系统软件维护在数控设备修理中的作用

高 虹

（西安航空发动机（集团）有限公司，陕西 西安 710021）

面对目前数控技术飞速发展，数控系统越来越复杂，功能越来越强大，尤其是基于PC机的新一代数控产品的应用使得系统软件维护工作显得愈加重要。

系统软件维护包括：①对系统软件、机床参数、用户数据、加工程序等按一定方式进行机外完整备份与准确恢复。②借助于软件工具通过对核心部件进行诊断、编辑、修改等手段快速确定故障点并修复。

以下通过三个具体事例总结系统软件维护的方法。

一、利用软件的诊断功能准确定位故障点并排除

1.故障现象

德国产GTV-MF-P等离子喷涂设备系统启动后显示报警：551：PLCNOTCONNECTIONADDRESS4（PLC没有连接到地址4），电气柜内S7-300PLC的CPU模块上的“SF”和“STOP”红色指示灯点亮。

2.原因分析

该设备是从德国引进的用于零件表面热喷涂的专用设备，控制功能由西门子OP37操作屏、喷涂的过程控制和机械手三部分完成。西门子OP37操作屏使喷涂过程控制中的过程变量、反馈信号可视化，实现工作过程的实时、动态监控；喷涂的过程控制通过SIMATICS7－300PLC实现对整流电源、高频引弧装置、送粉器、冷却水循环装置、抽风装置等进行的顺序控制，完成对工作气体（氩气、氢气、丙烷、氧气）压力和流量的控制及工件转台旋转、倾斜和大车移动的伺服控制；机械手是ABB通用自动化公司的IRB2400机械手，通过控制喷枪的直线、圆弧等复杂轨迹的移动来实现平面、弧面、内腔等复杂型面的加工。ABB机械手与S7－300PLC之间只有I/O数字接口信号，S7－300PLC与OP37操作屏之间通过profibus－dp总线来完成通信。

根据该设备在OP37上的报警信息以及PLC上的SF状态灯指示情况，分析故障发生在PLC自诊断阶段，当对组网设备（节点）进行硬件状态检查时发现异常而产生的报警。无论是MPI网络还是PROFIBUS－DP网络，所有节点都对应一个地址，该设备组网设备包括OP37操作屏、PG/PC、两个FM354智能定位模块，借助STEP-7编程软件进行在线诊断地址“4”对应的外设。

（1）利用一台装有STEP7编程软件的笔记本电脑或PC机，采用PC－Adapter适配器通过USB电缆或CP5512卡与S7－300PLC建立连接。

（2） 运行STEP7软件，打开“SIMATICManager”，建立一个新站，点击“PLC”项目选择“UploadStationtoPG”，在选择节点地址的对话框中选择“Local”，并点击“View”，这时会显示网络上的所有节点，故障时实际只显示CPU315、OP37两个节点（PC地址“0”，面板地址“1”，CPU地址“2”） 的信息，初步推断两个FM354的地址分别为“3”和“4”，而且其中至少有一个模块发生硬件故障。

3.故障排除

在检查外围电源及负载正常的情况下，利用替换法分别更换两块FM354，最后找出了已损坏的FM354定位模块，故障排除。

二、利用系统数据自恢复功能排除死机故障

1.故障现象

德国产THS－X－TILT数控加工中心在正常加工时因突然断电，重新启动后自诊断页面的部分数据变为“＃＃＃”。

2.原因分析

该设备的数控系统为SINUMERIK 840D，主要由NCU（数控单元）、PCU50（人机接口）、PLC（可编程控制） 三部分组成。现场观察发现NCU单元上的“PS”红色LED指示灯亮，PLC处于停止状态，再结合OP10操作面板上诊断页面乱码的情况，初步判断故障的原因为系统通信故障。

SINUMERIK840D数控系统有OPI、MPI、SIMATICX111三种网络，其中OPI、MPI网络均遵循MPI协议，NCU单元、OP单元、PCU50单元以及PC/PG都是网络上的节点，每个单元的节点地址是唯一的，通过MPI电缆连接起来，另用SIMATIC电缆将NCU单元与S7-300PLC的IM361单元建立通信。因此，不能排除由于网络连接硬件问题导致此故障产生，因此此故障要结合硬件和软件两方面进行排查。

3.排除方法

（1） 从硬件方面入手。检查NCU模块接口X101所接的MCP、PCU50、NCU、NCUbox通信电缆以及电源模块的设备总线、屏蔽线以及OPI网络连接单元的终端电阻设置（始、终端单元终端电阻开关必须设置为ON，中间单元终端电阻开关设置为OFF）。经检查连接可靠，未发现接触不良情况。

（2）测量检查供电电源，排除因突然停电导致供电源故障。

（3）排除人为因素，进入系统检查OPI网络节点地址。先后按“Start-up”、“MMC”和“Operatorpanel”软键。经检查发现系统的MMC、NCK、PLC均为默认地址，没有问题。

（4）从软件方面入手，决定清除并重装系统数据（清除之前必须做好数据备份）。

①NCK数据的清除。开机状态，将NCU模块上的S3开关拨到“1”位置，然后按“Reset”钮，此时NCU显示“6”，只有PR和+5V两个绿色信号灯亮，表示RAM清空，随后将S3开关拨回“0”。

②PLC数据的清除。先将S4开关拨到“2”（PS红灯亮），再将其转到“3”位置，保持大约3s，直到红灯灭了又亮，然后在3s内将S4开关先转到“2”，再转到“3”，再转回到“2”位置，这个过程PS灯先闪亮，然后持续亮。随后将S4开关转到“0”位置，这时PS红灯灭，PR绿灯亮，完毕。

③NCK和PLC数据回装。先后按“Service”、“>”和“Series start-up”软键，选择NC/PLC文件，再依次按“Start”、“Yes”软键，开始回装以前备份好的数据。

经上述处理后，故障排除。

三、利用备份数据恢复机床用户刀具管理功能

1.故障现象

德国产N40数控车铣加工中心系统突发故障，其用户刀具管理功能丧失（界面中功能键呈“灰色”），无法进行刀具管理。

2.原因分析

该设备设置了13个轴、两个刀库，功能强大，结构复杂。由于采用SINUMERIK840D全数字式高端开放式控制系统，除了嵌入了CAD、READER图形处理软件、螺距补偿等软件外，用户还可根据要求加载特殊功能软件。根据机床故障现象，初步判断为HMI中用户开发刀具管理软件损坏，决定用原备份数据恢复。

通常，人机接口数据的恢复可以通过两种途径：NCKMMCPLC系列备份文件**.arc和利用GHOST备份档案文件**.gh0。由于该设备机床生产厂商提供了备份镜像文件，从理论上讲，直接利用原厂家提供的数据备份盘，通过GHOST软件进行硬盘系统数据恢复即可。但实施后发现伴随出现一系列报警，如铣轴头参考点位置偏离、刀库序号错乱、自动换刀机械手抓刀角度错误以及ZW轴无法回参考点等。原因是：①厂家所提供的备份数据不是现场调试完成后的最终数据备份。②该设备各轴位置检测采用绝对编码方式，机床实际位置与备份数据有差异。③在零件加工中工艺人员根据加工实际尺寸会多次修改刀具参数，进而生成新的用户数据，这些数据在原始备份盘中没有。这种情况下只能对机床所有轴的位置（尤其是换刀位置） 重新进行调整，并逐一对机床数据进行修正，既繁琐工作量又大。

西门子840D系统硬盘镜像文件（**.GH0） 分为C、D、E、F四个区：C是DOS分区；D是TMP分区，存贮系列备份文件；E是WINNT操作系统分区；F是840DSYSTEM分区。尝试只恢复用户刀具管理文件，将厂家提供的硬盘镜像文件中840DSYSTEM分区里所含MMC文件夹拷贝出来，覆盖当前系统硬盘的镜像文件中的相关文件，然后将硬盘回装后，重新送电，刀库管理功能恢复，只需对换刀位置稍做调整即可。

四、结论

综上所述，加强软件维护工作是适应今后数控技术发展的要求。逐步转变重视“硬件”、轻视“软件”的思维方式，在维修中运用软件或数据维护方法，可快速判断故障点，缩短维修时间，提高维修效率。