系統(tǒng)軟件維護(hù)在數(shù)控設(shè)備修理中的作用

高 虹

（西安航空發(fā)動機(jī)（集團(tuán)）有限公司，陜西 西安 710021）

面對目前數(shù)控技術(shù)飛速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)越來越復(fù)雜，功能越來越強(qiáng)大，尤其是基于PC機(jī)的新一代數(shù)控產(chǎn)品的應(yīng)用使得系統(tǒng)軟件維護(hù)工作顯得愈加重要。

系統(tǒng)軟件維護(hù)包括：①對系統(tǒng)軟件、機(jī)床參數(shù)、用戶數(shù)據(jù)、加工程序等按一定方式進(jìn)行機(jī)外完整備份與準(zhǔn)確恢復(fù)。②借助于軟件工具通過對核心部件進(jìn)行診斷、編輯、修改等手段快速確定故障點(diǎn)并修復(fù)。

以下通過三個具體事例總結(jié)系統(tǒng)軟件維護(hù)的方法。

一、利用軟件的診斷功能準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)并排除

1.故障現(xiàn)象

德國產(chǎn)GTV-MF-P等離子噴涂設(shè)備系統(tǒng)啟動后顯示報(bào)警：551：PLCNOTCONNECTIONADDRESS4（PLC沒有連接到地址4），電氣柜內(nèi)S7-300PLC的CPU模塊上的“SF”和“STOP”紅色指示燈點(diǎn)亮。

2.原因分析

該設(shè)備是從德國引進(jìn)的用于零件表面熱噴涂的專用設(shè)備，控制功能由西門子OP37操作屏、噴涂的過程控制和機(jī)械手三部分完成。西門子OP37操作屏使噴涂過程控制中的過程變量、反饋信號可視化，實(shí)現(xiàn)工作過程的實(shí)時、動態(tài)監(jiān)控；噴涂的過程控制通過SIMATICS7－300PLC實(shí)現(xiàn)對整流電源、高頻引弧裝置、送粉器、冷卻水循環(huán)裝置、抽風(fēng)裝置等進(jìn)行的順序控制，完成對工作氣體（氬氣、氫氣、丙烷、氧氣）壓力和流量的控制及工件轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)、傾斜和大車移動的伺服控制；機(jī)械手是ABB通用自動化公司的IRB2400機(jī)械手，通過控制噴槍的直線、圓弧等復(fù)雜軌跡的移動來實(shí)現(xiàn)平面、弧面、內(nèi)腔等復(fù)雜型面的加工。ABB機(jī)械手與S7－300PLC之間只有I/O數(shù)字接口信號，S7－300PLC與OP37操作屏之間通過profibus－dp總線來完成通信。

根據(jù)該設(shè)備在OP37上的報(bào)警信息以及PLC上的SF狀態(tài)燈指示情況，分析故障發(fā)生在PLC自診斷階段，當(dāng)對組網(wǎng)設(shè)備（節(jié)點(diǎn)）進(jìn)行硬件狀態(tài)檢查時發(fā)現(xiàn)異常而產(chǎn)生的報(bào)警。無論是MPI網(wǎng)絡(luò)還是PROFIBUS－DP網(wǎng)絡(luò)，所有節(jié)點(diǎn)都對應(yīng)一個地址，該設(shè)備組網(wǎng)設(shè)備包括OP37操作屏、PG/PC、兩個FM354智能定位模塊，借助STEP-7編程軟件進(jìn)行在線診斷地址“4”對應(yīng)的外設(shè)。

（1）利用一臺裝有STEP7編程軟件的筆記本電腦或PC機(jī)，采用PC－Adapter適配器通過USB電纜或CP5512卡與S7－300PLC建立連接。

（2） 運(yùn)行STEP7軟件，打開“SIMATICManager”，建立一個新站，點(diǎn)擊“PLC”項(xiàng)目選擇“UploadStationtoPG”，在選擇節(jié)點(diǎn)地址的對話框中選擇“Local”，并點(diǎn)擊“View”，這時會顯示網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)，故障時實(shí)際只顯示CPU315、OP37兩個節(jié)點(diǎn)（PC地址“0”，面板地址“1”，CPU地址“2”） 的信息，初步推斷兩個FM354的地址分別為“3”和“4”，而且其中至少有一個模塊發(fā)生硬件故障。

3.故障排除

在檢查外圍電源及負(fù)載正常的情況下，利用替換法分別更換兩塊FM354，最后找出了已損壞的FM354定位模塊，故障排除。

二、利用系統(tǒng)數(shù)據(jù)自恢復(fù)功能排除死機(jī)故障

1.故障現(xiàn)象

德國產(chǎn)THS－X－TILT數(shù)控加工中心在正常加工時因突然斷電，重新啟動后自診斷頁面的部分?jǐn)?shù)據(jù)變?yōu)椤埃＃＃！薄?/p>

2.原因分析

該設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)為SINUMERIK 840D，主要由NCU（數(shù)控單元）、PCU50（人機(jī)接口）、PLC（可編程控制） 三部分組成。現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)NCU單元上的“PS”紅色LED指示燈亮，PLC處于停止?fàn)顟B(tài)，再結(jié)合OP10操作面板上診斷頁面亂碼的情況，初步判斷故障的原因?yàn)橄到y(tǒng)通信故障。

SINUMERIK840D數(shù)控系統(tǒng)有OPI、MPI、SIMATICX111三種網(wǎng)絡(luò)，其中OPI、MPI網(wǎng)絡(luò)均遵循MPI協(xié)議，NCU單元、OP單元、PCU50單元以及PC/PG都是網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)，每個單元的節(jié)點(diǎn)地址是唯一的，通過MPI電纜連接起來，另用SIMATIC電纜將NCU單元與S7-300PLC的IM361單元建立通信。因此，不能排除由于網(wǎng)絡(luò)連接硬件問題導(dǎo)致此故障產(chǎn)生，因此此故障要結(jié)合硬件和軟件兩方面進(jìn)行排查。

3.排除方法

（1） 從硬件方面入手。檢查NCU模塊接口X101所接的MCP、PCU50、NCU、NCUbox通信電纜以及電源模塊的設(shè)備總線、屏蔽線以及OPI網(wǎng)絡(luò)連接單元的終端電阻設(shè)置（始、終端單元終端電阻開關(guān)必須設(shè)置為ON，中間單元終端電阻開關(guān)設(shè)置為OFF）。經(jīng)檢查連接可靠，未發(fā)現(xiàn)接觸不良情況。

（2）測量檢查供電電源，排除因突然停電導(dǎo)致供電源故障。

（3）排除人為因素，進(jìn)入系統(tǒng)檢查OPI網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地址。先后按“Start-up”、“MMC”和“Operatorpanel”軟鍵。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的MMC、NCK、PLC均為默認(rèn)地址，沒有問題。

（4）從軟件方面入手，決定清除并重裝系統(tǒng)數(shù)據(jù)（清除之前必須做好數(shù)據(jù)備份）。

①NCK數(shù)據(jù)的清除。開機(jī)狀態(tài)，將NCU模塊上的S3開關(guān)撥到“1”位置，然后按“Reset”鈕，此時NCU顯示“6”，只有PR和+5V兩個綠色信號燈亮，表示RAM清空，隨后將S3開關(guān)撥回“0”。

②PLC數(shù)據(jù)的清除。先將S4開關(guān)撥到“2”（PS紅燈亮），再將其轉(zhuǎn)到“3”位置，保持大約3s，直到紅燈滅了又亮，然后在3s內(nèi)將S4開關(guān)先轉(zhuǎn)到“2”，再轉(zhuǎn)到“3”，再轉(zhuǎn)回到“2”位置，這個過程PS燈先閃亮，然后持續(xù)亮。隨后將S4開關(guān)轉(zhuǎn)到“0”位置，這時PS紅燈滅，PR綠燈亮，完畢。

③NCK和PLC數(shù)據(jù)回裝。先后按“Service”、“>”和“Series start-up”軟鍵，選擇NC/PLC文件，再依次按“Start”、“Yes”軟鍵，開始回裝以前備份好的數(shù)據(jù)。

經(jīng)上述處理后，故障排除。

三、利用備份數(shù)據(jù)恢復(fù)機(jī)床用戶刀具管理功能

1.故障現(xiàn)象

德國產(chǎn)N40數(shù)控車銑加工中心系統(tǒng)突發(fā)故障，其用戶刀具管理功能喪失（界面中功能鍵呈“灰色”），無法進(jìn)行刀具管理。

2.原因分析

該設(shè)備設(shè)置了13個軸、兩個刀庫，功能強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由于采用SINUMERIK840D全數(shù)字式高端開放式控制系統(tǒng)，除了嵌入了CAD、READER圖形處理軟件、螺距補(bǔ)償?shù)溶浖?，用戶還可根據(jù)要求加載特殊功能軟件。根據(jù)機(jī)床故障現(xiàn)象，初步判斷為HMI中用戶開發(fā)刀具管理軟件損壞，決定用原備份數(shù)據(jù)恢復(fù)。

通常，人機(jī)接口數(shù)據(jù)的恢復(fù)可以通過兩種途徑：NCKMMCPLC系列備份文件**.arc和利用GHOST備份檔案文件**.gh0。由于該設(shè)備機(jī)床生產(chǎn)廠商提供了備份鏡像文件，從理論上講，直接利用原廠家提供的數(shù)據(jù)備份盤，通過GHOST軟件進(jìn)行硬盤系統(tǒng)數(shù)據(jù)恢復(fù)即可。但實(shí)施后發(fā)現(xiàn)伴隨出現(xiàn)一系列報(bào)警，如銑軸頭參考點(diǎn)位置偏離、刀庫序號錯亂、自動換刀機(jī)械手抓刀角度錯誤以及ZW軸無法回參考點(diǎn)等。原因是：①廠家所提供的備份數(shù)據(jù)不是現(xiàn)場調(diào)試完成后的最終數(shù)據(jù)備份。②該設(shè)備各軸位置檢測采用絕對編碼方式，機(jī)床實(shí)際位置與備份數(shù)據(jù)有差異。③在零件加工中工藝人員根據(jù)加工實(shí)際尺寸會多次修改刀具參數(shù)，進(jìn)而生成新的用戶數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在原始備份盤中沒有。這種情況下只能對機(jī)床所有軸的位置（尤其是換刀位置） 重新進(jìn)行調(diào)整，并逐一對機(jī)床數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，既繁瑣工作量又大。

西門子840D系統(tǒng)硬盤鏡像文件（**.GH0） 分為C、D、E、F四個區(qū)：C是DOS分區(qū)；D是TMP分區(qū)，存貯系列備份文件；E是WINNT操作系統(tǒng)分區(qū)；F是840DSYSTEM分區(qū)。嘗試只恢復(fù)用戶刀具管理文件，將廠家提供的硬盤鏡像文件中840DSYSTEM分區(qū)里所含MMC文件夾拷貝出來，覆蓋當(dāng)前系統(tǒng)硬盤的鏡像文件中的相關(guān)文件，然后將硬盤回裝后，重新送電，刀庫管理功能恢復(fù)，只需對換刀位置稍做調(diào)整即可。

四、結(jié)論

綜上所述，加強(qiáng)軟件維護(hù)工作是適應(yīng)今后數(shù)控技術(shù)發(fā)展的要求。逐步轉(zhuǎn)變重視“硬件”、輕視“軟件”的思維方式，在維修中運(yùn)用軟件或數(shù)據(jù)維護(hù)方法，可快速判斷故障點(diǎn)，縮短維修時間，提高維修效率。