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    日本三菱数控系统故障分析和解决方法
     
     三菱数控系统的调试及故障排除(1)

    故障现象1. 在车螺纹时出现乱牙
    在为某客户大型卧车调试数控系统,该系统为三菱M64系统,在车螺纹时出现乱牙,经检查系统和加工程序是没有问题的.是什么因素引起车螺纹乱牙呢?
    车螺纹时,是主轴旋转一圈,伺服轴(Z轴)前进一个螺距,如果发生乱牙,必定是主轴或者伺服轴出现问题.
    该车床的主轴是由变频器驱动,主轴实际转速是由一接在主轴上的编码器检测并接入数控控制器内.仔细观察数控显示器屏幕,观察到主轴实际转速值与指令值不符,实际值小于指令值,而且实际值不断的跳动.
    "主轴实际转速的不稳定"会是造成乱牙的原因吗?又是什么原因造成了"主轴实际转速的不稳定".呢?
    经过对这台设备仔细观察,该主轴有一台55KW的变频器驱动,功率很大,变频器的二次谐波对电子仪器都有影响,这台车床的主轴用变频器与主轴编码器之间距离很小,又没有任何屏蔽防护措施.于是要求厂家将变频器控制柜移开足够远的距离,同时对主轴编码器加以屏蔽措施.经过以上处理,再在显示屏上观察主轴实际速度,实际速度已经与指令速度一致,并且无跳动.再试车螺纹,无乱牙现象.这一次故障处理表明了变频器对编码器及系统的影响值得充分注意.

     

     

    故障现象2.在手轮模式下,一旦摇动手轮,其对应的伺服轴就乱走,更奇怪的是,在停止摇动手轮时,该轴还继续移动,几乎造成事故.
    在调试另一台装有变频器的大型立车时,出现了以上故障现象。
    对于这种故障,第一判断是手轮有问题,但更换手轮后仍然出现同样现象.于是怀疑附近有大的干扰源存在,经检查,该立车配有大型变频器,而且变频器控制柜与数控系统控制柜并排安装.而变频器正是大干扰源.于是要求厂家将变频器控制柜移开足够远,做好接地和屏蔽.经过以上处理.手轮运行恢复正常.


    故障现象3.   在屏幕上不能设定主轴速度。具体现象是:
    * 在屏幕上写入S***,设定主轴速度后,按下“INPUT”,
    设定值不能写到屏幕上而是回到最低值.
    * 按下RESET" 可得到设定值。

    分析: 以上两种现象都与PLC程序有关,
    图1  FINISHI 接口的正确应用

    第1种现象是程序接口FINISH---Y226没有正确处理。如图1.
    当在屏幕上写入S指令的数值时,X234=ON,但是与主轴运行
    相关的条件M50=OFF时,Y226就不能接通,由于Y226=OFF,写在屏幕上的S指令数值处于"反白状态",不能实际写入控制器内,故而即使按下"INPUT"键,写在屏幕上的S指令仍然无效.
    如果不需要主轴自动换档,则一般不需要M50条件,直接用X234驱动―――Y226.这样处理后,能顺利写入主轴指令.
    在屏幕上不能写入选刀刀号也与此有关。
    另一种情况是PLC程序内主轴倍率寄存器R148一直为零。主轴速度也不能写入.其实质是主轴速度写入后,由于其倍率为零,故而实际指令值为零.
    经过对PLC程序的正确处理后,就排除了上述故障。

    故障现象4. 屏幕上不能显示实际主轴速度。
    某客户反映当主轴启动后,不能观察到其实际速度。
    在三菱数控显示屏的S指令下端有一括号,在该括号内显示的是主轴的实际转速.如果屏幕上不能显示实际主轴速度,则可能是以下原因.
    如果是伺服主轴,其主轴编码器信号已经直接接入主轴伺服驱动器,通过总线读入了控制器内.
    如果主轴由变频器或普通电机直接驱动,或者经过变速箱换档后,实际的主轴转速必须由直接连接于主轴的编码器取出再送入基本I/O板上的"同期编码器"接口.同期编码器必须使用1024P/R..

    分析: 参数设置不当
    经反复实验,正确设置如下:
    #3238=0004(编码器反馈信号有效)
    #3025=2(对于编码器串联型的伺服主轴)
    #3025是“主轴编码器的连接信息”,
    有主轴时设置#3025=2。
    无主轴时设置#3025=0。
    与#3025有关的参数是#1236
    当 #3025=2时,
    用#1236选择R18/R19(主轴实际速度)的脉冲输入源。
    当主轴编码器信号直接接入主轴驱动器内,并使用该信号作为主轴转速信号时,设置 #1236的bit=0
    使用变频器驱动或"普通电机+减速箱"驱动主轴,而且在主轴端加装了编码器,以此编码器检测主轴电机转速时,
    设置 #1236的bit=1
    在I/F诊断画面上,监视R18/R19可以观察实际主轴速度。

     

     

    故障现象5:上电后,点动运行主轴,主轴运行不畅,颤动,抖动.伴有沉闷的啸叫
    分析:1.首先排除是否有机械抱闸和电气抱闸的影响;
    2. 主轴电机型号参数设置错误。
    3. 主轴电机相序连接错误
    故障排除方法:
    1. 如果机械抱闸没有打开,当然会对主轴电机运行有重大影响,这种情况是必须首先排除的.
    2. 主轴电机型号参数是#3240,必须根据说明书正确设置.
    另外参数#3205=1,也会出现此类故障现象,应该设置#3205=2;
    3. 应该重点检查主轴电机与主轴驱动器之间的相序连接.当相序连接错误时,多数会出现此类故障现象.
    这种情况有很多例.
    不仅是主轴电机,其他伺服电机当相序连接错误时,也极会出现此类故障现象. 

    故障现象6:某客户加工中心主轴上电后,主轴驱动器LED有显示AA,但报警显示“Y03,主轴驱动器未安装”。
    分析:1.通讯有问题。主轴驱动器和CNC控制器之间的通信是通过总线进行的,而通信电缆现在有供货商提供.也有客户自己制作的。电缆质量不一定能保证。
    2. 上电顺序不对;如果先对控制器上电,后对伺服系统上电,可能出现此类故障.

    故障排除:1.上紧各驱动器之间的电缆。未消除故障。
    2.交换各驱动器之间的电缆,发现其中一电缆有问题。经重新焊线后,故障消除。

    故障现象7 :工作机械低速区过载
    某客户组合机床运行在一固定区段出现“s01 0050”过载报警,在这个区段,伺服电机以极低的速度运行,速度为3毫米/分。客户怀疑伺服电机扭矩不足以致过载。

    观察与分析
    1. 仔细观察伺服监视画面的伺服电机电流的变化,伺服电机电流在正常工作时候达到140-160%,伺服电机先发警告(00E1),电机并不停止运行,再过一段时间后,出现急停报警。
    2. 此时电机在极低的速度下运行(F3---F5),为了检查速度是否有影响,实验了(F50, F20 F10, F5)各种速度,在各种速度下观察伺服电机电流,电流没有明显变化。由此得出的结论是:
    A.不同的速度对电机电流没有明显的影响。
    B.伺服电机的低速特性确实很好。
    3. 将伺服电机脱开机械,在各种速度下观察伺服电机电流,电流都很小,只有2%,这就是真正的“空载”状态。
    4. 整台机械的工况是 只带工作台运动 伺服电机电流在60-90%。 加上液压动作后,伺服电机电流在140—160%。
    由此判断是加液压影响,
    5. 为此调参数如下:#2222由150%――――200% 
    同时建议客户正确调整液压压力和机械连接状态。
    处理“过载报警”的方法如下:

    * 先确认报警号是“0050”还是“0051”
    “0050”表示过载是超过“#2222设定值”的时间达到了“#2221”的设定值。例如电机电流超过150% 的时间达到了“60S”
    “0051”表示过载是超过驱动器最大驱动能力的95%,而且过载时间超过1秒。
    * 其次观察过载是在加速,减速,还是稳定工作区段发生。如果在加速,减速区段发生,则调整加速,减速时间。如果在稳定工作区段发生,则须仔细观察工况,在允许的范围内调整#2201, #2202。或者要求厂家改善工况,直至更换电机。

    故障现象8
    主轴正反转控制对固定循环的影响
    某加工中心机床,发现走“固定循环-固定攻丝”G84
    指令时,不能正常进行,即只有正转,没有停止和反转,而且一直停止在G84这个指令的单节上,走不出来。

    图2. 攻丝循环G84 指令
    攻丝循环G84 过程如图2.其固定循环程序如下
    (M3)      主轴正转
    1. G0 X1Y1
    2. G0 ZRr2;
    3. G1 Zz1 Ff1;
    4. G4Pp1
    5. M4   主轴反转
    5. G1 Z-z1 Ff1
    6. G4Pp1
    7.M3    主轴正转
    在G84 这个循环中可以看到:主轴原来正转,到孔底后,暂停-反转――退出。
    为什么不能执行主轴反转呢;
    观察与分析:经过多次观察,该程序总是停止在反转指令单节,
    无法走下一单节。那么应该跟PLC程序中M4(主轴反转)的完成条件有关,
    调看其PLC程序,其主轴正转和主轴反转信号,只能用M5切断,而不用M4/M3切断,所以即使加工程序中出现M4指令,由于互锁,也无法反转而一直出于正转状态,所以一直停止在该单节上。
    而在固定循环程序中直接出现M4,M3指令,中间未用M5切断。于是在PLC程序中用M4切断主轴正转,用M3切断主轴反转。经过这样处理,可以正确走G84固定循环了。

    故障现象9
    传输程序时,Z轴熘车。
    在为某客户改造设备时,其加工中心Z轴上带有刀库,自重较大,带抱闸。在调试阶段时,向CNC传输PLC程序时,CNC处于急停状态,这时,Z轴下滑,几乎损伤刀具。

    观察分析及故障排除:
    该钻削中心的Z轴无配重装置,完全靠伺服电机报闸将其锁定,在调试初期传送PLC程序时,Z轴下滑。即表明这时抱闸已经打开
    通过分析PLC程序,发现原程序对伺服电机报闸的控制不完善,如果在报闸打开时传送PLC程序,由于传送PLC程序时, CNC系统又处于“急停”状态,伺服系统未处于工作状态,不具有锁定功能,而报闸又打开,故Z轴由于自重而下滑,容易造成事故。
    那么抱闸由什么信号控制最安全又能满足工作要求呢?

    经过分析,采用NC系统本身发出的“伺服轴准备完毕信号”控制伺服电机报闸最为合理,在传送PLC程序时,系统已经进入“急停状态”, “伺服轴准备完毕信号”已经断开,这样抱闸信号也断开。抱闸工作锁定Z轴不得下滑。
    程序如图3


    图3. 用“伺服轴准备完毕信号”控制伺服电机报闸

    故障现象10

    在把车床的X轴设定为为直径轴,用参数#2013, #2014设定软极限,点动运行X轴,当屏幕显示的X轴数值超过软极限值时,X轴仍然可以运行,似乎软极限失效了。
    观察与分析:
    同一台机床,其中一轴的软极限有效,而另一轴似乎无效。而区别是车床的一个轴设定为直径轴。
    原来直径轴其在显示屏上显示的值是直径值,而实际移动的值只是显示值的一半,所以当屏幕上显示X轴行程已经超过软极限时,实际行程并没有超过软极限。所以X轴仍然可以运行。
    为保证安全,应该先设定X轴#1019=0,然后用手轮运行X
    轴到全行程,观察其屏幕数值,选定合理的正负极限值并设定到#2013,#2014,然后设定X轴的参数#1019=1。
    不能先设定X轴的参数#1019=1后,再以屏幕显示值设定软极限值,如果以这样的顺序设置软极限,软极限比安全行程的
    大一倍。当然起不到保护作用。

    故障现象11
    螺距补偿无效
    某客户在进行机械精度补偿螺距总是报告无效.

    观察分析: 在三菱CNC系统中与机械精度补偿有关的参数是#4000以后的一组参数,

    容易引起误解的是#4007,该参数是确定每一测量点之间的长度,其设定单位是1/1000毫米。
    一般做精度补偿时,测量间隔为50毫米,有的客户就往往设定#4007=50,这样即使用激光干涉仪测量了各点的误差,但补偿的位置不对,仍然看起来无效,实际是补偿位置不对。
    设定#4007=50000, 这时的测量点间隔=50毫米,用激光干涉仪测量了各点的误差。就可以进行正确的补偿了。
    三菱CNC的补偿功能强大,经过补偿后,系统精度可达到0.0001毫米。


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