三菱数控系统的调试及故障排除

　　【编者按】在三菱数控系统(CNC)的调试阶段，系统会出现许多故障现象，通过仔细地观察和分析，可将故障排除，本文是笔者在调试CNC时排除故障的数则实例。

　　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，如果发牛乱牙，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人数控控制器内。仔细观察数控系统显示器屏幕，观察到主轴实际转速值与指令值不符，实际值小于指令值，而且实际值不断地跳动。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，该主轴由一台55 kW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：在屏幕上不能设定主轴速度。具体现象是：

　　(1)在屏幕上写人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。

　　(2)按下“RESET”可得到设定值。

　　分析认为：以上两种现象都与PLC程序有关。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3：屏幕上不能显示实际主轴速度。

　　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，通过总线读人控制器内。如果主轴由变频器或普通电动机直接驱动，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1024个脉冲／r。分析认为，是参数没置不当。经反复实验，正确设置如下：

　　#3238=0004(编码器反馈信号有效)；

　　#3025=2(针对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。

与扔025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=0。使用变频器驱动或“普通电动机+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动机转速时，设置#1236=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4：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)主轴电动机型号参数设置错误；(3)主轴电动机相序连接错误。

　　故障排除方法：(1)如果机械抱闸没有打开，必然会对主轴电动机运行有重大影响。这种情况是必须首先排除的；(2)主轴电动机型号参数是#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)应该雨点检杏主轴电动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。不仅是主轴电动机，其他伺服电动机当相序连接错误时，也会出现此类故障现象。

故障现象5：某客户Jj口"r中心主轴上电后，主轴驱动器LED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，而通信电缆既有供货商提供的，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，后对伺服系统卜电，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。经霞新焊线后，故障消除。

故障现象6：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“s010050”过载报警。在这个区段，伺服电动机以极低的速度运行，速度为3 mm／min。客户怀疑伺服电动机转矩不足以致过载。

分析：

　　(1)仔细观察伺服监视画面的伺服电动机电流的变化。伺服电动机电流在正常工作时候达到140％-160％，伺服电动机先发警告(00E1)，电动机并不停止运行，再过一段时间后，出现急停报警；

　　(2)此时电动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动机电流，电流没有明显变化。由此得出结论：a．不同的速度对电动机电流没有明显的影响；b．伺服电动机的低速特性确实很好。

　　(3)将伺服电动机脱开机械，在各种速度下观察伺服电动机电流，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，伺服电动机电流在60％～90％。加上液压动作后，伺服电动机电流在140％一160％。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。

　　处理方法如下：

　　(1)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。例如电动机电流超过150％的时间达到了60S。“005l”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1s。

　　(2)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，直至更换电动机。

故障现象7：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“固定循环一固定攻丝”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。

　　攻丝循环G84过程如图2。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。

　　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，也无法反转而一直处于正转状态，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8：传输程序时。z轴溜车。

　　在为某客户改造设备时，其加工中心z轴上带有刀库，自重较大且带抱闸。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。

　　该钻削中心的z轴无配重装置，完全靠伺服电动机抱闸将其锁定，在调试初期传送PLC程序时，z轴下滑，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动机抱闸的控制不完善。如果在抱闸打开时传送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，而抱闸义打开，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”控制伺服电动机抱闸最为合理。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轴不能下滑。

故障现象9：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。

　　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，因此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=l。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10：在进行机械精度补偿螺距时总是报告无效。

　　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0.0001mm。

　　一般做精度补偿时，测量间隔为50 mm，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=50 000，这时的测量点间隔=50mm，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 mm。

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