數(shù)控機床幾類典型故障分析 數(shù)控畢業(yè)論文

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1、天津工程師范學院本科生畢業(yè)設計天津工程師范學院本科生畢業(yè)設計數(shù)控機床幾類典型故障分析數(shù)控機床幾類典型故障分析Trouble Analysis of Certain Model Computer Numerical Control System 專業(yè)班級：機檢專業(yè)班級：機檢學生姓名：學生姓名：指導教師：指導教師：系系 別：機械工程系別：機械工程系20112011 年年 6 6 月月摘摘 要要數(shù)控機床是一種采用計算機技術新型的自動化機床，是機電一體化的產(chǎn)品。數(shù)控機床加工精度高、柔性好、效率高、可以加工形狀非常復雜的工件，得到了廣泛應用。由于數(shù)控機床技術先進構(gòu)成復雜，設備容易出現(xiàn)問題，并且很多問題診

2、斷、排除的難度都比較大。因此數(shù)控系統(tǒng)故障分析對提高數(shù)控機床的利用率和延長設備壽命有很大幫助。論文針對目前應用較為廣泛的幾種數(shù)控系統(tǒng)的故障進行分析，在論文的前期翻閱了大量的資料，根據(jù)任務書的要求確定了論文總體思路。在論文中對回參考點原理、回零方式及電源單元工作原理進行說明，介紹了數(shù)控機床故障診斷原則和診斷方法，重點介紹了回參考點故障、電源單元故障和無報警故障等三類故障。著重分析了故障產(chǎn)生原因和解決方法，列舉了典型故障的分析過程和處理方法。關鍵詞關鍵詞：數(shù)控系統(tǒng)，故障分析，故障診斷，無報警故障ABSTRACTCNC machine tool is a mechatronics kind autom

3、atic product which adopts the computer with new technology. The numerical control lathe has been used widely, because it can manufacat complicated shape and it has higher accuracy,good flexibility and higher efficiency. As CNC machine tool has advantage techniques and complicated composition, it go

4、wrong easily and many trouble diagnosis and removing difficultly. So CNC system analysis is good for improving mechine tool utilization and equipment life-span.Tthesis has analyzed the troubles of several kinds of CNC system applicant widely. A large number of materials were browsed in early stage a

5、nd overal design plan are confirmed according to the request of tast book.In the thesis, it detailed back to reference point priciple and method and power unit work principle, recommended the numerical control lathe trouble diagnosis principle and method. It introduces three kinds of troubles such a

6、s back to reference troubles, power unit troubles and no alarm troubles. It analyzed emphatically the trouble reason and solution, has enumerated the typical trouble analyis process and treatment method.Key wards: CNC system, trouble analyis ,trouble diagnosis, no alarm troubles目 錄1 緒 論.11.1 概述.11.2

7、 數(shù)控機床故障診斷原則.11.3 數(shù)控機床故障診斷方法.22 參考點報警類故障分析.42.1 數(shù)控機床返回參考點的必要性.42.2 數(shù)控機床返回參考點的方式.42.2.1 柵格法.42.2.2 磁開關法.52.3 數(shù)控機床回參考點故障診斷與分析.52.4 回參考點故障實例分析.82.4.1 回零動作過程異常，無法找到零點.82.4.2 回零動作過程正常，所回零點不準確.83.系統(tǒng)電源單元故障分析.103.1 電源單元輸入電路工作原理.103.1.1 輸入的主電路.113.1.2 輸入的控制電路.113.1.3 電壓監(jiān)控和調(diào)整電路.113.2 電源單元輸出工作原理.123.3 電源單元故障分析.

8、133.3.1 電源單元無法接通的故障分析.133.3.2 電源單元熔斷器熔斷故障的分析.134 數(shù)控機床無報警故障分析.154.1 無報警故障發(fā)生原因.154.2 無報警故障實例分析.165 總 結(jié).18參考文獻.19附錄:英文資料及中文翻譯.20致 謝.40- 1 -1 緒 論1.1 概述數(shù)控機床是一種高效的自動化機床自動化技術，及伺服驅(qū)動、精密測量和精密機械等各個領域的新技術成果， 是將現(xiàn)代技術和高科技知識集于一體的機、電、液、控技術設備，具有技術密集和知識密集的特點，有較高自動化水平和生產(chǎn)效率。數(shù)控機床技術是一門新興的工業(yè)控制技術。數(shù)控機床適應性強；加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定；生產(chǎn)效益高：能

9、實現(xiàn)復雜的運動；經(jīng)濟性能好；有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。因此，其在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中處于越來越重要的地位。我國現(xiàn)有數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)品種極其繁多，既有國產(chǎn)的各檔數(shù)控系統(tǒng)，也有來自世界各國的系統(tǒng)。如FANUC OTC，0TD系統(tǒng)，西門子810、820、880系統(tǒng)，三菱系統(tǒng)，華中系統(tǒng)，廣州數(shù)控，等等。各型系統(tǒng)復雜程度參差不齊，功能各異，結(jié)構(gòu)樣式也不一樣。數(shù)控機床的廣泛運用是制造業(yè)提高設備技術水平的有效手段，也是制造業(yè)發(fā)展的必由之路。數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心所在，它的可靠運行，直接關系到整個設備的正常運行。也就是說，當數(shù)控系統(tǒng)故障發(fā)生后，如何迅速診斷故障出處并解決問題使其恢復正常，是提高數(shù)控機床設

10、備使用率的迫切要求。在維修數(shù)控系統(tǒng)過程中，故障的診斷是否遵循一定的規(guī)律和方法? 如何在諸多故障現(xiàn)象當中，捕捉到故障病因的癥結(jié)所在?這對提高機床的使用率，提高系統(tǒng)的有效度，提高數(shù)控機床的維修技術，是很重要的。下面以接觸較多、使用較廣泛的系統(tǒng)為背景，淺談數(shù)控系統(tǒng)故障分析的一般方法。1.2 數(shù)控機床故障診斷原則1.先外部后內(nèi)部。數(shù)控機床是集機械、液壓、電氣為一體的機床，故其故障的發(fā)生也由三者綜合反映出來。維修人員應先由外向內(nèi)逐一進行排查。盡量避免隨意地啟封、拆卸,否則會擴大故障,使機床喪失精度，降低性能。2.先機械后電氣。一般來說，機械故障較易發(fā)覺，而數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷難度較大。在故障檢修之前，首先

11、排除機械性的故障,往往可以達到事半功倍的效果。3.先靜后動。先在機床斷電的靜止狀態(tài)下,通過了解、觀察測試、分析確認為非破壞性故障后，方可給機床通電。在運行狀態(tài)下，進行動態(tài)的觀察、檢驗和測試，- 2 -查找故障。而對破壞性故障,必須先排除危險后，方可通電。4.先簡單后復雜。當出現(xiàn)多種故障互相交織掩蓋，一時無從下手時,應先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。往往簡單問題解決后，難度較大的問題也可能變得容易了。1.3 數(shù)控機床故障診斷方法1.直觀法。這是一種最基本、最簡單的方法。維修人員通過對故障發(fā)生的各種光、聲、味等異?，F(xiàn)象的認真觀察，可將故障范圍縮小到一個模塊上。這往往要求維修人員具有豐富的實

12、踐經(jīng)驗以及綜合判斷能力。2.參數(shù)診斷。數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)是經(jīng)過一系列試驗、調(diào)整而獲得的重要數(shù)據(jù)，這些直接影響著數(shù)控機床的性能。參數(shù)通常是存放在存儲器中。一旦電池電量不足或由于外界的某種干擾等因素，會使個別參數(shù)丟失或變化，使系統(tǒng)發(fā)生混亂機床無法正常工作。通過核對、修正參數(shù)，就能將故障排除。因此，當機床長期閑置之后啟動系統(tǒng)時，無緣無故地出現(xiàn)不正常現(xiàn)象或有故障而無報警時，就應根據(jù)故障特征，檢查和校對有關參數(shù)。3.交換法。這是現(xiàn)場判斷故障簡單易行的常用方法之一。交換法是在分析出故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用的印刷電路板、模板、集成電路芯片或元器件換有疑點的部分，從而把故障范圍縮小到印刷電路板或

13、芯片一級。4.自診斷功能法。故障自診斷功能是數(shù)控系統(tǒng)一項十分重要的技術，它的強弱是評價系統(tǒng)性能的一項重要指標。當數(shù)控系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，借助系統(tǒng)的自診斷功能，往往可以迅速、準確查明原因并確定故障部位。這個方法是當前維修中最常用、最有效的方法。自診斷方法有3種。（1）開機自診斷。每當數(shù)控系統(tǒng)通電開始，系統(tǒng)內(nèi)部自診斷軟件對系統(tǒng)中最關鍵的硬件和控制軟件，如數(shù)控裝置中的CPU、PAM、ROM等芯片，MDI、CRT、IO等模塊及監(jiān)控軟件、系統(tǒng)軟件等逐個進行檢測，并將檢測結(jié)果顯示在CRT上。開機自診斷通常需一分鐘左右的時間。一旦檢測通不過，即在CRT上顯示報警信息或報警號，指出哪個部分發(fā)生故障。（2）在線診

14、斷。系統(tǒng)處于正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，運行內(nèi)部診斷程序，對系統(tǒng)本身、PLC、位置伺服單元以及與數(shù)控裝置相連的其他外部設備進行自動測試和檢查，并及時顯示有關故障信息。只要系統(tǒng)不停電，在線診斷就不會停止。（3）離線診斷。也稱脫線診斷。當CNC系統(tǒng)故障或要判定系統(tǒng)是否真有故障時，將數(shù)控系統(tǒng)與機床脫離作檢查，以便對故障作進一步定位，力求把故障定位在盡可- 3 -能小的范圍內(nèi)。5.對比法。是以正確的電壓、電平或波形與異常的相比較來尋找故障部位。有時還可以將正常部分試驗性地造成“故障”或報警(如斷開連線、拔去組件)，看其是否和相同部分產(chǎn)生的故障現(xiàn)象相似，以判斷故障原因。6.敲擊法。如果數(shù)控系統(tǒng)的故障若有若無，這時可

15、用敲擊法檢查出故障所在部位。這種若有若無的故障多是由于虛焊或接觸不良引起的，當用絕緣物輕輕敲擊有虛焊或接觸不良的疑點處，故障肯定會重復再現(xiàn)。7.局部升溫法。數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過長期運行后元器件均要老化，性能變壞。當它們尚未完全損壞時，出現(xiàn)的故障會變得時隱時現(xiàn)。這時可用熱吹風機或電烙鐵等對被懷疑的元器件進行局部升溫，加速其老化，以便徹底暴露故障部件。8.原理分析法。根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的組成原理，可從邏輯上分析出各點的邏輯電平和特征參數(shù)(如電壓值或波形等)，然后用萬用表、邏輯筆、示波器或邏輯分析儀對其進行測量、分析和比較，從而對故障進行定位。9.隔離法。有些故障，如運動爬行、抖動等，當一時難以區(qū)分是數(shù)控部分還是

16、伺服部分或是機械部分故障造成時，常采用隔離法。將電機分離，數(shù)控與伺服分離，位置閉環(huán)分離作開環(huán)處理。這樣能將復雜的問題化為簡單，較快地找到故障的原因。1O.更新建立法。當CNC或PLC裝置由于電網(wǎng)干擾，或其他偶然原因發(fā)生異常情況或死機時，應清除有關內(nèi)存區(qū)，重新進行冷啟動或熱啟動。并對CNC參數(shù)進行重新設置，便可排除故障。除上述方法外，還有電壓拉偏法、軟件檢測法等多種方法。這些檢查方法各有特點，在處理故障時，可按不同情況靈活應用或數(shù)種方法結(jié)合使用，逐漸縮小故障可疑范圍，找出故障所在。- 4 -2 2 參考點報警類故障分析參考點報警類故障分析2.1 數(shù)控機床返回參考點的必要性數(shù)控機床位置檢測裝置如果

17、采用絕對編碼器時,由于系統(tǒng)斷電后位置檢測裝置靠電池來維持坐標值的記憶，所以機床開機時,不需要進行返回參考點的操作。目前，大多數(shù)數(shù)控機床采用增量編碼器作為位置檢測裝置，系統(tǒng)斷電后，工件坐標系的坐標值盡管靠電池維持坐標值的記憶，但只是記憶機床斷電前的坐標值而不是機床的實際位置，所以機床首次開機后要進行返回參考點操作。返回參考點的好處如下。1.系統(tǒng)通過參考點來確定機床的原點位置，以正確建立機床坐標系。2.可以消除絲杠間隙的累計誤差及絲杠螺距誤差補償對加工的影響。2.2 數(shù)控機床返回參考點的方式數(shù)控機床返回參考點的方式常用的有以下兩種,既柵格法和磁開關法.下面來對兩種回參考點的方法與原理做一下簡要的敘

18、述.2.2.1 柵格法這是數(shù)控機床回零的主要方式，使用脈沖編碼器或光柵尺回零。根據(jù)檢測元件計量方式的不同分為絕對柵格法回零和增量柵格法回零。1.絕對柵格法。機床只在首次開機調(diào)試時進行回零操作調(diào)整，同時系統(tǒng)后備存儲器記錄零點位置信息，此后開機不必再回零操作。2.增量柵格法。機床開機均必須進行回零操作，動作過程一般有4種形式： 手動方式下坐標軸高速(V1)靠近零點，接近零點便啟動回零操作，系統(tǒng)控制坐標軸以低速(V2)繼續(xù)向零點移動，觸發(fā)零點開關后，系統(tǒng)開始查詢檢測元件發(fā)出的零標志脈沖，系統(tǒng)收到零標志脈沖后發(fā)出柵格脈沖控制信號控制回零軸制動，同時位移計數(shù)器清零，此時回零軸所處位置就是數(shù)控機床的坐標系

19、零點，回零結(jié)束；坐標軸先高速(V1)靠近零點，觸發(fā)零點開關后，系統(tǒng)控制坐標軸以低速(V2)繼續(xù)向零點移動，越過零點開關后，系統(tǒng)開始查詢零標志脈沖，后續(xù)動作同 ； 坐標軸先高速(V1)靠近零點，觸發(fā)零點開關后，系統(tǒng)控制坐標軸制動，然后以速度(V2)反向移動，系統(tǒng)開始查詢零標志脈沖，后續(xù)動作同 ；坐標軸先高速(V1)靠近零點，觸發(fā)零點開關后，坐標軸制動停止，然后以微速(v3)反向移過零點開關，又以速度(v2)向零點移動，當零點開關再次被觸發(fā)后，系統(tǒng)開始查詢零標志脈沖，后續(xù)動作同 。- 5 -2.2.2 磁開關法磁開關法回參考點的原理是在機械本體上安裝磁鐵及磁感應原點開關或者接近開關，當磁感應開關或

20、者接近開關檢測到原點信號后，伺服電動機立即停止運行，該停止點被定義為原點。磁開關法回原點的特點是軟件幾硬件簡單，但原點位置隨著伺服電動機速度的變化而成比例地漂移，即原點不穩(wěn)定，因此，目前大多數(shù)機床采用柵點法回原點。2.3 數(shù)控機床回參考點故障診斷與分析當數(shù)控機床回參考點出現(xiàn)故障時，首先應由簡單到復雜，進行全面檢查。先檢查原點減速擋塊是否松動、減速開關固定是否牢固、開關是否損壞，若無問題，應進一圖 1 數(shù)控機床回參考點故障診斷流程未執(zhí)行返回參考點動作回參考點有減速而超程回參考點無減速而超程回參考點有減速未超程而停機偏移柵格位移偏移隨機位移數(shù)控機床返回參考點故障停機檢查與診斷有無報警有報警,機床回

21、參考點失敗無報警,機床回參考點失敗有無超程偏移性質(zhì)YNNY- 6 -步用千分表或激光測量儀檢查機械相對位置的漂移量、檢查減速開關位置與原點之間的位置關系，然后檢查伺服電機每轉(zhuǎn)的運動量、指令倍率比(CMR)及檢測倍乘比(DMR)，再檢查回原點快速進給速度的參數(shù)設置及接近原點的減速速度的參數(shù)設置。數(shù)控機床回參考點不穩(wěn)定，不但會直接影響零件加工精度，對于加工中心機床，還會影響到自動換刀。數(shù)控機床回參考點出現(xiàn)的故障大多出現(xiàn)在機床側(cè)，以硬件故障居多，但隨著機床元器件的老化，軟故障也時而發(fā)生，下面介紹幾種數(shù)控機床回參考點故障及其對策。圖 1 所示，為數(shù)控機床會參考點故障診斷流程框圖。1.機床能夠執(zhí)行返回參

22、考點操作，回參考點綠燈亮。但返回參考點時出現(xiàn)停止位置漂移，且沒有報警產(chǎn)生該故障一般有兩種情況：(1)機床開機后首次手動回參考點時，偏離參考點一個或幾個柵格距離，以后每次進行回參考點操作所偏離的距離是一定的。一般造成這種故障的原因是減速塊位置不正確；減速塊的長度太短或參考點用的接近開關的位置不當。該故障一般在機床首次安裝調(diào)試后或大修后發(fā)生，可通過調(diào)整減速塊的位置或接近開關的位置來解決，或者通過調(diào)整回參考點快速進給速度、快速進給的時間常數(shù)來解決。(2)偏離參考點任意位置，即偏離一個隨機值或出現(xiàn)微小偏移，且每次進行回參考點操作所偏離的距離不等。這種故障可考慮下列因素并實施相應對策：外界干擾，如電纜屏

23、蔽層接地不良，脈沖編碼器的信號線與強電電纜靠得太近；脈沖編碼器或光柵尺的電源電壓太低(低于4.75V)或有故障；速度控制單元控制板不良；進給軸與伺服電機之間的聯(lián)軸器松動；電纜連接器接觸不良或電纜損壞?？上攵?，數(shù)控機床發(fā)生這類故障對用戶來說是最可怕的，因為對于進行批量加工生產(chǎn)的數(shù)控機床，若機床每天所進行的回參考點操作所定位的位置不穩(wěn)定，機床加工時的工件坐標系會隨每次進行回參考點操作參考點的漂移而產(chǎn)生漂移，機床所加工的批量零部件尺寸精度會出現(xiàn)不一致現(xiàn)象，而且極易造成批量廢品。2.機床在返回參考點時發(fā)出超程報警(OVER TROVERL+或+Y或+Z)，回參考點綠燈不亮，數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)“NOTREA

24、DY”狀態(tài)，機床回參考點失敗該故障由于存在報警，機床不會執(zhí)行任何程序，不會出現(xiàn)上述加工件批量廢品現(xiàn)象。這種故障一般有四種情況：(1)機床回參考點時無減速動作，一直運動到觸及限位開關超程而停機。這種情況是因為返回參考點減速開關失效，開關接觸壓下后不能復位，或減速擋塊松動而位移，機床回參考點時零點脈沖不起作用，致使減速信號沒有輸入到數(shù)控系統(tǒng)。解除機床的坐標超程應使用“超程解除”功能按鈕，并將機床移回行程范圍以內(nèi)，然后應檢查回參考點減速開關是否松動及相應的行程開關減速信號線是否有短路或斷- 7 -路現(xiàn)象。(2)返回參考點過程中有減速，但以低速移動到觸及限位開關而停機，返回參考點失敗?？赡茉蛴校簻p速

25、后，返回參考點標記指定的基準脈沖不出現(xiàn)。其中一種可能是編碼器或光柵在返回基準點操作中沒有發(fā)出返回基準點脈沖信號，或返回基準點標記失效，或檢測系統(tǒng)硬件故障，對返回基準點脈沖信號無識別和處理能力；另一種可能是減速開關與返回參考點標記位置錯位，減速開關復位后，未出現(xiàn)基準點標記，如表1所示。這種情況應拆開編碼器或光柵進行檢查(最好請傳感器專業(yè)人員檢查，嚴禁隨便拆卸)，可能是編碼器或光柵內(nèi)出現(xiàn)油污，導致零標志信號脈沖丟失所致。表1 返回參考點示意圖方法圖示措施(3)返回參考點過程中有減速，且有返回參考點標記指定的回基準脈沖出現(xiàn)后的制動到零速時的過程，但未到參考點就觸及限位開關而停機，返回參考點失敗。該故

26、障是由于返回參考點的返回基準點脈沖被超越后，坐標軸未移動到指定距離就觸及限位開關。這種情況應仔細檢查減速開關與零位信號開關的位置關系，或者檢查編碼器與光柵的基準點脈沖出現(xiàn)的時序。(4)機床在返回基準點時，發(fā)出“未返回參考點”報警，機床不執(zhí)行返回參考點機械位移標尺柵指示標尺柵更改基準點坐標值法更改柵格位移值法保持 MD18 和 MD21 不變,既歸基準中指示柵機械上移動距離與原來相同,既出現(xiàn)歸基準點標記。不變動光柵位置，不更改零件程序尺寸及基準點柵格值，適當后移限位開關。更改柵格位移值，在原柵格位移中減去一個偏一值，在歸基一次，使基準點位置與原來位置相同。- 8 -動作，其原因可能是因改變了設定

27、參數(shù)所致。出現(xiàn)這種情況應考慮檢查數(shù)控機床的如下參數(shù)：指令倍率比(CMR)是否設為零；檢測倍乘比(DMR)是否設為零； 回參考點快速進給速度是否設為零；接近原點的減速速度是否設為零等；機床操作面板快速倍率開關及進給倍率開關是否設置了0檔。2.4 回參考點故障實例分析2.4.1 回零動作過程異常，無法找到零點例1 一臺FANUC-0M立式加工中心，Y軸有回零動作，但找不到零點，系統(tǒng)報警顯示回零錯誤。分析處理：機床Y軸能進行回零操作，說明控制、伺服系統(tǒng)基本無問題，檢查和回零操作有關的元器件，安裝位置、狀態(tài)均正常，觀察IO接口狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)零點脈沖輸入口無信號，最終確認測量元件 脈沖編碼器損壞，無法發(fā)出零

28、點脈沖信號，更換后，故障消失。這類回零故障產(chǎn)生的原因有：零點開關損壞(未給出系統(tǒng)減速信號)，致使回零軸高速通過零點；檢測元件損壞(未給出零標志脈沖信號)，致使系統(tǒng)零點查詢失??；接口電路損壞(系統(tǒng)接收不到零點開關、零點脈沖信號)?？芍攸c檢查零點開關、檢測元件以及接口電路的工作狀態(tài)。2.4.2 回零動作過程正常，所回零點不準確例2 一臺使用西門子SINUMERIK 840C系統(tǒng)的數(shù)控車削單元，z軸方向加工尺寸不穩(wěn)定，系統(tǒng)無報警顯示。分析處理：檢查機床回零動作、機械傳動系統(tǒng)的傳動間隙、系統(tǒng)的控制脈沖及伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性均正常。再檢查其回零機械控制結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)零點開關軸部壓塊緊固螺釘松動，壓塊移動，導致回

29、零無規(guī)律漂移，z軸位移尺寸超差，工件報廢。調(diào)整緊固壓塊后，故障消失。例3 某配套FUNUC 0MD系統(tǒng)的立式加工中心，回參考點過程中出現(xiàn)ALM520和Y軸過行程報警。分析處理:經(jīng)檢查,機床回參考點減速開關以及CNC的信號輸入均正常，因此初步分析原因是由于參數(shù)設定不當引起的鼓掌。仔細觀察Y軸回參考點動作過程，發(fā)現(xiàn)回參考點減速開關未壓到，CNC就出現(xiàn)了ALM520報警，ALM520報警的意義是:機床到達軟件限位位置，既機床移動距離值超過了系統(tǒng)參數(shù)設定的軟件行程極限值。此類故障可以通過重新設定參數(shù)進行解決，處理方法如下:- 9 -(1)將機床運行到正常位置，進行手動回參考點，并利用手動方式壓上回參考

30、點尖速開關，進行回參考點，驗證回參考點動作的正確性。(2)在回參考點動作確認正確后，通過MDI/CRT面板,修改軟件限位參數(shù)(為了方便可以直接將其改為最大值99999999)。(3)再次執(zhí)行正常的手動回參考點操作，機床到達參考點定位停止。(4)恢復軟件限位參數(shù)(由99999999改回原參數(shù)值)。(5)再次執(zhí)行正常的手動回參考點操作，機床動作正常，報警消除。這類回零故障產(chǎn)生的原因有：零點開關位置不當，使真正零點脈沖出現(xiàn)在回零減速過程中，系統(tǒng)查詢速度坐標軸運動速度，丟失當前零點脈沖信號，當下一個零點脈沖出現(xiàn)才減速停下，所停位置超過零點；機械結(jié)構(gòu)運動間隙產(chǎn)生漂移現(xiàn)象，所停位置小距離偏離零點；參數(shù)設置

31、不當(諸如位移計數(shù)器、回零操作速度、柵格屏蔽量及零點偏移量等)，所停位置偏離零點。可重點檢查零點開關、回零軸壓塊位置、機械結(jié)構(gòu)間隙狀態(tài)和回零參數(shù)。處理機床回零故障應先搞清其回零方式，根據(jù)故障現(xiàn)象本著由簡到難，由外到內(nèi)，由機械部分到電氣部分的原則進行。- 10 -3.系統(tǒng)電源單元故障分析在維修過程中，如能完整地掌握系統(tǒng)電源單元的電路工作原理與性能，對數(shù)控機床的維修，特別是解決系統(tǒng)、伺服驅(qū)動故障有很大的幫助。下面以 FANUC-OC/OD系統(tǒng)為例,分析電源單元的工作原理、故障產(chǎn)生的原因及診斷方法。 FANUCOC/OD 系統(tǒng)中，比較多地采用輸入單元與電源集成一體的電源控制模塊AI,其輸入單元的控制

32、線路與電源電路均安裝在同一模塊中。主要由電源單元的輸入電路和輸出電路組成。3.1 電源單元輸入電路工作原理電源單元 AI 輸入電路包括輸入的主電路、輸入的控制電路及電壓監(jiān)控和調(diào)整電路等,如圖 2 所示。圖 2 電源單元(AI)輸入電路- 11 -3.1.1 輸入的主電路熔斷器 F11、F12 實現(xiàn)電源單元的輸入側(cè)短路保護，壓敏電阻 VS11 用來防止輸入的浪涌電壓，繼電器觸點 RY3、RY4 控制交流 200V 輸入，電阻 RF11（水泥電阻）用來限制電源起動時電容的充電電流，電源單元起動后，通過雙向晶閘管 TA11 短接掉電阻 RF11。DS11 為輸入的整流塊，C12、C13 為濾波電容，

33、Q14、Q15 為開關調(diào)整管（場效應管） ，二極管 D33、D34 用來保護兩個場效應管 Q14、Q15。外部電源（AC200V/50Hz）由輸入端子 CP1 輸入，經(jīng)過電源單元內(nèi)部的整流和濾波電路后輸入直流電壓（約 300V） ，再經(jīng)過開關調(diào)整管變成脈寬可調(diào)整的方波（+V/-V）輸入到開關變壓器 T14D 的輸入側(cè)。當電源單元起動后（即繼電器觸點 RY3、RY4 閉合后） ，電源單元輸出端子 CP2輸出 AC200V。3.1.2 輸入的控制電路控制電路的電源電壓是有電源單元內(nèi)部輔助開關電源 MI 經(jīng)半波整流電路(二極管 VD1)、濾波電路（電容 C2） 、穩(wěn)壓電路（調(diào)整管 V2、穩(wěn)壓管 ZD

34、1）輸出的直流電壓 DC24V。當電源單元輔助控制電路正常時，電源單元指示燈（綠色發(fā)光二極管PIL）亮。 如果電源單元的控制端子 CP3 的 OFF-COM 端子接電源的停止按鈕（常閉點） ，ON-COM 端子接電源的其動按鈕（常開點） ，當按下電源的起動按鈕（機床面板為 NC準備開關）后，繼電器 RY2、RY3 和 RY4 的控制電路，電源的主電路停止工作。 當電源內(nèi)部檢測出故障時，通過電壓監(jiān)控電路是故障輸出繼電器 RY12 獲電動作，RY12 的常開點閉合，單向晶閘管觸發(fā) CR1 導通，繼電器 RY1 獲電動作，RY1 的常開點斷開，切斷繼電器 RY2、RY3、RY4 的控制電路，電源的主

35、電路停止工作，同時電源單元的故障指示燈（紅色發(fā)光二極管 ALM）亮。 電源單元的控制端子 FA-FB 為電源內(nèi)部報警輸出信號端子，一般用于控制電源單元的輸入接觸器線圈（AI 電源單元可以 ） ?？刂贫俗?AL-COM 為電源單元的外部故障輸入信號端子，當 AL-COM 接通后，電源單元內(nèi)部繼電器 RY5 獲電動作，RY5 的常開點閉合，通過內(nèi)部控制電路是繼電器 RY12 動作，切斷繼電器 RY2、RY3、RY4 控制電路，電源主電路停止工作。 3.1.3 電壓監(jiān)控和調(diào)整電路 電壓監(jiān)控和調(diào)整電路的控制電源電壓是由電源單元內(nèi)部輔助開關電源輸出的24V 直流電壓經(jīng)熔斷器 F1、穩(wěn)壓電路（V3、ZD2

36、） 、濾波電容（C4）輸出的直流電壓15V。- 12 - 電壓監(jiān)控電路用來監(jiān)控電源單元輸出電壓+24 V、+5V、+15V 和-15V，當電源單元輸出電壓波動時，通過電壓監(jiān)控電路控制調(diào)整電路，從而控制調(diào)整管 Q14、Q15的脈寬調(diào)制信號（PWM）來穩(wěn)定電源單元的輸出電壓。如果電源單元的輸出側(cè)出現(xiàn)短路故障時，電壓監(jiān)控電路發(fā)出故障控制信號是繼電器 RY12 動作，切斷繼電器RY2、RY3、RY4 控制電路，電源停止工作并發(fā)出報警信息。 3.2 電源單元輸出工作原理 電源單元的輸出電路包括+24V、+24E、+15V、-15V 和+5V 直流電壓輸出電路，+24V 是提供系統(tǒng)顯示裝置（單色顯示器 C

37、RT）的直流電源，+24E 是提供系統(tǒng) PMC 輸入信號控制的電源及系統(tǒng)內(nèi)部的控制電源。+15V、-15V 是提供系統(tǒng)伺服控制的電源。+5V 是提供系統(tǒng) CPU 和檢測裝置（如電動機編碼器）的控制電源。輸出電路如圖 3所示。圖 2 中，DS12、DS13 和 DS14 為電力二極管，完成高頻整流輸出。單向晶閘管 CR13、CR14、CR12 和 CR11 實現(xiàn)電源單元輸出的高電壓、短路電流的保護控制。熔斷器 F13 實現(xiàn)+24V 輸出側(cè)短路保護（如 CRT 電路短路） ，F(xiàn)14 實現(xiàn)+24V 輸出側(cè)短路保護（如機床側(cè)控制電路短路）圖 3 電源單元（AI）的輸出電路- 13 - 3.3 電源單元

38、故障分析 3.3.1 電源單元無法接通的故障分析 圖 3 為 SSCK-20 數(shù)控車床的電源單元連接圖。當按下 NC 準備按鈕 SB2 時，CRT無任何顯示且 CRT 的燈絲不亮。測量 CRT 的 CP15 無 24V 輸出，則說明電源單元沒工作，既系統(tǒng)電源無法接通。 當電源狀態(tài)指示燈 LED（綠色 PIL）不亮時，則故障原因可能是外部 AC 輸入電路（CP1 輸入）端故障、熔斷器 F11、F12 故障或輔助電路熔斷器 F1 故障。 當電源單元狀態(tài)指示燈 LED 亮時（此時 ALM 故障狀態(tài)指示燈不亮） ，故障原因可能是 CP3 外部連接開關 SB2、SB3、SQ20 及接線故障，也可能是內(nèi)部

39、電路RY2、RY3、RY4 繼電器控制電路故障。3.3.2 電源單元熔斷器熔斷故障的分析當電源單元指示燈和故障狀態(tài)指示燈都亮時，如果機床斷電再送電故障解除，則為電源單元受到外界的干擾所致。如果不能解除故障，則可能是電源單元輸出電壓+5V、15V、+24V 直流電壓異?；騼?nèi)部電路故障。1.熔斷器 F11、F12 熔斷故障分析。熔斷器 F11、F12 用來實現(xiàn)電源單元輸入側(cè)電路短路保護。當 F11、F12 熔斷時，CRT 不亮，電源單元狀態(tài)指示燈 PIL 和故障狀圖 4 SSCK-20 數(shù)控車床電源單元的連接- 14 -態(tài)指示燈 ALM 不亮。產(chǎn)生故障原因可能是：(1)浪涌吸收器 VS11 故障。

40、(2)整流塊 DS11 擊穿短路或電容 C12、C13 嚴重漏電。(3)開關管 Q14、Q15 擊穿短路或保護二極管 D33、D34 開路。(4)輔助電路短路（如開關管 Q1 擊穿短路） 。F11、F12 的規(guī)格為 A60-0001-0194（7.5） 。2.熔斷器 F13 熔斷故障分析。熔斷器 F13 用來實現(xiàn)電源單元+24V 的輸出冊短路保護。當 F13 熔斷時，CRT 不亮（CRT 燈絲也不亮） ，電源單元狀態(tài)指示燈 PIL 和鼓掌狀態(tài)指示燈 ALM 都亮。產(chǎn)生故障原因可能是：(1)CRT 單元中可能發(fā)生短路或與之相連的+24V 電源電纜發(fā)生短路。從電源單元上拔下 CP15 的插頭，系統(tǒng)

41、重新上電，如果電源單元的報警燈（紅色指示燈 ALM）不亮，且 CP15 端子有+24V 輸出，則故障在系統(tǒng)顯示裝置 CRT 側(cè)。(2)電源單元內(nèi)部電路發(fā)生短路。從電源單元上拔下 CP15 的插頭，系統(tǒng)重新上電，如果電源單元的報警燈（紅色指示燈 ALM）還亮，說明故障在電源單元的內(nèi)部，如二極管 DS17 擊穿短路或電容 C74、C75 嚴重漏電等。F13 的規(guī)格為 A60L-0001-0075（3.2A） 。3.熔斷器 F14 熔斷故障分析。熔斷器 F14 用來實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部（各印制電路板單元） 、電源單元內(nèi)部+24E 電路及機床側(cè)信號控制輸入電路短路保護。當 F14 熔斷時，CRT 上將顯示系統(tǒng)

42、“950”報警號，電源單元狀態(tài)指示燈 PIL 亮（故障狀態(tài)指示燈ALM 不亮） ，系統(tǒng)主板故障指示燈 L2 亮。產(chǎn)生原因可能是：(1)系統(tǒng)內(nèi)部+24E 電路短路（包括電源單元內(nèi)部電路） 。(2)機床側(cè)+24E 接線對地故障?？梢酝ㄟ^拔開系統(tǒng) I/O 板的所有電纜接頭后，測量系統(tǒng)+24E 對地電阻，當測量的電阻為 0 時，則故障在系統(tǒng)內(nèi)部+24E 短路（需要更換相應的印制電路板） 。如果測量的電阻為 100 左右時，則故障在機床側(cè)接線短路（詳細檢查機床側(cè)所有的+24E 接線） 。F14 的規(guī)格為 A60-0001-0046（5A） 。4.熔斷器 F1 熔斷故障分析。熔斷器 F1 實現(xiàn)電源單元內(nèi)部

43、控制模塊及輔助調(diào)整電源電路短路保護。當 F1 熔斷時，CRT 不亮，電源單元狀態(tài)指示燈 PIL 和故障狀態(tài)指示燈 ALM 均不亮。產(chǎn)生原因可能是：(1)電源單元調(diào)整電源電路短路，如 Q3 擊穿、ZD2 擊穿、C4 漏電或浪涌吸收器故障。(2)電源單元內(nèi)部控制模塊短路。F1 的規(guī)格為 A600-0001-172（0.3） 。- 15 -4 數(shù)控機床無報警故障分析4.1 無報警故障發(fā)生原因 數(shù)控機床的控制系統(tǒng)中都有故障自診斷功能，一般在發(fā)生故障時都有報警信息出現(xiàn)，按說明書中的故障處理方法檢查，大多數(shù)故障都能找到解決方法。但也有些故障既無報警，現(xiàn)象也不是很明顯，而且缺乏有關維修所需的資料。出現(xiàn)故障后

44、如果稍不注意，會造成工件批量報廢。由于故障發(fā)生時無任何硬件或軟件的報警顯示，分析診斷難度較大。例如：機床通電后，在手動或自動方式運行X軸時出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，無任何報警顯示；機床在自動方式運行時突然停止，而CRT顯示器上無任何報警顯示；在運行機床某軸時發(fā)生異常聲響，一般也無故障報警顯示等。對于無報警顯示故障，需根據(jù)故障發(fā)生的前后變化狀態(tài)進行分析判斷。例如:X軸在運行時出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，可首先判斷是數(shù)控部分故障還是伺服部分故障。具體做法是：在手搖脈沖進給方式中?？删鶆虻匦D(zhuǎn)手搖脈沖發(fā)生器。同時分別觀察比較CRT顯示器上X、Y與Z三軸進給數(shù)字的變化速率。通常，如數(shù)控部分正常，三個軸的變化速率應基本相同。從而

45、可確定爬行故障是軸的伺服部分還是機械傳動所造成。誤差故障的現(xiàn)象較多，在各種設備上出現(xiàn)時的表現(xiàn)不一。造成數(shù)控機床中誤差故障但又無報警的情況，主要有幾種情況：1.機床的數(shù)控系統(tǒng)較簡單，在系統(tǒng)中對誤差沒有設置檢測，因此在機床出現(xiàn)故障時不能有報警顯示。2.機床中出現(xiàn)的誤差情況不在設計時預測的范圍內(nèi)，因此當出現(xiàn)誤差時檢測不到，由于大多數(shù)的數(shù)控機床使用的是半閉環(huán)系統(tǒng)，因此不能檢測到機床的實際位置。3.絲杠與電動機的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)對故障發(fā)生的頻率和可能性不同，出現(xiàn)故障后現(xiàn)象也不同，有些尺寸只會向負方向增加，但有些正負方向變化的可能性都會發(fā)生，根據(jù)修理中的各種情況，我們得出這樣的結(jié)論：聯(lián)軸器中間采用彈性聯(lián)接的基本

46、上是負向增加的多，而中間使用鍵聯(lián)接的兩種故障均會發(fā)生。4.機床的電氣系統(tǒng)中回零方式設置不當，回零點不能保證一致，該種故障出現(xiàn)的誤差一般較小。除了一般的因減速開關不良造成故障外，回零時的減速距離太短也會使零點偏離。在有些系統(tǒng)中的監(jiān)控頁面中有“刪格量”一項，記錄并經(jīng)常核對可及時發(fā)現(xiàn)問題。5.伺服單元或主板問題以及其他問題也會引起機床誤差或尺寸不準。- 16 -4.2 無報警故障實例分析查清這類故障的原因首先必須從各種表面現(xiàn)象中找出故障的真實情況，再從確認的故障現(xiàn)象中找出發(fā)生的原因。全面地分析一個故障現(xiàn)象是決定判斷是否正確的重要因素。在查找故障原因前，首先必須了解以下情況。1.故障是在正常工作中出現(xiàn)

47、還是剛開機就出現(xiàn)的；2.出現(xiàn)的次數(shù)，是第一次還是已多次發(fā)生；3.確認機床的加工程序不會有錯；4.其他人員有否對該機床進行了修理或調(diào)整；5.請修時的故障現(xiàn)象與現(xiàn)場的情況是否有差別。例1 中捷THY5640立式加工中心，在工作中發(fā)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速在500 rmin以下時主軸及變速箱等處有異常聲音。觀察電動機的功率表發(fā)現(xiàn)電動機的輸出功率不穩(wěn)定，指針擺動很大。但使用1 201 rmin以上時異常聲音又消失。開機后，在無旋轉(zhuǎn)指令情況下，電動機的功率表會自行擺動，同時電動機漂移自行轉(zhuǎn)動，正常運轉(zhuǎn)后制動時間過長，機床無報警。故障檢查與分析 根據(jù)查看到的現(xiàn)象，引起該故障的原因可能有主軸控制器失控，機械變速器或電動機

48、上的原因也不能排除。由于拆卸機械部分檢查的工作量較大，因此先對電氣部分的主軸控制器進行檢查?？刂破鳛槲鏖T子6SC-6502。首先檢查控制器中預設的參數(shù)，再檢查控制板，都無異常，經(jīng)查看電路板較臟，按要求對電路板進行清洗，但裝上后開機故障照舊。因此控制器內(nèi)的故障原因暫時可排除。為確定故障在電動機還是在機械傳動部分，必須將電動機和機械脫離。脫離后開機試車發(fā)現(xiàn)給電動機轉(zhuǎn)速指令接近450rmin時開始出現(xiàn)不間斷的異常聲音，但給1201 rmin指令時異常聲音又消失。為此我們對主軸部分進行了分析，原來低速時給定的450 rmin指令和高速時的4500 rmin指令對電動機是一樣的都在最高轉(zhuǎn)速，只是低速時通

49、過齒輪進行了減速，所以故障在電動機部分基本上可以確定。經(jīng)分析，異常聲音可能是軸承不良引起。將電動機拆卸進行檢查，發(fā)現(xiàn)軸承確已壞，在高速時軸承被卡造成負載增大使功率表擺動不定，出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)。而在停止后電動機漂移和制動過慢，經(jīng)檢查是編碼器的光盤劃破。故障處理 更換軸承和編碼器后所有故障全部排除。該故障主要是主軸旋轉(zhuǎn)時有異常聲音，因此在排除時應查清聲源，再進行檢查。有異常聲音常見為機械上相擦、卡阻和軸承損壞。例2 某配套GE2000系統(tǒng)的數(shù)控車床，在開機時由于車間突然斷電，引起停機，- 17 -重新開機后，系統(tǒng)無法起動，也無報警。故障檢查與分析 對于這類突然斷電引起的故障很有可能是電源問題，所以我們首先

50、要去檢查、測量電源模塊，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)該機床GE2000系統(tǒng)的電源模塊上的+5 V電壓空轉(zhuǎn)時為5V(正常)，但在開機后僅為2.3V，表明電源模塊不良。通過現(xiàn)場測繪系統(tǒng)電源模塊的電氣原理圖，并根據(jù)原理圖用示波器逐級測量、分析開關電源的信號波形，最終確認故障原因是由于開關電源的驅(qū)動管不良引起的。故障處理 更換同規(guī)格大功率管后，故障排除，機床恢復正常。例3 南京JN系列數(shù)控系統(tǒng)x軸發(fā)生定位不準的無報警故障。故障檢查與分析 該故障發(fā)生后，重點檢查x軸的復位定位精度。驅(qū)動x軸正、負方向進行重復定位，每次的誤差均在10 m以上，且連續(xù)重復幾次后，誤差便積累到了1 mm左右。由此我們可以判斷是x軸驅(qū)動單元故障或

51、是數(shù)控系統(tǒng)主板故障。為判斷是x軸驅(qū)動單元故障，還是數(shù)控系統(tǒng)主板故障，可采用替換法，將x軸驅(qū)動板與z軸驅(qū)動板互換。結(jié)果，故障便轉(zhuǎn)移到了 軸，而 軸定位恢復正常。說明故障源在x軸驅(qū)動板上，而不在數(shù)控系統(tǒng)主板上。故障處理 更換一塊新的驅(qū)動板后，故障排除。數(shù)控機床中的無報警故障大都是一些較難處理的故障。在這些故障中，以機械原因引起的較多，其次是一些綜合因素引起的故障，對這些故障的修理一般具有一定的難度，特別是對故障的現(xiàn)象判斷尤其重要。- 18 -5 總 結(jié)本論文針對幾種典型的數(shù)控系統(tǒng)的故障進行分析，通過這次論文工作使我不僅從知識方面充實了自己，而且在精神方面也受益非淺。論文介紹了數(shù)控系統(tǒng)故障分析的必要

52、性以及故障診斷的原則與方法，結(jié)合實例說明了各種方法的實用性。例如直觀法、參數(shù)診斷法、交換法和隔離法在故障診斷中可以快捷有效地查處故障的原因，都有較強的實用性。在進行故障分析過程中，首先介紹了回參考點的原理與方式和電源單元的工作原理，了解其工作原理對分析這類故障的發(fā)生原因有很大的幫助，回參考點故障和電源單元故障都必須根據(jù)其工作原理進行故障分析。然后對無報警故障做了單一分析，這類故障因為不產(chǎn)生報警，所以不容易發(fā)覺，經(jīng)常導致加工工件報廢，對產(chǎn)生此類故障的情況作了概括總結(jié)。在本次畢業(yè)設計的過程中我遇到了很多困難,比如在論文開始階段,不知從哪方面入手,最后通過自己獨立學習、細心研究,終于找到突破口克服了

53、困難;在設計進行中遇到了很多新的困難,如:遇到不懂的知識點,通過自學相關知識來進行后續(xù)工作等?？偠灾?通過這一階段的研究學習,培養(yǎng)了我不怕苦,不馬虎的學習精神,也在一定程度上加強了我獨立自學的能力。在四個月左右的畢業(yè)論文期間學到了從事研究工作的基本工作思路和方法,尤其是謹慎,同時在鞏固專業(yè)知識的基礎上拓寬了知識面。由于本人水平有限,而且數(shù)控系統(tǒng)故障分析是一項較為復雜的研究課題，所以在故障分析的過程中難免存在一些不合理之處, 存在著一些可能需要改進的地方，今后我會更加努力的學習和工作,不斷在實踐中探索，使自己取得更大進步。- 19 -參考文獻1 王愛鈴. 數(shù)控機床診斷與維修.機械工業(yè)出版社，2

54、0062 鄭小年.楊克沖. 數(shù)控機床故障診斷與維修.華中科技大學出版社,20053 婁斌超. 數(shù)控機床故障診斷與維修.中國林業(yè)出版社,20064 劉永久. 數(shù)控機床故障診斷與維修技術.機械工業(yè)出版社,20065 易 紅. 數(shù)控技術.機械工業(yè)出版社,20056 余仲裕. 數(shù)控機床維修.機械工業(yè)出版社,20047 黃誠駒. 數(shù)控設備故障診斷與維修實用教程.電子工業(yè)出版社,20058 吳國經(jīng). 數(shù)控機床故障診斷與維修.電子工業(yè)出版社,20049 徐 衡. 數(shù)控機床維修.遼寧科學技術出版社,200510 黃 衛(wèi). 數(shù)控機床與故障診斷技術.機械工業(yè)出版社,200411 李善術. 數(shù)控機床及其應用. 北京

55、：機械工業(yè)出版社，200112 楊克沖，陳吉紅，鄭小年.數(shù)控機床電氣控制. 武漢：華中科技大學出版社，200513 張柱銀. 數(shù)控原理與數(shù)控機床. 北京：化學工業(yè)出版社，200314 李宏勝. 機床數(shù)控技術及應用. 北京：高等教育出版社，200115 王功勝. 數(shù)控機床故障排除15例（上）.機床電器,2007.416 李巧潔 譚國斌. FANUC數(shù)控系統(tǒng)典型故障分析.設備管理與維修,2007.517 王功勝. 數(shù)控機床故障排除15例（下）.機床電器,2007.518 王平. 數(shù)控機床回零及故障診斷. 設備管理與維修,2007.419 蔣洪平. 數(shù)控機床故障診斷與維修.設備管理與維修,2007.

56、420 文林 胡立平. 數(shù)控系統(tǒng)故障分析及排除實例. 設備管理與維修,2007.2- 20 -附錄附錄: :英文資料及中文翻譯英文資料及中文翻譯- 21 - 22 - 23 - 24 - 25 - 26 - 27 - 28 -計算機集成制造系統(tǒng)設計的應用標準計算機集成制造系統(tǒng)設計的應用標準Nourredine Boubekri, Mehmet Dedeoglu and Hesham Eldeeb使用設備不需高水平的通訊標準來實現(xiàn)集成制造單元是可行的。使用設備不需高水平的通訊標準來實現(xiàn)集成制造單元是可行的。導言導言制造系統(tǒng)制造系統(tǒng)制造行業(yè)的發(fā)展自從已經(jīng)經(jīng)歷了很多年，以水壓的或水蒸氣能量的機器取代

57、了人工操作。這種發(fā)展導致了工廠的專業(yè)化，通過特殊機器大批量的生產(chǎn)商品，這種制造系統(tǒng)的類型被稱為批量生產(chǎn)。不是所有的產(chǎn)品都需要高質(zhì)量，有些是采用批量生產(chǎn)的方法。制造設備使用這種類型的生產(chǎn)系統(tǒng)能夠生產(chǎn)各種類型質(zhì)量相當高的產(chǎn)品。因為各種類型生產(chǎn)是在相同的機器上加工，所以大批量生產(chǎn)的機器比小批量生產(chǎn)的機器所需執(zhí)行的任務多。當產(chǎn)品精度非常小時，機器是一般類型的，如 Canada and Sullivan1描述的，這種生產(chǎn)系統(tǒng)被稱為加工商店。在當今的制造組織中計算機起著重要的作用，意識到能夠使用計算機集成生產(chǎn)周期的所有功能得到很大的好處，計算機集成制造（CIM）作為新技術被介紹。結(jié)果，在制造中使用計算機新

58、的數(shù)據(jù)交換和通訊標準 ，已經(jīng)發(fā)展了新的設計標準和制造過程自動化。然而，這些標準總是不能被所有的制造組織容易的采用。今天很多小型和中型公司擁有大量與新標準不匹配的機器和設備。公司采用 CIM 系統(tǒng)猶豫不決原因之一是大量的投資設備需要替換或翻新。公司不采用 CIM 系統(tǒng)的原因包括：1.大量的內(nèi)在技術。很多公司感覺他們?nèi)狈Ρ匾募夹g，因為 CIM 系統(tǒng)需要前沿的教育和豐富的經(jīng)驗。2.實現(xiàn)計算機系統(tǒng)化的困難。這種任務相當困難，特別是當其它組織的大量的接口被需要。3.有限的和多樣的協(xié)同。這種技術更困難的是采用一種技術或系統(tǒng)在早期階段效率的不確定性，后期階段公司的選擇。4.不同的支持結(jié)構(gòu)。這種技術需要一種

59、支持方針的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)和程序與當前的有很大不同。缺乏特殊設置滿足 CIM 系統(tǒng)需要的標準。盡管許多值得推薦的標準已經(jīng)取得研- 29 -究，不止一種的標準出現(xiàn)，導致潛在的用戶感到迷惑。車間內(nèi)使用不需要高水平通訊標準的設備的集成制造系統(tǒng)的設計和執(zhí)行是可行的研究將得到論證。文章的第一部分是回顧現(xiàn)存的計算機集成制造組成部分技術著作。第二部分是實例研究的描述。著作回顧著作回顧如下的計算機集成制造系統(tǒng)組成部分的回顧是為了在這種領域的發(fā)展起到作用：1.計算機在制造環(huán)境中使用提出的數(shù)據(jù)通信和網(wǎng)絡的標準；2.為機器人，CNC 和 CAD 系統(tǒng)提供標準；3.為設計 CIM 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供標準；4.完成當前 CIM 系

60、統(tǒng)的陳述為數(shù)據(jù)通訊和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的標準由于在計算機網(wǎng)絡中缺少標準，每一個制造者已經(jīng)發(fā)展了自己優(yōu)先得網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和協(xié)議。例如，IBM 發(fā)展的 SNA，DEC 使用 DEC 網(wǎng)絡，Burroughs 使用 BNA, Hewlett-Packard 發(fā)展了先進網(wǎng)絡，Allen-Bradley 使用數(shù)據(jù)高速路，如 Jones2所說的Gould 有 Monday。因為這種原因，國內(nèi)的和國外的組織、使用者、制造者、賣主和其它有興趣的的團體已經(jīng)盡力完成通信標準和協(xié)議。這些組織包括國際標準組織（ISO） ，國際電報電話咨詢委員會(CCITT),歐洲計算機制造協(xié)會（ECMA）,電工電子工程協(xié)會（IEEE） ，電子工業(yè)協(xié)

61、會（EIA） ，制造自動化協(xié)議技術辦公協(xié)議（MAPTOPTOP）和國內(nèi)辦公屬標準（NBS）.國際標準化組織開放系統(tǒng)之間聯(lián)系參考樣式（ISOOSI 參考樣式）1978年，ISO為計算機網(wǎng)絡提供OSI參考樣式，如Rodd and Deravi3, Jones2, Kochan4,and Stark5.所描述的，包括7層如下：1.物理。物理。設備之間物理接口的定義和規(guī)則是通過兩者之間的字節(jié)。它的規(guī)范覆蓋機械、電子、功能和物理聯(lián)結(jié)的程序特征。2.數(shù)據(jù)連接。數(shù)據(jù)連接。本層的主要目的是測試原始數(shù)據(jù)傳輸和消除錯誤，保證物理層的可靠性。3.網(wǎng)絡。網(wǎng)絡。本層接受主機資源的信息，區(qū)分是否需要，確保即使資源和目標無

62、直接連接的情況下，也能放在目標位置。4.傳輸。傳輸。為終端系統(tǒng)或工作站的數(shù)據(jù)交換提供可靠的機械，無論網(wǎng)絡中何種系統(tǒng)都允許通訊。- 30 -5.通信。通信。本層的目的是創(chuàng)造提供和控制運行在不同工作站兩使用者的對話。6.表達。表達。提供應用程序和終端控制程序數(shù)據(jù)傳送和翻譯，能夠顯示在屏幕上。7. 應用。應用。參考樣式的最高層直接與應用程序相連接像用戶程序，數(shù)據(jù)傳輸和電子郵件，文件在與網(wǎng)絡相連的工作站上運行。最近幾年，ISO提供的功能是為許多標準的發(fā)展作引導。當前其它標準組織致力為網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)傳輸發(fā)展標準，如CCITT, ECMA, IEEE, EIA and NBS .他們的標準和協(xié)議與ISO相符，

63、盡管網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)通信是相同的，但大多數(shù)的工作仍很慢。例如，IEEE是局域網(wǎng)（LAN）的標準，IEEE802標準盡可能的與ISO匹配，在八十年代早期802標準已經(jīng)建立。IEEE802LAN標準標準如Jones描述的，IEEE下的九個組織發(fā)展的802標準。盡管IEEE發(fā)展了很多相符的標準，但仍然有許多非標準產(chǎn)品，或者超過現(xiàn)在的技術，或者落后與現(xiàn)存的技術。IEEE最有希望是MAP/TOP標準被廣大的制造者和使用者接受。例如，歐洲計算機制造協(xié)會（ECMA）已經(jīng)有了自己的LAN標準，相信將會成為流行的標準。制造自動協(xié)議（MAP）在七十年代后期，General Motors (GM)和Boeing bega

64、n，在它們的工廠集成的計算機。在1980年，GM建立了包括典型的計算機制造來發(fā)展通訊標準。在1982年10月23日，GM正式采用MAP1.0網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。MAP在隨后的幾年里繼續(xù)發(fā)展，直到今天的MAP3.02。1985年11月，GM形成了技術辦公協(xié)議（TOP），一年后兩組織合并，名字為MAP/TOP。MAP/TOP標準與ISO/OSI非常匹配，因為兩者有相同的層數(shù)，MAP/TOP經(jīng)過多次改進已經(jīng)成熟，這些改進反映在版本上。MAP/TOP,1.X,2.X和3.X。版本數(shù)字的整數(shù)部分指主要版本，小數(shù)部分是改進版本。機器人，CNCs和CAD系統(tǒng)的標準機器人技術趨于萬用和功用生產(chǎn)標準能處理各種制造問題。機

65、器人程序語言為兩種：明確的和含蓄的。明確的語言提供預定義功能，很容易為用戶使用，但它是預定義的，因此有限。然而，含蓄的語言是很多數(shù)量的籠統(tǒng)程序語言，能支持各種功能。因此，如Teicholzand Orr8所說，編程很容易且效率較高。Kochan4把工業(yè)機器人程序語言分為兩組：趨于移動和趨于任務。第一種機器人所有的運動需要執(zhí)行任務必須是單一的VAL和SIGIA是這種類型程序語言的離子。趨于任務型的和第一種的不同之處是由于復雜的運動過程和邏輯連接組成，這種系統(tǒng)更加適合制造系統(tǒng)，但是存在的大量接口問題仍然存在，包括集成的計算機輔助設計/計算機輔助制- 31 -造（CAD/CAN）系統(tǒng)。更深的標準的制

66、定目的是定義工業(yè)機器人數(shù)據(jù)的制定。多里的數(shù)字控制機器數(shù)據(jù)為控制設備（機器人）4。日本工業(yè)機器人協(xié)會已經(jīng)成立機器人語言標準和提出語言（STROL）委員會，如Hunt9所記錄的CAM-I機器人程序語言工程聲稱努力發(fā)展機器人語言標準。數(shù)字控制（CNC）和計算機數(shù)字控制（CNC）機床數(shù)字控制技術是計算機輔助制造（CAM）的第一個應用。第一臺商業(yè)用NC設備誕生與1957年，從那以后，控制技術和數(shù)字計算機平行發(fā)展，提供了更多功能和可靠的微型計算機和微處理器控制單元被稱為（CNC）8。NC程序通常使用一種叫做自動程序加工的語言編程。即使存在很多種語言，但概念和結(jié)構(gòu)仍是這些。如Kochan4所報道，第一個標準化是有CLDATA的定義NC機器制定的，CNC領域最近的發(fā)展帶來了直接數(shù)字控制新的概念，一個微機或主機使用兩臺或更多NC機器同時工作10。CAD和CNC機器的集成對CIM的發(fā)展有很大的影響。集成意味著設計信息轉(zhuǎn)化成CNC機器代碼的自動化。這種發(fā)展創(chuàng)造可發(fā)展CNC系統(tǒng)和CAD系統(tǒng)標準的需要。計算機輔助設計CADCAD系統(tǒng)標準因為國內(nèi)CAD系統(tǒng)在幾何原理存在差異，CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)直接交換是有問題的。如