6ES7221-1BF22-0XA8参数方式

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单步执行程序确定故障点

很多数控系统都具有程序单步执行功能，这个功能是在调试加工程序时使用的。当执行加工程序出现故障时，采用单步执行程序可快速确认故障点，从而排除故障。

例如一台采用西门子公司840D系统的数控磨床，在机床调试期间，外方技术人员将数控装置的数据，重新输人机床数据和程序后，进行调试；在加工工件时，一执行加工程序数控系统就死机，不能执行任何操作，关机重新启动后，还可以工作，但一执行程序又死机。怀疑加工程序有问题，但没有检查出问题，并且这个程序以前也运行过。当用单步功能执行程序时，发现每次死机都是执行到子程序L110的N220时发生的，程序N220语句的内容为G18D1，是调用补偿，检查补偿数据发现是0，没有数据。根据机床要求，将补偿值P1赋值10后，机床加工程序正常执行，再也没有发生死机的现象。

7、直观观察法

直观观察法就是利用人的手、眼、耳、鼻等感觉器官来寻找故障原因。这种方法在维修中是非常实用的。

例如一台淬火机床，在开机回参考点时，Y轴不走，观察故障现象，发现在让Y轴运动时，Y轴不走，但屏幕上Y轴的坐标值却正常变化，并且观察Y轴伺服电动机也正常旋转，因此怀疑伺服电动机与丝杠间的联轴节损坏，拆开检查确实损坏，更换新的联轴节故障。又如一台数控沟道磨床开机后有时出现11号报警，指示UMS标识符错误，可能是机床制造厂家存储在UMS中的程序不可用，或在调用的过程中出现了问题。出现故障的原因可能是存储器模板或者UMS子模板出现问题。将存贮器模板拆下检查，发现电路板上A、B间的连接线已腐蚀，接触不良，将这两点焊接上后，开机测试，再也没有出现这个报警。

8、测量法

测量法是诊断机床故障的基本方法，当然对于诊断数控机床的故障也是常用方法。测量法就是使用万用表、示波器、逻辑测试仪等仪器对电子线路进行测量。

例如一台采用西门子系统的外圆磨床，在起动磨轮时，出现7021(GRINDING WHEEL SPEED)号报警，指示磨轮速度不正常，观察磨轮发现速度确实很慢。分析机床的工作原理，磨轮主轴是通过西门子伺服模块6SN1123-1AA00控制的，而速度给定是通过一滑动变阻器凡来调节的。这个变阻器的滑动触点随金刚石滚轮修整器的位置变化而变化，从而用模拟的办法保磨轮直径变小后，转速给定电压提高，磨轮转速加快，使磨轮的线速度保持不变。线路连接如图2-10所示，测量伺服模块的模拟给定输人56号和14号端子间的电压，发现只有2.6V左右。因为给定电压低，所以磨轮转速低。根据原理分析，R3在磨床内部，其滑动触头跟随砂轮直径的大小变化，因为机床内工作环境恶劣、容易损坏，并且测量R1和R2没有问题，电源电压也正常。为此将Ra拆下检查，发现电缆插头里有许多磨削液，清洁后，测量其阻值变化正常，.重新安装，机床故障。

又如一台数控磨床Z轴找不到参考点，这台机床在机床回参考点时X、Y轴回参考点时没有问题，Z轴回参考点时，出现压限位报警，手动还可以走回。观察Z轴回参考点的过程，在压上零点开关后，Z轴减速运行，但不停一直运动到限位才停止。根据原理分析认为，可能编码器零点脉冲有问题，用示波器检查编码器的零点脉冲，确实没有，购买新的编码器换上后，机床正常工作。

9、互换法确定故障点

有些关于系统的故障，由于涉及的因素较多，比较复杂，采用互换法可以快速准确定位故障点。

例如一台数控车床出现故障，主轴旋转时，出现7006号报警，指示主轴速度**差，观察主轴确实也旋转了，但屏幕上没有显示主轴实际转速，因此怀疑主轴编码器有问题，将该机床的主轴编码器与另一台机床的主轴编码器对换，另一台机床出现7006号报警，从而确定为主轴编码器损坏。

又如一台数控车床在正常加工时突然掉电，按系统启动按钮：，系统启动不了，面板上的指示灯一个也不亮。测量系统电源的5V直流电源，在启动按钮按下瞬间，电压上升，然后快速下降至0。因此首先怀疑系统电源模块有问题，但换上备用电源模块，故障依旧，说明电源模块没有问题。继续检查发现主轴编码器连接电缆破损，一根线与地短路，处理后机床恢复正常使用。

10、原理分析法

原理分析法是排除故障的较基本方法，当其他检查方法难以奏效时，可以从机床工作原理出发，一步一步地进行检查，较终查出故障原因。

以上介绍了诊断数控机床故障的10种方法。在诊断机床故障时，这些方法往往要综合使用，单纯地使用某一方法很难奏效。这就要求维修人员要具有一定的维修经验，合理地、综合地使用诊断方法，使机床故障能够尽快地排除。

综上所述，数控机床是当代机、电、光、气一体化的结晶，电气复杂，管路交叉林立。如何能迅速找出故障、隐患，并及时排除？如何能维修好这些昂贵的设备？这可能是摆在维修人员面前的一道难题。那么如何去解决这一难题呢？我觉得必须做到以下的“五要”，要多看资料、要多问多请教别人、要多作数据记录多作总结、要多思多想、要多观察多实践。

1.要多看资料

要多看数控系统资料。每一台机床都会配有所使用的数控系统的相关资料，如操作说明书、参数说明书、维修说明书等等。多看数控系统资料的目的是要了解各种数控系统和PLC可编程序控制器的特点和功能；要了解数控系统的报警及排除方法；要了解NC, PLC机床参数设定的含义；要了解PLC的编程语言；要了解数控加工程序编程的方法；要了解控制面板的操作和各菜单的内容；要了解主轴和走电动机的性能和驱动器的特征等等。往往数控资料一大堆，怎么看？主要要**重点，搞清来龙去脉，作为一名维修人员，重点是吃透数控系统的基本组成和结构，掌握方框图、动力线和信号线的走向，灵活运用数控系统所提供的维修功能，了解各LED指示灯的含义。然后，搞清参数的设定方法和各个参数的含义及其调整方法。最后学习一下数控加工程序的编制和各种指令的含义和使用方法。但每部分内容要有重点的了解、掌握。

要多看电气图。机床上的每一个电气元件，比如：接触器、继电器、时间继电器等，以及PLC的输入、输出，要在电气图样上一一注明。举一个简单例子来说，比如KM 1为液压泵电动机M1起动的接触器，一般在图上注出其常开、常闭触点的去向。因此，可在其对应的某页上的常开或常闭触点KM1,注明内容为液压泵电动机开。对于大型的数控机床的电气图有几十页，甚至上百页，要看懂表明每个元件的功能要花很长时间。有时，一两次可能

还搞不清楚该元件的作用，要多看，消化后再写上。因此，刚才讲到的起动液压泵电动机M1，也应清楚标明是PLC的哪一外输出带动接触器KM1动作的，要做到来龙去脉一清二楚。而对电气线路图中的某些方框图，比如每个轴的驱动器只有一个方框图，只要了解某控制条件（通断情况），对于更详细的东西可等有空再研究、考虑。各个国家的电气符号是不一样的，首先要清楚了解。对于制造厂所编写的厚厚的几本PLC语句表，也要多看，掌握其编程语言，在看懂的基础上进行中文注译。这样可以大大节省以后排除故障的时间，如果等发生故障后再去熟悉了解电气图、PLC语句表，势必要花费大量时间，还往往会造成错误的判断。

要多看液压、气动图。在数控机床中，液压、气动和电气是相互依存，密不可分的。在进行故障分析的时候，将液压、气动和电气图样放在一起相互参照阅读，可做到事半功倍的效果。如主轴锁紧是由哪个电磁阀动作的？对应的PLC输出、输入是哪几个？在图上用自己容易看懂的语言进行标注，这样从电气到机械动作一竿到底，同时特别对机电关系比较密切的部分要重点了解。既懂电又懂机，机电一体化，掌握多种本领，这样解决问题的本领就大了。

要多看外文资料，提高自己专业外文的阅读能力。当今世界较新、较先进的数控技术都是掌握在外国人的手里，也就是说其资料必然是使用外文编写的。当被翻译成中文的时候，内容就开始落后了。不懂得外文，特别是英语，就无法看懂大量的较新、较先进的外文技术资料，单依靠翻译，往往不太理想。看外文版的技术资料，开始时比较吃力，生字多，多看多记后，常用的专业单词也就这么多，以后看起来就流畅了，一个称职的维修人员要基本掌握语言工具。

2.要多问多请教别人

如果专家来你厂安装调试机床，你有机会参加那是较好不过的事情了。这是二次较好的学习机会，因为能从中获得大量的**手资料和机床调试的方法及技巧。比如在激光测定各轴精度后，电气如何进行修正的办法等。要多问，不懂就要搞清楚。通过这段时间，会有较大的收获，能够获得不少机床厂家内部用于装配调试的资料和手册（对用户是保密的）。当机床投入正式生产之后，也应该经常与机床厂家和专家保持密切的联系。通过FAX、E-MAIL，询问获得解决机床故障疑难的办法及有关资料，还可得到特殊、专用的备件，这是非常有益的。同时对数控系统的代理商，比如SIEMENS, FANUC等公司也应保持良好的关系。多询问，也可及时得到该数控系统深一步的资料及有关备件，还可有机会参加有关数控系统的专题学习班。

发生故障后，要向数控机床操作者详细询问故障的全过程，不要不问，或者随便问一下就了事，这样往往得不到正确的现场资料，造成错误的判断，使问题复杂化，延长了机床的修复时间。因此，要多问，问详细一点，了解故障出现的全过程（开始、中间、结束），产生过什么报警信号，当时操作过什么，碰过什么，改过什么，外界环境情况如何？要在充分调查现场，掌握**手材料的基础上，把故障问题正确地列出来，实际上已经解决了问题的一半，然后再分析解决。对于经验丰富的操作者，他们对机床操作熟悉，加工程序熟悉，机床常见病十分了解，与他们密切配合，对于迅除故障十分有利。

当其他维修人员在维修机床，而你没有去时，等他们回来后，也应多问一声，刚才发生了什么毛病？他是如何排除的？请他介绍其排除方法。这也是一种较好的学习机会。学习他人正确的排除故障的技巧和方法，特别是向经验丰富的老维修人员学习，把他们的本领学到手，提高自己的水平。

3.要多作数据记录多作总结

在日常维修保养数控机床的过程中，要记录有关的各种参数，重点记录机床调整好后的各种有关参数，如NC机床参数、PLC机床参数、PLC程序，以及主轴和各伺服电动机的电流、电压、转速等数据。还要记下电柜中继电器、接触器等在通电和正式加工时的状态（闭合还是断开），以及PLC所有输入、输出LED发光二极管的状态（亮暗、闪烁），或者记录下屏幕上PLC状态X（输入位）、Y（输出位）是0还是1。这样记录下来对以后分析判断故障有较大好处。

随身带上笔记本，把每天发生的故障，特别是发生过的故障，如何排除的过程一一记录下来，人的脑子时间长了易忘记，“好记性，不如烂笔头”。数控机床有的故障往往会重复出现，而且经常是这几个故障，只要查一下当时是如何解决的，几分钟就可排除故障，既快又好。如果公司设立有设备报修记录，在排除故障后，记好故障的排除方法，装订成册进行存档。这样，一台数控机床完整的历史档案就有了。

4.要多思多想

要多思，要开阔视野。在对数控机床的修理时，往往不够冷静，没有很好地全面分析故障，钻牛角尖。曾经有一个故障，WERNER加工中心的Y轴在加工中突然停机，屏幕上曾多次出现Y轴光栅尺脏的报警，当时就事论事地清洁光栅尺及光栅头2次，结果还是停机。花了几天时间还没有解决，最后才找到了真正的原因。原因是Y轴光栅头到放大器之间的导线出了问题。

由于Y轴移动时蛇皮管长期弯曲，导致其中一根位置反馈线到某一位置折断引起机床停机。当时，只注意静态，忽略了动态，曾经出现过控制回路开路报警，但未引起足够的重视。因此，应该把所发生的报警、故障情况全部列出来，通过由表及里，去伪存真，进行综合判断和筛选，预测发生故障的较大可能性，随后进行排除。“山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村”，多思，给你指明了方向。

5.要多观察多实践

对于维修人员来说，要胆大心细，敢于动手。只会讲，不动手，修不好数控机床。但是要熟悉情况后再动手，不要盲目，否则会扩大故障，造成事故，后果不堪设想。同时还要善于动手，首先要上机熟悉机床的操作面板和各菜单的内容，做到操作自如。同时也要充分利用数控机床的自诊断技术来迅速地处理解决故障。现在数控技术越发展，其自诊能力越来越强。

尽管数控机床故障复杂，千变万化，但只要认真对待，就一定能够依靠自己的力量，把数控机床用好、修好、管好

COMFILE公司多年来一直致力于自动化控制产品的研究开发，在多年PLC行业应用和技术积累的基础上，成功的开发出了新模块化PLC产品——CUBLOC产品。
    CUBLOC产品应用领域非常广泛，尤其适合于各种产业和民用场合的设备控制，如印刷机械、纺织机械、建材机械、包装机械、塑料机械、机床、环保设备、中心空调、电梯、管网监控、楼宇自动化等等。特别是CUBLOC产品摆脱了传统PLC的梯形图编程方式，而是采用了LADDER与BISIC语言多种任务共同执行的方式，通过数据共享，使PLC的功能更加强大，较大限度地满足您的需要。

CUBLOC产品功能强大，性能**，内置了双通道30KHz 16位的高速计数功能，8通道的模拟量输进以及6通道的模拟量输出功能。

    CUBLOC产品是目前为止体积较小的控制器产品。用户可以根据自身的情况多样化设计产品。通过优秀的设计基础，让您的产品无论是在安装、使用、维护、售前售后服务等方面更加得心应手。

    CUBLOC能够适应现代工厂自动化对系统开放性和互联性的需要，设计了与CPU集成一体的MODBUS协议、专用协议等串行通讯接口，不仅具有高可靠性、高性能和优秀的网络通讯功能，而且具有优越的性能价格比。因此，无论您单独选用它，还是将它与其它控制系统联网使用，都可以让您充分体会到CUBLOC产品给您带来的意想不到的经济效益。

**小的产品体积： 模块化的产品结构使CUBLOC具有很高的硬件集成度和完善的产品功能，产品充分考虑了设备控制箱内宝贵的安装空间，是目前为止体积较小的可编程控制器产品。

 端口的自由设定：用户可以自由设定I/O端口的方向，真正做到量身订做，摆脱了传统产品固定的I/O造成的浪费。

强大的模拟量处理：内置了8通道的模拟量输进、6通道的模拟量输出功能，可执行多个回路的PID运算。

 丰富的指令集：位逻辑指令、计数器、定时器(含有断电延时继电器)、复杂常数及函数运算指令、PID指令、字符串指令、时钟指令、通讯指令、中断指令、控制指令。

高性能的运动控制： 除了普通的I/O点外，每个CPU上均有较多6个脉冲输出，高速的频率输出，可以控制步进电机以及伺服电机。

 *特的掉电保护：采用了特殊存储技术，用户数据*存储，由于掉电而导致的数据丢失现象。

两种编程语言：编程软件可以通过BASIC和LADDER两种语言进行编程，并且实现了数据共享，可以解决普通PLC无法实现函数运算、图形编辑等。

通用的人机界面：具有标准的人机界面接口，可以连接多种系列人机界面。

广泛的应用领域：可以用于单台设备控制，也可以用于生产线的自动控制。其应用领域包括机床、冲压机械、铸造机械、印刷机械、纺织机械、建材机械、包装机械、塑料机械、运输带、环保设备、中心空调、电梯、各类生产流水线等。

网络通讯：为了能够适应现代工厂自动化对系统开放性和互联性的需要，CUBLOC设计了与CPU集成一体的标准MODBUS协议、专有协议和自由协议串行通讯接口。通过XPORT连接可以进行程序实时监控和软件下载等操纵。

编程软件：CUBLOC STUDIO是COMFILE CUBLOC系列PLC产品的编程软件。该软件基于bbbbbbs环境，软件使用可以通过两种编程语言(LD、BASIC)，并且各程序间数据可以相互调用。

（1）“何时”发生的故障

Ÿ 故障发生的日期及时间？

Ÿ 是否是运行时发生的？（运行多久发生的）

Ÿ 接通电源时发生的？

Ÿ 是否在打雷、停电或对电源有干扰时发生的？

Ÿ 多次出现？（发生的频率，几次/小时，几次/日，几次/月）

（2）“进行了何种操作”后发生的故障

Ÿ 发生故障时CNC的运行方式？

Ÿ （JOG方式/存储器（MEM）方式/MDI方式/远程运行方式（RMT）？）

Ÿ 程序运行时的情况…

1）  发生故障时程序执行到什么位置？

2）  程序号/顺序号？

3）  程序的内容？

4）  是否在轴移动中发生的？

5）  是否在M/S/T代码执行中发生的？

6）  发生故障时是否在执行程序？

Ÿ 在此进行同样的操作是否发生同样的故障？（确认故障的在现性）

Ÿ 是否在输/输出数据时发生的故障？

Ÿ 当发生与进给轴伺服有关的故障时：

1）是否在低速进给、高速进给时都发生故障？

2）是否某一特定轴移动时发生的故障？

Ÿ 发生了与主轴有关的故障时，主轴运行在加/减速状态？

（3）发生的故障现象

Ÿ 画面显示是否正常？

Ÿ 报警画面显示的内容？

Ÿ 如果加工尺寸不准确：

1）误差大小？

2）位置显示画面的尺寸是否正确？

3）偏置量设定是否正确？

（4）关于其他信息

Ÿ 装置附近是否有干扰发生源：故障发生频率低时，考虑电源电压的外部干扰因素的影响，要确认在同一电源上是否还连接其他机床及焊机，如果有，应检查故障发生时，是否有设备在启动（或运行）。（干扰电源的检查）

Ÿ 在机床方面，对干扰是否采取有措施？

Ÿ 对于输入电压应确认：

1）电压有无变动？

2）有无相间电压？

3）是否供给标准电压？

2、根据报警信息进行故障诊断

现在的数控系统自诊断技术越来越先进，许多故障数控系统都可以出来，并产生报警及给出报警信息。当数控机床出现故障时，有时在显示器上显示报警信息，有时在数控装置上、PLC装置上和驱动装置上还会有报警指示。这时要根据《手册》对这些报警信息进行分析。另外，机床广家设计的PLC程序越来越完善，可以机床出现的故障并产生报警信息。所以在机床出现报警时，要注重报警信息的研究和分析，有些故障根据报警信息即可判断出故障的原因，从而排除故障。

例如一台使用西门子810系统的数控沟道磨床，开机后就产生1号报警显示"BATTERYALARMPOWERSUPPLY很明显指示数控系统断电保护电池没电，更换新的电池后（注意：一定要在系统带电的情况下更换电池），将故障复位，机床恢复正常使用。

3、利用PL(M)C的状态信息诊断故障

很多数控系统都有PLC输人、输出状态显示功能，如SIEMENS810系统DIAGNOSIS菜单下的PLCSTATUS功能、FANUC0系统DGNOSbbbbb软件菜单下的PMC状态显示功能，日本MITSUBISHI公司MELDASL3系统DI-AGN菜单下的PLC-I/F功能、日本OKUMA系统的CHECKDATA功能等。利用这些功能，可以直接在线观察PLC的输人和输出的瞬时状态，这些状态的在线检测对诊断数控机床的很多故障是非常有用的。

数控机床的有些故障可以根据故障现象和机床的电气原理图，查看PLC相关的输人、输出状态即可确诊故障。

数控机床出现的大部分故障都是通过PLC装置检查出来的。PLC故障的机理就是通过运行机床厂家为特定机床编制的PLC梯形图（即程序），根据各种输人、输出状态进行逻辑判断，如果发现问题，产生报警并在显示器上产生报警信息。所以对一些PLC产生报警的故障，或一些没有报警的故障，可以通过分析PLC的梯形图对故障进行诊断，利用NC系统的梯形图显示功能或者机外编程器在线跟踪梯形图的运行，可提高诊断故障的速度和准确性。

例如一台数控磨床出现报警6025“Dresser Arm Lower Time out”，指示修整臂下落**时。检查修整器的状态，发现修整器已经落下。手动抬起落下修整器正常没有问题，根据电气原理图，修整器落下是由位置开关2LS5检测的，开关2LS5接人PLC的输人12.5，如图2-5所示。在系统DIAGNOSIS菜单下找到PLCSTATUS功能，在线检查12.5的状态，发现不管修整器落下还是升起，12.5的状态一直是“0”说明PLC没有接收到修整器到位信号。检查到位开关2LS5并没有发现问题，检查12.5的端子电平为“0”，说明PLC的输人口没有问题，最后检查线路连接，发现开关2LS5在电源端子34上的电源连线脱落，重新将开关连线连接到电源后，机床故障消失。

4、利用PL(M)C程序（梯形图）跟踪法确诊故障

数控机床出现的绝大部分故障都是通过PLC程序检查出来的。有些故障可在屏幕上直接显示出报警原因，有些虽然在屏幕上有报警信息，但并没有直接反映出报警的原因，还有些故障不产生报警信息，只是有些动作不执行。遇到后两种情况，跟踪PLC梯形图的运行是确诊故障的很有效的方法。FANUC0系统和MITSUBISHI系统本身就有梯形图显示功能，可直接监视梯形图的运行。西门子数控系统因为没有梯形图显示功能，对于简单的故障可根据梯形图通过PLC的状态显示信息，监视相关的输人、输出及标志位的状态，跟踪程序的运行，而复杂的故障必须使用编程器来跟踪梯形图的运行。

例如一台采用西门子810系统的数控磨床，开机后机床不回参考点，并且没有故障显示。检查控制面板发现分度装置落下的指示灯没亮，为了安全起见，只要分度装置没落下，机床的进给轴就不能运动。但检查分度装置，已经落下没有问题。根据机床电气原理图，如图所示，PLC的输出Q7.3控制面板上的分度装置落下指示灯。为此查看PLC梯形图。