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项目三 数控机床电气控制系统的调试和维修

项目三 数控机床电气控制系统的调试和维修. 任务一 数控机床电气系统总体结构及电气连接. 工作准备. 设备. CK6140 数控车床 XH714 立式加工中心. 资料. CK6140 数控车床电气原理图 XH714 立式加工中心电气原理图 日本 FANUC 0MD 简明调试手册. 任务引入和讨论. 任务说明. 数控机床电气控制系统的三大任务. 1 ）坐标轴的运动控制 2 ）主轴运动的控制 3 ）辅助装置的控制. 必备知识. 数控机床电气系统的总体结构. 除了执行各种运动及功能指令外，能让数控机床的各运动部件能够准确地、协调有序地、安全地运行.

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项目三 数控机床电气控制系统的调试和维修

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Presentation Transcript

  1. 项目三 数控机床电气控制系统的调试和维修

  2. 任务一 数控机床电气系统总体结构及电气连接

  3. 工作准备 设备 CK6140数控车床 XH714立式加工中心 资料 CK6140数控车床电气原理图 XH714立式加工中心电气原理图 日本FANUC 0MD简明调试手册

  4. 任务引入和讨论

  5. 任务说明 • 数控机床电气控制系统的三大任务 1）坐标轴的运动控制 2）主轴运动的控制 3）辅助装置的控制

  6. 必备知识 数控机床电气系统的总体结构 • 除了执行各种运动及功能指令外，能让数控机床的各运动部件能够准确地、协调有序地、安全地运行

  7. 数控机床电气系统的总体结构 1．数据的输入/输出装置 存储介质：ATA记忆卡，FLASH 卡、USB 接口以及通信装置

  8. 数控机床电气系统的总体结构 2．计算机数控系统 • FANUC 0iMC

  9. 数控机床电气系统的总体结构 2．计算机数控系统 • FANUC 0iMD 有序地发出各种运动指令和各种机床功能的控制指令，以控制相应的执行机构，直至运动和功能结束。

  10. 数控机床电气系统的总体结构 3．可编程逻辑控制器 使各种运动及功能指令能够准确地、协调有序安全地运行，同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。

  11. 数控机床电气系统的总体结构 4．主轴和进给伺服驱动系统 实现速度、位置的闭环控制

  12. 数控机床电气系统的总体结构 6．电器硬件电路 • 电器硬件电路的主要任务是控制各控制部件、控制电路、执行电器的电源的通断。

  13. 电气系统的工作原理 • 数控系统的全部工作，实际上是按照程序指定的要求，控制电能的传输和变换，使数控机床的各个部件在这些受控电能的驱动下，按照程序指定的方式和步骤有条不紊地工作。 • 数控机床每个运动坐标的电气控制由电流（转矩）控制环、速度控制环和位置控制环串联组成。

  14. 电气系统的工作原理 Fanuc数控系统电源控制回路 • 供电方式采用模块化结构，由电源模块统一供电 ； • 接通电源模块三相输入电源的接触器由数控系统控制。

  15. 电气系统对电源的要求 • 电源电压和频率 • 我国供电制式是380V，三相；交流220V，单相，频率为50Hz • FANUC系统输入电压为DC24V±10％，电流约7A。伺服和主轴电动机为AC200V）输入

  16. 电气系统对电源的要求 电源电压的波动范围 • 一般数控系统允许电压在额定值的85%-110%之间波动 • 控制器采用24V直流供电，则正常工作电压可在18VDC到30VDC，

  17. 电气系统对电源的要求 推荐的CNC控制器供电顺序 利用中间接触器线圈开断电磁力的不同，弥补系统电源的微量波动，以保证数控系统稳定的工作。

  18. 电气系统对电源的要求 输入电源电压相序 • 输入的相序与数控机床要求的相序应一致。 快速检验的方法：合上总电源开关后， 察看风扇的转动方向； 察看冷泵电机是否能冲出冷却水。

  19. 电气系统对电源的要求 良好的接地 • 为了保护人身和设备的安全 • 为了保证设备的正常工作 • 为了抑制噪声，电缆、变压器等的屏蔽层需接地，相应的接地称为屏蔽接地。

  20. FANUC 0i-C系列系统组成

  21. FANUC 0i-MC电气系统的总体连接 系统与外部电源、显示单元及通信口的连接

  22. FANUC 0i-MC电气系统的总体连接 系统与主轴的连接

  23. FANUC αi系列伺服 系统外形图 （电源+主轴+单轴伺服）

  24. FANUC 0i-MC电气系统的总体连接 系统与进给伺服的连接

  25. 系统参数 FANUC系统参数分类 按功能划分，FANUC 0i系列共有43个大类的机床参数：如坐标系、加减速度控制、伺服驱动、主轴控制、固定循环、自动刀具补偿、基本功能等。

  26. 系统参数 系统参数的数据形式 参数可以分为位型参数、位轴型参数和字节型参数： （1）对于位型和位轴型参数，每个数据号由8位组成，每一位有不同的意义。无效位在参数输入时应填补0。 （2）轴型参数允许参数分别设定给每个控制轴。 （3）每个数据类型有一个通用的有效范围，参数不同其数据范围也不同。

  27. 系统参数-如何读参数说明书 参数的含义 (1)位型数据（7位） TVC: 是否进行TV检查 0:不进行 1：进行

  28. 系统参数-如何读参数说明书 参数的含义 (2)字节型数据

  29. 系统参数-参数设定 各类参数在数据设定方面的区别 （1）位型参数（归属于系统参数） 此类参数通过设定某bit位为“0”或“1”，选择或设定功能

  30. 系统参数-参数设定 各类参数在数据设定方面的区别 （2）轴型参数（对每个控制轴单独设置）（归属系统参数）

  31. 系统参数-参数设定 各类参数在数据设定方面的区别 （3）位型和位轴型以外的数据。 • 主要是常用的工件坐标、刀具补偿、I/O选择等与操作和编程相关参数。 • 这类参数放置在【SETTING】（设置）功能键下。

  32. 系统参数的显示和修改 系统参数修改开关的设定 按【SETTING】 参数修改或设定完毕，务必关闭参数开关 当PWM=“1”，系统出现“P/S报警100”，意为“允许参数写入

  33. 任务实施 • 实现系统与各模块的连接； • 实现系统与外部电源的连接

  34. 任务实施 识读电路图-强电电路

  35. 任务实施 系统对通电顺序的要求 • 系统对电源的要求 • 系统输入电压为DC24V±10％，电流约7A。 • 伺服和主轴电动机为AC200V（不是220V，其他系统如0C系统，系统电源和伺服电源均为AC200V）输入

  36. 任务实施 系统对通电顺序的要求 电源接通顺序： （1） 机床电源（200 V AC）； （2） 通过FANUC I／O Link连接的从I／O设备，电源为24 V DC； （3） 控制单元和CRT单元的电源（24 V DC） 电源关断顺序： （1）通过FANUC I／O Link连接的从I／O设备，电源为24 V DC； （2）控制单元和CRT单元的电源（24 V DC）； （3）机床电源（200 V AC）

  37. 任务实施-读图 识读电路图-电源控制电路

  38. 任务实施-读图 识读电路图-伺服系统电源控制电路

  39. 任务实施-通电 通电前的准备 • 连接检查 （1）检查所有外部电缆连接线是否连接可靠，控制系统各部件是否采用一点接地，接地是否可靠； （2）检查电源输入单元、伺服变压器、控制变压器的端子连接是否正确和紧固；

  40. 任务实施-通电 通电前的准备 • 重点部位检查 （3）确认输入电源电压、频率及相序。①检查确认变压器的容量是否满足控制单元和伺服系统的电能消耗；②检查电源电压波动范围是否在数控系统的允许范围之内；③检查输入电源的相序。采用相序表或示波器检查输入电源相序。 （4）确认直流电源单元的电压输出端是否对地短路。在系统通电前，应用万用表检查系统提供电源的负载是否有对地短路现象。

  41. 任务实施-通电 系统电源的接通 接通电源之后，首先检查数控柜中各个风扇是否旋转，借此也可确认电源是否接通。 检查各控制模块上的控制电压是否正常，各种直流电压是否在允许的波动范围之内。一般来说，对＋5v电源要求较高，波动范围在±5％， （1）拔掉 CNC 系统和伺服（包括主轴）单元的保险，给机床通电。 （2）检查各输出电压正常，且无故障，则切断电源，装上保险后再次给机床和系统通电。 此时，系统会有# 401 等多种报警。这是因为系统尚未输入参数。

  42. 任务实施-通电 系统电源的接通 操作顺序： 系统和CRT电源接通－－按ON/OFF开关，接通系统电源； 伺服总电源的接通－－拉开急停开关，按机床启动按钮；

  43. 任务实施-参数设置 通用系统参数设置 1．核对系统功能参数 核对随机参数表中9900～9999号间的参数，即系统功能参数，又称密级参数 2．设置系统的参数 （1）设置参数PRM3190 bit6=1，使系统使用中文显示方法； （2）设置参数PRM1010和PRM8130，设置CNC系统控制的轴数以及系统的总控制轴数。数控车床设定为2、数控铣床设定为3；

  44. 任务实施-参数设置 通用系统参数设置 2．设置系统的参数 （3）控制轴参数设置。 ①PRM 1010为CNC控制轴数；②PRM1020编程坐标轴号设置（X轴为88，Y轴为89，Z轴为90，U轴为85，V轴为86，W轴为87，A轴为65，B轴为66，C轴67，E轴为69）； ③1022基本坐标系中各轴的属性设置（0代表既不是基本3轴，也不是其平行轴；1--X轴；2--Y轴；3--Z轴；5--X轴的平行轴；6--Y轴的平行轴；7--Z轴的平行轴。）； ④PRM 1023各轴的伺服轴号，一般伺服轴号与控制轴号的设定值相同，即设为1、2、3。

  45. 系统通电后报警显示 时间 MDI工作方式 报警

  46. 系统的自检功能 • 数控系统起动时，从通电开始，系统内部诊断程序就自动执行诊断。诊断的内容为系统中最关键的硬件和系统控制软件。 • 只有当全部项目都确认正确无误之后，整个系统才能进入正常运行的准备状态。 • 一旦某一项目检查未通过，系统就立即中止诊断，且显示滞留于未完成的诊断项目的序号，并显示报警信息。此时启动诊断过程不能结束，系统无法投入运行。

  47. 常见故障处理及诊断实例 FANUC-0i-MC系统通电后显示912号报警，系统不能启动 故障现象： 配置FANUC-0i-MC系统的日本KT610B-01型数控火焰切割机，每次系统通电后，CRT显示“SYSTEM ERROR 901”，系统无法进入正常工作。 技术准备： 根据显示的故障报警信息，查阅维修手册，可知故障报警912～913号为存储器类故障，912号的报警内容为SRAM（静态RAM）的奇偶错误。

  48. 常见故障处理及诊断实例 FANUC-0i-MC系统通电后显示912号报警，系统不能启动 系统原理： 在FANUC的系统中,存储卡中RAM的数据在读写过程中,都具有奇偶校验检查电路。一旦出现写入的数据和读出的数据的检验位不符时,就会发生奇偶校验报警。ALM912和ALM913分别提示低字节和高字节的报警。 故障分析： 从硬件方面考虑，引起该报警的原因可能是存储器本身故障、存储器充电电池及其电路故障、线缆连接与接触性故障。 从软件方面考虑，则可能是存储器内存混乱或未进行初始化。

  49. 常见故障处理及诊断实例 FANUC-0i-MC系统通电后显示912号报警，系统不能启动 现场调查： 通过询问操作人员了解到，设备使用过程中未出现突然停电事故，且机床处于正常使用期，相关硬件出现故障的可能性较小。因此，初步判断引起故障最可能的原因为软件故障。

  50. 常见故障处理及诊断实例 FANUC-0i-MC系统通电后显示912号报警，系统不能启动 诊断和维修的步骤： 1. 按照先软后硬的原则，调出系统的参数画面，发现参数混乱。 2. 备份系统的有关参数、宏指令程序及加工程序。 3. 按照说明书所述步骤对存储器进行初始化操作； 4. 将备份的系统参数等数据重新输入系统。 系统运行检验 重新输入机床参数和程序后，系统恢复正常。

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