第四章 SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)

1、數(shù)控機(jī)床維修高級(jí)應(yīng)用人才培養(yǎng)叢書數(shù)控機(jī)床維修高級(jí)應(yīng)用人才培養(yǎng)叢書現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修2022-2-21第四章 SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與維修天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院2022-2-2教學(xué)提示：SIEMENS公司是全球生產(chǎn)數(shù)控類產(chǎn)品較早、產(chǎn)品市場(chǎng)占有率較大的生產(chǎn)廠家之一，至今已開發(fā)、生產(chǎn)了多個(gè)系列的控制系統(tǒng)。因此，SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)也是數(shù)控機(jī)床上使用較廣、維修過程中遇到較多的系統(tǒng)之一。本章主要介紹SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的組成、PLC、參數(shù)配置、故障診斷與維修、數(shù)據(jù)備份及恢復(fù)等內(nèi)容。教學(xué)要求：了解SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成和硬件連接、參數(shù)配置和

2、報(bào)警系統(tǒng)，掌握SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)，掌握利用輸入/輸出信號(hào)狀態(tài)進(jìn)行故障診斷的方法。4.1 4.1 概概 述述 德國(guó)SIEMENS公司是生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的世界著名廠家，從20世紀(jì)70年代以來，SIEMENS公司憑借在數(shù)控系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品方面的專業(yè)思考與深厚積累，不斷制造出機(jī)床產(chǎn)品的典范之作，為自動(dòng)化應(yīng)用提供了日趨完善的技術(shù)支持。SINUMERIK系列數(shù)控產(chǎn)品，能滿足各種控制領(lǐng)域不同的控制需求，其構(gòu)成只需很少的部件。它具有高度的模塊化、開放性以及規(guī)范化的結(jié)構(gòu)，適于操作、編程和監(jiān)控。2022-2-23 現(xiàn)在市場(chǎng)上常用的SIEMENS公司數(shù)控系統(tǒng)有802系列、810系列、840系列等。SI

3、EMENS公司目前比較普及的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。 除以上典型系統(tǒng)外，SIEMENS公司還有早期生產(chǎn)的SIEMENS 6系統(tǒng)（6T、6M、7T、7M系統(tǒng)）、SIEMENS 3系統(tǒng)（20世紀(jì)80年代歐洲的典型系統(tǒng)）、SIEMENS 8系統(tǒng)（8T、8M、8MC 系統(tǒng)）、SIEMENS 850880系統(tǒng)（850T、850M和850880系統(tǒng)）、SIEMENS 840C等。以上系統(tǒng)多見于進(jìn)口機(jī)床，其中SIEMENS 850880系統(tǒng)功能較強(qiáng)，SIEMENS 840C的功能與SIEMENS 840D相同。2022-2-242022-2-25一一；820為12in單色或彩色顯示，系統(tǒng)電源為交流2

4、20V、SIEMENS810/820系統(tǒng) SIEMENS 810/820是西門子公司20世紀(jì)80年代中期開發(fā)的CNC、PLC一體型控制系統(tǒng)，它適合于普通車、銑、磨床的控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、可靠性高，在80年代末、90年代初的數(shù)控機(jī)床上使用較廣。 810與820的區(qū)別僅在于顯示器，810為9in單色顯示，系統(tǒng)電源為直流24V，其余硬件、軟件部分完全一致。 810/820最大可控制6軸（其中允許有2個(gè)作為主軸控制），3軸聯(lián)動(dòng)。系統(tǒng)由電源、顯示器、CPU板、存儲(chǔ)器（MEM/EPROM/RAM）板、I/O板、接口板、顯示控制板、位控板、機(jī)箱等硬件組成。硬件采用了較多的大規(guī)模集成電路和專用集成電路

5、，系統(tǒng)的模塊少、整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通常無需進(jìn)行硬件調(diào)整和設(shè)定。 系統(tǒng)軟件上，增加了藍(lán)圖編程、固定循環(huán)、極坐標(biāo)編程、CL800語言編程等功能，為加工程序的編制提供了方便。 PLC采用STEP5語言編程，指令豐富，通過OB、PB、SB、FB等功能塊為結(jié)構(gòu)化編程提供了良好的環(huán)境。 810/820系統(tǒng)還具有“通道”控制功能，可以兩個(gè)通道同時(shí)工作，為機(jī)床設(shè)計(jì)人員提供了便利。2022-2-26二、SIEMENS 802系列系統(tǒng) SIEMENS 802系列系統(tǒng)包括802S/Se/Sbase line、802C/Ce/Cbase line、802D等型號(hào)，它是西門子公司20世紀(jì)90年代末開發(fā)的集CNC、PLC于一

6、體的經(jīng)濟(jì)型控制系統(tǒng)。系統(tǒng)性能價(jià)格比較高，比較適合于經(jīng)濟(jì)型、普及型車、銑、磨床的控制，近年來在國(guó)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型、普及型數(shù)控機(jī)床上有較大量的使用。SIEMENS 802系列數(shù)控系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、可靠性高；此外系統(tǒng)軟件功能也較強(qiáng)。2022-2-27 SIEMENS 802S、802C系列是SIEMENS公司專為簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床開發(fā)的經(jīng)濟(jì)型系統(tǒng)，兩種系統(tǒng)的區(qū)別是：802S/Se/Sbase line系列采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；802C/Ce/Cbase line系列采用數(shù)字式交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。SINUMERIK 802C base line 提供傳統(tǒng)的10V 的伺服驅(qū)動(dòng)接口，基本配置的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為：S

7、IMODRIVE base line，3Nm6Nm和6Nm8Nm雙軸模塊與 11Nm 單軸模塊，驅(qū)動(dòng)帶旋轉(zhuǎn)變壓器的1FK7伺服電機(jī)，當(dāng)需要進(jìn)行功率擴(kuò)展應(yīng)用時(shí)，可以選用SIMODRIVE 611U 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和帶單極對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器的1FK7 伺服電機(jī)；SINUMERIK802S base line提供脈沖及方向信號(hào)的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)接口。 SIEMENS 802S、802C系列系統(tǒng)的CNC結(jié)構(gòu)完全相同，可以進(jìn)行3軸控制/3軸聯(lián)動(dòng)；系統(tǒng)帶有10V的主軸模擬量輸出接口，可以配具有模擬量輸入功能的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（如：變頻器）。2022-2-28 SIEMENS 802S、802C系列系統(tǒng)可以配OP020獨(dú)立操作

8、面板與MCP機(jī)床操作面板，顯示器為7in或5.7in單色液晶顯示。集成內(nèi)置式PLC最大可以控制64點(diǎn)輸入與64點(diǎn)輸出，PLC的I/O模塊與ECU間通過總線連接；系統(tǒng)體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，性能價(jià)格比高。 802D與802S、802C有較大的不同，在功能上比802S/C系統(tǒng)有了改進(jìn)與提高，系統(tǒng)采用SIEMENS PCU210模塊，控制軸數(shù)為4軸/4軸聯(lián)動(dòng)，可以通過611U伺服驅(qū)動(dòng)器攜帶10V主軸模擬量輸出，以驅(qū)動(dòng)帶模擬量輸入的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 系統(tǒng)可以配OP020獨(dú)立NC鍵盤、MCP機(jī)床操作面板（與802S/C相同），802D采用了10.4in彩色液晶顯示器，比802S/C（5.7in或7in單色液晶顯

9、示）具有更好的操作性能。系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)、I/O模塊間利用PROFIBUS總線進(jìn)行連接；I/O模塊采用了獨(dú)立的輸入、輸出單元（PP72/48 I/O單元），9每一系統(tǒng)最大可以配備兩個(gè)PP72/48 I/O單元，點(diǎn)數(shù)比802S/C系統(tǒng)大大增加，最大可以到144/96點(diǎn)。 其伺服驅(qū)動(dòng)與802C相同，通常采用SIEMENS611數(shù)字式交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)器的調(diào)試可以直接利用SIMOCOMU軟件完成，調(diào)整十分方便。 在軟件上，802D除保留了SIEMENS傳統(tǒng)的編程功能外，主要在以下兩方面進(jìn)行了改進(jìn)：一是增加了PLC程序“梯形圖”顯示功能，方便了維修；二是可以使用非SIEMENS代碼指令進(jìn)行編程，系統(tǒng)的開

10、放性更強(qiáng)。2022-2-210三、SIEMENS 810D/840D系統(tǒng) 在數(shù)字化控制領(lǐng)域，SINUMERIK 810D第一次將CNC和驅(qū)動(dòng)控制集成在一塊板子上。810系列按功能分有810T、810G、810N；按型號(hào)分有810、810、810型。810系列適用于中、低檔的中、小型機(jī)床。810型適用于車床和銑床，可控制3軸，聯(lián)動(dòng)2軸。810型適用于車床、銑床和磨床，可控制4軸，聯(lián)動(dòng)3軸。810型適用于車床、銑床、磨床和沖壓類機(jī)床，可控制5軸，聯(lián)動(dòng)3軸。810系列數(shù)控裝置的主CPU為80186，系統(tǒng)分辨率為l m，內(nèi)置PLC為128點(diǎn)輸入、64點(diǎn)輸出。該系統(tǒng)具有輪廓監(jiān)控、主軸監(jiān)控和接口診斷等功能

11、。2022-2-211 SIEMENS 810D/840D的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似，但在性能上有較大的差別。810D采用SIEMENS CCU（Compact Control Unit）模塊，最大控制軸數(shù)為6軸，1通道工作；840D采用SIEMENS NCU（Numerical Control Unit）模塊，處理器為PENTIUM（NCU573）或AMDK6-2（NCU572）或486（NCU571）系列，當(dāng)采用NCU572或573時(shí)，CNC的存儲(chǔ)器容量為1GB，最大控制軸數(shù)可達(dá)31軸，10通道同時(shí)工作：采用NCU571時(shí)，控制軸數(shù)為6軸，2通道同時(shí)工作。 810D/840D可以在WINDOWS環(huán)境下

12、運(yùn)行，系統(tǒng)功能強(qiáng)大，開放性好，軟件十分豐富。系統(tǒng)除具有數(shù)字化仿形功能、NURBS插補(bǔ)、樣條插補(bǔ)、多項(xiàng)式插補(bǔ)、3D刀補(bǔ)等先進(jìn)的功能外，還可以配套ShopMill（銑床、加工中心）或ShopTum、AUTOTURN（數(shù)控車床）2022-2-212圖形對(duì)話式操作、編程軟件，直接使用人機(jī)對(duì)話式編程。系統(tǒng)可以進(jìn)行2D動(dòng)態(tài)模擬顯示與3D立體圖形模擬顯示。此外，通過配套EASYMASK軟件，還可以通過ASCII編輯器進(jìn)行用戶屏幕設(shè)計(jì)，開放性更強(qiáng)。 系統(tǒng)的PLC編程可以采用S7-HiGraph點(diǎn)陣圖形輔助編程工具，進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)。該系列NC還具有所謂的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能，通過自學(xué)習(xí)、自優(yōu)化系統(tǒng)，自動(dòng)完成伺服系統(tǒng)

13、的優(yōu)化調(diào)整，使系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間大大縮短。 由于豐富的軟件替代了一部分硬件功能，因此810D/840D硬件的特點(diǎn)是模塊少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，硬件的故障率較低。2022-2-213 4.2 SIEMENS 4.2 SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)組成數(shù)控系統(tǒng)組成 每一個(gè)數(shù)控廠家生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)在產(chǎn)品更新?lián)Q代工程中，都有一定的繼承性，不僅包括硬件的功能，還包括軟件的特點(diǎn)，如參數(shù)設(shè)置、接口設(shè)置、基本操作界面等。西門子不同系列的數(shù)控產(chǎn)品也不例外，其產(chǎn)品具有較高通用性。本書將以810D/840D系統(tǒng)為例來學(xué)習(xí)西門子數(shù)控系統(tǒng)。 一、基本構(gòu)成 SINUMERIK 810D/840D是由數(shù)控及驅(qū)動(dòng)單元CCU（Compact Cont

14、rol Unit）或NCU（Numerical Control Unit）,人機(jī)界面MMC(Man Machine Communication)，可編程序控制器PLC的I/0模塊三部分組成。由于在集成系統(tǒng)時(shí)，總是將驅(qū)動(dòng)單元SIMODRIVE 611D和數(shù)控單元（CCU或NCU）并排放在一起，并用設(shè)備總線互相連接，因此在說明時(shí)將二者劃歸一處。2022-2-2141數(shù)控及驅(qū)動(dòng)單元 （1）810D與CCU 數(shù)控單元是SINUMERIK 81OD的核心，它被稱為CCU單元，CCU分為CCU1和CCU3，目前我們使用的是CCU 3單元。 CCU單元內(nèi)部集成了數(shù)控核心CPU和SIMATIC PLC的CPU

15、。包括SINUMERIK 810D數(shù)控軟件和PLC軟件，帶有MPI接口，手輪及測(cè)量接口。更集成了SIMODRIVE 驅(qū)動(dòng)的功率模塊。體現(xiàn)了數(shù)控及驅(qū)動(dòng)的完美統(tǒng)一。2022-2-215 CCU單元有兩軸版和三軸版兩種規(guī)格；兩軸版用于帶兩個(gè)最大不超過11Nm(9/18A）進(jìn)給電機(jī)的驅(qū)動(dòng)即：211Nm。三軸版用于帶兩個(gè)最大不超過9Nm(6/12A）進(jìn)給電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和一個(gè)9kw(18/36AFDD或24/32AMSD）的主軸即：29Nm+19kw（主軸）。 CCU單元上有6 個(gè)反饋接入口，最大可帶6軸，包括1主軸（帶位置環(huán)），根據(jù)需要可在CCU單元右側(cè)擴(kuò)展SIMODIVE 611D 模塊，使用戶配置有更大

16、的靈活性。 （2）840D與NCU SINUMERIK 840D的數(shù)控單元被稱為NCU單元,負(fù)責(zé)NC所有的功能，機(jī)床的邏輯控制，還有和MMC的通訊。它由一個(gè)COM CPU板，一個(gè)PLC CPU板和一個(gè)DRIVE板組成。2022-2-216 根據(jù)選用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同，NCU分為NCU561.2，NCU571.2，NCU572.2，NCU573.2(12軸)，NCU573.2(31軸)等若干種，同樣，NCU單元中也集成SINUMERIK 840D數(shù)控CPU和SIMATIC PLC CPU芯片，包括相應(yīng)的數(shù)控軟件和PLC控制軟件，并且?guī)в蠱PI或Profibus接口，RS232接口

17、，手輪及測(cè)量接口，PCMCIA卡插槽等，所不同的是NCU單元很薄，所有的驅(qū)動(dòng)模塊均排列在其右側(cè)。 （3）數(shù)字驅(qū)動(dòng) 數(shù)字伺服是運(yùn)動(dòng)控制的執(zhí)行部分,由611D伺服驅(qū)動(dòng)和1FT6(1FK6)電機(jī)組成。SINUMERIK840D配置的驅(qū)動(dòng)一般都采用SIMODRIVE 611D。它包括兩部分：電源模塊+驅(qū)動(dòng)模塊（功率模塊）。172人機(jī)界面 人機(jī)交換界面負(fù)責(zé)NC數(shù)據(jù)的輸入和顯示,它由MMC和OP組成。MMC(Man Machine Communication)包括：OP(Operation panel)單元，MMC,MCP(Machine Control Panel)三部分。MMC實(shí)際上就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，有

18、自己獨(dú)立的CPU,還可以帶硬盤，帶軟驅(qū)；OP單元正是這臺(tái)計(jì)算機(jī)的顯示器，而西門子MMC的控制軟件也在這臺(tái)計(jì)算機(jī)中。 （1）MMC 我們最常用的MMC有兩種：MMC100.2和MMC103，其中MMC100.2的CPU為486，不能帶硬盤；而MMC103的CPU為奔騰，可以帶硬盤，一般的，用戶為SINUMERIK 810D配MMC100.2，而為SINUMERIK840D配MMC103。18（2）OP OP單元一般包括一個(gè)10.4TFT顯示屏和一個(gè)NC鍵盤。根據(jù)用戶不同的要求，西門子為用戶選配不同的OP單元，如：OP030，OP031，OP032，OP032S等，其中OP031最為常用。 對(duì)于S

19、INUMERIK 810D/840D應(yīng)用了多點(diǎn)接口MPI(Multiple Point Interface）總線技術(shù)，傳輸速率為187.5K秒，OP單元為這個(gè)總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。為提高人機(jī)交互的效率，又有OPI（即Operator Panel Interface)總線，它的傳輸速率為1.5M秒2022-2-219（3）MCP MCP是專門為數(shù)控機(jī)床而配置的，它也是OPI上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合不同，其布局也不同，目前，有車床版MCP和銑床版MCP兩種（如圖4-2所示）。對(duì)于810D和840D，MCP的MPI地址分別為14和6，用MCP后面的S3開關(guān)設(shè)定。3PLC模塊 SINUMERI

20、K810D/840D系統(tǒng)的PLC部分使用的是西門子SIMATIC S7-300的軟件及模塊，在同一條導(dǎo)軌上從左到右依次為電源模塊（Power Supply），接口模塊（Interface Module）及信號(hào)模塊（Signal Module），示意圖見4-3所示。PLC的CPU與NC的CPU是集成在CCU或NCU中的。2022-2-220二、硬件連接二、硬件連接 SINUMERIK 810D/840D系統(tǒng)的硬件連接從兩方面入手：其一，根據(jù)各自的接口要求，先將數(shù)控與驅(qū)動(dòng)單元，MMC，PLC三部分分別連接正確：電源模塊X161中9，112，48的連接；驅(qū)動(dòng)總線和設(shè)備總線；最右邊模塊的終端電阻（數(shù)控

21、與驅(qū)動(dòng)單元）；MMC及MCP的+24V電源千萬注意極性；PLC模塊注意電源線的連接；同時(shí)注意信號(hào)模塊SM的連接。其二，將硬件的三大部分互相連接，連接時(shí)應(yīng)注意：MPI和OPI總線接線一定要正確；CCU或NCU與S7的IM模塊連線。 2022-2-2211數(shù)控單元模塊接口 （1）SINUMERIK 840D NCU 接口圖如4-4所示。 X101：操作面板接口端，該端口通過電纜與MMC及機(jī)床操作面板連接。 X102：RS485通信接口端，該端口主要是滿足SIEMENS通信協(xié)議的要求。 X111：PLC S7-300 I/O接口端，該接口提供了與PLC連接的通道。 X112：RS-232-C通信接口

22、端，實(shí)現(xiàn)與外部的通信，如要由數(shù)個(gè)數(shù)控機(jī)床構(gòu)成DNC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，則各個(gè)數(shù)控機(jī)床均要通過該端口與主控計(jì)算機(jī)通信。 2022-2-222 X121：多路輸人輸出接口端，通過該端口數(shù)控系統(tǒng)可與多種外設(shè)連接，例如與控制進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的手輪、CNC輸人輸出的連接。 X122：PLC編程器PG接口端，通過該端口與西門子PLC編程器PG連接，以此傳輸PG中的PLC程序到NC模塊，或從NC模塊將PLC程序拷貝到PG中，另外還可在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PLC程序的運(yùn)行狀態(tài)。 X103A、X103B：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器611D的輸入輸出擴(kuò)展端口，通過扁平電纜將驅(qū)動(dòng)總線與各個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊連接起來，對(duì)各個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。 X17

23、2：數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)控制總線端口，通過扁平電纜與各相關(guān)模塊的系統(tǒng)數(shù)據(jù)控制總線聯(lián)系起來。 X173：數(shù)控系統(tǒng)控制程序儲(chǔ)存卡插槽。2022-2-223（2）SINUMERIK 810D CCU3接口圖如4-5所示， 主要接口端有：X102，X111，X121，X122端口含義與840D相同；X411-X416為測(cè)量系統(tǒng)連接端口，與進(jìn)給軸編碼器、主軸編碼器及光柵尺等相連；X304-X307為軸擴(kuò)展連接端口；X151為設(shè)備總線接口；X130為SIMODRIVE 611D驅(qū)動(dòng)總線接口。2電源模塊和伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 電源模塊接口端如圖4-6所示，單軸伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和雙軸伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊見圖4-7。電源

24、模塊和伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的主要端接口意義參見本書第6.4節(jié)。2022-2-2243各模塊連接 SINUMERIK 810D系統(tǒng)連接圖見圖4-8， SINUMERIK 840D系統(tǒng)連接圖見圖4-9。2022-2-2254.3 SIEMENS4.3 SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)PLCPLC一一 、PLCPLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用 數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部處理的信息大致可分為兩大類：一是控制坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的連續(xù)數(shù)字信息，這種信息主要由CNC系統(tǒng)本身去完成；另一類是控制刀具更換、主軸啟停、換向變速、零件裝卸、切削液的開停和控制面板、機(jī)床面板的輸入輸出處理等離散信息，這些信息一般用PLC來實(shí)現(xiàn)。PLC

25、在CNC系統(tǒng)中是介于CNC裝置與機(jī)床之間的中間環(huán)節(jié)。它根據(jù)輸入的離散信息，在內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算并完成輸出功能。2022-2-2261數(shù)控機(jī)床中PLC的分類 通常的PLC是一個(gè)獨(dú)立的控制裝置，由CPU、存儲(chǔ)器、電源、I/O接口等構(gòu)成獨(dú)立的控制系統(tǒng)?？删幊炭刂破鲝臄?shù)控機(jī)床應(yīng)用的角度可分為兩類：一類是CNC的生產(chǎn)廠家將數(shù)控裝置（CNC）和PLC綜合起來而設(shè)計(jì)的“內(nèi)裝型”PLC。內(nèi)裝型PLC從屬于CNC裝置，PLC與CNC裝置之間的信號(hào)傳送在CNC裝置內(nèi)部即可實(shí)現(xiàn)。PLC與數(shù)控機(jī)床之間則通過CNC輸入輸出接口電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳送，如圖4-10所示。另一類是專業(yè)的PLC生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，稱為“獨(dú)立型”PLC。獨(dú)

26、立型PLC獨(dú)立于CNC裝置，具有完備的硬件結(jié)構(gòu)和軟件功能，能夠獨(dú)立完成規(guī)定的控制任務(wù)，性能價(jià)格比不如內(nèi)裝型PLC。采用獨(dú)立型PLC的數(shù)控系統(tǒng)框圖如圖4-11所示。很多數(shù)控系統(tǒng)采用獨(dú)立的PLC作為邏輯控制器。2022-2-227 2CNC、PLC、機(jī)床之間的信號(hào) 在數(shù)控機(jī)床上用PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)床強(qiáng)電順序控制的繼電器邏輯控制，利用邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)各種開關(guān)量控制。PLC在數(shù)控裝置和機(jī)床之間進(jìn)行信號(hào)的傳送和處理，即可以把數(shù)控裝置對(duì)機(jī)床的控制信號(hào)，通過PLC去控制機(jī)床動(dòng)作；也可把機(jī)床的狀態(tài)信號(hào)送還給數(shù)控裝置，便于數(shù)控裝置進(jìn)行機(jī)床自動(dòng)控制。 1）CNC側(cè)與MT側(cè)的概念 在討論數(shù)控機(jī)床的PLC時(shí)，常以PLC為

27、界把數(shù)控機(jī)床分為“CNC側(cè)”和“MT側(cè)”兩大部分?！癈NC側(cè)”包括CNC系統(tǒng)的硬件軟件以及CNC系統(tǒng)的外部設(shè)備?！癕T側(cè)”則包括機(jī)床的機(jī)械部分、液壓、氣壓、冷卻、潤(rùn)滑、排屑等輔助裝置，以及機(jī)床操作面板、繼電器線路、機(jī)床強(qiáng)電線路等。2022-2-228MT側(cè)順序控制的最終對(duì)象的數(shù)量隨數(shù)控機(jī)床的類型、結(jié)構(gòu)、輔助裝置等的不同而有很大的差別。機(jī)床結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，輔助裝置越多，受控對(duì)象數(shù)量就越多。相比而言柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）的受控對(duì)象數(shù)量多，而數(shù)控車床、數(shù)控銑床的受控對(duì)象數(shù)量較少。2）PLC、CNC 、機(jī)床間的信息交換 對(duì)于不同數(shù)控系統(tǒng)，所交換的信息內(nèi)容、數(shù)量各有區(qū)別，但基本思路和

28、作用是一樣的。對(duì)于不帶 PLC 的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，其信息交換主要以開關(guān)量為主，并通過CNC與PLC之間的硬件I/O連接來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于內(nèi)裝PLC的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，不僅可通過開關(guān)量交換信息，而且可以通過內(nèi)部寄存器、內(nèi)部標(biāo)志位等交換信息，而且在CNC與PLC之間無需硬件I/O連接，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，可靠性高。2022-2-229 數(shù)控系統(tǒng)中PLC的信息交換，是以PLC為中心，在CNC、PLC和機(jī)床之間的信息傳遞。PLC與CNC之間交換的信息分兩個(gè)方向進(jìn)行，其中由CNC發(fā)給PLC的信息主要包括各種功能代碼 M、S、T的信息，手動(dòng)自動(dòng)方式信息，各種使能信息等。而由PLC發(fā)給CNC的信息主要包括M、S、T功能的應(yīng)

29、答信息和各坐標(biāo)軸對(duì)應(yīng)的機(jī)床參考點(diǎn)信息等。 同樣，PLC與機(jī)床之間交換的信息也分為兩部分。例如機(jī)床的啟動(dòng)停止，主軸正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)停止、機(jī)械變速選擇，冷卻液的開關(guān)、倍率選擇、各坐標(biāo)軸點(diǎn)動(dòng)和刀架、卡盤的夾緊松開等信號(hào)，以及上述各部件的限位開關(guān)等保護(hù)裝置、主軸伺服狀態(tài)監(jiān)視信號(hào)和伺服系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)備等信號(hào)。2022-2-230 二、SIEMENS PLC輸入/輸出信號(hào)狀態(tài)的顯示 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床使用的數(shù)控系統(tǒng)基本上都有PLC輸入/輸出信號(hào)的狀態(tài)顯示的功能，利用顯示功能可直接觀察PLC的輸入/輸出瞬時(shí)狀態(tài)，這些狀態(tài)顯示對(duì)診斷數(shù)控機(jī)床的很多故障是非常有利的。西門子數(shù)控系統(tǒng)的PLC狀態(tài)變化可以通過數(shù)控系統(tǒng)的DIAGNOSI

30、S（診斷）功能進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)于SIEMENS各種常用系統(tǒng)，其輸入/輸出信號(hào)的診斷操作步驟如下。2022-2-2311SIEMENS 810/820系統(tǒng)。（1）根據(jù)系統(tǒng)CRT上提示，按菜單鍵“DIAGNOSE”，系統(tǒng)顯示診斷頁(yè)面；（2）按菜單鍵“PLC-STATUS”，系統(tǒng)顯示PLC狀態(tài)診斷頁(yè)面；（3）根據(jù)需要，通過菜單鍵“KIW”、“QW”、“FW”、“T”、“C”選擇輸入、輸出、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)字的狀態(tài)顯示；（4）通過“PAGE”鍵、“CURSOR” (光標(biāo)移動(dòng))鍵，逐頁(yè)顯示診斷信號(hào)的狀態(tài)；2022-2-2322SIEMENS 802S系統(tǒng)。（1）按“診斷”功能鍵，進(jìn)入診斷頁(yè)面

31、，當(dāng)無“診斷”功能鍵顯示時(shí)，可以通過操作面板的“區(qū)域轉(zhuǎn)換”鍵，使“診斷”功能鍵在顯示器上顯示；（2）按診斷頁(yè)面的“調(diào)試”功能鍵，進(jìn)入調(diào)試頁(yè)面；（3）按“PLC狀態(tài)”功能鍵，顯示PLC狀態(tài)頁(yè)面，當(dāng)頁(yè)面無“PLC狀態(tài)”功能鍵顯示時(shí)，可以通過“菜單擴(kuò)展”鍵，使“PLC狀態(tài)”功能鍵在頁(yè)面上顯示；（4）輸入需要檢測(cè)的I/O信號(hào)地址字節(jié)，如：需要檢測(cè)I1.0、Q1.0、VB38000000.1時(shí)，應(yīng)輸入信號(hào)地址字節(jié)IB1、QBl、VB38000000等；（5）按MDI面板上的“輸入”鍵，系統(tǒng)顯示對(duì)應(yīng)字節(jié)上的8位信號(hào)的狀態(tài)。2022-2-2333SIEMENS 802D系統(tǒng)。（1）同時(shí)按系統(tǒng)操作面板上的“S

32、HIFT”與“SYSTEM”鍵，進(jìn)入系統(tǒng)頁(yè)面；（2）按“PLC”功能鍵，顯示PLC頁(yè)面；（3）按“PLC狀態(tài)”功能鍵，顯示PLC狀態(tài)頁(yè)面，當(dāng)頁(yè)面無“PLC狀態(tài)”功能鍵顯示時(shí)可以通過“菜單擴(kuò)展”鍵，使“PLC狀態(tài)”功能鍵在頁(yè)面上顯示；（4）輸入需要檢測(cè)的I/O信號(hào)地址字節(jié)，如：需要檢測(cè)I1.0、Q1.0、VB38000000.1時(shí)，應(yīng)輸入信號(hào)地址字節(jié)IBl、QBl、VB38000000等；（5）按MDI面板上的“輸入”鍵，系統(tǒng)顯示對(duì)應(yīng)字節(jié)上的8位信號(hào)的狀態(tài)。2022-2-234 4對(duì)于SIEMENS 810D/840D系統(tǒng)，輸入、輸出信號(hào)的診斷操作如下： （1）根據(jù)系統(tǒng)CRT上提示，按菜單鍵“D

33、IAGNOSE”，系統(tǒng)顯示診斷頁(yè)面； （2）按菜單鍵“PLC-STATUS”，系統(tǒng)顯示PLC狀態(tài)診斷頁(yè)面； （3）根據(jù)需要，選擇I、Q、F、T、C、DB，以選擇輸入、輸出、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)字的狀態(tài)顯示； （4）通過“PAGE”鍵，逐頁(yè)顯示診斷信號(hào)的狀態(tài)。2022-2-235三、三、STEP7-300 PLCSTEP7-300 PLC 西門子810系統(tǒng)的集成式PLC使用的是STEP5語言，西門子802系統(tǒng)集成式PLC使用的是S7-200編程語言，而西門子810D/840D系統(tǒng)的集成式PLC則使用S7-300。 STEP7是西門子公司S7-300/400系列PLC的編程軟件。在ST

34、EP7軟件中常用的三種基本編程語言有梯形圖（LAD）、語句表（STL）和功能塊圖（FBD）。 1STEP7編程語言的程序結(jié)構(gòu) STEP7-300的PLC程序的結(jié)構(gòu)由塊組成，包括用戶塊和系統(tǒng)塊，它們?cè)诠δ?、使用方法和結(jié)構(gòu)上各不相同。2022-2-236 （1）用戶塊 根據(jù)邏輯功能的不同，用戶塊分為組織塊（OB）、功能塊（FB）、功能（FC）和數(shù)據(jù)塊（DB）。其中OB組織塊相當(dāng)于主程序，F(xiàn)C、FB塊相當(dāng)于子程序。在編完子程序后，必須在主程序中調(diào)用子程序。 組織塊(OB) 組織塊是操作系統(tǒng)和用戶程序之間的接口。起動(dòng)時(shí)，操作系統(tǒng)調(diào)用啟動(dòng)組織塊OB100來初始化一些數(shù)據(jù)或狀態(tài)。OB1是用于循環(huán)程序處理的

35、組織塊，操作系統(tǒng)通過循環(huán)調(diào)用OB1而啟動(dòng)用戶程序的循環(huán)執(zhí)行，所以可以在OB1中編寫用戶程序以及在OB1調(diào)用的塊中編寫用戶程序。2022-2-237 功能塊(FB) 功能塊是通過數(shù)據(jù)塊參數(shù)而調(diào)用的。它們有一個(gè)放在數(shù)據(jù)塊中的變量存儲(chǔ)區(qū)，而數(shù)據(jù)塊是與其功能塊相關(guān)聯(lián)的，稱為背景數(shù)據(jù)塊。當(dāng)然，每一個(gè)功能塊可以有不同的數(shù)據(jù)塊。這些數(shù)據(jù)塊雖然具有相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但具體數(shù)值可以不同。就像C語言中的函數(shù)，其形參可以相同，但帶入函數(shù)的實(shí)參卻可以不同。 功能(FC) 功能沒有指定的數(shù)據(jù)塊，因而不能存儲(chǔ)信息。功能常常用于編制重復(fù)發(fā)生且復(fù)雜的自動(dòng)化過程。 數(shù)據(jù)塊(DB) 數(shù)據(jù)塊中包含程序所使用的數(shù)據(jù)。在編制數(shù)據(jù)塊中，你

36、可以決定數(shù)據(jù)的類型、格式、次序以及存儲(chǔ)在什么塊中。2022-2-238 根據(jù)使用方式的不同，數(shù)據(jù)塊分為兩種類型：全局?jǐn)?shù)據(jù)塊和背景數(shù)據(jù)塊。全局?jǐn)?shù)據(jù)塊我們稱之為“自由”數(shù)據(jù)塊，因?yàn)樗鼪]有被指派給任何代碼塊。而背景數(shù)據(jù)塊，作為塊的局部數(shù)據(jù)，是與被指定的功能塊相關(guān)聯(lián)的。 注意：各種塊（除組織塊外）的數(shù)目和代碼的長(zhǎng)度是與CPU不相關(guān)的，而組織塊的數(shù)目則與CPU的操作系統(tǒng)相關(guān)。2022-2-239 （2）系統(tǒng)塊 系統(tǒng)塊包含在操作系統(tǒng)中，包括：系統(tǒng)功能（SPC）、系統(tǒng)功能塊（SFB）和系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊（SDB）。系統(tǒng)塊中包含重要的系統(tǒng)功能函數(shù)，如通信功能、操縱CPU的內(nèi)部時(shí)鐘等。系統(tǒng)功能和系統(tǒng)功能塊可以被調(diào)用，但

37、不能被修改。 圖4-12所示為PLC程序結(jié)構(gòu)圖。圖4-13表示了系統(tǒng)啟動(dòng)過程中CPU動(dòng)態(tài)掃描過程。首先，系統(tǒng)上電，開始運(yùn)行初始化程序OB100，之后進(jìn)入可編程的工作周期：進(jìn)行過程映像輸入，運(yùn)行主程序，之后進(jìn)行過程映像輸出。2022-2-240 3新建塊 在管理器中可以方便地新建一個(gè)塊，在管理器的左窗口點(diǎn)擊Block圖標(biāo)，再按下鼠標(biāo)右鍵，將彈出菜單，或在管理器的右窗口中，不選中任何對(duì)象，按下鼠標(biāo)右鍵，也將彈出同樣的菜單，在彈出的菜單，可新建FB、FC、OB等塊。 4程序編輯器 LAD/STL/FBD編輯器是編寫和修改程序的工具，它也是在線監(jiān)控的窗口之一。雙擊一個(gè)BLOCK，將啟動(dòng)編輯器。 在編輯

38、器中將“/”后的字符認(rèn)為是注釋語句而不加以編譯，故在調(diào)試程序時(shí)，若要某一語句不執(zhí)行，可以采用這種辦法。2022-2-241 5程序的下載 調(diào)試完的程序只有下載到PLC的CPU才能被運(yùn)行。點(diǎn)擊下載圖標(biāo)“Download”程序?qū)⑾螺d至機(jī)床中。 6程序的在線監(jiān)控 在LAD/STL/FBD編輯器中，先打開要監(jiān)控的程序段，然后點(diǎn)擊監(jiān)控圖標(biāo)“Monitor（on/off）”，管理器將與PLC的CPU通訊，并在編輯器里顯示出程序執(zhí)行的邏輯或狀態(tài)值。 。2022-2-242 7交叉表 若要查找某一使用數(shù)據(jù)在程序中的使用情況，可使用交叉表快速的查找。在SIMATIC管理器下，下拉菜單OptionReferenc

39、e DataFilter and Display，或在LAD/STL/FBD編輯器中下拉菜單OptionReference DataFilter and Display，啟動(dòng)交叉表過濾器。 過濾器的復(fù)選框是所要查找的數(shù)據(jù)區(qū)域，其后的輸入框是數(shù)據(jù)的地址。Data Type則是查找的數(shù)據(jù)類型，位、字節(jié)、字、雙字或所有類型。如查找Bit Memory區(qū)域，所有與0地址有關(guān)的數(shù)據(jù)，如M0.1-M0.7，MB0，MW0，MD0等。2022-2-243四、四、SIUMERIK 810D/840DSIUMERIK 810D/840D的的PLCPLC調(diào)試調(diào)試 1開機(jī)和啟動(dòng) 首先，應(yīng)認(rèn)識(shí)NCU 正面與啟動(dòng)控制有

40、關(guān)的元素：一個(gè)七段顯示器，一個(gè)復(fù)位按鈕S1，兩列狀態(tài)顯示燈及兩個(gè)啟動(dòng)開關(guān)S3和S4；其次必須理解狀態(tài)顯示燈的含義和啟動(dòng)開關(guān)的設(shè)定意義。 了解了上述內(nèi)容，并確認(rèn)S3和S4均設(shè)定為“0”，則此時(shí)就可以開機(jī)啟動(dòng)了。經(jīng)過大約幾十秒鐘，當(dāng)七段顯示器顯示“6”時(shí)，表明NCK 上電正常；此時(shí)“+5V”和“SF”燈亮，表明系統(tǒng)正常；但驅(qū)動(dòng)尚未使能。而PLC運(yùn)行狀態(tài)“PR”燈亮，表明PLC運(yùn)行正常。狀態(tài)顯示燈的含義和啟動(dòng)開關(guān)的設(shè)定意義見表4-1所示2022-2-2442022-2-245元素類型含義備注復(fù)位S1按鈕引起一個(gè)硬件復(fù)位，控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)復(fù)位后重新引導(dǎo)啟動(dòng)。S3旋轉(zhuǎn)開關(guān)NCK啟動(dòng)開關(guān)位置0：正常運(yùn)行位置

41、1：NCK 總清位置2：NCK 從內(nèi)存卡軟件升級(jí)位置37：預(yù)留S4旋轉(zhuǎn)開關(guān)PLC模式選擇開關(guān)位置0：PLC運(yùn)行位置1：PLC運(yùn)行-P位置2：PLC停止位置3：模塊復(fù)位H1(左列)顯示燈顯示燈+5V：電源電壓在容差范圍內(nèi)時(shí)亮。NF：如果NCK 或PLC 監(jiān)控被觸發(fā)，則此燈亮。SF：驅(qū)動(dòng)故障時(shí)此燈相應(yīng)點(diǎn)亮，系統(tǒng)啟動(dòng)無誤后此燈滅。CB：如果正通過MPI 接口傳輸數(shù)據(jù)，則此燈亮。綠燈紅燈紅燈黃燈H2(右列)顯示燈顯示燈PR：PLC-運(yùn)行狀態(tài)。PS：PLC-停止?fàn)顟B(tài)。PF：PLC 故障時(shí)，此燈亮。PFO：PLC-強(qiáng)制狀態(tài)。-：無作用（I 復(fù)位期間短暫點(diǎn)亮。）綠燈紅燈紅燈H37段數(shù)碼管軟件支持輸出的測(cè)試和

42、診斷信息。啟動(dòng)完成后，正常狀態(tài)顯示“6”表4-1 810D CCU 模塊控制和顯示元素 2NC 和PLC 總清 1）NC總清 NC總清操作步驟如下： 將NC啟動(dòng)開關(guān)S3置為“1”； 啟動(dòng)NC，如NC已啟動(dòng)，可按一下復(fù)位按鈕S1； 待NC啟動(dòng)成功，七段顯示器顯示“6”，將S3置為“0”；NC總清執(zhí)行完成。 NC總清后，SRAM內(nèi)存中的內(nèi)容被全部清掉，所有機(jī)器數(shù)據(jù)被預(yù)置為缺省值。2022-2-246 （2）PLC總清 PLC總清操作步驟如下： 將PLC啟動(dòng)開關(guān)S4置為“2”，PS燈會(huì)亮；。 S4置為“3”并保持約3秒直等到PS燈再次亮； 在3秒之內(nèi)，快速地執(zhí)行下述操作S4置為:“2”“3”“2”，

43、PS燈先閃，后又亮，PF燈亮。（有時(shí)PF燈不亮） 等PS和PF燈亮了，S4置為“0”，PS和PF燈滅，而PR燈亮。 PLC總清執(zhí)行完成。PLC總清后，PLC程序可通過STEP7軟件下傳至系統(tǒng)。如PLC總清后屏幕上有報(bào)警可作一次NCK復(fù)位（熱啟動(dòng)）2022-2-247 3PLC調(diào)試 1）S7程序項(xiàng)目的結(jié)構(gòu) 在STEP7安裝好后，為了調(diào)試PLC，我們通常要新建一個(gè)項(xiàng)目（Project)，其結(jié)構(gòu)如圖4-15所示。 （2）PLC啟動(dòng) SINUMERIK 81OD/840D的PLC為SIMATIC S7-300，基本模塊有64K內(nèi)存配置，并可擴(kuò)展至96KB，PLC程序又可劃分為基本程序和用戶程序，其組成

44、結(jié)構(gòu)見圖4-13。 (3) PLC基本程序 4）若干重要信號(hào)，圖4-172022-2-2482022-2-249圖4-15 PLC項(xiàng)目結(jié)構(gòu)圖2022-2-250圖4-16 計(jì)算機(jī)與SINUMERIK 810D / 8 40D 連接圖圖4-17急停有關(guān)信號(hào)時(shí)序圖4.4 SIEMENS4.4 SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)配置數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)配置 一、參數(shù)總述一、參數(shù)總述 機(jī)床參數(shù)的設(shè)定依據(jù)主要有兩方面，一是系統(tǒng)生產(chǎn)廠家根據(jù)機(jī)床生產(chǎn)廠家所需要的CNC功能，對(duì)系統(tǒng)的基本功能進(jìn)行的設(shè)定；二是機(jī)床生產(chǎn)廠按各機(jī)床的實(shí)際工作情況，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行的設(shè)定與調(diào)整。 與系統(tǒng)功能有關(guān)的機(jī)床參數(shù)直接決定了系統(tǒng)的配置和功能，

45、設(shè)定錯(cuò)誤可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)功能的喪失；與機(jī)床調(diào)整有關(guān)的機(jī)床參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤，可能會(huì)影響機(jī)床的主要參數(shù)與動(dòng)、靜態(tài)性能、定位精度等。因此，保證機(jī)床參數(shù)的正確設(shè)定對(duì)機(jī)床的正常工作至關(guān)重要。2022-2-251二、參數(shù)的組成二、參數(shù)的組成 CNC參數(shù)一般為系統(tǒng)功能的設(shè)定、伺服系統(tǒng)的調(diào)整、機(jī)床的主要性能指標(biāo)的設(shè)定、主軸主要性能指標(biāo)的設(shè)定等，它是數(shù)控機(jī)床最重要的參數(shù)。 PLC參數(shù)一般為PLC模塊的規(guī)格、定時(shí)器時(shí)間、計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值、機(jī)床PLC程序用的設(shè)定參數(shù)等，它通常由機(jī)床生產(chǎn)廠家根據(jù)機(jī)床的實(shí)際控制要求進(jìn)行設(shè)定。PLC用戶參數(shù)也可以是機(jī)床生產(chǎn)廠家根據(jù)機(jī)床的功能要求而設(shè)置的參數(shù)，用于機(jī)床某些輔助部件動(dòng)作的生效或取消，以

46、提高PLC程序的通用化程度。2022-2-252三、三、810/820810/820系統(tǒng)機(jī)床參數(shù)調(diào)整系統(tǒng)機(jī)床參數(shù)調(diào)整 以810/820系統(tǒng)為例，機(jī)床參數(shù)包括： 1NC數(shù)據(jù) 2PLC數(shù)據(jù)2022-2-253四、四、840D/810D系統(tǒng)機(jī)床參數(shù)的設(shè)置系統(tǒng)機(jī)床參數(shù)的設(shè)置 1機(jī)床數(shù)據(jù)設(shè)定 （1）通用機(jī)床數(shù)據(jù) (General MD) MD10000此參數(shù)設(shè)定機(jī)床所有物理軸，如X軸。 通道機(jī)床數(shù)據(jù) (Channel Specific MD) MD20000設(shè)定通道名CHAN1； MD20050n設(shè)定機(jī)床所用幾何軸序號(hào)，幾何軸為組成笛卡爾坐標(biāo)系的軸； MD20060n設(shè)定所有幾何軸名； MD20070n

47、設(shè)定對(duì)于此機(jī)床存在的軸的軸序號(hào)； MD20080n設(shè)定通道內(nèi)該機(jī)床編程用的軸名；2022-2-254 2驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)設(shè)定 3參數(shù)生效模式 POWER ON (po)重新上電：NCU模塊面板上的“RESET”鍵 NEW_CONF(cf)新配置：MMC上的軟件“Activate MD” RESET(re)復(fù)位：控制單元上的“RESET”鍵 IMMEDIATELY(so)：值輸入以后2022-2-2554.5 SIEMENS4.5 SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與維修數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與維修 本章將以810系統(tǒng)為例講述CNC報(bào)警故障診斷與維修。西門子810系統(tǒng)報(bào)警故障診斷方法，其思路和方法同樣適用于西門子

48、其他數(shù)控系統(tǒng)，如820、850、880、840等。雖然它們之間的硬件、軟件結(jié)構(gòu)有所不同，但基本原理是相同的，報(bào)警內(nèi)容也是類似的。2022-2-256一、一、810810報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng) 1西門子810系統(tǒng)自診斷功能 與所有的現(xiàn)代化數(shù)控系統(tǒng)一樣，西門子810系統(tǒng)也具備很強(qiáng)的自診斷系統(tǒng)，自診斷處理功能通過數(shù)控系統(tǒng)的CPU模塊，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)及其輸入輸出信號(hào)進(jìn)行全面監(jiān)控，并實(shí)時(shí)識(shí)別控制系統(tǒng)及機(jī)床出現(xiàn)的故障以及用戶應(yīng)用程序中的錯(cuò)誤，在顯示器上顯示相應(yīng)的故障號(hào)和故障信息，不但能有效地避免機(jī)床的誤操作或者帶病運(yùn)行，更能有效地為維修機(jī)床提供依據(jù)。2022-2-2572報(bào)警分類 810系統(tǒng)報(bào)警可以分為7類（5類N

49、C報(bào)警，2類PLC報(bào)警）。 （1）NC報(bào)警分為： 電源開報(bào)警； RS232（V.24）報(bào)警； 伺服報(bào)警（復(fù)位報(bào)警）； 一般報(bào)警（復(fù)位報(bào)警）； 可刪除的報(bào)警。 （2）PLC報(bào)警分為： PLC錯(cuò)誤信息； PLC操作信息。 西門子810系統(tǒng)報(bào)警分類與清除方式一覽表見表4-3。2022-2-2582022-2-259報(bào)警號(hào)報(bào)警類型報(bào)警清除方式ALM1ALM15ALM40ALM99電源開報(bào)警重新開控制器ALM16ALM48V.24（RS232）報(bào)警查找“數(shù)據(jù)輸入輸出（DATA IN-OUT）”菜單按“數(shù)據(jù)輸入輸出（DATA IN-OUT）”的軟鍵按“停止（STOP）”軟鍵ALM100*ALM196*伺服

50、報(bào)警（復(fù)位報(bào)警）（*=軸號(hào)）按復(fù)位鍵ALM132*伺服報(bào)警（電源開報(bào)警）（*=軸號(hào)）重新開控制器ALM2000 ALM2999一般報(bào)警（復(fù)位報(bào)警）按復(fù)位鍵ALM3000 ALM3050可刪除的報(bào)警按應(yīng)答鍵ALM6000 ALM6063ALM6100 ALM6163PLC用戶報(bào)警按應(yīng)答鍵ALM7000 ALM7063PLC操作消息這些信息由PLC程序自動(dòng)復(fù)位二、西門子二、西門子840D840D系統(tǒng)報(bào)警信息系統(tǒng)報(bào)警信息 1NC警報(bào)： 2MMC警報(bào)信息 3611D警報(bào) 4PLC警報(bào)：2022-2-260三、三、SIEMENSSIEMENS系統(tǒng)故障實(shí)例系統(tǒng)故障實(shí)例 例例4-14-1：某數(shù)控淬火機(jī)床，出

51、現(xiàn)ALM2“Over temperature”（超溫報(bào)警）機(jī)床工作時(shí)出現(xiàn)ALM2報(bào)警，系統(tǒng)停止工作。 故障分析及處理：故障分析及處理：這臺(tái)機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)是西門子810的GA2版本，根據(jù)報(bào)警手冊(cè)說明，2號(hào)報(bào)警是系統(tǒng)超溫報(bào)警，指示系統(tǒng)溫度過高。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行檢查，沒有發(fā)現(xiàn)問題，只是風(fēng)扇電源插頭接觸不好。將電源插頭重新插接，并采取緊固措施，重新開機(jī)，系統(tǒng)正常工作。2022-2-261 某配套SIEMENS 810M GA3的立式加工中心，開機(jī)后顯示“ALM2000”機(jī)床無法正常起動(dòng)。 故障分析及處理：故障分析及處理：SIEMENS 810M GA3系統(tǒng)出現(xiàn)ALM2000(急

52、停)的原因是CNC的“急停” 信號(hào)生效。在本系統(tǒng)中，“急停” 信號(hào)是PLC至CNC的內(nèi)部信號(hào)，地址為Q78.1(德文版為A78.1)。通過CNC的“診斷”頁(yè)面檢查發(fā)現(xiàn)Q78.1為“0”，引起了系統(tǒng)急停。2022-2-262 進(jìn)一步檢查機(jī)床的PLC程序，Q78.1為“0”的原因是由于系統(tǒng)I/O模塊中的“外部急?！陛斎胄盘?hào)為“0”引起的。對(duì)照機(jī)床電氣原理圖，該輸入信號(hào)由各進(jìn)給軸的“超極限”行程開關(guān)的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)而成。 經(jīng)測(cè)量，機(jī)床上的Y方向“超極限”開關(guān)觸點(diǎn)斷開，導(dǎo)致了“超極限”保護(hù)動(dòng)作，實(shí)際工作臺(tái)亦處于“超極限”狀態(tài)。 鑒于機(jī)床Y軸無制動(dòng)器，可以比較方便地進(jìn)行機(jī)械手動(dòng)操作，維修時(shí)在機(jī)床不通電的情

53、況下，通過手動(dòng)旋轉(zhuǎn)Y軸的絲杠，將Y軸退出“超極限”保護(hù)，再開機(jī)后機(jī)床恢復(fù)正常工作。2022-2-263 例例4-34-3：某配套SIEMENS 810M的龍門加工中心，手動(dòng)移動(dòng)X軸時(shí)，系統(tǒng)出現(xiàn)ALMll20報(bào)警。 故障分析及處理：故障分析及處理：SIEMENS 810M出現(xiàn)ALMll20報(bào)警的含義是“停止時(shí)夾緊允差超過”。根據(jù)該系統(tǒng)的特點(diǎn)，以上報(bào)警的實(shí)質(zhì)是停止時(shí)的位置跟隨誤差超出了參數(shù)MD2120設(shè)定的允許誤差范圍。2022-2-264 由于機(jī)床工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)正常，故障原因應(yīng)與系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定有關(guān)，檢查系統(tǒng)與報(bào)警有關(guān)的參數(shù)，發(fā)現(xiàn)該機(jī)床的系統(tǒng)參數(shù)NC-MDl56=0。 在SIEMENS 810M系統(tǒng)中，

54、該參數(shù)為“位置跟隨誤差消除時(shí)間”設(shè)定，當(dāng)此值設(shè)定為“0”時(shí)，系統(tǒng)在編程的理論值到達(dá)后，即開始檢測(cè)跟隨誤差，由于此時(shí)位置環(huán)尚未完成閉環(huán)調(diào)節(jié)，因此會(huì)引起上述報(bào)警。 通過設(shè)定NC-MDl56為500ms后，故障消除，機(jī)床恢復(fù)正常。2022-2-265 例例4-44-4：配套SIEMENS 802D系統(tǒng)的數(shù)控銑床，開機(jī)時(shí)出現(xiàn)報(bào)警：ALM380500，驅(qū)動(dòng)器顯示報(bào)警號(hào)ALM504。 故障分析及處理：故障分析及處理：驅(qū)動(dòng)器ALM504報(bào)警的含義是：編碼器的電壓太低，編碼器反饋監(jiān)控失效。經(jīng)檢查，開機(jī)時(shí)伺服驅(qū)動(dòng)器可以顯示“RUN”，表明伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以通過自診斷，驅(qū)動(dòng)器的硬件應(yīng)無故障。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，每次報(bào)警都是

55、在伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)“使能”信號(hào)加入的瞬間出現(xiàn)，由此可以初步判定，報(bào)警是由于伺服電動(dòng)機(jī)加入電樞電壓瞬間的干擾引起的。 重新連接伺服驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)編碼器反饋線，進(jìn)行正確的接地連接后，故障清除，機(jī)床恢復(fù)正常。2022-2-266 例例4-54-5：某配套SIEMENS 3M的立式加工中心，在使用過程中經(jīng)常無規(guī)律地出現(xiàn)“死機(jī)”、系統(tǒng)無法正常起動(dòng)等故障。機(jī)床故障后，進(jìn)行重新開機(jī)，有時(shí)即可以正常起動(dòng)，有時(shí)需要等待較長(zhǎng)的時(shí)間才能起動(dòng)機(jī)床；機(jī)床在正常起動(dòng)后，又可以恢復(fù)正常工作。 故障分析及處理：故障分析及處理：由于該機(jī)床只要在正常起動(dòng)后，即可以正常工作；且正常工作的時(shí)間不定，有時(shí)可以連續(xù)進(jìn)行數(shù)天，甚至數(shù)周的正常加工；有時(shí)卻只能工作數(shù)小時(shí)，甚至幾十分鐘，故障隨機(jī)性大，無任何規(guī)律可尋，此類故障屬于比較典型的“軟故障”。2022-2-267 根據(jù)以上結(jié)論，可以基本確定引起機(jī)床故障的原因在輸入電源部分。對(duì)照機(jī)床電氣原理圖檢查，系統(tǒng)的直流24V輸入使用的是普通的二極管橋式整流電路供電，這樣的供電方式在電網(wǎng)干擾較嚴(yán)重的場(chǎng)合，通常難以滿足系統(tǒng)對(duì)電源的要求。最后，采