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三菱数控系统的调试及故障排除

发布时间:2013-07-22 作者:黄风  来源:万方数据
关键字:三菱 数控系统 PLC CNC 
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。

  故障现象1:在车螺纹时出现乱牙。

  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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