毕业论文数控机床故障诊断与修复——基于802C base line数控系统的数控车床电气控制系统部分故障诊断与修复05602.doc

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1、Xxxxxxxx大学高等教育自学考试毕业设计（论文）任务书 题目名称数控机床故障诊断与修复基于802C base line数控系统的数控车床电气控制系统部分故障诊断与修复学生姓名xxx准考证号xxxxxxxxx题目来源教师科研 社会实践实验室建设 其它题 目 类 型理论研究 应用研究设计开发 其它选题背景及目的随着市场对机床生产的机械零件加工精度的不断提高，市场的竞争日趋激烈，大批量产品低精度的生产越来越少，小批量的、高精度的产品生产的比重越来越大，迫切需要大量的高精度加工设备来满足上述需求。一方面，我国机械行业的企业的投入大量的资金用于购置新设备，来实现设备的升级与换代。另一方面，我国的大学

2、教育中只有极少数的学校开设了数控系统使用与维护的课程，从而社会需求大量能使用与维护数控系统的应用型人才。为了解决这一矛盾，我们让学生通过完成这个任务的过程，来实现了将三年所学知识进行一次综合的运用，学会正确面对技术问题，分析技术问题，根据问题查找相关资料。做出决策，进行数控系统安装与调试，完成安装调试技术文件的撰写。论文修改，自我认识与评价。从而完成一个具备基本数控设备的系统调试与维护的技术人员培养过程。工作任务及要求工作任务：1）分析题目要求；2）根据题目查找相关资料；3）进行数控系统知识学习；4）进行数控系统的安装与调试；5）进行论文撰写；6）制作论文答辩PPT；7）进行论文答辩准备；毕业

3、设计要求：1）根据时间安排按时完成任务；2）主动与指导老师沟通；3）独立完成论文撰写；4）论文字数不少于10000字；5）图表需加编号；时间安排1. 开题报告: 2011年 11 月 17 日 至 2011 年 11 月 20 日。2. 完成初稿： 2012 年 2 月 10 日 至 2012 年 2 月 20 日。3答 辩： 2012 年 3月 25 日 至 2012 年 3 月 28 日。以上内容由指导教师填写指导教师签 字教师姓名： 年 月 日助学点审核审核意见： 组长签字： 年 月 日学生接受任务签字接受任务时间：2011年 11 月 21 日 学生签名：xxxxx 西南科技大学高等教

4、育自学考试毕业设计（论文）申报表 学生姓名xxxx性别x年龄xx准考证号xxxxxxx学生住址xxxxxxxxx联系电话xxxxxxxx毕业设计（论文）题目名称数控机床故障诊断与修复基于802C base line数控系统的数控车床电气控制系统部分故障诊断与修复拟请指导教师xxxxxx指导教师职称xxxxx指导教师电话xxxxxxxx指导教师单位xxxxxxxxx选题背景及目的随着市场对机床生产的机械零件加工精度的要求不断提高，迫切需要大量的高精度加工设备来满足上述需求。而实际情况是，一方面，我国机械行业的企业的投入大量的资金用于购置新设备，来实现设备的升级与换代。同时，生产机械设备的厂家为满

5、足市场对数控设备的大量需求，在生产的产品中大量使用数控系统。另一方面，我国的大学教育中只有极少数的学校开设了数控系统使用与维护的课程，从而社会需求大量能使用与维护数控系统的应用型人才。为了解决这一矛盾，我们让学生通过完成这个任务的过程，来实现了将三年所学知识进行一次综合的运用，学会正确面对技术问题，根据问题查找相关资料。做出决策，进行数控系统安装与调试，完成安装调试技术文件的撰写。从而完成一个具备基本数控设备的系统调试与维护的技术人员培养过程。工作任务及要求工作任务：1）分析题目要求；2）根据题目查找相关资料；3）进行数控系统知识学习；4）进行数控系统的安装与调试；5）进行论文撰写；6）制作论

6、文答辩PPT；7）进行论文答辩准备；毕业设计要求：1）根据时间安排按时完成任务；2）主动与指导老师沟通；3）独立完成论文撰写；4）论文字数不少于10000字；5）图表需加编号；时间安排1. 开题报告: 2011年 11 月 17 日 至 2011 年 11 月 20 日。2. 完成初稿： 2012 年 2 月 10 日 至 2012 年 2 月 20 日。3答 辩： 2012 年 3 月 25 日 至 2012 年 3 月 28 日。助学中心评审意见主考院校评审意见摘 要数控机床电气控制系统是其核心，当电气控制系统发生故障时，应迅速诊断故障，排除事故，使其恢复正常，同时应进行预防性维护，这对于

7、提高数控设备运行效率非常重要。随着市场对机床生产的机械零件加工精度的要求不断提高，从而社会需求大量能使用与维护数控系统的应用型人才。迫切需要大量的高精度加工设备来满足上述需求。本毕业设计简单的介绍了数控车床的概念及特点对西门子802C base line 数控车床的结构组成及其特点进行了介绍，并对西门子802c base line 的电气部分作了详细的介绍，介绍了该部分主要的电气元件，及元件功能。分析列举了实际生产过程中数控机床电气部分可能出现的一些简单故障，其中包括各个电气元件可能出现的问题故障，数控车床自动报警相应故障，并对相应的故障的排查维修进行了阐述。关键词： 西门子802C 电气 故

8、障维修 AbstractCNC machine tool electrical control system is the core, when the electric control system malfunctions, should prompt the diagnosis fault, eliminate accident, which returned to normal, and preventive maintenance, to improve the operation efficiency of the equipment is very important in NC

9、 As the market for machine tool manufacturing mechanical parts processing precision requirements continue to increase, thus the society needs a large number of use and maintenance of NC system application talents. Urgent need for a large number of high-precision processing equipment to meet the need

10、s of. The graduation design and simple CNC lathe was introduced the concept and characteristic of the Siemens 802C base line NC lathe structure and characteristics were introduced, and the Siemens 802C base line electrical parts were introduced in detail, introduces the main part of electrical compo

11、nents, components and functions. Analysis of cited during the actual production process of CNC machine tool electrical parts may have some simple faults, including the various electrical components possible fault, CNC lathes automatic alarm fault, and the corresponding troubleshoot repair are discus

12、sed.Key words: Siemens 802C electrical Fault repair 1 前 言20世纪80年代初，国内先后从日本、美国等国引进了一些数控装置及主轴、伺服系统的生产技术，并陆续投入了批量生产，从而结束了数控机床发展徘徊不前的局面，推动了数控机床的发展。到20世纪90年代初，国内的数控机床及数控系统的生产具有了一定的规模，但前进中的数控机床产业正面临十分严峻的形势。进入WTO后，中国将进入日趋完善的国内外相统一的大市场，大量数控机床及数控系统进口，将对发展中的数控产业造成巨大的冲击。2003年开始，中国已成为全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。

13、随着，“数字制造”这一新理念被引入中国制造业，从而使社会需求大量能使用与维护数控系统的应用型人才。随着电子信息技术的发展，世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代，其中数控机床就是代表产品之一。数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础。它为国民经济各个部门提供装备和手段，具有无限放大的经济与社会效应。目前，欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程，而中国从20世纪80年代开始起步，至今仍处于发展阶段。基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与国外高档数控机床的水平差距很大。但是已经初具规模，国内现有广州数控、上海开通、北京凯恩帝、武汉华中、武汉华兴、成都广泰、深圳珊

14、星、航天世纪星等等，主要问题是缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏有效的合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。随着世界科技进步和机床工业的发展，数控机床作为机床工业的主流产品，已成为实现装备制造业现代化的关键设备。数控机床的拥有量及其性能水平的高低，是衡量一个国家综合实力的重要标志。加快发展数控机床产业也是我国装备制造业发展的现实要求。所以现阶段的任务是培养一批具有专业知识的人才，本毕业设计对应现阶段的问题，对西门子数控车床802C电气部分的检测与维修，做了相关的学习，查阅了对应的资料。完成了本篇毕业设计由于本人经验和

15、学识尚浅，毕业设计中出现错误和不足恳请老师的批评指正。 2数控机床的简介2.1数控机床的概念数控，即数字控制是近代发展起来的一种自动控制技术，在机床领域是指数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。定义的“机床”不仅仅指金属切削机床，还包括其它各类机床，如线切割机床、三坐标测量机等。采用数控技术的控制系统称为数控系统。这种控制系统，能自动阅读输入载体上事先给定的数字值和指令，并将其译码、处理，从而自动地控制机床移动和加工零件。装备了数控系统的受控设备称为数控设备。受控设备包括机床行业的各种数控机床和其它行业的许多数控设备，如数控火焰切割机、电火花加工机、数控冲剪机、数控测量机等。装备

16、了数控系统的机床叫数控机床。数控装置是数控机床的控制核心，通常由一台通用或专用的微型计算机构成。数控装置根据输入的指令，进行译码、处理、计算和控制，实现其数控功能。以前数控设备的数控功能是用专用计算机的硬件结构来实现，所以称为硬件数控，简称NC。现在主要以计算机的系统控制程序来实现部分或全部数控功能，所以称为软件数控或计算机数控，简称CNC。由于计算机数控是数控系统的一种，再加上现在已经没有硬件数控，所以我们现在管数控系统统称为CNC系统。2.2 数控机床的发展和生产 数字控制机床是近代发展起来的一种自动控制机床，通过数字信息自动控制机床的运转数控机床的加工程序和运动变量通过数控装置自动控制，

17、同时具有自动换刀、自动测量、自动润滑和自动冷却等功能。数控机床的发展完全依赖于数控系统的发展。自1952年美国研制出第一台数控铣床起，数控系统历经了两个阶段和六代的发展。数控NC阶段 1952-1970年早期计算机的运算速度低，这虽然对当时的科学计算和数据处理影响并不大，但却不能适应机床适时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路“搭”成一台机床专用计算机作为数控系统，这被称为硬件连接数控(H and-wired NC)，简称为数控(NC)。随着元器件的发展，这个阶段经历了三代。第一代数控:1952-1959年采用电子管元件构成的专用NC装置;第二代数控:1959-1964年采用晶体管电路的NC

18、装置;第三代数控:1965-1970年采用小、中规模集成电路的NC装置计算机数控CNC阶段，1970年，通用小型计算机已批量生产，其运算速度比20世纪五六十年代有了大幅度的提高，这比专门“搭”成的专用计算机成本低、可靠性高，于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控(CNC)阶段。随着计算机技术的发展，这个阶段也经历了三代。第四代数控:1970-1974年采用大规模集成电路的小型通用计算机数控系统;第五代数控:1974-1990年应用微处理器的计算机数控系统;第六数控:1990年以后，PC(个人计算机，国内习惯称微机)的性能已发展到很高的阶段，可满足作为数控系统核心部件的要求

19、，数控系统从此进入了基于PC的时代。2.3 数控机床的特点于通用机床和专用机床相比，数控机床具有以下主要特点：第一加工精度高，质量稳定。第二能完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件加工。第三生产效率高。第四柔性高，通用性强：对产品改型设计的适应性强。第五有利于制造技术向综合自动化方向发展：数控机床是机械加工自动化的基本设备，以数控机床为基础建立起来的FMC、FMS、CIMS等综合自动化系统使机械制造的集成化、智能化和自动化得以实现。第六功能丰富CNC系统不仅控制机床的运动，而且可对机床进行全面监控、报警诊断、通讯管理等。第七减轻工人劳动强度、改善劳动条件。但是也存在不足之处，数控机床投资

20、大、维修维护难度大以及对操作人员的技术水平要求高。这都是限制数控机床发展的因素。2.4 数控机床的分类 数控机床的分类按照机床运动控制、伺服系统控制控制方法、机床功能水平、来进行分类按机床运动控制分类可以分为三类。第一类是点位控制数控机床，第二类是直线控制数控机床，第三类是轮廓控制数控机床。三种加工运动形式如图1-1所示。（从左到右依次为点位型、直线型、轮廓型） 图 1-1 机床运动控制分类机床按伺服系统控制控制方法分类可以分为三类，第一种是开环控制系统、第二种是半闭环控制系统、第三种是闭环控制系统。开环控制系统: 这类数控机床不带位置检测反馈装置。CNC装置输出的指令脉冲经驱动电路的功率放大

21、，驱动步进电机转动，再经传动机构带动工作台移动，其控制框图如下图所示。开环控制的数控机床工作比较稳定，反应快，调试方便，维修简单，但控制精度低这类数控机床多为经济型,结构如图1-2所示。 图1-2开环控制系统半闭环控制系统：这类数控机床带有位置检测反馈装置。位置检测装置安装在机床工作台上，用以检测机床工作台的实际运行位置，并与CNC装置的指令位置进行比较，用差值进行控制，其控制框图如下图所示。闭环控制系统的特点是：精度高、速度快、技术上要求高，成本较高。闭环控制系统的调试和维修比较复杂，其关键是系统的稳定性，系统调试不好容易产生振荡，所以在设计时必须对稳定性给予足够的重视。闭环控制系统主要应用

22、于一些精度要求较高的超精车床、镗床铣床、超精铣床和精密加工中心等。结构如图1-3所示。位置控制调节器速度控制调节与驱动检测与反馈单元位置控制单元速度控制单元+-电机机械执行部件CNC插补指令实际位置反馈实际速度反馈 图 1-3半闭环控制系统 闭环控制系统：这类数控机床带有位置检测反馈装置。位置检测装置安装在机床工作台上，用以检测机床工作台的实际运行位置，并与CNC装置的指令位置进行比较，用差值进行控制，其控制框图如下图所示。闭环控制系统的特点是：精度高、速度快、技术上要求高，成本较高。闭环控制系统的调试和维修比较复杂，其关键是系统的稳定性，系统调试不好容易产生振荡，所以在设计时必须对稳定性给予

23、足够的重视。闭环控制系统主要应用于一些精度要求较高的超精车床、镗床铣床、超精铣床和精密加工中心等。结构如图1-4。 图1-4 闭环控制系统 除此以外，还有通过机床功能水平及加工精度进行分类。一般将机床分为三类高档、中档、低档。 3 西门子802C base line数控车床电气部分概述3.1 802C base line介绍西门子 802C base line是专门为中国数控机床市场而开发的经济型CNC控制系统。其特性如下：结构紧凑，高度结构紧凑，高度集成于一体的数控单元，操作面板，机床操作面板和输入输出单元机床调试配置数据少，系统与机械黄匹配更快速、更容易简单而友好的编程界面，保证了生产的快

24、速进行，优化了机床的使用。西门子 802C base line 集成了所有的CNC,PLC,HMI,I/O于一身:可独立于其他部件进行安装。坚固而又节省空间的设计，使它可以安装到最方便用户的位置。操作面板提供了所有的数控操作，编程和机床空控制动作的按键以及8英寸LCD显示器，同时还提供12个带有LED的用户自定义键。工作方式选择（6种），进给速度修调，主轴速度修调，数控启动与数控停止，系统复位均采用按键形式进行操作。 802C base line 的输入/输出点为48个24V的直流输入和16个24V的直流输出。输出同时工作系数为0.5是负载能力可达0.5A。为了方便安装，输入输出采用可移动的螺

25、丝紧端子，该端子可用普通的螺丝刀来紧固 。 802C base line 可控制三个进给轴。 802C base line都提供传统的10V的伺服驱动接口。除三个进给轴外, 802C base line提供一个10V的接口用于连接主轴驱动。 。 802C base line基本配置的驱动系统为SIMODRIVE base line， 802C base line控制软件已经存储在数控部分的FlashEPROM（闪存）上，Toolbox软件工具（调整所用的软件工具）包含在标准的供货范围内。系统不再需要电池，免维护设计。采用电容防止掉电引起的数据丢失。程序的变化和新程序软件存储。系统软件面向车床和

26、铣床应用，并可单独安装。在每一个工具盒中都包含有车床和铣床的PLC程序示例，以便用户能很快地调试完毕。 3.2 802c base line电气系统介绍西门子802C base line是在802C基础上新开发的一种经济型系统其驱动部分采用东元伺服驱动，分别控制X轴进给，Y轴进给，Z轴进给，主轴采用三相异步电动机并采用日本原装三菱变频器对其进行控制，可实现主轴的无级调速。使用数字式交流伺服驱动系统，其系统组成如下；1.数控装置的核心部件：组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输

27、出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些工作是由数控装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。2.操作面板： 操作面板的是操作人员与机床数控装置进行信息交流的工具。组成：按钮站、状态灯、按键阵列和显示器；它是数控机床特有的部件。3.控制介质与输入输出设备：控制介质 记录零件加工程序的媒介输入输出设备数控系统与外部设备进行交互装置。交互的信息通常是零件加工程序。即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入数控系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。4.通讯： 现代的数控系统除采用输入输出设备

28、进行信息交换外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力。它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。采用的方式有：串行通讯（RS-232等串口）、自动控制专用接口和规范（DNC，MAP等）、网络技术（internet，LAN等）。5伺服单元、驱动装置和测量装置：伺服单元和驱动装置、主轴伺服驱动装置和主轴电机、进给伺服驱动装置和进给电机6.测量装置:位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。被直线型检测装置：感应同步器；光栅、磁栅。旋转型检测装置：旋转变压器；脉冲编码器；测速发电机。作用：保证灵敏、准确地跟踪数控装置指令，进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控

29、制）。主轴运动指令，实现零件加工的切削运动。7.PLC机床I/O电路和装置PLC：用于控制机床顺序动作，完成与逻辑运算有关的开关量I/O控制，它由硬件和软件组成；机床I/O电路和装置：实现开关量I/O控制的执行部件，即由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等电器组成的逻辑电路。功能：接受数控系统的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应开关动作，接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给数控装置，经其处理后，输出指令控制数控系统的工作状态和机床的动作。西门子802C与伺服驱动器和伺服电机连线图如图2-1所示。 图2-1西门子802C与伺服驱动器和伺服电机连线图如图

30、4 数控机床的故障诊断与维修4.1机床诊断的内容及初步诊断 数控机床是集机、电、液、气于一体的机电一体化装备，数控机床电气控制系统是其核心，它的可靠运行，直接关系到整个设备运行正常与否。当电气控制系统发生故障时，应迅速诊断故障，排除事故，使其恢复正常，同时应进行预防性维护，这对于提高数控设备运行效率非常重要。要科学迅速的检测出检测出机床故障，就要有一套合理的方法，如果方法混乱，一定会增加诊断和维修时间，从而影响到生产效率。一旦数控系统发生故障，系统操作人员应采取急停措施，停止系统运行，保护好现场。当机床出现故障时可以先利用以下方法进行简单的初步诊断:1）动作诊断：监视机床各动作部分，判定动作不

31、良的部位。诊断部位是ATC、APC和机床主轴。 2）状态诊断：当机床电机带动负载时，观察运行状态。 3）点检诊断：定期点检液压元件、气动元件和强电柜。 4）操作诊断：监视操作错误和程序错误。 5）数控系统故障自诊断。通过以上的方法可以进行初步的判断机床故障所在部分，数控机床系统的硬件特点是模块少、整体结构简单，用户一般无需调整，硬件的可靠性较高。系统硬件故障时，通常情况下，需要对模块进行检测与维修，且应具备一定的测试条件、工装和相应的维修器件。因此，现场维修时，一般只要求能够根据模块的功能结合故障现象，判断、查找出发生故障的模块，进行备件替换。当CPU 或存储器等模块更换后，还需要重新进行数据

32、的输入和系统的初始化调整，使系统 恢复正常工作。但还有许多故障无法轻易排除，需要更为复杂的诊断和维修。4.2机床故障检查方法1直观法：这是一种最基本的方法。维修人员通过对故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察以及认真察看系统的每一处，往往可将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。这要求维修人员具有丰富的实际经验，要有多学科的较宽的知识和综合判断的能力。 2自诊断功能法：现代的数控系统虽然尚未达到智能化很高的程度，但已经具备了较强的自诊断功能。能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状况。一旦发现异常，立即在显示器上报警信息或用发光二极管批示出故障的大致起因。利用自诊断功能，也能显示出系统与主

33、机之间接口信号的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控系统部分，并批示出故障的大致部位。这个方法是当前维修时最有效的一种方法。 3功能程序测试法：所谓功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能，如直线定位、圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等用手工编程或自动编程方法，编制成一个功能程序测试纸带，通过纸带阅读机送入数控系统中，然后启动数控系统使之进行运行，藉以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的可能起因。本方法对于长期闲置的数控机床第一次开机时的检查以及机床加工造成废品但又无报警的情况下，一时难以确定是编程错误或是操作错误，还是机床故障时的判断是一较好的方法

34、。 4交换法：这是一种简单易行的方法，也是现场判断时最常用的方法之一。所谓交换法就是在分析出故障大致起因的情况下，维修人员可以利用备用的印刷线路板、模板，集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。它实际上也是在验证分析的正确性。在备板交换之前，应仔细检查备板是否完好，并应检查备板的状态应与原板状态完全一致。这包括检查板上的选择开关，短路棒的设定位置以及电位器的位置。在置换数控装置的存储器板时，往往还需要对系统作存储器的初始化操作，重新设定各种数控数据，否则系统仍将不能正常地工作。又如更换FANUC公司的7系统的存储器板之后，需重新输入参数，并对存储器区进行

35、分配操作。缺少了后一步，一旦零件程序输入，将产生60号报警。有的数控系统在更换了主板之后，带需进行一些特定的操作。如FNUC公司在FS10系统，必须按一定的操作步骤，先输入90009031号选择参数，然后才能输入0000号至8010号的系统参数和PC参数。总之，一定要严格地按照有关系统的操作、维修说明书的要求进行操作。 5转移法：所谓转移法就是将数控系统中具有相同功能的二块印刷线路板、模块、集成电路芯片或元器件互相交换，观察故障现象是否随之转移。藉此，可迅速确定系统的故障部位。这个方法实际上就是交换法的一种。因此，有关注意事项同交换法所述。 6参数检查法：众所周知，数控参数能直接影响数控机床的

36、功能。参数 通常是存放在磁泡存储器或存放在需由电池保持的电脑主板上的RAM芯片中，一旦电池不足或由于外界的某种干扰等因素，会使个别参数丢失或变化，发生混乱，使机床无法正常工作。此时，通过核对、修正参数，就能将故障排除。当机床长期闲置工作时无缘无故地出现不正常现象或有故障而无报警时，就应根据故障特征，检查和校对有关参数。另外，经过长期运行的数控机床，由于其机械传动部件磨损，电气无件性能变化等原因，也需对其有关参数进行调整。有些机床的故障往往就是由于未及时修改某些不适应的参数所致。当然这些故障都是属于故障的范畴。 7测量比较法：数控系统生产厂在设计印刷线路板时，为了调整、维修的便利，在印刷线路板上

37、设计了多个检测用端子。用户也可利用这些端子比较测量正常的印刷线路板和有故障的印刷线路板之间的差异。可以检测这些测量端子的电压或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。甚至，有时还可对正常的印刷线路人为地制造“故障”，如断开连线或短路，拨去组件等，以判断真实故障的起因。为此，维修人员应在平时积累印刷线路板上关键部位或易出故障部位在正常时的正确波形和电压值。因为数控系统生产厂往往不提供有关这方面的资料。 8敲击法：当系统出现的故障表现为若有若无时，往往可用敲击法检查出故障的部位所在。这是由于数控系统是由多块印刷线路板组成，每块板上又有许多焊点，板间或模块间又通过插接件及电缆相连。因此，任何虚焊或接触

38、不良，都可能引起故障。当用绝缘物轻轻敲打有虚焊及接触不良的疑点处，故障肯定会重复再现。 9局部升温：数控系统经过长期运行后元器件均要老化，性能会变坏。当它们尚未完全损坏时，出现的故障变得时有时无。这时可用热吹风机或电烙铁等来局部升温被怀疑的元器件，加速其老化，以便彻底暴露故障部件。当然，采用此法时，一定要注意元器件的温度参数等，不要将原来是好的器件烤坏。 10原理分析法：根据数控系统的组成原理，可从逻辑上分析各点的逻辑电平和特征参数，然后用万用表、逻辑笔、示波器或逻辑分析仪进行测量、分析和比较，从而对故障定位。运用这种方法，要求维修人员必须对整个系统或每个电路的原理有清楚的、较深的了解。除了以

39、上常用的故障检查测试方法外，还有拔板法，电压拉偏法，开环检测法以及在上章中曾提出的诊断方法等多种。这些检查方法各有特点，按照不同的故障现象，可以同时选择几种方法灵活应用，对故障进行综合分析，才能逐步缩小故障范围，较快地排除故障。 4.3 802C数控系统的硬件系统诊断与维修西门子系统的硬件特点是模块少、整体结构简单，用户一般无需调整，硬件的可靠性较高。系统硬件故障时，通常情况下，需要对模块进行检测与维修，且应具备一定的测试条件、工装和相应的维修器件。一旦检测到故障，立即将故障以报警的方式显示在CRT上或点亮面板上报警指示灯，而且这种自诊断功能还能将故障分类报警。如误操作信息，有关伺服系统报警，

40、设定错误报警，各种行程超程报警等。维修时应根据报警具体内容提示来查找问题的症结所在。因此，现场维修时，一般只要求能够根据模块的功能结合故障现象，判断、查找出发生故障的模块，进行备件替换。当CPU 或存储器等模块更换后，还需要重新进行数据的输入和系统的初始化调整，使系统恢复正常工作。1、电源模块的故障诊断维修电源模块的工作过程如下:1)外部直流24V 或交流220V 电压加入；2)通过短时接通系统启动(NC-ON)信号，接通系统电源；3)若控制电路正常，直流输出线路中无过电流，“ 电源正常”输出触点信号闭合；否则输出信号断开。 电源模块的故障通常可以通过对+5V 测量孔的电压测量进行判断，若接通

41、NC-ON 信号后，+5V 测量孔有 +5V 电压输出，则表明电源模块工作正常。若无+5V 电压输出，则表明电源模块可能损坏。维修时可取下电源模块，检查各电子元器件的外观与电源输入熔丝是否熔断；在此基础上，再根据原理图逐一检查各元器件。当系统出现开机时有+5V 电压输出，但几秒钟后+5V 电压又断开的故障时。一般情况下，电源模块本身无损坏，故障是由于系统内部电源过载引起的。维修时可以将电源模块拔出，使其与负载断开，再通过 接通NC-ON 正常上电，若这种情况下+5V 电压输出正常且电源正常信号输出触点闭合，则证明电源模块本身工作正常，故障原因属于系统内部电源过载。这时可以逐一取下系统各组成模块

42、，进一步检查判断 故障范围。若电源模块取下后，无+5V 输出或仍然只有几秒的+5V 电压输出，可能是电源模块本身存在过载或内部元器件损坏，可根据原理图进行进一步的检查。控制变压器接线图如图4-1所示。驱动变压器如图4-2所示。 图4-1 图4-22显示系统的故障诊断维修 系统显示控制主要由CRT显示器、视频板等部件组成。CRT 的作用是将视频信号转换为图像进行显示；视频板的作用是将字符及图像点阵转换为视频信号进行输出。CRT 故障时一般有以下几种现象：1)屏幕无任何显示，系统无法启动。当按住系统面板上的诊断键(带有“眼睛”标记的键)接通系统电源启动，在系统启动时，面板上方的4 个指示灯闪烁：

43、2)屏幕显示一条水平或垂直的亮线； 3)屏幕左右图像变形； 4)屏幕上下线性不一致，或被压缩，或被扩展； 5)屏幕图像发生倾斜或抖动。 以上故障一般为显示驱动线路的不良引起的，维修时应重点针对显示驱动线路进行检查。视频板故障时一般有以下几种现象： 1)屏幕无任何显示，系统无法启动。当按住系统面板上的诊断键(带有“眼睛”标记的键)接通系统电源启动， 在系统启动时，面板上方的4 个指示灯闪烁； 2)屏幕图像不完整； 3)显示器有光栅，但屏幕无图像。3CPU 板的故障诊断 CPU 板是整个系统的核心，它包括了PLC、CNC 的控制、处理线路。CPU 板上主要安装有80186 处理器、插补器、RAM、

44、EPROM、通信接口、总线等部件。系统软件固化在EPROM 中。PLC 程序、NC 程序、机床数据可通过两个V.24 口用编程器或计算机进行编辑、传输；同时，NC 程序、机床数据亦可通过V.24接口进行输入/输出操作。在系统内部，CPU 板通过系统总线与存储板、接口板、视频板、位置控制板进 行数据传输，实现对这些部件的控制。 当CPU 板故障时，一般有如下现象： 1)屏幕无任何显示，系统无法启动，CPU 板上的报警指示红灯亮； 2)系统不能通过自检，屏幕有图像显示，但不能进入CNC 正常画面； 3)屏幕有图像显示，能进入CNC 画面，但不响应键盘的任何按键： 4)通信不能进行。当CPU 板故障

45、时，一般情况下只能更换新的CPU 备件板。4接口板的故障诊断 802C接口板上主要安装有系统软件子程序模块、两个数字测头的信号输入端、PLC 输入/输出模块的接口部件等。接口板故障时，一般有如下几种现象： 1)系统死机，无法启动； 2)接口板上系统软件与CPU 板上系统软件不匹配，导致系统死机或报警； 3)PLC 输入/输出无效； 4)电子手轮无法正常工作。 此板发生故障时，通常应更换一块新的备件板。5存储器板的故障诊断 802C存储器板上安装有UMS 用户存储子模块、系统存储器子模块等，其中UMS可以是固化用户WS800A 开发软件的用户程序子模块，或是西门子提供的固定循环子模块，或是RAM

46、 子模块。 存储器板故障时，一般有如下几种现象： 1)系统死机，无法启动： 2)存储器上的软件与CPU 板上系统软件不匹配，导致系统死机或报警。 存储器板发生故障时，若通过更换软件仍然不能排除故障，一般应更换一块新的备件板。6位置控制板的故障诊断 位置控制板是CNC 的重要组成部分，它由位置控制、编码器接口、光栅尺的前置放大(EXE)等部件组成。位置测量系统板故障时，一般有如下现象： 1)CNC 不能执行回参考点动作，或每次回参考点位置不一致； 2)坐标轴、主轴的运动速度不稳定或不可调； 3)加工尺寸不稳定； 4)出现测量系统或接口电路硬件故障报警； 5)在驱动器正常的情况下，坐标轴不运动或定位不正确。 位置控制板发生故障时，一般应先检查测量系统的接口电路，包括编码器输入信号的接口电路、位置给定输出的D/A 转换器回路等，在现场不能修理的情况下，一般应更换一块新的备件板。4.5 802C系统自诊断西门子系统设有较强的自诊断功能，能及时识别数控系统、