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數（shù）控係統CNC無法直接上電的原因分析與處理（lǐ）

2022-10-14 來源：昌河飛機工業（集團（tuán））有限責任公司（sī）作者：林超青

摘要：一台中捷VMC2180機床配置的是FIDIA C2數控（kòng）係統，該（gāi）機床（chuáng）在每次（cì）開機運行過程（chéng）中都要進行係統初始化操作，否則係統的CNC就無法上電，機床無（wú）法運行，但是上電（diàn）完成後（hòu）機（jī）床能夠正常運行加工，該故障給操作帶來極大的不便和風（fēng）險，因此需要對該問（wèn）題進行分析研究（jiū），以保證正常運行。由於該故障發生在CNC上電階（jiē）段，上電完成後（hòu）機床正常運行，這樣給問題的解決帶來極大的困難，本文就該問（wèn）題進行分析和探討。

1.故障現象

一台中捷VMC2180三（sān）坐標立式加工中心進入數控係（xì）統後CNC無法直接上電，每次都要進行係統初始化或進入數控係統前進行一次係統加載才能（néng）上電，機床無法正常上電（diàn）使用。

2.故障原因分析（xī）及（jí）處理過（guò）程

數控機床係統CNC無法上電的原因比較多，機床輸入信號問題、機床硬件損（sǔn）壞、軟件問題、操作（zuò）係統問題、通訊傳輸（shū）故障等，都可能導致數控係統CNC無法（fǎ）上電，具體（tǐ）原因需要按現場（chǎng）情況具體分析、測試和判斷（duàn）。

（1）外部輸（shū）入條件不滿足，導致係統無法上（shàng）電該中（zhōng）捷VMC2180機床（chuáng）大修完成後，開機進入（rù）數控係統後CNC無（wú）法直接上電，但（dàn）是每次進行（háng）係統初始化或進（jìn）入數（shù）控係統前（qián）進行一次（cì）係統加載機（jī）床又能夠上電。由於該機床剛剛進行過大修（xiū），機床部件、電氣電纜等都有重新安裝調試，如果外部接線有問題或設置不對就有可能導致（zhì）係統數據出錯，係統無法（fǎ）啟動。

（2）機床超（chāo）程信號不對導致機床無法上電開機進入係（xì）統（tǒng）後係統出（chū）現如圖1報警提示，同時安全繼電器運行（háng）顯示燈不亮。

圖1 開機（jī）報警信（xìn）息

報警（jǐng）信息顯示，機床由於X、Y、Z的正（zhèng）負限位報警導致伺服FDD急停進給保持，檢查機床X、Y、Z的（de）正負限位（wèi）信號，發現狀態均為1狀態，I/O輸入指示燈全亮（liàng）。為驗（yàn）證是否（fǒu）是（shì）機床限位開關信號接反導致機床處於急停狀（zhuàng）態，因此把X、Y、Z的正負限位（wèi）信號從I/O輸入模塊斷開，使正負限（xiàn）位信號輸入為零，重新啟動機床進行測試，發（fā）現報警信息沒有變化，係統依舊無法上電，同時安全繼電器顯示（shì）燈不亮（見圖2）。

圖2 安全繼電器

查看機（jī）床的PLC，發現機床PLC的邏輯是對X、Y、Z的（de）正負限位信號取高電平，輸入信號為1時是正常狀態，因此（cǐ）可以認（rèn）為機床的急停不是由於機床X、Y、Z的正負限位信號導（dǎo）致。

（3）外部輸（shū）入信號不對導致機床無法上電由於（yú）數控係（xì）統進行係統初始化或PCLOAD加載後（hòu），係統能夠上（shàng）電並（bìng）正常運行（háng），對比初始化前（qián）和初始化（huà）後的輸（shū）入輸（shū）出狀態（見圖3、圖4）。

圖（tú）3 係統初始化前的I/O狀態

圖4 係統初始化（huà）後的（de）I/O狀態

從圖3和圖4係統初始化前後的I/O狀態可以（yǐ）看出，機（jī）床的輸入信號及狀態沒有變化，隻是輸出信號有變化，係統初始化前沒有輸出信號，但是初始化後係統PLC已經有五個輸出信號（CUD模塊，紅色指示燈），因此可以認為機床無法上（shàng）電的故障不是由（yóu）於外部輸入信（xìn）號異常或外部硬件損壞導致，因為初始化前後輸入信號沒有變化。

（4）機床接線不良導（dǎo）致（zhì）機（jī）床無法上電機床進（jìn）行係統後（hòu）擰（nǐng）鑰匙開關係統（tǒng）沒有（yǒu）任何反應，對CNC，PLC進行RESET複位，係統也沒有任何反應，安全繼電器（qì）的運行指（zhǐ）示燈始終不亮（見圖5）。

圖5 係統初始（shǐ）化前（qián）的安全繼電器狀態

檢查（chá）安全繼電器的運行條件（jiàn），條件如下（xià）圖6所示，該繼電器（qì）的運行條件主要有四組：S11與S12、S21與S22、S31與（yǔ）S32、S33與S34四組信號。其中S33與S34是上（shàng）電使（shǐ）能信號，S21與S22、S31與S32是刀（dāo）庫急停信號，S11與（yǔ）S12由中間（jiān）繼（jì）電器KA5和KA6控製，隻有KA5、KA6得電S11與S12才能閉合（hé）。

圖6 安全繼電器接線圖

檢查（chá）S33與S34上（shàng）電（diàn）使能信號，發現該（gāi）信號是由斯通上電使能開關（guān）控製，用萬用表測試發現，上電使能開關能正常閉（bì）合，因此可以認為故（gù）障不是由於上電開關接觸不良導（dǎo）致。

S21與S22及S31與（yǔ）S32，該信號是有刀庫急停控製，用萬用（yòng）表測試發現，刀庫急停開關正常閉合（hé），因此可以認為故障不是由於（yú）刀庫（kù）急停開關接觸不良導致（zhì）。

S 1 1 與 S 1 2 由 K A 5 、 K A 6 控製，其中KA6是由PLC輸出信號DUEXRE（超程（chéng）釋放信號）控製，KA5是由PLC輸出信號DUPLCK（PLC準備好）控製，因此S11與S12開關無法閉合，安全繼電器無法上電。

通過PLC程序得到，DUEXRE信號在機床（chuáng）開（kāi）機後PLC無條件給出，並沒有其餘關（guān）聯邏輯條件，而輸出（chū）信號DUPLCK是由DIPLCK控製，DIPLCK接在KA6的常閉出點1和9上，也就是機床開機CNC沒有上（shàng）電前該信號就應該有，但是通過（guò）觀察輸入信號指示燈，發現該信號沒有。進一步檢查電氣線路，發現KA6的1觸點懸空，沒有接24V，與圖紙不符，用線給1觸（chù）點接上（shàng）24V後（見圖7），該信號得電，CNC上電後信號燈滅，與圖紙邏輯相符。但是DIPLCK正常後，係統CNC依舊無（wú）法上電，DUEXRE和DUPLCK依（yī）然沒有輸出。因此可以認為DUEXRE和DUPLCK信號（hào）沒有輸出不是由於外部信號導致。

圖7 KA6常閉點（diǎn）引（yǐn）入24V

為進一步確（què）認係統CNC無法（fǎ）上電是否是由安全繼電器引起，可以將（jiāng）該繼電器（qì）的S11與S12、S21與S22、S31與S32、S33與S34四組信（xìn）號（hào）全部短接（見圖8），是該繼電器的運行（háng）條件（jiàn）滿，測試CNC能否（fǒu）上（shàng）電。

圖8 安全繼（jì）電器短接運行

把四組信號短接後，安全繼電器的四個（gè）指示燈亮，理論上應該已經滿足係統上電要求，但（dàn）是複位CNC後，係統（tǒng）CNC依舊無法上電，關機重啟故障顯現沒有任何變化（huà），因此可以（yǐ）認為，故障（zhàng）不是由安全繼電器造成（chéng）。

（5）CNC無法上電是由操作係統或數控係統軟（ruǎn）件故障引起為檢查CNC無法上電是否由數控係統軟件或參（cān）數缺陷引起，於是把該機床的CUSTOM和CNC文件更換成出廠備份文件（jiàn），但是故障依舊，因此可以認為故障不是由CUSTOM和CNC文件或參數數據丟失導致。

而在進行數控係統和操作係統測試時發現，操作係統的（de）文件無法用（yòng）鼠標右鍵打（dǎ）開，隻能使用“打開”按鈕打開，同（tóng）時在使用伺服驅（qū）動調試軟件BRUCO時，該軟件無法打開，MCLTR.DLL文件丟失；用輸入輸出工具導入數據時，殺毒軟件（jiàn）也對該硬盤（pán）發出有病毒報警，對該硬盤進行病毒查殺（shā），發現有大量的各式病毒。軟件中病毒後會導致軟件內部（bù）數據紊亂、文件丟失，數（shù）控係統軟件運行的（de）時序錯亂，係（xì）統無法上電。由於無法對該硬盤進行徹底的病（bìng）毒查（chá）殺，殺毒軟件進行病毒查殺時（shí）會把大量的數控係統文件判定為病毒軟件而刪（shān）除導致數控係統無法啟動。

針對這種情況，於是使用全新的硬盤把WINDOWS係統和數控係統重裝並（bìng）激活，機床參數文件使用係統廠商的原（yuán）始備份數據，確保（bǎo）係統沒有病毒。

係統安裝完成並激活後，機床上電測試發現，操作係統（tǒng）的文件能用鼠標右鍵正常打開，用伺服驅動調試軟件BRUCO也能（néng）正常使用，因此可以認為由於（yú）病毒（dú）造成的問題已經解決。雖（suī）然係統經過重裝（zhuāng）後，病毒問題（tí）解決，但（dàn）是機床進行上電測試後發

現，故障現（xiàn）象依然沒有（yǒu）任何變化，因此可以認為CNC無法上電的故障不是又操作係統或數控係統內部文件丟失或（huò）病毒導致。

（6）CNC無法上電是（shì）由數控係統、伺服驅動及I/OLUX之間的通訊傳輸故障引起FIDIA係統的數控係統、伺服驅（qū）動（dòng）及I/OLUX之間的（de）傳通訊是通過FFB現場總線進行數據交換，如（rú）果該傳輸鏈路出現故障，就會（huì）導（dǎo）致機床在上電過程中數據紊亂或丟失，CNC無法上電，要對CNC數據進行初始化，消除出現的錯誤（wù）或紊亂以恢複正常。

對該鏈路的FFB總線進行檢查，並重新插拔安裝，總線沒有發現問題（tí），機床再次進行（háng）測試，故障現象沒有變化。

在進行（háng）上一係列步驟和測試都沒有（yǒu）發現故障（zhàng）原因後，再次研究係統初始化前後（hòu）各模塊的狀態，發現FFB傳輸鏈路上的（de）CC10模塊有細微差別，係統初始化後該模塊的L2燈變紅並閃爍（見圖9），初始（shǐ）化前L2燈不亮（liàng）。通過對該模塊的資料進行分析，發現L2燈閃爍表示（shì）該（gāi）鏈路在進行（háng）數據采樣或數據通訊傳輸，CC10模塊是I/O模塊與FFB總線模塊的接口模塊，如果（guǒ）模（mó）塊出現問題，就會導致采樣（yàng）、傳（chuán）輸中斷，I/O輸出模塊沒有輸出，導致係統的PLC輸出指令無法到達（dá）輸出模（mó）塊，造（zào）成故障，係統CNC無法上電。

圖9 CC10模塊的L2燈閃爍

更換CC10模塊後，機床上電測試發現，各模塊狀態正常，CC10的L2燈閃爍，表明采樣、數據傳輸通訊正常，CNC能夠正常上電，不用進行係統初（chū）始化，故障消除。

3.結論

數控係統的CNC不能正常上電原因非常多，特別是係統初始（shǐ）化後CNC又能正常上電（diàn）運行，處理難度很大（dà），需要對機床的電氣係統，數控係統的軟硬件分別進行測試，逐一排除可能的因素，才能最終找到故障原因，消除故障。

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