数控系统软件故障原因与排除

数控系统软件故障原因与排除

一、软件故障形成原因

软件故障是由软件变化或丢失形成的。机床软件存贮于 RAM当中，以下情况可能造成软件故障：

（l）调试的误操作。可能删除了不该删除的软件的内容或写入了不该写入的软件内容，使软件丢失或发生变化。

（2）用于对RAM供电的电池电压降到额定值以下，机床停电状态下拨下电池或从系统中拔出不含电池但要电池供电才能保持数据的RAM插件。电池电路断路或出现短路，电池夹出现接触不良，使RAM得不到维持内容的电压。造成软件丢失或变化。前一种情况多发生于长期旋转后重新启动的机床和验收后使用多年没有更换过电池的机床，也多发生于频繁停电的地区的机床；第二种情况多发生于硬件维修中误操作之后；第三种情况多由电池接触不良，特别是电池夹出现锈蚀之后，由于电化学作用引起的。系统往往是由电池电压监控，但很多系统在电池报警之后仍然能维持一段时间工作。若在此期间仍然还不更换电池，就有可能再经过一段时间，系统就不能保持正常工作了，甚至连报警也给不出来。还应知道电池在正常状态下耗电量是很小的，有的系统工作中还会对它充电。因此，使用寿命是很长的。在维修中很容易忽视对它的检查。而且，电池拿下后只有放置较长时间或关机在机上使用较长时间，才能检查出电池电压的真实情况。

（3）电源干扰脉冲窜入总线，引起时序错误，导致数控装置或程控装置停止运行。

（4）运行过程中复杂的大型程序由于是大量运算条件的组合，可能导致计算机进人死循环，或机器数据及处理中发生了引起中断的运算结果，或者是以上两种情况引起错误的操作，从而破坏了预先写入RAM 区的标准控制数据。

（5）操作不规范时亦可能由于各种连锁作用造成报警、停机，从而使后继操作失效。

（6）程序中包含有语法错误、逻辑错误、非法数据，在输入中或运行中出现故障报警。已经长期运行过的准确无误的软件，是鉴别软件错误还是硬件故障最好资料，而且应注意到，在新编程序输入及调整过程中，程序出错率是非常高的。

二、软件故障排防方法

其基本原则就是把出错的软件改过来。但查出问题是不容易的，所以有时就是消掉，重新输入。

（1）对于软件丢失或变化造成的运行异常、程序中断、停机故障、可采取对数据、程序更改补充方法，亦可采用清除、重新输入法。这类故障，主要是指存贮在RAM中的NC数据、设定数据、PLC机床程序、零件程序的丢失或出错。这些数据是确定系统功能的依据，是系统适配于机床所必须的，出错后造成系统故障或某些功能失效。PLC机床程序出错也可能造成机床停机，对于这种情况，找出出错位置或丢失的位置，更改补充之后，故障就可以排除。若出错较多，丢失较多，采用清除、重写入的方法来恢复更好一些。但要注意到许多系统在清除系统所有软件后会使报警消失。但执行清除前应有充分准备，必须把现行可能被清除的内容记录下来，以便清除后恢复它们。

（2）对于机床程序和数据处理中发生了引起中断的运行结果而造成的故障停机，可采取硬件复位的方法，即关后再开系统电源来排除。

NC Reset和 PLC Reset分别可对系统 PLC复位，使后继操作重新开始，但它们不会破坏有关的软件及正常的中间处理结果，不管任何时候都允许这样做，以消除报警。亦可采用清除法，但对NC和PLC采用清除时，可能会使数据和程序全部丢失，这时应注意保护不想清除的部分。

开关系统电源一次的作用与使用Reset法相类似。系统出现故障后，有必要这样做。

例如，有一台TC1000型加工中心，故障现象是CRT显示混乱，重新输入机床数据，机床恢复正常，但停机断电后数小时再启动时，故障现象再一次出现。经检查是MS140电源板上的电池电压降到下限以下，换电池重新输入数据后，故障消失。

三、数控系统维修

现以西门子 SINUMERIK 850系统为例，说明故障排除过程应用接口信号的具体过程。

（1）故障表现：

①CRT上显示报警“1040 DAC LIMIT REACHED”（报警号1040，数据量与模拟量转换器已达到了极限。）

②机床工作台往X轴正方向运动时，突然油泵关闭，工作台正常运行中断。

③按复位键清除故障后，油泵又自动关闭，CRT上又重复显示出上次的报警信息。由于数控调节器输出的模拟量为10V，不得超过极限值。

1040报警表明X轴数控调节器输出的模拟量已要超过10V，根据SIMENS报警说明，可以确定在整个数控驱动调节回路中出现了断路，从而引起了X轴闭环控制中断。

（2）确定故障范围。由上述现象及报警内容得知，这个故障是出在X轴进给伺服。

（3）选择信号接口法：

①选择坐标轴专用接口数据的数据块DB32；

②选择由控制部件发出到坐标轴的接口信号（Signalstoaxis）。

（4）选择接口数据：

①选择坐标轴禁止进给的接口数据，见表12-4。

表12-4接口数据

②选择“晶闸管伺服启动”的接口数据，见表12-5。

表12-5接口数据

③选择适用的接口数据。从表12-6中选择轴X 的接口数据，即K=0，n=8200，并代入表12- 4和表12- 5，如表

12- 7、表12-8所示。查阅荧光屏中有关菜单，可显示“禁止进给报警窗口”，如图12-1所示。

表12-6地址

表12-7接口数据

表12-8接口数据

（SERVO ENABLE ） ＊表示8200无NC 运行指令 ＊表示8201PLC 控制器未启动

＊表示8202刹车未释放 ＊表示8204进给⊙键未启动

图12-l 禁止进给报警单

表12-9和表12-10是查CRT 上显示的菜单后，得到的有关故障源所在机床 X 轴接口数据（以“0”表示未使用位）。

表12-9占用位

表12-10占用位

（5）接口逻辑信号分析。当X轴启动时，接口信号状态变化流程如图12-2所示。

图12-2接口信号流程状态图

CRT也可以显示出标准接口数据，本例所显示的标准接口数据见图12-3。

（6）接口信号故障状态分析。当X轴处于对故障状态而停止运行时，CRT上可能显示出故障接口数据，如图12-4所示。

（7）确定故障点。当X轴停止运行时，可根据CRT显示的数据，把可能出现的故障点列于表12-11。

（8）排除故障。按表12-11中出现的5种可能故障源，进行故障测试。当X轴启动后，使故障再次重复出现，保持该故障的瞬间，观察各接口的变化，发现DW3／BIT8、BIT9、BIT10的状态依次由“1”跳变为“0”，并且DW3／BIT12也由状态“0”跳变到“1”，而DW1／BIT10仍维持为“0”状态，即可确定故障点为④情况。即晶闸管伺服系统有故障。

经检查后，发现晶闸管有输入信号，但无输出信号，判断为输出端子可能松动，接触不良。拧紧端子，再次启动机床，则一切恢复正常，故障已排除。

从对这个故障诊断的全过程可以看出，故障中很多信息就在接口数据中。本来这个故障，从报警内容中，就可以想象到位置反馈信号没有，可能导致偏差计数器中的数字过大，当然超过了D／A转换器的允许极限。这时就可以想象到伺服有断路现象，立即去查伺服就可能很快查到故障。但是我们没有充分地利用LNC诊断系统给我们提供的信息。如果我们熟练地掌握这些数据，在维修中就能更加迅速的解决问题。

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