数控系统范文

数控系统范文第1篇

关键词：数控系统；9XX报警类故障；故障分析

1.数控系统概述

数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度以及动作顺序等实现自动控制的控制系统，是数控机床最关键的核心组成部分，类似人的大脑。在数控机床自动运行加工过程中，要求数控系统对数控机床的伺服控制部分与辅助控制部分在实时控制的每一时刻都准确无误地工作。

2.数控系统故障报警形式

系统故障产生的报警分为：系统硬件故障报警、操作类报警、NC报警、PLC报警等多种类别。当数控系统一旦发生故障，借助系统的自诊断功能，往往可以快速、准确地查明原因并确定故障部位，并以报警指示灯、报警号、PLC状态梯形图的形式显示给用户。

FAUNC数控系统有高端型、中端型、经济型多系列产品应用于数控机床控制中。下面仅以FAUNC 0i 以及0i Mate 系列数控系统为载体，对其在使用中产生的常见的9XX报警类故障进行故障机理分析及故障诊断排除。

3.FAUNC数控系统故障处理思路

FAUNC 0i 以及0i Mate 系列的系统主模块由主板、CPU卡、显卡、伺服轴控制卡、FROM/SRAM存储卡和电源单元组成。

在FANUC 0i 以及0i Mate 系列数控系统中常见报警现象有：①以9XX的数字形式显示在数控系统显示屏上提供给用户；②在主板上LED状态指示灯显示非0或有红色二极管指示灯亮 。

就以上报警信息而言，一般排除方法要从故障与硬件故障入手分析。故障处理方法：①重启系统多次；②检测24V电源是否在允许的正常范围之内；③重装系统相关参数。硬件故障处理方法：①存储卡故障；②母版故障。

4.常见故障案例分析

下面具体对以9XX的数字形式显示在数控系统显示屏上的常见故障进行分析处理：

（1）900故障。系统ROM奇偶校延错误报警。系统开机时，FROM/SRAM以及DRAM工作过程，出现900报警号，大多数是FROM故障，主要故障原因：存储卡坏了；FROM存储内容丢失或是破坏；主板故障。一般是存储卡故障，若更换存储卡，故障未解除则为主板故障。此类报警故障不易产生。

（2）912—919故障。系统动态存储器DROM故障。系统开机启动时，存储在FROM中的内容登录到动态存储器DROM过程中产生错误发出该类报警号。属于硬件故障，处理方法是更换CPU卡或母版（主板）。

（3）910、911、935故障。SRAM故障，在静态存储器 SRAM中存有系统参数、加工程序、螺距补偿等参数，当出现以上报警时，说明SRAM存储的参数存在故障。常见故障原因：电池电压不足；系统参数不全；或有干扰。系统存储用电池为3V锂电池，主要是作为SRAM参数存储备份之用。当3V锂电池电压低于2.6V时显示“BAT”给用户，表示该类故障是电池电压不足报警，用户应该及时正确地在系统通电状态下更换系统电池，以免参数丢失。若故障原因是系统参数不全引起则重新安装SRAM参数即可。

（4）920故障。该故障与轴卡有关，用于监控轴卡与CPU卡。常见处理方法：检查伺服模块连接处光缆是否接触不良；重装与轴控制有关的系统参数。

（5）926故障。系统FSSB报警，该故障常常发生。故障原因：光缆故障或某个放大器坏了。一般处理方法：检查放大器与放大器之间的连接光缆是否接触不良。

（6）930故障。该故障属于数控系统故障，一般是CPU死机现象，处理方法：重启系统多次。

（7）950故障。PMC系统报警，属于外部故障。故障原因：I/O Link总线通讯不畅；信号短路；保险烧坏。

（8）951 故障。系统的主CPU工作时随时监控PMC的运行状况，当检测PMC控制有问题时产生该报警。主要故障原因是PMC控制回路有问题，需要更换母版。

数控系统范文第2篇

关键词：电磁干扰；抗干扰；设计优化

数控系统的设计要求系统动作准确无误，每个控制动作都要达到它想要的目的。造成数控系统工作不正常的原因除了系统故障外大部分是受到外界电磁干扰。

电磁干扰源可以分为两大类：自然干扰源与和人为干扰源。自然干扰源主要来源于大气层的天电噪声、地球外层空间的宇宙噪声。人为干扰源是人工装置工作过程中产生的电磁能量干扰，其中一部分是专门用来发射电磁能量的装置，如广播、电视、通信、雷达和导航等无线电设备，称为有意发射干扰源。另一部分是在完成自身功能的同时附带产生电磁能量的发射，如电火花线切割机床，电动机械、家用电器以及工业、医用射频设备等等。因此这部分又成为无意发射干扰源。

1.本文只针对人为干扰源中的无意发射干扰源的抗干扰措施进行一些探讨。

常见的抗干扰措施一般有以下几种：

1.1.利用接地技术消除电磁干扰

要确保数控系统中的所有设备接地良好，需要根据数控系统工作电流按照相关国家标准选用符合要求线径的接地线（黄绿线）连接到电源进线接地点（PE）的接地母排上。接地线（黄绿线）应该尽可能的短以保证接地电阻值符合相关国家标准要求。尤其要注意包括变频器、开关电源，电机驱动器等工作时有高频开关脉冲以及变压器、供电设备等产生工频干扰的设备的可靠接地。

1.2.使用滤波电路降低干扰

数控系统电源增加滤波线路措施可以有：数控系统电源的交流输入线路中串接一电抗器，它可以降低谐波成分，增加电源阻抗，并帮助吸收附近设备投入工作时产生的浪涌电压和主电源的尖峰电压，确保电源不受电网供电电压波动影响；数控系统电源的直流输出线路中使用低通滤波器，采用低通滤波器后可以有效滤除高频干扰产生的毛刺脉冲，稳定的直流输出电压可以确保数控系统电路的工作可靠。

1.3.优化印制板布局设计

优化印制板布局设计主要要考虑印制板上元器件的布局、元器件连接铜皮的走向布局、滤波电容的位置布局和不同类型电路的位置布局。一般来说印制板布局设计要做到以下几点：

1.3.1.器件之间的传输连接线尽可能短；

1.3.2.走强电信号的元器件和走弱电信号的元器件尽可能放置在不同区域；

1.3.3.模拟电路和数字电路应尽可能分区域放置；

1.3.4.电源滤波电容应靠近用电器件。

1.3.5.地线的设计应做到小电流向大电流会聚，如果构成了回路，应尽可能缩小回路面积；

1.4.优化弱电信号线路设计

在数控系统中控制信号通常是弱电信号，供电电压一般是5V-24V，电流也是mA级的，这样的信号很容易被外界的强干扰（如电火花线切割机床大电流放电时产生的高频脉冲干扰）影响，造成数控系统误动作或者不动作。针对这些干扰在电路设计上采取一些补救措施就成为设计中必须考虑的问题。

1.5.利用屏蔽技术减少电磁干扰

如果数控系统抗干扰措施不力会出现下列现象：看到液晶显示屏幕上出现很多白色斑点，有时候斑点多到让用户无法忍受；屏幕上出现一些误报信息；键盘或者触摸屏按下没有反应；主控计算机死机或者自动重新启动等等。

出现上述现象的原因是：数控系统附近存在一个强电磁场，强电磁场的辐射使得在数控系统工作环境充满电磁干扰噪声，数控系统的控制电路在这样的环境里会耦合电磁波，干扰系统的正常工作；数控系统内部导线也暴露在这个电磁场里，感应电磁干扰噪声，感应噪声经过导线传递到电路的其余部分从而破坏电路的正常工作；另外由于部分强电流信号线路和弱电流信号线路共用一个地线，通过公共负载电磁干扰也被耦合到弱电流信号线路中，对于弱电流信号这样的耦合会改变信号电平，引发错误信号，造成系统出错，甚至系统直接崩溃。

要解决这些问题除了前文提到的一些措施外还可以利用屏蔽技术减少电磁干扰。

1.6.数控系统内部连线的处理

数控系统内部连线有时候会很长，容易受到干扰，为提高控制信号在传输过程中的抗干扰能力可以采取以下一些措施：

1.6.1.传输电缆上套磁环

传输电缆上套磁环有两种方式：一种是选一磁环内径略大于电缆外径的磁环，将磁环直接套在电缆上后再做电缆和连接件的连接；另一种是选用磁环内径足够大的磁环，将电缆做8字绕法，穿过磁环后再做电缆和连接件的连接。两种方式中8字绕法抗干扰效果更好一些。不同磁环材料的性能有所差异，因此根据需要磁环工作频率选择不同的材料。普通磁环材料有镍锌铁氧体或锰锌铁氧体，它们的差异主要在磁导率：锰锌铁氧体的磁导率在几千到上万，镍锌铁氧体在几百到上千。铁氧体的磁导率越高，其低频时的阻抗越大，高频时的阻抗越小。所以，在抑制高频干扰时，宜选用镍锌铁氧体；反之则用锰锌铁氧体。或在同一束电缆上同时套上锰锌和镍锌铁氧体，这样可以抑制的干扰频段较宽。

1.6.2.供电电缆和控制信号电缆分开走线，并且要有保持一定距离。如果可能经不同的金属走线槽走线来保证隔离效果。

1.7.软件抗干扰

高频干扰通常是脉宽不宽的随机脉冲，利用这个特点数控系统可以在控制软件中进行一些处理。具体地说就是对于控制系统发出的输出信号如果是维持一种状态的信号可以隔一段时间就重复发一次信号，确保状态信号不会因为受干扰而改变；如果发出输出信号仅仅是实现一个动作，那么为保证实现这个动作可以连续发几个相同信号来避免输出信号扰信号掩盖；控制系统对输入信号的处理可以连续读输入端口的数据几次确保读入的数据正确。

2.结束语

在工业高度发展的今天，各种电气设备的使用已是普遍现象，其中不少设备会产生强烈的电磁干扰，造成数控系统不受干扰几乎是不可能的，因此如何设计数控系统来保证数控功能可靠稳定的实现需要认真考虑。抗干扰措施多种多样，前文提到的那些措施也不是很完全，设计人员应根据不同数控系统具体的工作方式、工作环境采用适合的抗干扰措施。

参考文献：

[1] 郑晓峰. 《数控原理与系统》.北京：机械工业出版社

[2] 刘国通，李传伟. 《屏蔽和接地在数控系统抗干扰中的应用》

数控系统范文第3篇

关键词:西门子 数控系统 介绍

中图分类号:TP29 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)03-0006-01

1、西门子数控系统的特点

(1)SINUMERIK 802S base line集成了所有的CNC,PLC,HMI,I/O 于一身;(2)SINUMERIK 802C base line集成了所有的CNC,PLC,HMI,I/O 于一身;(3)具有免维护性能的SINUMERIK802D,其核心部件PCU (面板控制单元)将CNC、PLC、人机界面和通讯等功能集成于一体。可靠性高、易于安装。

2、西门子数控系统产品

(1)专利产品,高度集成的SINUMERIK 810D。在数字化控制的领域中,SINUMERIK 810D第一次将CNC和驱动控制集成在一块板子上。可以控制5或6个轴。适用于车铣磨削机床。(2)突出的产品SINUMERIK 840D,它在复杂的系统平台上,通过系统设定而适于各种控制技术。840D与SINUMERIK_611数字驱动系统和SIMATICS7可编程控制器一起,构成全数字控制系统,它适于各种复杂加工任务的控制,具有优于其它系统的动态品质和控制精度。标准的控制系统具有大量的特殊功能。如钻削、车削、铣削、磨削和手动加工技术。该系统也适用于其他特种技术,如剪切、冲压和激光加工等。

3、西门子数控系统装置基本硬件构成

CNC装置由CPU、BUS、存储器、HMI、I/O接口组成。

3.1 (CPU)

CNC系统的核心与“头脑”,主要具备的功能:可进行算术、逻辑运算;可保存少量数据;能对指令进行译码并执行规定动作;能和存储器、外设交换数据;提供整个系统所需的定时和控制;可响应其他部件发来的脉冲请求;包括的部件:算术、逻辑部件、累加器和通用寄存器组、程序计数器、指令寄存器、译码器、时序和控制部件。

CNC装置中常用的CPU数据宽度为8位、16位、32位和64位。CPU满足软件执行的实时性要求,主要体现在CPU的字长、运算速度、寻址能力、中断服务等方面。

3.2 总线(BUS)

总线是传送数据或交换信息的公共通道。CPU板与其它模板如存储器板、I/O接口板等之间的连接采用标准总线,标准总线按用途分为内部总线和外部总线。数控系统中常用的内部标准总线有S-100、MULTI BUS、STD及VME等;外部总线有串行(如EIARS-232C)和并行(如IEEE-488)总线两种。

STD总线(STD总线在1978年最早由Pro-Log公司作为工业标准发明的,由STDGM制定为STD-80规范,随后被批准为国际标准IEE961。STD-80/MPX作为STD-80追加标准,支持多主(MultiMaster)系统。STD总线工控机是工业型计算机,STD总线的16位总线性能满足嵌入式和实时性应用要求,特别是它的小板尺寸、垂直放置无源背板的直插式结构、丰富的工业I/O OEM模板、低成本、低功耗、扩展的温度范围、可靠性和良好的可维护性设计,使其在空间和功耗受到严格限制的、可靠性要求较高的工业自动化领域得到了广泛应用。 从1991年德国颁布FMS标准(DIN19245)至今已经历了十余年,现在已为全世界所接受。

PROFIBUS现场总线的优越性1)符合国际标准,系统扩容与升级无障碍;2) 信号采集和系统控制模块均就近安装在采集点和控制点附近,模块之间以及模块和主控计算机之间仅使用一条通信线路连接,系统运行可靠性高,系统造价低,扩充和维修便利;3)充分发挥计算机网络技术的优越性,整个系统实现计算机三级网络管理,即实现现场终端设备-运行管理网络-自动化管理软件系统三部分有机结合;任意网络计算机节点上均可查询系统信息并进行相应操作; 4)系统状态灵活:人机界面友好,菜单式操作便于使用易于掌握。)

3.3 存储器(ROM、RAM)

存放CNC系统控制软件、零件程序、原始数据、参数、运算中间结果和处理后的结果的器件和设备。ROM用于固化数控系统的系统控制软件。RAM存放可能改写的信息。

3.4 HMI及I/O接口

HMI包括纸带阅读机、纸带穿孔机(很少见)、键盘、操作控制面板、显示器、外部存储设备。CNC装置与被控设备之间要交换的信息有三类:开关量信号、模拟量信号、数字信号,然而这些信号一般不能直接与CNC装置相联,需要一个接口(即设备辅助控制接口)对这些信号进行交换处理,其目的是:(1)对上述信号进行相应的转换,输入时必须将被控设备有关的状态信息转换成数字形式,以满足计算机对输入输出信号的要求;输出时,应满足各种有关执行元件的输入要求。信号转换主要包括电平转换、数字量与模拟量的相互转换、数字量与脉冲量的相互转换以及功率匹配等。(2)阻断外部的干扰信号进入计算机,在电气上将CNC装置与外部信号进行隔离,以提高CNC装置运行的可靠性。

以上是西门子各数控系统的简单介绍,由上述介绍可知数控机床的数字控制系统由CNC、PLC、(I/O、HMI)及驱动系统组成。CNC和PLC可以综合设计称为内装型PLC(Built-in Type)或集成式、内含式,内装型PLC是CNC装置的一部分,一般不能独立工作,与CNC中CPU的信息交换是在CNC内部进行的,可与CNC装置共用一个CPU,如SINUMERIK802S/810D/802C等数控系统;也可以是单独CPU,如FANUC的0系统和15系统、美国A-B公司的8400系统和8600系统等。CNC装置和PLC功能在设计时就统一考虑,因而这种类型的PLC在硬件和软件的整体结构上合理、实用,可靠性高,性价比高,适用于类型变化不大的数控机床。对于开放式数控系统,某些板卡支持PLC软件编程,如PMAC;另外一类是专业化生产厂家生产的PLC产品来实现顺序控制,称为独立型(Stand-alone Type)PLC,或称为“通用型PLC”。具有完备的软硬件功能,能独立完成规定的控制任务。通过输入/输出接口与CNC装置连接,独立型PLC有:西门子SIMATIC S5、S7,FANUC公司的PMC-J系列产品等。

参考文献

[1] Y.SHIBUYA 等.西门子数控系统的特点[J].国外大电机.1995,(2).

数控系统范文第4篇

【关键词】数控系统;维修技术;故障

随着微电子、计算机、信息处理、自动检测和自动控制技术的发展,数控系统的应用越来越广泛。它给工业生产的发展创造了机会，提高了社会生产率与产品质量，为社会创造出巨大的财富！数控技术广泛应用到各个领域，特别是工业生产中。出现故障后若不能及时维修处理，将影响正常生产，从而造成经济损失。本文从现代数控系统的基本构成入手，探讨数控系统的故障诊断方法与维修技术。

一、数控系统的构成与特点

1.构成

当前，工厂所使用的数控系统种类繁多，包括有西门子、FANUC、NUM、Heidenhain、华中、广州、航天数控系统等等。生产厂家不同，在设计上各有区别。但无论哪种系统，它们的基本原理和构成是非常相似的。数控系统一般由系统程序、输入输出设备、通信设备、数控装置、可编程控制器、伺服驱动装置和测量装置等构成。

2.特点

（1）数控系统发生故障若得不到及时维修，将影响生产，造成经济损失。因而对数控系统的维修人员的技能水平有更高的要求。

（2）数控系统的工作环境一般为工厂，要求数控系统具有在抗噪音、震动、高温、粉尘、金属屑等恶劣环境条件下工作的能力。

（3）数控系统要与各种数控设备及外部设备通信，通常接口电路复杂、可靠性要求高。

二、数控系统维修工作的基本条件

1.在维修手段方面应具备的条件

必要的参考资料,包括维修手册、线路图、说明书及元器件分配表格等；常备易损坏配件，方便及时更换故障配件，保证设备正常运转； 必要的检测维修工具、仪器、仪表、编程器、计算机。最好有便携式编程器，用以现场修改参数，编写程序，节省维修时间； 建立起技术交流小组，对疑难杂症进行会诊，实现资源的共享。

2.维修工作人员应具备的基本条件

具有严谨的工作态度与良好的职业素养；具有较强的动手操作能力；会使用测试仪器、仪表等维修工具；掌握微机原理与接口技术、模拟与数字电路基础、自动控制与电机拖动、检测技术、可编程控制器原理、编程语言等基础知识和一定的外语水平；并经过专业的数控系统知识的培训。

三、数控系统的故障诊断方法

1.直观检查法

（1）向现场操作人员询问故障产生的现象。故障发生时（或故障发生后）是否有异响、火花亮光出现，它们来自何方，何处发热异常，何处有异常震动等，就能判断故障产生的主要部位。然后，进一步观察可能产生故障的每块电路板或是各种电控元件（继电器、热继电器、断路器等）的表面状况。是否有烧焦、烟熏黑处或元件、连线断裂，从而进一步缩小检查范围；再者，检查系统的各种连接电缆是否有松脱、断开、接触不良等现象，这些也是处理数控系统故障时首先需要想到的。而后，观察指示灯的变化情况：观察各部件有无报警指示(如数控系统、温控装置、装置、变频装置等)；观察显示屏上有无提示的故障信号。通常在说明书上有报警信号的处理方法。一般来讲，温控、装置的报警故障比较容易处理。而对于数控系统等部件的报警，维修人员需根据说明书上报警信号的处理方法仔细分析，判断故障点出现的位置，逐步圈定范围，对症处理。也可以利用操作面板或编程器根据电路图和PLC程序，查出相应的信号状态，按逻辑关系找出故障点进行处理。

（2）用手摸。停电检查时可用手轻轻摇拨接线是否有松动、烧坏现象，端子和导线之间结合是否紧固，旋转部件轴是否过紧，电气元器件是否发热及焊接点是否牢固等。各插头座的插接状况、各功率及信号导线(如伺服与电机接触器接线)的联接状况，查看是否有异常情况等

（3）用耳听。听电动机旋转时有无噪声和异常声响，变压器有无蜂鸣声。查看设备各部件工作状态是否正常。振动异常及振动声音过大等应引起注意，这些都会成为故障的因素。

2.仪器测量法

仪器测量法是查找数控机床故障的基本方法。当机床发生故障时，利用手中的仪器、仪表（示波器、万用表等）参照电气原理图和控制系统的逻辑图等资料，沿着发生故障的通道，一步一步地测量，直到找到故障点为止。

用仪器测量法找故障不一定要从起点一直测量到终点，可采用优选法进行，并要求维修人员不但要较好地掌握电路图和逻辑图，而且要较熟悉地了解电气元器件的实际位置，才能迅速地排除故障。

3.接口状态检查法

现代数控系统多将PLC集成于其中，而CNC与PLC之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的，这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入/输出板上有指示灯显示，有的可以通过简单操作在CRT屏幕上显示，而所有的接口信号都可以用PLC编程器调出。这种检查方法，对于诊断动作复杂的机构故障起到极大作用，但要求维修人员既要熟悉本设备的接口信号，又要熟悉PLC编程器的应用。

4.参数调整法

数控系统、PLC及伺服驱动系统都设置有可修改的参数以适应不同设备、不同工作状态的要求。通过参数调整，既可以让电气系统与具体设备相匹配，也可以使设备各项功能达到最佳化。系统参数变化会直接影响到机床的性能，甚至使整机不能正常工作。在设计和制造数控系统时，虽已考虑到系统的可靠性问题，但不可能排除外界的一切干扰，而这些干扰有可能引起存储器内个别参数的变化。这类故障便是我们所说的“软”故障，在维修时是很难克服的。此类故障需要重新调整相关的一个或多个参数方可排除。

5.模板互换法

数控系统大都采用模块化设计，按功能不同划分不同模块，随着现代技术的发展，电路的集成规模越来越大技术也越来越复杂，按常规方法，很难把故障定位到一个很小的区域，而一旦系统发生故障，为了缩短停机时间，我们可以根据模块的功能与故障现象，初步判断出可能的故障模块，用好的备件交换诊断出坏的线路板，并做相应的初始化启动，而后将坏板修理或返修，对于现代数控的维修，越来越多的情况采用这种方法进行诊断，使系统正常工作，敏捷投入正常运转。尽最大可能缩短故障停机时间，使用这种方法在操作时注意一定要在停电状态下进行，还要仔细检查线路板的版本，型号，各种标记，是否相同，对于有关的机床数据和电位计的位置应做好记录并做好标志。 否则不仅达不到目的，反而会把故障扩大。

通过对数控系统的了解，维修技术，诊断方法的认识，在实际中应灵活应用。在维修方法上可能用一种方法就能排除故障，亦可能需要多种方法同时进行。我们在实际的维修工作中应根据情况，运用了各种诊断方法，养成记录的习惯，并进行深层次分析故障原因，并采取适当措施避免故障再次发生，保证设备正常运行。必要时可根据现场条件使用成熟技术对设备进行改进。同时在运用故障诊断的过程中发现自己欠缺的知识,制定学习计划,最终充实自己。

参考文献：

[1]吴国经.《数控机床床故障诊断与维修》 电子工业出版社出版, 2005.

[2]叶蓓华．数字控制技术．北京：清华大学出版社，2002

[3]孙汉卿.数控机床维修技术.北京：机械工业出版社，2002.

[4]刘希金.机床数控系统故障检测与维修.北京：兵器工业出版社，1995.

[5]张拄银.陈思义;数控原理与数控机床.北京：化学工业出版社，2003

数控系统范文第5篇

关键词:数控系统 优点 功能

中图分类号:TP273.5 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)03-0023-02

1、数控系统的灵活性和通用性

CNC装置的功能大多由软件实现,且软硬件采用模块化的结构,使系统功能的修改、扩充变得较为灵活。CNC装置其基本配置部分是通用的,不同的数控机床仅配置相应的特定的功能模块,以实现特定的控制功能。

1.1 数控功能丰富

(1)插补功能:二次曲线、样条、空间曲面插补。(2)补偿功能:运动精度补偿、随机误差补偿、非线性误差补偿等。(3)人机对话功能:加工的动、静态跟踪显示,高级人机对话窗口。(4)编程功能:G代码、篮图编程、部分自动编程功能。

1.2 可靠性高

CNC装置采用集成度高的电子元件、芯片、采用VLSI本身就是可靠性的保证。 许多功能由软件实现,使硬件的数量减少。 丰富的故障诊断及保护功能(大多由软件实现),从而可使系统的故障发生的频率和发生故障后的修复时间降低。

1.3 使用维护方便

(1)操作使用方便:用户只需根据菜单的提示,便可进行正确操作。(2)编程方便:具有多种编程的功能、程序自动校验和模拟仿真功能。(3)维护维修方便:部分日常维护工作自动进行(,关键部件的定期检查等),数控机床的自诊断功能,可迅速实现故障准确定位。

1.4 易于实现机电一体化

数控系统控制柜的体积小(采用计算机,硬件数量减少;电子元件的集成度越来越高,硬件的不断减小),使其与机床在物理上结合在一起成为可能,减少占地面积,方便操作。

2、数控系统装置的功能

从外部特征来看,CNC装置是由硬件(通用硬件和专用硬件)和软件(专用)两大部分组成。CNC装置的功能包括基本功能和辅助功能。

2.1 数控系统的基本功能

数控系统基本配置的功能,即必备的功能。插补功能、控制功能、准备功能、进给功能、刀具功能、主轴功能、辅助功能、字符显示功能。

2.2 数控系统的辅助功能

用户可以根据实际要求选择的功能。补偿功能、固定循环功能、图形显示功能、通信功能、人机对话编程功能。

(1)控制功能;CNC能控制和能联动控制的进给轴数。CNC的控制进给轴有:移动轴和回转轴;基本轴和附加轴。如,数控车床至少需要两轴联动,在具有多刀架的车床上则需要两轴以上的控制轴。数控镗铣床、加工中心等需要有3根或3根以上的控制轴。联动控制轴数越多,CNC系统就越复杂,编程也越困难。

(2)准备功能;即G功能:指令机床动作方式的功能。

(3)插补功能和固定循环功能;所谓插补功能是数控系统实现零件轮廓(平面或空间)加工轨迹运算的功能。一般CNC系统仅具有直线和圆弧插补,而现在较为高档的数控系统还备有抛物线、椭圆、极坐标、正弦线、螺旋线以及样条曲线插补等功能。在数控力口工过程中,有些加工工序如钻孔、攻丝、镗孔、深孔钻削和切螺纹等,所需完成的动作循环十分典型,而且多次重复进行,数控系统事先将这些典型的固定循环用C代码进行定义,在加工时可直接使用这类C代码完成这些典型的动作循环,可大大简化编程工作。

(4)进给功能;数控系统的进给速度的控制功能,主要有以下三种:第一、进给速度:控制刀具相对工件的运动速度,单位为mm/min;第二、同步进给速度:实现切削速度和进给速度的同步,单位为mm/r,用于加工螺纹;第三、进给倍率(进给修调率):人工实时修调进给速度。即通过面板的倍率波段开关在0%-200%之间对预先设定的进给速度实现实时修调。

(5) 主轴功能;数控装置的主轴的控制功能,主要有以下几种:第一、切削速度(主轴转速):刀具切削点切削速度的控制功能,单位为m/min(r/min)。第二、恒线速度控制:刀具切削点的切削速度为恒速控制的功能。如端面车削的恒速控制。第三、主轴定向控制:主轴周向定位控制于特定位置的功能。第四、C轴控制:主轴周向任意位置控制的功能。第五、切削倍率(主轴修调率):人工实时修调切削速度。即通过面板的倍率波段开关在0%-200%之间对预先设定的主轴速度实现实时修调。

(6)辅助功能;即M功能:用于指令机床辅助操作的功能。

(7)刀具管理功能;实现对刀具几何尺寸&刀具寿命的管理功能。

(8)补偿功能;第一、刀具半径和长度补偿功能:该功能按零件轮廓编制的程序去控制刀具中心的轨迹,以及在刀具磨损或更换时(刀具半径和长度变化),可对刀具半径或长度作相应的补偿。该功能由G指令实现。第二、传动链误差:包括螺距误差补偿和反向间隙误差补偿功能,即事先测量出螺距误差和反向间隙,并按要求输入到CNC装置相应的储存单元内,在坐标轴运行时,对螺距误差进行补偿;在坐标轴反向时,对反向间隙进行补偿。第三、智能补偿功能:对诸如机床几何误差造成的综合加工误差、热变形引起的误差、静态弹性变形误差以及由刀具磨损所带来的加工误差等,都可采用现代先进的人工智能、专家系统等技术建立模型,利用模型实施在线智能补偿,这是数控技术正在研究开发的技术。

(9)人机对话功能;在CNC装置中配有单色或彩色CRT,通过软件可实现字符和图形的显示,以方便用户的操作和使用。在CNC装置中这类功能有:菜单结构的操作界面;零件加工程序的编辑环境;系统和机床参数、状态、故障信息的显示、查询或修改画面等。

(10)自诊断功能;一般的CNC装置或多或少都具有自诊断功能,尤其是现代的CNC装置,这些自诊断功能主要是用软件来实现的。具有此功能的CNC装置可以在故障出现后迅速查明故障的类型及部位,便于及时排除故障,减少故障停机时间。

通常不同的CNC装置所设置的诊断程序不同,可以包含在系统程序之中,在系统运行过程中进行检查,也可以作为服务性程序,在系统运行前或故障停机后进行诊断,查找故障的部位,有的CNC装置可以进行远程通信诊断。

(11)通信功能;CNC装置与外界进行信息和数据交换的功能。通常CNC装置都具有RS232C接口,可与上级计算机进行通信,传送零件加工程序,有的还备有DNC接口,以利实现直接数控,更高档的系统还可与MAP(制造自动化协议)相连,以适应FMS、CIMS、IMS等大制造系统集成的要求。

通过以上的介绍不难看出,CNC这一系统优点十分的明显,功能上也可以满足生产的各个方面需要,很值得我们去不断的深入研究和探索。

参考文献

[1] 陈家斌.数控系统的检修及试验[M].北京:中国水利水电出版社,2006.

[2] 刘介才. 工厂数控系统的特点[M].北京:机械工业出版社,1998.

数控系统范文第6篇

关键词:数控系统 优点 功能

中图分类号:TP273.5 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)03-0023-02

1、数控系统的灵活性和通用性

CNC装置的功能大多由软件实现,且软硬件采用模块化的结构,使系统功能的修改、扩充变得较为灵活。CNC装置其基本配置部分是通用的,不同的数控机床仅配置相应的特定的功能模块,以实现特定的控制功能。

1.1 数控功能丰富

(1)插补功能:二次曲线、样条、空间曲面插补。(2)补偿功能:运动精度补偿、随机误差补偿、非线性误差补偿等。(3)人机对话功能:加工的动、静态跟踪显示,高级人机对话窗口。(4)编程功能:G代码、篮图编程、部分自动编程功能。

1.2 可靠性高

CNC装置采用集成度高的电子元件、芯片、采用VLSI本身就是可靠性的保证。 许多功能由软件实现,使硬件的数量减少。 丰富的故障诊断及保护功能(大多由软件实现),从而可使系统的故障发生的频率和发生故障后的修复时间降低。

1.3 使用维护方便

(1)操作使用方便:用户只需根据菜单的提示,便可进行正确操作。(2)编程方便:具有多种编程的功能、程序自动校验和模拟仿真功能。(3)维护维修方便:部分日常维护工作自动进行(,关键部件的定期检查等),数控机床的自诊断功能,可迅速实现故障准确定位。

1.4 易于实现机电一体化

数控系统控制柜的体积小(采用计算机,硬件数量减少;电子元件的集成度越来越高,硬件的不断减小),使其与机床在物理上结合在一起成为可能,减少占地面积,方便操作。

2、数控系统装置的功能

从外部特征来看,CNC装置是由硬件(通用硬件和专用硬件)和软件(专用)两大部分组成。CNC装置的功能包括基本功能和辅助功能。

2.1 数控系统的基本功能

数控系统基本配置的功能,即必备的功能。插补功能、控制功能、准备功能、进给功能、刀具功能、主轴功能、辅助功能、字符显示功能。

2.2 数控系统的辅助功能

用户可以根据实际要求选择的功>:请记住我站域名/

(1)控制功能;CNC能控制和能联动控制的进给轴数。CNC的控制进给轴有:移动轴和回转轴;基本轴和附加轴。如,数控车床至少需要两轴联动,在具有多刀架的车床上则需要两轴以上的控制轴。数控镗铣床、加工中心等需要有3根或3根以上的控制轴。联动控制轴数越多,CNC系统就越复杂,编程也越困难。

(2)准备功能;即G功能:指令机床动作方式的功能。

(3)插补功能和固定循环功能;所谓插补功能是数控系统实现零件轮廓(平面或空间)加工轨迹运算的功能。一般CNC系统仅具有直线和圆弧插补,而现在较为高档的数控系统还备有抛物线、椭圆、极坐标、正弦线、螺旋线以及样条曲线插补等功能。在数控力口工过程中,有些加工工序如钻孔、攻丝、镗孔、深孔钻削和切螺纹等,所需完成的动作循环十分典型,而且多次重复进行,数控系统事先将这些典型的固定循环用C代码进行定义,在加工时可直接使用这类C代码完成这些典型的动作循环,可大大简化编程工作。

(4)进给功能;数控系统的进给速度的控制功能,主要有以下三种:第一、进给速度:控制刀具相对工件的运动速度,单位为mm/min;第二、同步进给速度:实现切削速度和进给速度的同步,单位为mm/r,用于加工螺纹;第三、进给倍率(进给修调率):人工实时修调进给速度。即通过面板的倍率波段开关在 0%-200%之间对预先设定的进给速度实现实时修调。

(5) 主轴功能;数控装置的主轴的控制功能,主要有以下几种:第一、切削速度(主轴转速):刀具切削点切削速度的控制功能,单位为m/min(r/min)。第二、恒线速度控制:刀具切削点的切削速度为恒速控制的功能。如端面车削的恒速控制。第三、主轴定向控制:主轴周向定位控制于特定位置的功能。第四、C轴控制:主轴周向任意位置控制的功能。第五、切削倍率(主轴修调率):人工实时修调切削速度。即通过面板的倍率波段开关在0%-200%之间对预先设定的主轴速度实现实时修调。

(6)辅助功能;即M功能:用于指令机床辅助操作的功能。

(7)刀具管理功能;实现对刀具几何尺寸&刀具寿命的管理功能。

(8)补偿功能;第一、刀具半径和长度补偿功能:该功能按零件轮廓编制的程序去控制刀具中心的轨迹,以及在刀具磨损或更换时(刀具半径和长度变化),可对刀具半径或长度作相应的补偿。该功能由G指令实现。第二、传动链误差:包括螺距误差补偿和反向间隙误差补偿功能,即事先测量出螺距误差和反向间隙,并按要求输入到CNC装置相应的储存单元内,在坐标轴运行时,对螺距误差进行补偿;在坐标轴反向时,对反向间隙进行补偿。第三、智能补偿功能:对诸如机床几何误差造成的综合加工误差、热变形引起的误差、静态弹性变形误差以及由刀具磨损所带来的加工误差等,都可采用现代先进的人工智能、专家系统等技术建立模型,利用模型实施在线智能补偿,这是数控技术正在研究开发的技术。

(9)人机对话功能;在CNC装置中配有单色或彩色CRT,通过软件可实现字符和图形的显示,以方便用户的操作和使用。在CNC装置中这类功能有:菜单结构的操作界面;零件加工程序的编辑环境;系统和机床参数、状态、故障信息的显示、查询或修改画面等。

(10)自诊断功能;一般的CNC装置或多或少都具有自诊断功能,尤其是现代的CNC装置,这些自诊断功能主要是用软件来实现的。具有此功能的CNC装置可以在故障出现后迅速查明故障的类型及部位,便于及时排除故障,减少故障停机时间。

通常不同的CNC装置所设置的诊断程序不同,可以包含在系统程序之中,在系统运行过程中进行检查,也可以作为服务性程序,在系统运行前或故障停机后进行诊断,查找故障的部位,有的CNC装置可以进行远程通信诊断。

数控系统范文第7篇

数控技术利用数字信号控制执行机构完成某种功能，实现自动化。随着我国计算机技术的变革，微小型计算机数字控制CNC是当今制造高精度、高质量以及形状复杂产品的基础设施，属于制造技术的关键环节。对于一般数控系统组织，运算器接收、运算、处理输入装置的指令或数据，并不断向输出装置送出运算结果。控制器能根据指令控制运算器和输出装置来实现各种操作及控制整机的循环工作，使数控系统执行所要求的运动，其中伺服驱动把来自控制器的脉冲信号经过功率放大、整形后，转换成执行部件的平移、进给或旋转等运动，主要包括驱动装置和执行结构两大部分。驱动装置由进给驱动单位电机、主轴驱动单元等组成，步进电机、直流和交流伺服电机是常用的伺服元件。执行机构根据控制器发出的指令信号，完成驱动装置对系统旋转和进给运动的控制。作为数控系统改进生产设备的实例，数字喷印技术是非接触印刷技术的主流，以低廉的价格和精美的印刷质量越来越受到用户的青睐。数字喷印吸收喷墨打印等新技术，墨水经过喷腔组件的小孔射出，喷印器在基材上方以高速度喷射墨水，同时晶体振荡器高速纵向振荡，使墨线分裂成一系列大小和间距相等的墨点，机器内部微处理器监视回馈的信号，随着物体的移动，更多的墨点打在物体表面就形成了字符或图线。经调研，市场上还没有针对薄膜开关制造工艺而开发的专业喷印设备，部分生产厂家引入用于广告喷印的喷墨打印设备进行面板的喷墨印刷，主要有2种：热泡式喷墨打印机和平板式喷绘机。深圳某公司生产的热泡式喷墨打印机，采用爱普生配件，底座同步，并采用步进交流电机和IC芯片控制模块化。由于该打印机源于办公打印机技术，墨量不厚，所以不能采用UV油墨，不能立体打印，且印制速度慢，无法满足规模化生产。广州某公司生产的平板喷印机，采用陶瓷压电式工业高速Konic，XAAR等喷头，由多色喷头组成单模组，且UV光跟随固化，可形成立体墨痕和喷印彩色图案，但不能用于电路喷印。由于该打印机在制造中各工序对位困难，故不能完全满足彩色面板、上电路、绝缘层、下电路的套印，工序切换速度慢，不符合一次流水套打的工艺要求。为了提高定位精度，采用计算机视觉定位技术、MARK高精度光学影像定位系统及图像AOI技术，印制精细度达0.1mm，对位精度≤0.2mm。采用多喷头阵列高速流水喷印技术，以4—12个喷头为1组并行喷印，从而实现高速输出。为消除喷头间喷印干扰，对12个喷头的喷印进行同步控制。采用2套独立控制电路，分组传输，每组喷头数不超过6个，从而能保证一般的4色彩油墨、金属导电油墨、特色工艺油墨的喷印阵列。DSP的定位圆图像采集及参数提取更进一步提高了定位精确度和喷印速度。设计的阵列双模式喷印平台基于数字控制器现场可编程门阵列（FPGA），DSP，PC及软件，由程序协调操作FPGA等多芯片运作，同时解决数据分配、时分信号和信号优化等数据处理问题。在数控系统中可以利用FPGA处理接口板与上位主控板之间的数据传输，接收下位伺服的反馈信号，监测伺服电机的工作状态。针对x，y，z和w方向的移动，利用可靠性、可编程多轴控制器构建精确位置控制系统。以PLC控制变频电机为执行元件，通过RS-485通信实现驱动单元的远程控制，提高系统的集成度与可靠性。基于以上设计和工艺，集成高速、柔性、精密配套技术以及制造工艺，利用数控系统的核心技术，喷印平台简化了传统工艺流程，只需改变电气参数就能完成不同的喷印任务，不需要为新产品的每一次改动而制作网版。设计的阵列喷印流水式装置通过交错及斜装阵列组合模式，由12通道静态喷头阵列与4通道动静双模式喷印模组构造，双模式构造能保证喷印清晰度和速度，解决缝接及拉线等问题。该装置能快速完成维护和喷头更换，提高了设备的灵活性和生产效率，其平台抗震、抗干扰能力较好，符合IP54标准。

2阵列双模式喷印平台的控制模块

2.1主要控制单元

作为一种典型的控制不同组合对象的多参数数控喷印平台系统，既有平移、旋转运动控制和图像识别辅助控制，又有喷墨头的温度、流量等过程控制。为保证高速阵列多喷印头的数据协调、时控合理，核心控制模块采用WDM类设备驱动程序架构和MINIPort层间驱动协议，驱动程序用VC编写和调试，使其达到4路USB准同步数据传输，时间关键帧技术保证操作系统达ms级响应。发挥硬件和软件的开放性，实现数控系统和伺服控制系统间的通讯、加工代码的自动生成、最佳模切顺序和最短空程路径。模块化设计后则重点关注控制器、数据处理、I/O系统、驱动接口等子模块，以上位机数控系统来扩展网络控制系统，使用计算机数控系统与FPGA控制器完成接口驱动，控制模块见图2。喷印控制电路系统重点包括基于FPGA的主控部分、基于DSP的定位圆图像采集及参数提取部分。采用现有控制技术的理论方法和技术条件，以FPGA嵌入式为主控制系统，FPGA有丰富的逻辑硬件资源，CycloneIIFPGA芯片有DSP系统、硬件协处理器、接口系统、通信系统、存储电路以及普通逻辑电路等功能子系统，能解决传统宽幅喷印机对大量图像数据在上下位机之间和系统内部传输速度的瓶颈。利用DSP实现复杂的电气控制算法，提高对字车电机和走纸电机运动的精度控制，从而提高宽幅喷印机的喷印精度。系统还开发了FPGA的时钟同步系统，在上位机获取时间戳并通过FPGA硬件电路矫正晶振频率的动态补偿，实现数控系统的精确时钟同步。FPGA主控部分主要包括USB接口模块、喷印数据处理模块、喷头驱动模块、温度控制模块、驱动电压调整模块、喷印图像存储及纠偏模块与DSP接口模块等7部分。

2.2模组控制单元的数据处理

FPGA接收数据并处理数据，发送数据到喷嘴、电机、相机等数字终端，数据缓冲区则使用多片DDR2，以加快数据传输速度。对输入数据进行分组，基于FPGA内核改变时钟域意味着整个喷墨头的处理在1个时钟周期内实现多目标的同步时钟系统。通过使用VHDL编写的时序程序发送控制字到FPGA的UART接收模块，根据控制字的不同，调整相应的数据，电机模块根据控制字产生相应的脉冲和控制信号，控制喷头电机的启停、方向和速度等数值，利用FPGA实现复杂的逻辑时序的控制信号。事件驱动控制的机电驱动系统也在FPGA实现，由有限状态机（FSM）定义所有可能的实现方向数据。其中，USB接口模块在每批次喷印开始前用于接收计算机发送下来的原始喷印图像，并将存储在外部缓存当中的定位原图像上传至计算机，用于在人机界面上检查初始标定参数是否正确。当喷印过程开始后，USB接口模块用于与计算机交互喷印过程中的实时参数，喷印数据处理模块用于将待喷印图像的像素数据进行拆解，并重新封装成适合喷头喷印的数据格式。喷头驱动模块用于计算时设置的有关喷印参数信息转化为适合喷头喷印的时序，以此时序来精确控制喷头的喷印。温度控制模块用于实时调整并显示喷头的温度，驱动电压调整模块用于实时调整喷头驱动电压的幅值及幅宽，存储喷印图像及工艺MARK参数信息处理，可以保证喷印位置的准确性。利用CycloneIIFPGA的并行执行特点，对2—4排喷嘴的数据进行处理及分配，实现实时喷射控制、装置控制逻辑与状态管理。多排喷嘴的数据收发1次，先将此行像素拆分成奇数像素数据和偶数像素数据，再将这2部分像素以相反的顺序发送至喷头，就能喷印1行完整的像素点矩阵。此时，将首先在存储中开辟一个动态的全局缓存，存放所要喷印的一排像素数据，再为若干个喷头分别开辟单独的缓存区和独立的进程，这些独立的进程将通过一定的交换机制，与其他相关进程进行数据交换，所有与喷头相关的进程完全并行，因此整个过程除了USB数据的接收外，其他部分所消耗的时间只相当于处理一个喷头数据所消耗的时间，从而提高数据处理的速度。

3结语

核心控制模块统一采用WDM类设备驱动程序架构，混合硬件和软件开发，实现了数控系统和伺服控制系统间的通讯，加工代码的自动生成。利用DSP电气控制算法，提高了运动精度控制。利用芯片级并行执行的特点，对多排喷嘴数据及时处理及分配，实现了实时喷射控制、装置控制逻辑与状态管理。采用FPGA可编程逻辑实现了主控电路的模块设计，使喷印平台能适配多厂的标准组件、固化组件、喷头阵列等部件，较易满足加工单位的不同配置需求，简化了生产工序，并有利于实现自动清洗、回收、配色及免拆卸切换。采用动态和静态喷头的双模式喷印装置方案，实现了兼顾高速生产及复杂工艺的生产需求。

数控系统范文第8篇

我公司最近采购的CNC数控设备共有15台，均采用了这种数控系统，相关的工程技术人员与维修人员都进行了设备预备验收时和终验收时的现场培训，主要是操作、编程和维护的培训，但都不是很系统，对CNC数控系统的结构原理、相关参数功能、了解不多，有必要从这两方便进行一个较深入的探讨。

一、FANUC0iC系列数控系统的基本构架介绍

FANUC0iC系列数控系统属于内装式数控系统，与FANUC16i/18i系列高性能数控系统一样，系统均是直接安装在LCD的后面，结构紧凑，集成化程度高，一改FANUC0iB系列的体积庞大的独立式结构，板卡、插件更少，更加小型化。因此系统系统更加稳定可靠。

①PSM(Powersupplymodule)：开关电源模块。此为一般的开关电源，就是把220VAC输入电源整流输出为+24VDC，供给CNC控制单元使用。此电源模块一般在市场上就可找到，FANUC对此电源也是外购，已经不再负责此电源的维修。

②Powersupplyconnector：开关电源连接端口。连接到主板上的端口，供主板使用。

③Serialspindleorpositioncoderconnector：FANUC专用串行主轴或模拟主轴位置编码器连接端口。如用FANUC专用串行主轴单元，则主轴伺服电机的位置编码器的反馈信号是直接接到FANUC的伺服驱动模块上的，然后是通过高速串行总线FSSB（光纤）传送给CNC的。但如果是采用的模拟主轴，则其主轴电机的位置编码器的反馈信号就需要接到此端口上。

④I/O-Linkconnector：I/O-Link连接端口。FANUC的CNC与I/O接口板采用的是标准的I/OLINK连接。FANUC的数据分三大部分：CNC数据、I/O数据、伺服控制数据。CNC与伺服控制数据的传送是通过FANUC的标准高速串行总线FSSB，CNC与I/O的数据传送采用的是I/O-Link总线。

⑤Analogspindleorhigh-speedskipconnector：模拟主轴或告诉跳过信号接口。此端口可以接非FANUC的模拟主轴单元，如在一些精度要求不太高的场合，为了降低数控系统的造价，可以采用其他公司的主轴控制单元和匹配的主轴驱动器。此时其主轴电机的位置编码器的反馈信号就需要接到Serialspindleorpositioncoderconnector端口上。

⑥I/Ounitinterfaceconnector：I/O接口单元接口，机床操作面板与CNC的接口。是标准的RS232C接口，主板上可以配置有两个这样的端口，分别是RS232C-1和RS232C-2。标准配置为开通一个RS232C-1，特殊订货可以开通得到RS232C-2。与PC通讯需要相关的软件，如FANUC的专用数据传输软件FPETLADDER3Version2.00或NCSentry。需要注意的是RS232C的数据线与其他CNC与PC的数据线不同，市场上买到的基本上不能用。因FANUC的CNC的发送请求信号与使能信号是短路的，PC端的数据接受准备好信号与数据设定、检查准备好信号也是短路的，也就是说只要CNC要发送数据是没有任何组织信号的，除非数据线断路。一般可以向机床厂索要或根据信号接口表自制。

⑦ethernetconnector：高速以太网接口。FANUC不同于其他的如西门子系统，是没有硬盘的，用F-ROM和S-RAM存储数据，可存储的数据量是比较小，目前最大可支持1GB的内存。用此端口可实现CNC与计算机的高速数据传输，但也需要相关的软件，如FANUC的专用数据传输软件FPETLADDER3Version2.00或NCSentry。

⑧Servounitconnector：伺服接口，也就是轴控制器的高速串行总线FSSB的连接端口。必须接FANUC的轴控制器。不允许接其他系统的轴控器。因为这是FANUC的专用高速串行总线FSSB的接口，不与其他公司的系统兼容。

⑨MDIconnector：MDI手动数据输入单元（键盘）的接口。一般是接受机床侧高速处理信号。如*DECα手动参考点返回减速信号、*ESP急停信号、SKIP磨床在线测量系统或车床主轴转速的高速跳转信号。

⑩Servocheckboardconnector：伺服检查卡连接端口，此端口用于FANUC公司做系统测试用，用户不再使用此端口。

对数控系统的标准硬件结构有了一个了解后，就有了根据系统说明书进行故障的诊断，缩小故障范围，快速解决问题的基础，然而要真正解决问题，还要做具备如下的知识和技能。

二、FANUC0iC系列数控系统的运行环境与日常维护

2.1数控设备的使用环境

为提高数控设备的使用寿命，一般要求要避免阳光的直接照射和其他热辐射，要避免太潮湿、粉尘过多或有腐蚀气体的场所。腐蚀气体易使电子元件、PCB印刷电路板受到腐蚀，造成接触不良或元件间短路，影响CNC设备的正常运行。

2.2电源要求

为了避免电源波动幅度大（大于±10%）和可能的瞬间干扰信号等影响，数控设备一般采用专线供电（如从低压配电室分一路单独供数控机床使用）、高质量的自动空气开关或增设稳压装置等，都可减少供电质量的影响和电气干扰。

2.3数控系统的维护

1）严格遵守操作规程和日常维护制度

2）应尽量少开数控柜和强电柜的门

在机加工车间的空气中一般都会有油雾、灰尘甚至金属粉末，一旦它们落在数控系统内的电路板或电子器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及电路板损坏。有些南方用户在炎热的夏天，为了使CNC数控系统能超负荷长期工作，采取打开数控柜的门来散热，这是一种极不可取的方法，其最终将导致数控系统的加速老化和损坏。

三、电气维修工程师的基本条件

CNC数控机床的身价从几十万元到几百万元，一般都是企业中关键产品关键工序的关键设备，一旦故障停机，其影响和损失往往很大。但是，人们对这样的设备往往更多地是看重其效能，而不仅对合理地使用不够重视，更对其保养及维修工作关注太少，日常不注意对保养与维修工作条件的创造和投入，故障出现临时抱佛脚的现象很是普遍。因此，为了充分发挥数控机床的效益，我们一定要重视维修工作，创造出良好的维修条件。

统计表明，CNC数控机床出现的故障率分布为：接口故障大约为40%，主轴和伺服驱动系统故障大约为30%，操作编程工艺故障为20%，系统硬件故障大约为10%。由于数控机床日常出现的多为电气故障，达80%，所以电气维修更为重要。

1.人员条件

数控机床电气维修工作的快速性、优质性关键取决于电气维修人员的素质条件。

（1）首先是有高度的责任心和良好的职业道德。

（2）知识面要广。要学习并基本掌握有关CNC数控机床电气控制的各学科知识，如计算机技术、模拟与数字电路技术、自动控制与拖动理论、控制技术、加工工艺以及机械传动技术，当然还包括上节所讲的基本数控知识。

（3）应经过良好的技术培训。数控技术基础理论的学习，尤其是针对具体数控机床的技术培训，首先是参加相关的数控机床维修技术培训班和机床安装现场的实际培训，然后向有经验的维修人员学习，而更重要且更长时间的是自学。

（4）勇于实践。要积极投入数控机床的维修与操作的工作中去，在不断的实践中提高分析能力和动手能力。

（5）掌握科学的方法。要做好维修工作光有热情是不够的，还必须在长期的学习和实践中总结提高，从中提炼出分析问题、解决问题的科学的方法。

（6）学习并掌握各种电气维修中常用的仪器、仪表和工具。

（7）掌握一门外语，特别是英语。起码应做到能看懂技术资料。

2.物质条件

（1）准备好通用的和某台数控机床专用的电气备件。

（2）非必要的常备电器元件应做到采购渠道快速畅通。

（3）必要的维修工具、仪器仪表等，最好配有笔记本电脑并装有必要的维修软件。

（4）每台数控机床所配有的完整的技术图样和资料。

（5）数控机床使用、维修技术档案材料。

四、电气维修工程师的基本数据备份操作

现代的CNC数控设备采用了计算机技术，对电气维修工程师来说，需要具备比较专业的计算机技术，大部分的维修、诊断、排除故障依赖的是丰富的计算机技术。

由于是CNC数控技术，则数据在设备中的重要意义不言而喻。维修工程师须掌握常用数据的备份。

FANUC0iC系列数控系统，与其他数控系统相同，通过不同的存储空间存放不同的数据文件。但由于其无硬盘存储器，因此其数据是采用其他形式的存储器来存储的。

FANUC0iC系列数控系统的数据文件主要分为系统文件、MTB（机床制造厂）文件和用户文件。

系统文件---FANUC提供的CNC和伺服控制软件成为系统软件。

MTB文件—机床的PMC程序、机床厂编辑的宏程序执行器。

这两类数据是存放在数控系统的主板上的F-ROM（FLASH-ROM）中，F-ROM中的数据相对稳定，一般情况下不容易丢失，但是如果遇到更换CPU板或存储器板时，在F-ROM中的数据均有可能丢失，其中系统文件一般无须备份，因为FANUC对于大用户是无偿提供的，对于小用户，适当付费也是可以提供的。一般只要不是主板硬件损坏，不会丢失的。如果是主板损坏，因为集成度很高，也只有更换新的，这时到FANUC去采购，也是可以得到写系统文件服务的。而MTB文件是需要备份的，因为这是机床厂的文件，FANUC公司是不知道的，而且在手册中也提到一定要移交PMC程序给最终用户。这类文件可以用CompactFlash（简称C-F）卡来存储。

C-F卡及使用插槽如图9所示。C-F卡与笔记本电脑的接口为PCMCIA插槽，此插槽台式机一般没有。因此CNC设备的维护必须有一台配备PCMCIA卡插槽的专用的笔记本电脑，由于有时还用到RS232C串行口，而市场上的大部分笔记本电脑都不再配置RS232C串行口，笔者发现市场上的Dell、Lenovo、Hp等品牌的笔记本电脑一般都配制有这个RS232C串行口。如图10所示。

图9C-F卡及使用插槽

图10RS232C串行口

再有一类文件是用户文件，包括系统参数、螺距误差补偿值、宏程序、刀具补偿值、工件坐标系数据、PMC参数（Timer、Counter、KeepRelay、Datasheet）、加工程序等数据，这类数据是保存在存储器板上的S-RAM（static-RAM静态存储器）中的。在S-RAM中的数据由于断电后需要电池保护，有易失性，所以保留数据非常必要。一旦参数误操作和人为修改后要想恢复原来的值，如果没有详细准确的记录可查也没有数据备份，就会造成比较严重的后果。

3.1F-ROM中的数据拷贝到C-F卡中

从上面叙述得知，保存的内容为系统文件（SYSTEMDATA）、PMC梯形图程序、用户宏程序执行器。操作方法：

1）进入系统引导区；

2）选择菜单选项“SYSTEMDATASAVE”。

3）进行C-F卡拷贝操作；

4）将FLASH卡中的数据存如计算机，备用。

数据恢复：

1）进入系统引导区；

2）选择菜单选项“SYSTEMDATALOADING”。

3）进行加载操作；

需要说明的是要拷贝PMC梯形图，采用C-F卡是快捷有效的方式，而用RS-232C串行口不能进行PMC梯形图的备份。

3.2S-RAM中的数据备份

从上面叙述得知，保存的内容为系统参数、螺距误差补偿值、宏程序、刀具补偿值、工件坐标系数据、PMC参数（Timer、Counter、KeepRelay、Datasheet）、加工程序等数据。方法有两种：一是通过引导，用C-F卡备份。其操作方法：

1）进入系统引导区；

2）选择菜单选项“SRAMDATABACKUP”。

3）进行数据备份操作；

4）将FLASH卡中的数据存如计算机，备用。

数据恢复方法：

1）进入系统引导区；

2）选择菜单选项“RESTORESRAM”。

3）进行加载操作；

需要说明的是，BACKUP操作得到的文件为打包文件，是FANUC的专用文件格式，一般用户找不到适合的加压缩软件来解压缩，也就是说无法看到文件的内容。通过此方法得到的各台机床的文件名都是相同的，一般不做文件名更改，否则重新装载时系统不认可。

另一种是通过RS232C串行口进行数据备份。可以看到内容，但只能传S-RAM中的数据，不能传F-RAM中的数据。

CNC数控系统电气维修工程师只要掌握了上述F-ROM和S-RAMD数据备份的方法，就好比我们手边有一张WINDOWS2000/XP的系统安装光盘、一套主板、显示卡、声卡、网卡、鼠标、键盘（可能还有显示器）的驱动程序、常用的应用软件，只要计算机不发生硬件故障（其故障率较低），我们就完全可以无后顾之忧地控制我们身边的个人计算机，出现死机这样的软故障，重新安装这些软件就可以了。

五、结束语

数控系统范文第9篇

关键词 数控系统；故障；维修

中图分类号 TG659 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0104-01

数控系统故障维修的难点，在于查找故障原因。笔者从事数控系统故障维修多年，总结出一些行之有效的快速诊断方法，现介绍如下。

1 直观法

这是最基本最常用的方法。充分利用人的感觉器官，注意发生故障时的各种现象，如有无火花、亮光，有无异常响声，有无焦糊味等。仔细观察可能发生故障的每块印刷电路板的表面状况，看看有无烧毁和损伤痕迹，以进一步缩小检查范围。用好直观法，要求维修人员具有丰富的实际经验、多学科的知识和综合判断能力。

2 CNC系统自诊断功能法

现代的数控机床具有丰富的自诊断功能，能在CRT上显示故障报警信息。数控系统自诊断功能可分为两类：一类为“开机自诊断”，它是指从每次通电开始至进入正常运行准备状态为止，系统内部的诊断程序自动对CPU、存储器、总线和I/O单元等模块、印刷电路板、CRT单元、阅读机及软盘驱动器等设备进行运行前的功能测试，确认系统的主要硬件是否可以正常工作。另一类是故障信息提示，当机床运行中发生故障时，在CRT上会显示编号和内容。根据提示，可查阅有关维修手册，确认引起故障的原因及排除方法。但要注意的是，有些故障的真正原因与故障内容和提示不相符，或一个故障显示有多个故障原因，这就要求维修人员分析故障原因时要思路开阔，对可能引起该故障的原因，要尽可能全面地进行综合判断和筛选，通过必要的试验，达到确诊和最终排除故障的目的。这个方法是维修时最有效的一种方法。

3 参数检查法

数控系统的数据是经过一系列试验和调整而获得的重要参数，是机床正常运行的保证。这些数据包括增益、加速度、轮廓监控允差、反向间隙补偿值和丝杠螺距补偿值等。它们通常存放在磁泡存储器或存放在需由电池保持的CMOSRAM中，一旦电池不足或由于外界某些干扰的因素，会使个别参数丢失或变化，发生混乱，使机床不能正常工作。可通过核对修正参数将故障排除。当机床长期闲置，工作中无缘无故地出现不正常现象或有故障而无报警时，就应该根据故障特征，检查和核对有关参数。

4 测量比较法

CNC系统生产厂家在设计印刷电路板时，为了调整、维修的方便，在印刷电路上设计了多个监测用端子。用户可利用这些端子，比较测量正常印刷电路板和有故障印刷电路板之间的差异，检测这些测量端子的电压或波形，分析故障的所在位置。或者可以对正常的印刷电路板人为地制造“故障”，如断开连线或短路，拔去组件等，以判断真实故障的起因。

5 功能程序测试法

所谓功能程序测试法，就是将数控系统的正常功能和特殊功能，如直线定位、圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程度等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，然后起动数控系统使之运行，借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。对于长期闲置的数控机床第一次开机时的检查，以及对于机床加工造成废品但又无报警的情况，或者当确定是编程错误、操作错误，还是数控系统故障时，这是一种较好的方法。

6 原理分析法

根据CNC系统的组成原因，可从逻辑上分析各点的逻辑电平和特征参数（如电压值或波形），然后利用万用表、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。

7 备板置换法

维修人员利用备用的印刷电路板、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电路板或芯片一级。在备板置换前，应仔细检查备板是否完好，并且备板的状态应与原板状态完全一致。这包括检查备板上的选择开关、短路棒的设定位置，以及电位器的位置。在置换CNC装置的存储器板时，还需要对系统作存储器的初始化操作，重新设定各种数据，否则系统仍将不能正常工作。另外，断电后才可置换印刷电路板或组件。

8 交换判断法

相互之间具有相同功能的电路板和控制装置，局部交换后观察故障转移情况，即可快速确定故障的部位。若用交换法诊断故障，应将好的装置换在出故障机床上，决不能将坏的装置放在好机床上试机，否则得出的结果是不正确的。这种方法常用于伺服进给驱动装置的故障检查，或用于两相同数控系统之间相同模块的互换。

维修实例：MAZK H500/50卧式加工中心，曾出现下述故障：当NC电源接通时，无报警信息，但急停放开；液压起动时，面板上NC报警灯亮，CRT上出现28#、211#报警，主伺服板上报警显示37#，X、Y、Z轴伺服报警显示56#，机床所有动作停止。

分析与处理：28#报警为（PRINT CIRCU-TIT BOAOAMALF）印刷电路板故障，211#报警为主轴控制报警，37#报警为参数错误。试将主轴04#参数改为“1”，SF-CA板上LE03灯亮（与NC信号交换未完成），有意让主轴部分不动作。打开“急停按钮”，机床正常起动。用手动方法试，X、Y、Z轴均正常，刀库及分度台也能手动转动，故将故障范围缩小为主轴控制部分。对参数反复修改，均无效果，最后更换SF-CA板，结果运转正常。

数控系统范文第10篇

【摘要】本文从系统部件故障原因分析入手，深入浅出地阐明了数控机床系统故障诊断的理论根据；叙述了故障诊断与维修的基本方法和步骤；具体详细地介绍了故障的分析与处理过程；突出了内容实用性。内容包括维修基础、 数控系统的故障诊断与维修。

【关键词】数控系统 电源 系统显示 系统操作

电源类故障

电路板的工作电源，有的是由外部电源系统供给；有的由板上本身的稳压电路产生，电源检查包括输出电压稳定性检查和输出纹波检查。输出纹波过大，会引起系统不稳定，用示波器交流输入档可检查纹波幅值，纹波大一般是由集成稳压器损坏或滤波电容不良引起。运算放大器、比较器，有些用单电源供电，有些用双电源供电，用双电源的运放，要求正负供电对称，其差值一般不能大于0.2V（具有调零功能的运放除外）

事例1：

故障现象：一普通数控车床，NC启动就断电，且CRT无显示

故障分析：初步分析可能是某处接地不良，经过对各个接地点的检测处理，故障未排除。之后检查了一下CNC各个板的电压，用示波器测量发现数字接口板上集成电路的工作电压有较强的纹波，经检查电源低频滤波电容正常。我们在电源两端并接一小容量滤波电容，启动机床正常，本故障属于CNC系统电源抗干扰能力不强所致。

事例2：一台进口卧式加工中心，开机时屏幕一片黑，操作面板上的NC电源开关已按下，红、绿灯都亮，查看电柜中开关和主要部分无异常，关机后重开，故障一样。

故障分析：经查，确定其电源部分无故障，各处电压都正常，仔细检查发现数控系统有多处损坏，在更换了显示器，显示控制板后屏幕出现了显示，使机床能进入其它的故障维修。

事例3：一立式加工中心，开机后屏幕无显示。

故障分析：该加工中心使用进口数控系统，造成屏幕无显示的原因有很多，经对故障进行了检查，后确认系统提供的外部电源是正确的，但主板上的电压不正常，时有时无，可以确认是因主板故障造成，因此进行了更换，更换主板后系统有显示，由于主板更换后参数需要重新设置，按系统参数设置步骤，对照机床附带的参数表进行了设置调整后机床正常。

屏幕上无显示的故障原因很多，首先必须找出原因排除，如还有其他故障，根据机床的报警和其他故障信息作出处

系统显示类故障

当系统电源、系统的其他部分工作正常时，系统无显示的原因，在大多数的情况下是由于硬件原因引起，而显示混乱或显示不正常，一般来说是由于系统软件引起的。

事例1：故障现象：一数控系统，工作后系统经常死机，停电后经常丢失机床参数和程序。

故障分析：电池不良；系统存储器出错；软件本身不稳定。根据如上分析，逐条进行检查：首先用万用表直接测量系统断电存储用电池，发现电池没有问题；测量主板上的电池电压，发现时有时午，进一步检查发现当用手按着主板一侧测量时电压正确，松开手是电压不正确，因此初步诊断为接触不良所知；拆下该主板，仔细检查发现该主板已经弯曲变形，校正后重新试验，故障排除。

事例2：一台数控车床配FANUC0-TD系统，在调试中时常出现CRT闪烁、发亮，没有字符出现的现象，

故障分析：我们发现造成的原因主要有：①CRT亮度与灰度旋钮在运输过程中出现震动。②系统在出厂时没有经过初始化调整。③系统的主板和存储板有质量问题。

解决办法可按如下步骤进行：首先，调整CRT的亮度和灰度旋钮，如果没有反应，请将系统进行初始化一次，同时按RST键和DEL键，进行系统启动，如果CRT仍没有正常显示，则需要更换系统的主板或存储板。

事例3：一台日本H500/50卧式加工中心，开机时屏幕一片黑，操作面板上的NC电源开关已按下，红、绿灯都亮，查看电柜中开关和主要部分无异常，关机后重开，故障一样。

故障分析：经查，故障是由多处损坏造成的，在更换了显示器，显示控制板后屏幕出现了显示，使机床能进入其它的故障维修。

事例4：XHK716立式加工中心，在安装调试时，CRT显示器突然出现无显示故障，而机床还可继续运转。停机后再开，又一切正常。

故障分析：在设备运转过程中经常出现这种故障。采用直观法进行检查，发现每当车间上方的门式起重机经过时，往往就会出现优故障，由此初步判断是元件连接不良。检查显示板，用手触动板上元件，当触动某一集成块管脚时，CRT上显示就会消失。经观察发现该脚没有完全插人插座中。另外，发现此集成块旁边的晶振有一个引脚没有焊锡。将这两种原因排除后，故障消除。

操作类故障分析与维修

事例1：数控车床在使用中出现手动移动正常，自动回零时移动一段距离后不动，重开手动移动又正常。

故障分析：床使用经济数控，步进电机，手动移动时由于速度稍慢移动正常，自动回零时快速移动距离较长，出现机械卡住现象。根据故障进行分析，主要是机械原因，后经询问，才得知该机床因发现加工时尺寸不准，将另一台机床上的电机拆来使用，后出现了该故障，经仔细检查是因变速箱中的齿轮间隙太小引起，重新调整后正常。

事例2：某加工中心，在JOG方式下，进给平稳，但自动则不正常。

故障分析：首先要确定是NC故障还是伺服系统故障，先断开伺服速度给定信号，用电池电压作信号，故障依旧。说明NC系统没有问题。进一步检查是Y轴夹紧装置出故障。

事例3：FANUC-7CM系统的 XK715F型数控立铣床，其旋转工作台（B轴）低速时转动正常，中、高速时出现抖动。

故障分析：我们采用隔离法将电机从转盘上拆下后再运转，仍有抖动现象.再将位置环脱开，外加 VCMD给定信号给速度单元，再运转，还是抖动.可见故障在电机或速度单元上.先打开电机，发现大量冷却油进入内部.经洗刷电机内部后再装好，运转时电机不再抖动。

参考文献：

[1]刘战术. [数控机床及其维护].北京：人民邮电出版社，2005年

[2]王爱玲.[现代数控机床结构与设计].北京：兵器工业出版社，1999年