用好机床诊断功能---GE-FANUC外围故障维修二例

用好机床诊断功能---GE-FANUC外围故障维修二例
　FANUC 系统 i 系列产品比 OM 、 OT 等产品配备了更强大的诊断功能和操作信息显示功能 ,
                        给机床用户使用和 维修带来了极大方便。根据系统显示的操作信息和 PMC 软继电器、 I/0 状态 ,
                        可以很方便地查找系统外围故障 , 使故障原因查找时间大为缩短。
                        1 例 1
                        　　一台德国产立式动立柱高速加工中心 , 配 GE FANUC 21i 系统 , 除 X 轴、 Y 轴、 Z
                        轴和主轴外 , 还配置了一根第四轴和第五轴。该机床快移速度为 60m/min, 切削进给速度为 2.4m/min
                        以上 , 任意点可换刀 , 换刀时间小于 1s, 加工效率是普通加工中心的七八倍 , 受到业内人士交口称赞。
                        　　但机床自交机验收后 , 加工中偶尔出现第五轴未夹紧信息 , 引发进给停止 , 删除信息后可继续加工 ,
                        发生频率 逐渐由一天一次上升到一天几次。后来此信息转为报警 , 按 RESET 键才可消除 ,
                        程序需从中断点重新执行 , 才可继续加工。此故障严重影响了生产正常进行。该机床四、五轴为液压锁紧式 ,
                        转动时放松 , 加工时锁紧。通过检修 , 发现可换触点组合常开点分断不畅。更换此触点组合后开机试验 ,
故障排除。
                        　　此例中 , 系统、 PMC 运行良好 , 感测元件、执行元件动作正常 , 由于继电器质量欠佳、触点粘连 ,
                        导致 DC24V 直接加到电磁阀线圈 , 而不受系统控制从而引发故障。正是从机床诊断信息出发 , 结合 PMC
                        I/0 状态 , 从中发现了问题 , 找到了故障器件。
                        2 例 2
                        　　同上例机床 , 加工中出现油压马达超温报警 ,NC 停止 , 动力停止。机床配置德国某公司液压系统 ,
                        油压箱、油 泵和电动机集成在一起 , 总体积不超过20L, 储能器 0.040L, 工作压力
                        21MPa。通过检查 , 怀疑本身气密检测装置有问题 , 将两检测装置对调 , 故障现于另一夹具 ,
                        证实为气密检测装置质量缺陷。更换新品 , 故障排除。
                        　　此例中 , 表面故障为油压马达超温 , 由于机床设置的许多自动功能 ,
                        其起因却是检测器件不良导致机床夹具不断夹紧放松 ,
                        引起油泵电动机频繁启动而过热。这就要求维修人员根据机床显示的信息和实际工作原理 , 结合 PMC 状态 ,
                        全面分析追根求源 , 才能找到故障症结从而最终解决问题。
                        3 结束语
                        　　数控系统的不断发展 , 使得系统功能进一步扩展 , 运行更加稳定 ,
                        给最终用户提供了更广阔的使用空间。完美的系统 , 由机床厂家可靠的装配质量和零部件质量来陪衬 ,
                        才能发挥效能。差的装配质量和零部件质量会让一台精美的机床逊色不少，我想这就是本文的最后一句话了。

浅谈FANUC系统的使用心得
1 系统具有很高的可靠性
                        　　数控机床已经成为现代化生产线上必不可少的加工设备，因此它必须能够长期无故障地连续运行在恶劣的
                        环境中。为了能够达到这一要求 , 作为数控机床的控制核心---数控系统必须具有很高的可靠性。 FANUC
                        系统正是以产品的可靠性作为研发的重点之一。
                        　　(1) 系统在设计中大量采用模块化结构。这种结构易于拆装 , 各个控制板高度集成 , 使可靠性有很大提高 ,
                        而且便于维修、更换。 FANUC Oi 系统更进一步提高了集成度 , 在继承 0 系统的基础上 , 还集成了
                        FROM 和 SRAM 模 块、 PMC 模块、存储器和伺服模块 , 从而将体积变得更小 , 可靠性更高。
                        　　(2) 采用机器人焊板 , 减少了人为参与 , 实现了全自动的制造 , 避免了由于人为不慎所造成的失误 ,
                        大大提高了系统的可靠性。
                        　　(3) 具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。其工作环境温度为 0－45 ℃ , 相对湿度为 75%(
                        短时间内可达到95％ ), 抗振动能力为 0.5g, 电网波动为-15%~10%.
                        　　(4) 有较完善的保护措施。和其他数控系统相比 ,FANUC 对自身的系统采用比较好的保护电路 , 例如 :
                        笔者曾多次遇到由于电网缺相致使主轴变频器烧坏 , 而 FANUC 系统的显示器只在缺相时变黑 ,
                        待电压正常后系统仍能正常工作。另外 , 我们在调试过程中经常是反复断电、上电 , 中间不需要间隔很长时间 ,
                        丝毫不影响系统的正常 工作。
                        2 功能全 , 适用范围广
                        　　FANUC 系统在设计中始终以满足用户要求为其设计核心、具有较全的功能 , 适用于各种机底和生产机械。
                        　　(1)FANUC 系统所配置的系统软件具有比较齐全的功能和选项功能。对于一般的机床来说 , 基本功能完全
                        能满足使用要求 , 这样的配置功能较齐全 , 价格亦比较合理。对于某种特殊要求的机床需增加相应的功能 ,
                        这些功能只需要将相应的功能参数打开或加相应板卡 ( 由于各个板卡为可拆换的集成板卡 , 拆装非常方便 )
                        即可使用 , 既方便 , 又可靠 , 同时又节省财力和物力。
                        　　(2) 提供大量丰富的 PMC 信号和 PMC 功能指令。这些丰富的信号和编程指令便于用户编制机床的 PMC
                        控制程序 , 而且增加了编程的灵活性。例如 : 在编制刀库程序时 , 既可用用户宏程序的信号来完成 ,
                        又可用程序段的选择跳转信号来完成。不同的编程思路产生同一个控制结果 , 真正实现了个性化的控制。
                        　　(3) 具有很强的 DNC 功能 , 系统提供串行 RS232C 传输接口 , 使 PC
                        和机床之间的数据传输能够可靠完成 , 从而实现高速度的 DNC 操作。同时 FANUC-0i
                        系统又增加“多段程序预读控制功能 " 和 "HRV( 高响应矢量 )" 控制 , 又具有 "HSSB(
                        高速串行总线 ) 控制功能 ", 使执行程序的速度和精度大大提高。 FANUC-0i 系统还提供参数
                        7001#0, 将其设为 1 后 ( 手动介入返回功能有效 ), 在大型模具加工过程中 ,
                        由于刀具发生磨损需要换新刀时 , 使进给暂停后 , 可以用手动将机床移到安全高度 ( 不能按 RESET 键
                        ), 换上新刀具再循环启动即可继续加工 , 实现了高精度加工。能很好地满足现代模具的加工要求。
                        　　(4) 提供丰富的维修报警和诊断功能。 FANUC 维修手册为用户提供了大量的报警信息 ,
                        并且以不同的类别进行分类 , 每一条维修信息和诊断状态相当于医生的处方一样 ,
                        便于用户对故障进行维修。现举两例加以说明。
                        　　例 1:408#(FANUC 0 系统 ) 报警 :
                        为主轴串行链启动不良。其原因为当串行主轴系统中的电源接通 , 而主轴放大器没有准备好不能正确启动时 ,
                        会产生该报警。处理方法 : ①光缆连接不合适 , 或主轴放大器的电源断开。 ②当 NC 电源在除 SU-01 或
                        AL-24( 显示在主轴放大器的 IED 上 ) 以外的其他报警条件下接通时。在这种情况下
                        ,将主轴放大器电源断开一次 , 再重新启动。③应该检查光缆的插头是否松动或连接不正确。 ④其他原因 (
                        硬件配置不恰当 ) 。
                        　　例 2: 手动不能运行时 (FANUC 0i 系统 ) 。处理方法 : 首先确认方式选择的状态显示 ,
                        即在显示器的下面是否出现 JOG, 如果没有出现则是方式的选择信号不正确 , 再用 PMC 的诊断功能
                        (PMCDGN) 确认方式状态是否正确 (G45.2 、 G45.3 是否为 "1”） , 如不正确 , 修改
                        PMC 程序 , 再检查手动方式信号是否有效 , 如果无效 , 请用 PMC 的诊断功能检查相应的信号状态是否为
                        "1"(G100.0~3 和 G102.0~3 中是否有 "1") , 如不为 "1", 修改 PMC
                        程序。如正确 , 则用 CNC 的000~015 号诊断功能来确认 , 查看 000~015 的各项目右边为 1
                        的项目。 例如 OO5（INTER LOCK/START LOCK) 为 "1", 说明输入了互锁 /
                        启动锁住信号 , 用户便可根据自己使用的互锁信号进行正确编程和正确设定参数 N03003#3#2#0 。
                        3 优质可靠的技术服务

关于FANUC系统PMC的介绍
　　简单地说 ,FANUC 系统可以分为两部分 : 控制伺服电动机和主轴电动机动作的系统部分和控制辅助电气部分的
                        PMC 。
                        　　PMC 与 PLC 非常相似 , 因为专用于机床 ,
                        所以称为可编程序机床控制器。与传统的继电器控制电路相比较 ,PMC 的优点有 : 时间响应快 , 控制精度高 ,
                        可靠性好 , 控制程序可随应用场合的不同而改变 , 与计算机的接口及维修方便。另外 , 由于 PMC
                        使用软件来实现控制 , 可以进行在线修改 , 所以有很大的灵活性 , 具备广泛的工业通用性。
                        　　FANUC　０系统使用的 PMC 有 PMC-L 和 PMC-M 两种型号 , 它们所需硬件不同 ,
                        性能也有所区别 。PMC-M 需要一块专门的电路板 , 地址范围也有所扩大 , 使用时请注意。
                        表 1 为 PMC-L 和 PMC-M 的部分性能比较表。
                              　PMC-LPMC-M
                              程序级数23
                              第一级程序执行周期16ms16/8ms
                              基本指令的平均执行时间6ms2ms
                              程序容量3000步最大8000步
                              基本指令数1212
                              功能指令数3435
                              内部继电器400字节696字节

                        　　本文中主要以 PMC-L 为例进行说明。
                        　　PMC 的程序称为顺序控制程序 , 用于机床或其他系统顺序控制 , 使 CPU 执行算术处理。
                        顺序程序的编制步骤如下 :
                        　　(1) 根据机床的功能确定 I/0 点的分配情况 ;
                        　　(2) 根据机床的动作和系统的要求编制梯形图 ;
                        　　(3) 利用系统调试梯形图 ;
                        　　(4) 将梯形图程序固化在 ROM 芯片内。
                        表 1 两种型号的性能比较
                        PMC 程序的工作原理可以简述为由上至下 , 由左至右 , 循环往复 , 顺序执行。因为它是对程序指令的顺序执行
                        , 应注意到在微观上与传统继电器控制电路的区别 , 后者可认为是并行控制的。

                        　　以图 1 、图 2 两个电路为例 , 在 A 触点接通以后 ,B 、 C 线圈会有什么动作 ?
                        如果是继电器电路 , 可以认为是并行控制 , 动作与电路的分布位置无关 , 图 1 、图 2 的情况相同 ,
                        均为 B 、 C 先同时接通 , 而后 B 断开。如果是 PMC 程 序的话 , 那么两图的情况会有所不同。
                        在图 1 中 , 与继电器的情况相同 ,B 、 C 先接通 , 而后由于 C 的接通断开B。 在图 2 中 ,
                        按顺序执行的话 , 却只有 C 接通 , 因为 C 的接通使 B 线圈不能接通。在实际运用中 , 图 1 中的
                        B 线圈可以用作输入信号 A 的上升沿脉冲信号。 B 的接通时间只有一个循环周期。
                        　　PMC 顺序程序按优先级别分为两部分 : 第一级和第二级顺序程序。划分优先级别是为了处理一些宽度窄的脉冲信号
                        , 这些信号包括紧急停止信号以及进给保持信号。第一级顺序程序每 8ms 执行一次 , 这 8ms
                        中的其他时间用来执行第二级顺序程序。如果第二级顺序程序很长的话 , 就必须对它进行划分 ,
                        划分得到的每一部分与第一级顺序程序共同构成 8ms 的时间段。梯形图的循环周期是指将 PMC
                        程序完整执行一次所需要的时间。 循环周期等于 8ms 乘以第二级程序划分所得的数目 , 如果第一级程序很长的话
                        , 相应的循环周期也要扩展。
                        　　在 PMC 顺序程序中 , 为了提高安全性 , 应该注意使用互锁处理。对于顺序程序的互锁处理是必不可少的
                        ,然而在机床电气柜中的电气电路终端的互锁也不能忽略。因为 , 即使在顺序程序上使用了逻辑互锁 ( 软件 ),
                        但当用于执行顺序程序的硬件出现问题时 , 互锁将失去作用。所以 , 在电气柜中也应提供互锁以确保机床的安全。
                        　　PMC 顺序程序的地址表明了信号的位置。这些地址包括对机床的输入输出信号和对 CNC 的输入 / 输出信
                        号、内部继电器、计数器、保持型继电器、数据表等。每一地址由地址号 ( 每 8 个信号 ) 和位号 (0 到 7)
                        组成。可在符号表中输入数据表明信号名称与地址之间的关系。地址有以下种类 , 不同类别地址符号也不相同。
                        　　X: 由机床至 PMC 的输入信号 (MT → PMC)
                        　　Y: 由 PMC 至机床的输出信号 (PMC → MT)
                        　　F: 由 NC 至 PMC 的输入信号 (CNC → PMC)
                        　　G: 由 PMC 至 NC 的输出信号 (PMC → CNC)
                        　　R: 内部继电器
                        　　D: 非易失性存储器 ;
                        　　FANUC O 系统提供专用操作面板 , 使用时面板的按键和 LED 通过地址 G 、 F 与 PMC
                        进行通信 , 此时不能使用输入地址 X20 、 X22 和输出地址 Y51, 因为它们被面板用于对按键和 LED
                        进行扫描。另外 , 此时应在编辑顺序程序时的参数设定中选择使用操作面板。
                        　　PMC 的地址中有 R 与 D, 它们都是系统内部存储器 , 但是它们之间有所区别。 R
                        地址中的数据在断电后会丢失 , 在上电时其中的内容为 0 。而 D 地址中的数据断电后可以保存 , 因而常用来做
                        PMC 的参数或用作数据表。通常情况下 ,R 地址区域 R300－R699 共 400 字节。应注意 ,D
                        区域与 R 区域的地址范围总和也是 400 字节。此时在 R 地址内为 D 地址划分出一定范围。比如 , 给 D
                        地址定义出 200 个字节 , 那么它们的地址范围为 D300－D499, 而此时 R 地址的区域为
                        R500－R699。我们必须在编辑顺序程序时在参数设定中为 D 地址的数目做出设定。
                        　　在 PMC 顺序程序的编制过程中 , 应注意到输入触点 X 不能用作线圈输出 , 系统状态输出 F
                        也不能作为线圈 输出。对于输出线圈而言 , 输出地址不能重复 , 否则该地址的状态不能确定。到这里 , 还要提到
                        PMC 的定时器指令和计数器指令 , 每条指令都要用到 5 个字节的存储器地址 , 通常使用 D 地址 ,
                        这些地址也只能使用一次而不 能重复。另外 , 定时器号不能重复 , 计数器号也不能重复。
                        　　PMC 的指令有两类 : 基本指令和功能指令。基本指令只是对二进制位进行与、或、非的逻辑操作；
                        而功能指令能完成一些特定功能的操作 , 而且是对二进制字节或字进行操作 , 也可以进行数学运算。
                        　　本文对 FANUC 系统 PMC 程序编程的一些基本概念进行了简单的介绍 ,
                        希望对用户有所帮助。更详细的资料请参看 FANUC 的 PMC-L 编程手册。

好贴啊，不错。

用好机床诊断功能