1、12项目分析项目实施知识拓展项目作业项目导入项目导航3学学 习习 目目 标标*知识目标知识目标1.1.熟悉数控机床急停与超程解除的设计原理。熟悉数控机床急停与超程解除的设计原理。2.2.掌握数控车床开机后急停不能复位的故障常见原因，掌握数控车床开机后急停不能复位的故障常见原因，排除方法。排除方法。*能力目标能力目标 通过对华中世纪星系统数控车床急停与超程解除的通过对华中世纪星系统数控车床急停与超程解除的设计原理分析，掌握开机后急停不能复位的故障的分设计原理分析，掌握开机后急停不能复位的故障的分析、诊断与维修操作，初步具备准确地诊断与排除相析、诊断与维修操作，初步具备准确地诊断与排除相关故障的能
2、力。关故障的能力。4【项目导入】华中数控加工中心能够正常开机，但是不能产生华中数控加工中心能够正常开机，但是不能产生复位信号，按下复位信号，按下“急停急停”按钮也不起作用用。现对加按钮也不起作用用。现对加工中心开机后无法正常复位故障进行诊断与排除，使工中心开机后无法正常复位故障进行诊断与排除，使其能够开机后产生复位信号，为加工做好准备。其能够开机后产生复位信号，为加工做好准备。5【项目分析项目分析】在数控系统的操作面板上和手持单元上均在数控系统的操作面板上和手持单元上均设有急停按钮，用于数控系统或数控机床出设有急停按钮，用于数控系统或数控机床出现紧急情况时，需要使数控机床立即停止运现紧急情况时
3、，需要使数控机床立即停止运动或切断动力装置，如伺服驱动等的主电源。动或切断动力装置，如伺服驱动等的主电源。当数控系统出现报警信息后，需要按下急停当数控系统出现报警信息后，需要按下急停按钮。待查看报警信息并排除故障后，再松按钮。待查看报警信息并排除故障后，再松开急停按钮，使数控系统复位并恢复正常。开急停按钮，使数控系统复位并恢复正常。6一、急停与超程解除的设计一、急停与超程解除的设计 HNC-21 HNC-21 数控装置急停与超程解除的内部数控装置急停与超程解除的内部电路关系和外部电路的设计如图电路关系和外部电路的设计如图 6-1 6-1 所示。所示。数控装置急停按钮与系统中各轴的正向、负数控装
4、置急停按钮与系统中各轴的正向、负向的超程限位开关的常闭触点，以串联方式向的超程限位开关的常闭触点，以串联方式连接到系统的超程回路中连接到系统的超程回路中 7急停控制回路电气原理图急停控制回路电气原理图8 急停控制回路继电器部分急停控制回路继电器部分 9 除数控装置操作面板和手持单元处的急停按除数控装置操作面板和手持单元处的急停按钮外，系统还可根据实际需要设置更多急停按钮外，系统还可根据实际需要设置更多急停按钮，所有急停按钮的常闭触点以串联方式连接钮，所有急停按钮的常闭触点以串联方式连接到系统的急停回路中，在正常情况下急停按钮到系统的急停回路中，在正常情况下急停按钮处于松开状态，其触点处于常闭状
5、态。按下急处于松开状态，其触点处于常闭状态。按下急停按钮后，其触点断开使得系统的急停回路所停按钮后，其触点断开使得系统的急停回路所控制的中间继电器控制的中间继电器KA2 KA2 断电，从而通过中间继断电，从而通过中间继电器电器KA1KA1切断移动装置如进给轴电机、主轴电机、切断移动装置如进给轴电机、主轴电机、刀架电机等的动力电源，同时连接在刀架电机等的动力电源，同时连接在PLC PLC 开关开关量输入端的中间继电器量输入端的中间继电器KA2 KA2 的一组常开触点向的一组常开触点向系统发出急停报警，此信号在打开急停按钮时系统发出急停报警，此信号在打开急停按钮时则作为系统的复位信号。则作为系统的
6、复位信号。10 急停控制回路继电器部分如图急停控制回路继电器部分如图 。420420来自来自伺服电源模块与伺服驱动模块的故障连锁，伺服电源模块与伺服驱动模块的故障连锁，Y0.0Y0.0来自来自PLCPLC的运行允许输出，的运行允许输出，KA1KA1为控制伺为控制伺服、主轴和刀架等回路接触器的中间继电器，服、主轴和刀架等回路接触器的中间继电器，参见图参见图5-25-2车床数控系统电源部分原理图。车床数控系统电源部分原理图。11 急停回路中相关信号说明急停回路中相关信号说明 序号信号名信号说明所在接口接口脚号接口说明接口型号1ESTOP2急停回路端子XS84手持接口DB25（头孔座针）2ESTOP
7、3急停回路端子17XS2017O0-O15开关量输出接口DB25(头针座孔)3ESTOP1急停回路端子44OTBS1超程解除端子35OTBS2超程解除端子1612解除超程用户应按以下步骤操作解除超程用户应按以下步骤操作1 1）按住数控装置操作面板上的超程解除按）按住数控装置操作面板上的超程解除按钮使系统复位，在解除超程前不得松开钮使系统复位，在解除超程前不得松开超程解除按钮。超程解除按钮。2)2)手动操作机床的进给轴按正确的方向移手动操作机床的进给轴按正确的方向移动，使被压下的超程限位开关松开，此动，使被压下的超程限位开关松开，此时超程解除按钮上的指示灯将熄灭。时超程解除按钮上的指示灯将熄灭。
8、3)3)松开超程解除按钮。松开超程解除按钮。13 HNC-21数控系统与外围设备连接数控系统与外围设备连接 14二、系统急停不能复位故障的原因二、系统急停不能复位故障的原因引起故障的原因也很多，总的来说，引起引起故障的原因也很多，总的来说，引起此故障的原因大致有以下几种。此故障的原因大致有以下几种。1.电气方面引起的故障分析电气方面引起的故障分析图图6-1所示所示,从图上可以清晰看出由于下面从图上可以清晰看出由于下面原因引起急停回路不闭合，从而导致急原因引起急停回路不闭合，从而导致急停后不能复位的故障。停后不能复位的故障。1）急停回路开路；）急停回路开路；2）限位开关损坏；）限位开关损坏；3）
9、急停按钮损坏。）急停按钮损坏。15 如果机床一直处于急停状态，首先检查如果机床一直处于急停状态，首先检查急停回路中急停回路中 KA2 KA2 继电器是否吸合；继电器继电器是否吸合；继电器如果吸合而系统仍然处于急停状态，可以如果吸合而系统仍然处于急停状态，可以判断出故障不是出自电气回路方面，这时判断出故障不是出自电气回路方面，这时可以从别的方面查找原因；如果继电器没可以从别的方面查找原因；如果继电器没有吸合，可以判断出故障是因为急停回路有吸合，可以判断出故障是因为急停回路断路引起，这时可以利用万用表对整个急断路引起，这时可以利用万用表对整个急停回路逐步进行检查停回路逐步进行检查 ,检查急停按钮的
10、常检查急停按钮的常闭触点闭触点 ,并确认急停按钮或者行程开关是并确认急停按钮或者行程开关是否损坏。否损坏。162.2.参数设置错误故障分析参数设置错误故障分析 系统参数设置错误，使系统信号不能正常输系统参数设置错误，使系统信号不能正常输入输出或复位条件不能满足，可引起急停故入输出或复位条件不能满足，可引起急停故 障。障。若若PLCPLC软件未向系统发送复位信号，检查软件未向系统发送复位信号，检查KA2KA2中中间继电器，并检查间继电器，并检查PLCPLC程序。程序。173.3.复位条件未满足故障分析复位条件未满足故障分析 松开急停按钮，松开急停按钮，PLCPLC中规定的系统复位所需中规定的系统
11、复位所需要完成的信息，如要完成的信息，如“伺服动力电源准备好伺服动力电源准备好”、“主轴驱动准备好主轴驱动准备好”等信息未满足要求，可引等信息未满足要求，可引起急停故障。若使用伺服，检查伺服动力电源起急停故障。若使用伺服，检查伺服动力电源是否准备好，检查电源模块；检查电源模块的是否准备好，检查电源模块；检查电源模块的接线；检查伺服动力电源空气开关。接线；检查伺服动力电源空气开关。如复位条件未满足故障。检查逻辑电路，根如复位条件未满足故障。检查逻辑电路，根据电气原理图和系统的检测功能，判断什么条据电气原理图和系统的检测功能，判断什么条件未满足，并进行排除。件未满足，并进行排除。184.PLC4.
12、PLC程序编写错误故障分析程序编写错误故障分析 PLCPLC程序编写错误时，应按照程序编写错误时，应按照PLCPLC编程手册，编程手册，重新调试重新调试PLCPLC程序，并正确编译。程序，并正确编译。195.5.系统跟踪误差过大造成急停不能复位系统跟踪误差过大造成急停不能复位造成系统跟踪误差过大的可能原因有造成系统跟踪误差过大的可能原因有 :1 1）负载过大，夹具夹偏造成摩擦力或阻力过大，从）负载过大，夹具夹偏造成摩擦力或阻力过大，从而使伺服电动机输出扭矩过大，电动机出现丢步，而使伺服电动机输出扭矩过大，电动机出现丢步，造成跟踪误差。造成跟踪误差。2 2）编码器因电压、连接等原因反馈出现问题。
13、）编码器因电压、连接等原因反馈出现问题。3 3）伺服驱动器报警或故障。）伺服驱动器报警或故障。4 4）进给伺服驱动系统强电电压不稳或缺相等）进给伺服驱动系统强电电压不稳或缺相等。20三、数控系统急停报警类故障维修实例三、数控系统急停报警类故障维修实例案例一案例一:检测仪表故障导致急停报警。检测仪表故障导致急停报警。故障现象故障现象 :一数控车床工作时突然停机。一数控车床工作时突然停机。系统显示急停状态，并显示主轴温度报系统显示急停状态，并显示主轴温度报警。警。分析及处理过程：经过实际测量检分析及处理过程：经过实际测量检查，发现主轴温度并没有超出允许的范查，发现主轴温度并没有超出允许的范围，故判
14、断故障出现在温度仪表上，调围，故判断故障出现在温度仪表上，调整外围线路后报警消失，更换新仪表后整外围线路后报警消失，更换新仪表后恢复正常。恢复正常。21案例二案例二:接近开关故障导致急停报警。接近开关故障导致急停报警。孩障现象孩障现象 :由由SIEMENS 820 SIEMENS 820 数控系统的加工中心数控系统的加工中心产生产生 7035 7035 写报警，查阅报警信息为工作台分度盘写报警，查阅报警信息为工作台分度盘不回落。不回落。分析及处理过程：在该数控系统中分析及处理过程：在该数控系统中 7 7 字头的报警为操字头的报警为操作信息或机床，指示作信息或机床，指示CNC CNC 系统外的机
15、床侧状态不正系统外的机床侧状态不正常。处理方法是，针对故障信息，调出常。处理方法是，针对故障信息，调出 PLC PLC 输入输入输出状态与拷贝清单对照。工作台分度盘的回落是输出状态与拷贝清单对照。工作台分度盘的回落是由工作台下面的接近开关由工作台下面的接近开关 SQ25,SQ28 SQ25,SQ28 来检测的，来检测的，其中其中 SQ28 SQ28 检测工作台分度盘旋转到位，对应检测工作台分度盘旋转到位，对应 PLC PLC 输入接口输入接口 IlO.6IlO.6、SQ25SQ25检测工作台分度盘回落到位，检测工作台分度盘回落到位，对应对应 PLC PLC 输入点输入点 IlO.OIlO.O。
16、工作台的回落是由输出。工作台的回落是由输出接口接口 Q4.7 Q4.7 通过继电器通过继电器KA32 KA32 驱动驱动22 【项目实施】1.项项目实目实施路施路径径 232.2.项目步骤项目步骤1)1)布置项目任务，对项目实施时间、最终质量、布置项目任务，对项目实施时间、最终质量、安全生产、文明生产、环保意识做出具体要求。安全生产、文明生产、环保意识做出具体要求。KA2KA22)2)从数控机床急停回路的结构和工作原理出发，从数控机床急停回路的结构和工作原理出发，得出可能的故障原因，并对所有可能原因引起得出可能的故障原因，并对所有可能原因引起的数控系统开机不能复位故障进行分析。的数控系统开机不
17、能复位故障进行分析。3)3)如果继电器如果继电器KA2KA2不吸合，则可能是电源方面故障。不吸合，则可能是电源方面故障。使用万用表逐一查看电源进线是否正常，总电使用万用表逐一查看电源进线是否正常，总电源开关源开关QF0QF0、QF5QF5是否合上；变压器输出是否合上；变压器输出220V220V是是否正常，断路器否正常，断路器QF9QF9是否合上或正常；低通滤波是否合上或正常；低通滤波器是否完好；开关电源、是否有器是否完好；开关电源、是否有24V24V的输出，的输出，QFlOQFlO是否合上、是否合上、24V24V与与100100之间是否有之间是否有24V24V的电压。的电压。244)4)如果继
18、电器如果继电器KA2KA2不吸合，电源回路正常，则可能不吸合，电源回路正常，则可能是由急停回路硬件故障引起的。利用导线或万是由急停回路硬件故障引起的。利用导线或万用表检查用表检查“急停急停”按钮的常闭触点，确认按钮的常闭触点，确认“急急停停”按钮或者行程开关是否损坏。检查超程限按钮或者行程开关是否损坏。检查超程限位开关的常闭触点；中间继电器位开关的常闭触点；中间继电器KA2KA2线圈是否完线圈是否完好；检查数控系统各开关量输入接口好；检查数控系统各开关量输入接口 XSlOXSlO、XSllXSll是否接触良好。是否接触良好。5)5)如果继电器如果继电器KA2KA2吸合还仍有故障，则可能为硬件吸
19、合还仍有故障，则可能为硬件故障。利用万用表检查故障。利用万用表检查KA2KA2的一对常开触点是否的一对常开触点是否闭合，检查数控系统的输出开关量接口闭合，检查数控系统的输出开关量接口XS20XS20（见图（见图3-93-9）与手持单元各个接口）与手持单元各个接口XS8XS8是否接触是否接触良好。良好。256)6)若继电器吸合且硬件无故障，则可能为系统参若继电器吸合且硬件无故障，则可能为系统参数设置故障。应该按照数控系统的要求正确设数设置故障。应该按照数控系统的要求正确设置参数。置参数。7)7)另外，还可能为复位条件未满足故障。应检查另外，还可能为复位条件未满足故障。应检查逻辑电路，根据电气原理
20、图和系统的检测功能，逻辑电路，根据电气原理图和系统的检测功能，判断什么条件未满足，并进行排除。判断什么条件未满足，并进行排除。8)8)判断判断PLCPLC程序是否编写错误，若是，应按照程序是否编写错误，若是，应按照PLCPLC编程编程重新调试重新调试PLCPLC程序，正确编译。程序，正确编译。269)9)对学生的项目完成情况进行评价，按照评分表对学生的项目完成情况进行评价，按照评分表的标准给出成绩。如果故障不能排除，要重新的标准给出成绩。如果故障不能排除，要重新诊断与排除故障。诊断与排除故障。10)10)关闭电源，将实训台恢复原样，清点并归还工关闭电源，将实训台恢复原样，清点并归还工具；认真填
21、写实训设备使用情况，对废品、废具；认真填写实训设备使用情况，对废品、废料进行分类处理，打扫实训室卫生；组织同学料进行分类处理，打扫实训室卫生；组织同学对此次项目进行总结，项目完成。对此次项目进行总结，项目完成。27【知识拓展】一、数控机床上常用的元器件外形认识一、数控机床上常用的元器件外形认识1.机械器件 弹性联轴器 柔性联轴器28 滚滚珠丝杠 齿形带 水平仪 29低压断路器 交流接触器 30万能转换开关 控制变压器31 熔断器 光栅尺32热继电器 中间继电器 33固态继电器 圆光栅编码器34报警类型报警类型故障原因故障原因故障的排除故障的排除数控系统数控系统在自动运在自动运行的程中，行的程中
22、，跟踪误差跟踪误差过大报警过大报警引起的急引起的急停报警停报警 负载过大，或者夹具夹偏造成负载过大，或者夹具夹偏造成的摩擦力或阻力过大，形成跟的摩擦力或阻力过大，形成跟踪误差过大踪误差过大 减小负载，改变切削条件或装夹条减小负载，改变切削条件或装夹条件件 编码器的反馈出现问题编码器的反馈出现问题 检查编码器的接线是否正确，接口检查编码器的接线是否正确，接口是否松动，是否松动，或用示波器检查编码器或用示波器检查编码器所反馈的脉冲是否正常所反馈的脉冲是否正常 伺服驱动器报警或损坏伺服驱动器报警或损坏 对伺服驱动器进行更换或维修对伺服驱动器进行更换或维修 进给伺服驱动系统强电电压不进给伺服驱动系统强
23、电电压不稳或者由电源缺相引起稳或者由电源缺相引起 改善供电电压改善供电电压 打开急停系统后打开急停系统后.在复位的过程在复位的过程中，带抱闸的电动机由于打开中，带抱闸的电动机由于打开抱闸时间过早，引起电动机的抱闸时间过早，引起电动机的实际位置发生变动产生了跟踪实际位置发生变动产生了跟踪误差过大的报警误差过大的报警适当拖延适当拖延抱闸电动机抱闸抱闸电动机抱闸的时间，的时间，当伺服电动机完全准备好以后再打当伺服电动机完全准备好以后再打开抱闸开抱闸 二、急停报警类故障及排除二、急停报警类故障及排除35伺服单伺服单元报警元报警引起的引起的急停故急停故障障 伺服单元如果报警或者伺服单元如果报警或者出现故
24、障，出现故障，PLCPLC检测到检测到后可以使整个系统处于后可以使整个系统处于急停状态，如过载、过急停状态，如过载、过流、流、欠压、反馈断线等欠压、反馈断线等1 1 找出引起伺服驱动器报警找出引起伺服驱动器报警的原因，将伺服部分的故的原因，将伺服部分的故障排除，令系统重新复位障排除，令系统重新复位 主轴单主轴单元报警元报警引起的引起的急停故急停故障障主轴主轴空气开关跳闸空气开关跳闸 减小负载或增大空开的限减小负载或增大空开的限定电流定电流 364 4）FS 6 FS 6 配套的伺服驱动一般为配套的伺服驱动一般为 FANUC FANUC 直流驱动装置，直流驱动装置，位置控制电路安装在系统主板上，
25、伺服驱动仅作速位置控制电路安装在系统主板上，伺服驱动仅作速度控制用，故度控制用，故 FS6 FS6 配套的伺服驱动装置常称为配套的伺服驱动装置常称为“速度控制单元速度控制单元”。FS6FS6配套的速度控制单元有晶配套的速度控制单元有晶闸管调速与闸管调速与 PWM PWM 调速两种形试。调速两种形试。5 5）FS 6 FS 6 与机床侧开关量输入与机床侧开关量输入/输出信号的连接，一输出信号的连接，一般用系统上的连接单元进行。般用系统上的连接单元进行。FS 6 FS 6 系统可以带两系统可以带两个连接单元，每一连接单元可以连接个连接单元，每一连接单元可以连接 96 96 个输入信个输入信号与号与
26、 64 64 个输出信号，系统最大输入个输出信号，系统最大输入/输出点为输出点为 192/128 192/128 点。点。372.FS 6 2.FS 6 数控系统体系结构数控系统体系结构FS 6 FS 6 数控系统体系结构如图数控系统体系结构如图 3-17 3-17 所示。从所示。从图中可以看出，数控系统主板上有伺服驱动接图中可以看出，数控系统主板上有伺服驱动接口，最多可以实现口，最多可以实现 5 5 轴控制；有包括主轴在轴控制；有包括主轴在内的内的 PLC PLC 控制接口，实现机床的控制接口，实现机床的 MST MST 功能；功能；还有通信、显示接口和反馈信号接口等。还有通信、显示接口和反馈信号接口等。38FS 6 数控装数控装置的连接置的连接 391.1.画出画出 HED-21S HED-21S 数控系统综合实验台的结构框数控系统综合实验台的结构框图。图。2.2.列举列举 HED_21S HED_21S 数控系统综合实验台的主要部数控系统综合实验台的主要部件，并简述其作用。件，并简述其作用。3.3.简述简述 HED-21S HED-21S 数控系统综合实验台的连接及数控系统综合实验台的连接及基本操作。基本操作。【项目作业】40
