒng)處在急停狀態(tài)，直到將伺服部分的故障排除，系統(tǒng)才可以復位，如果是因為伺服驅動器報警而出現的急停，有些系統(tǒng)可以通過急停對整個系統(tǒng)進行復位，包括伺服驅動器，可以消除一般的報警。

4 主軸單元報警引起的急停
主軸單元如果報警或者出現故障，PLC檢測到后可以使整個系統(tǒng)處在急停狀態(tài)，直到將主軸部分的故障排除，系統(tǒng)才可以復位，如果是因為主軸驅動器報警而出現的急停，有些系統(tǒng)可以通過急停對整個系統(tǒng)進行復位，包括伺服驅動器，可以消除一般的報警。
1）主軸空開跳閘
2）主軸單元報警或主軸驅動器出錯，

五、手動操作類故障分析與維修

1.手動運行機床，機床不動作
1）機床鎖住按鈕損壞，使機床按鈕一直處在機床鎖住的狀態(tài)。數控機床機床如果機床鎖住按鈕被按下或者因為損壞而一直處于導通的狀態(tài)，機床各軸是不能夠運動的，在自動狀態(tài)下，系統(tǒng)可以向各個軸發(fā)運動指令，但軸不執(zhí)行。
2）系統(tǒng)參數設置錯誤錯誤，數控系統(tǒng)如果與軸相關的一些參數設置不當，可以造成軸運動不正?；虿荒軌蜻\行。
3）系統(tǒng)驅動程序沒有安裝或安裝不正確，某些數控系統(tǒng)在調試時必須按裝相應的驅動程序才能夠運行，如果驅動程序沒有安裝或者安裝的不正確，機床軸是不能夠正常運行的。
4）軟極限超程或硬極限超程
5）伺服驅動器報警或使能信號未到達
6）倍率選者開關選者0
7）動按鈕損壞或接觸不良

2. 手搖無效
1）機床鎖住按鈕損壞，使機床按鈕一直處在機床鎖住的狀態(tài)
2）脈沖發(fā)生器壞
3）伺服或主軸部分出現報警報警
4）系統(tǒng)參數設置不對
5）手搖使能無效，或使能信號沒有接通
為了安全考慮，一些手搖設置了一個使能按鈕，當使能按鈕被按下，系統(tǒng)檢測到這個信號以后，手搖所發(fā)的脈沖才能夠被系統(tǒng)接受，當使能信號沒有接通或系統(tǒng)沒有檢測到，手搖既無效。

3.手動移動機床超程后無法解除
1）機床超程信號接反或者是機床運動方向相反。機床在運行時超程是經常遇到的現象，在進行超程解除的時候有可能因為操作者的不熟練，將超程解除的方向弄反，某些數控系統(tǒng)廠家為了機床運行的安全性，在機床超程的時候設置了一些輸入信號，用來檢測數控機床的超程方向，如果檢測到數控機床超程后，機床只能夠向超程的相反方向運動，這樣能夠防止機床繼續(xù)向超程的方向運動。但是如果機床的超程信號接反或者是機床的運動方向相反，機床超程就不能夠正常解除，
解除方法：將軸的運動方向更改，或者將超程信號進行互換，此故障現象即可排除
2）PLC的編寫錯誤
3）參數設置錯誤

4.系統(tǒng)控制亂套，M、S、T指令有時執(zhí)行有時不能夠執(zhí)行或者執(zhí)行的動作不正確
1）參數設置錯誤或者是丟失從而引起系統(tǒng)的控制紊亂。
2）系統(tǒng)受到較強烈的干擾

5. 系統(tǒng)G00、G01、G02、G03指令均不能執(zhí)行
1）系統(tǒng)選擇了每轉進給，但是主軸未啟動
2）PLC中已經設定了主軸速度到達信號，但該信號沒有到達系統(tǒng)
3）軸的進給倍率選擇了零

6. 機床油泵、冷卻泵沒有啟動或啟動后沒有油、冷卻液輸出
1）輸入/輸出板或回路出現故障
2）電機電源相序不正確
如果油泵、冷卻泵直接使用的是普通三相交流電機，有可能是因為電機電源進線相序搞反，造成電機的反轉，致使油或冷卻液不能夠正常輸出。

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