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数控系统、模块故障检测平台

的研制

研制背景：

在制造业中，数控机床是至关重要的设备，其中西门子作为数控系统制造商的代表者，其SINUMERIKD/D系列数控产品在数控机床中得到了广泛的应用。数控机床在生产过程中会不定期的出现故障，按故障性质大体分为机械故障与电气故障两类，如何快速有效的排除数控机床的故障也成为生产过程中一个重要问题。

江淮重工作为一个中型装备制造军工企业，现SINUMERIKD/D系列数控机床占生产主导地位，其中故障以电气故障巨多，产生主要来源于数控系统、伺服模块、外部辅助设备等部位。由于公司内部目前没有检测数控系统、伺服模块的相关设备，因此维修人员只能通过采用相同型号的模块进行“替换法”测试或直接“发厂家”进行检测维修。这样既增加了维修的周期同时“替换法”可能会产生二次故障。

针对以上原因，我们提出研制一台数控系统、模块故障检测平台解决这一生产过程中的难题，同时该平台可结合西门子公司提供的学习书籍作为工作中的“学习机”进行相关项目的设计与操作，通过在该平台上进行试验项目的模拟，增加维修人员对数控系统故障诊断与维修的能力。

结构形式及组成单元

采用模块化的结构方式，主要组成为数控系统控制装置、I/O接口控制回路、伺服驱动控制部分、外围辅助设备四大部分组成。

研究内容：

数控系统、模块故障检测平台的研制，主要围绕SINUMERIKD/D数控系统，研制一台覆盖SINUMERIKD/D数控系统及全部相关伺服驱动模块的测试、调试的开放式平台，避免单一模块测试专用设备的弊端。帮助设备维修技术人员熟悉数控机床常见机械故障、电气故障、软件故障，通过现场模拟弄清数控机床常见故障的表现形式与故障产生的部位及原因，为数控机床的快速诊断和排除提供技术支持。该检测平台主要性能如下：

1）学习调试、测试SINUMERIKD/D数控系统功能、结构、安装、参数设置、

2）认识学习数控机床的报警识别代码、提高故障诊断与维修能力

3）学习主轴驱动电机与交流伺服电机的驱动接线、参数设置、调试及熟悉电机的动态特性

4）外围霍尔元件、接近开关等传感器的原理和应用

5）模拟机床半闭环控制的实验和调试

6）联机查看数控机床PLC指令、学习STEP7编程软件的安装、使用、根据实际需要编制逻辑控制程序

7）设置输入输出接口的定义与调试

8）学习数控机床电气控制回路的原理与应用

9）数控机床的编程、插补运动的实验控制

车削中心C轴功能的测试、编程与调试

项目所解决的主要问题：

1）多元化的综合测试平台，完成西门子不同数控系统硬件模块故障的检测，避免通过替换法造成完好模块再次烧毁，降低设备故障重复发生的风险，缩短设备故障停机时间，提高公司的设备使用率。

2）帮助设备维修技术人熟悉数控编程与操作、数控系统硬件构成、数控系统数据备份与恢复、数控系统机床数据及参数的设置、数控系统调试与优化、STEP7编程软件的安装和使用、STEP7编程技术、D/D数控系统的PLC调试、误差补偿技术及数控系统的维护与保养。通过模拟设置一些实际故障来增加维修技术人员的故障诊断能力、分析和排除故障手段。

项目创新点：

1）开放式的模块化机构搭建

该平台覆盖SINUMERIKD/D数控系统及全部相关伺服驱动模块的测试功能，可快速根据实际情况进行参数组态完故障检测，突破市场上单一测试功能试验台的弊端，打破西门子设备厂家对检测维修技术的垄断，缩短公司设备维修周期。

2）多元化开放式的“学习机”，

该测试平台除具备测试功能外，同时兼顾学习培训使用。结合设备使用操作说明及实验内容可以完成对设备维修技术人的维修培训，提高维修技术人员自身的技术水平，降低公司外出培训人员的学习费用，并且可以长期处于现场学习状态。

推广应用价值：

该测试平台研制成功后，进行了相关系统的组态与测试，并将测试结果与维修设备商进行对比，结果证明该测试平台可以快速的确定设备故障点，有效的解决因故障判断不明确而采用替换法造成的二次故障。并且相关维修技术人员经过长期在测试平台上学习，快速的提高了对数控系统故障的排除能力。该设备可以在同类数控机床设备厂家进行推。

产生社会效益

1)缩短故障设备停机时间50%以上，同时可降低模块维修费用30%以上。

2）增加维修技术人员的维修水平，降低了维修技术人员外出培训学习的费用；可以节约50%以上的培训费用。

项目带头人简介：

何兴军，男，设备能源部技术员，年8月-年7月，天津职业技术师范大学，机械维修及检测技术教育专业，在校期间多次参与天职师大机电研究所邓三鹏教授组织的科研项目，取得数控机床安装调试工高级证书、维修电工高级证书、数控车工高级工证书、实用新型专利一项。

年8月-至今，山西江淮重工有限责任公司，设备能源部设备技术员兼质量联络员，助理工程师。现主要从事生产设备维护；新增设备技术规格书撰写、调研、选型；部门QEO体系认证管理工作。共有发明专利一项，实用新型专利三项。

本期编辑：杨雅静

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