數控機床典型系統模組化維修叢書：數控機床SINUMERIK系統模組化維修

圖書資訊

作者：劉勝勇 編著

出版社：機械工業出版社

出版時間：2014-01

版次：1

頁數：662

字數：1175000

印刷時間：2014-01

開本：184mm×260mm

印張：42

印次：1次

裝幀：平裝

標準書號：ISBN 978-7-111-43487-0

定價：129.00元

內容簡介：

本書從數控機床的設計角度出發，基於機床製造過程中零部件的系列化和標準化提出了模組化維修的觀點；並以數字化電訊號的流向為線索，對SINUMERIK系統、SIMODRIVE和SINAMICS驅動系統、西門子伺服執行元件的功能連線及常見故障和排除方法進行了細緻的分塊講述；同時對提高機床自動化程度而附加的液壓系統、潤滑系統、氣動系統、冷卻裝置和排屑裝置，在S7-200/300 PLC邏輯控制的前提下，以工作介質的流動為線索，通過例項應用詳細介紹了它們的控制過程、常見故障與排除方法。

本書既可作為研究單位和企業從事數控機床設計、維修、除錯和培訓工作的工程技術人員的參考書，也可作為高等學校相關專業的參考教材。

前  言

數控機床是基於計算機控制技術平臺，高度整合了機械、電氣、液壓和氣動等多學科知識的機電一體化產品。因其高精度、高速度和高效率及加工靈活可變的特點，被廣泛應用於各行各業的製造過程中。目前，在許多場合它已成為企業保證產品質量，提高生產效率和提升管理水平的關鍵裝置之一。由此，對數控機床準確地進行故障診斷與快速維修也越來越顯得重要，有時甚至會成為制約企業生產環節的“瓶頸”。

為迅速提高數控維修人員的維修技能，使其在面對採用了802Dsl、828D、840D與840Dsl等SINUMERIK系統的車床、銑床、磨床、加工中心和齒輪加工機床等數控裝置的維修時，可熟練應用數控維修基礎理論和故障例項的維修經驗，簡化機床故障的分析過程，快速解決數控機床的每一個突發問題，從而提高維修效率和縮短機床停機時間；並使維修人員快速成長為企業的複合型高技能人才，特編寫本書。

本書從數控機床的設計角度出發，基於機床製造過程中零部件的系列化和標準化而提出了模組化維修的觀點；並以數字化電訊號的流向為線索，對SINUMERIK系統、SIMODRIVE & SINAMICS驅動系統、西門子伺服執行元件的功能連線及常見故障和排除方法進行了細緻地分塊講述；同時對提高機床自動化程度而附加的液壓系統、潤滑系統、氣動系統、冷卻裝置和排屑裝置，在S7-200/300 PLC的邏輯控制的前提下，以工作介質的流動為線索，通過例項應用詳細介紹了它們的控制過程、常見故障與排除方法。

本書是繼《數控機床FANUC系統模組化維修》之後，推出的又一型別的數控系統模組化維修書籍。本書既可作為研究單位和企業從事數控機床設計、維修、除錯和培訓工作的工程技術人員的參考書，也可作為高等學校相關專業的參考教材。

本書共分6章，第1章為SINUMERIK系統及故障維修；第2章為SIMODRIVE & SINAMICS驅動系統及故障維修；第3章為西門子伺服執行元件及故障維修；第4章為數控機床輔助裝置及故障維修；第5章為數控機床通訊及網路控制技術；第6章為S7-200/300 PLC在SINUMERIK系統中的應用及維護。

因本書涵蓋內容廣泛和編著者水平有限，加之數控技術發展迅速，書中難免有不足之處，懇請廣大讀者批評、指正。

編著者

於濟南

 

目  錄：

第1章 SINUMERIK系統及故障維修----------------------------------------------------1

1.1 SINUMERIK 802S base line系統--------------------------------------------------1

1.1.1 SINUMERIK 802S base line的結構組成------------------------------------------2

1.1.2 SINUMERIK 802S base line的功能連線------------------------------------------3

1.1.3 SINUMERIK 802S base line系統報警及故障維修----------------------------------6

1.2 SINUMERIK 802C base line系統--------------------------------------------------7

1.2.1 SINUMERIK 802C base line的結構組成------------------------------------------7

1.2.2 SINUMERIK 802C base line的功能連線------------------------------------------8

1.2.3 SINUMERIK 802C base line系統報警及故障維修---------------------------------10

1.3 SINUMERIK 802D系統----------------------------------------------------------12

1.3.1 SINUMERIK 802D的結構組成--------------------------------------------------12

1.3.2 SINUMERIK 802D的功能連線--------------------------------------------------13

1.3.3 SINUMERIK 802D系統報警及故障維修------------------------------------------19

1.4 SINUMERIK 802D solution line系統---------------------------------------------20

1.4.1 SINUMERIK 802D solution line的結構組成-------------------------------------21

1.4.2 SINUMERIK 802D solution line的功能連線-------------------------------------24

1.4.3 SINUMERIK 802D solution line系統報警及故障維修-----------------------------29

1.5 SINUMERIK 810D power line系統------------------------------------------------35

1.5.1 SINUMERIK 810D power line的結構組成----------------------------------------35

1.5.2 SINUMERIK 810D power line的功能連線----------------------------------------40

1.5.3 SINUMERIK 810D power line系統報警及故障維修--------------------------------49

1.5.3.1810D系統的自診斷報警

1.5.3.2CCU1模組的故障維修例項

1.5.3.3CCU1模組升級為CCU3.4模組

1.5.3.4CCU3模組升級為CCU3.4模組

1.6 SINUMERIK 828D系統----------------------------------------------------------58

1.6.1 SINUMERIK 828D的結構組成--------------------------------------------------60

1.6.2 SINUMERIK 828D的功能連線--------------------------------------------------63

1.6.3 SINUMERIK 828D系統報警及故障維修------------------------------------------75

1.6.3.1828D系統的自診斷報警

1.6.3.2PPU自引導啟動CF卡的更換

1.6.3.3 機床控制皮膚MCP上旋鈕開關的更換

1.6.3.4GSM調變解調器中SIM卡的安裝

1.7 SINUMERIK 840D power line系統------------------------------------------------79

1.7.1 SINUMERIK 840D power line的結構組成----------------------------------------80

1.7.2 SINUMERIK 840D power line的功能連線----------------------------------------87

1.7.3 SINUMERIK 840D power line系統報警及故障維修--------------------------------96

1.7.3.1840D系統的自診斷報警

1.7.3.2840D系統中NCU模組的更換

1.7.3.3840D系統中PCU元件的更換

1.8 SINUMERIK 840D solution line系統--------------------------------------------104

1.8.1 SINUMERIK 840D solution line的結構組成------------------------------------104

1.8.2 SINUMERIK 840D solution line的功能連線------------------------------------110

1.8.3 SINUMERIK 840D solution line系統報警及故障維修----------------------------113

第2章 SIMODRIVE & SINAMICS驅動系統及故障維修------------------------------------116

2.1 SIMODRIVE 611驅動系統及故障------------------------------------------------117

2.1.1 SIMODRIVE 611U/UE驅動系統------------------------------------------------117

2.1.1.1611U與611UE的區別

2.1.1.2611U/UE元件的介面布置

2.1.1.3611U在MK7132×20成型數控磨床上的應用

2.1.1.4611U/UE的故障診斷及例項分析

2.1.2 SIMODRIVE 611D驅動系統---------------------------------------------------138

2.1.2.1611D的組成及功能

2.1.2.2611D元件的介面布置

2.1.2.3611D在PF6-S2500數控磨床上的應用

2.1.2.4611D電源模組的故障分析

2.1.2.5611D功率模組的故障分析

2.1.2.6840D進給軸抖動嚴重的故障分析

2.1.2.725050軸輪廓監控報警的故障分析

2.2 SINAMICS驅動系統及故障-----------------------------------------------------171

2.2.1 SINAMICS S120的組成及介面布置--------------------------------------------173

2.2.1.1SINAMICS S120單軸驅動器

2.2.1.2SINAMICS S120多軸驅動器

2.2.1.3 用於緊湊型機床的SINAMICS S120 Combi驅動器

2.2.2 SINAMICS S120在YKX3132M型數控滾齒機上的應用------------------------------189

2.2.2.1 滾齒機刀具主軸的控制過程

2.2.2.2 滾齒機伺服進給的控制過程

2.2.3 SINAMICS S120的故障診斷及例項分析----------------------------------------205

2.2.3.1 藉助LED指示燈對S120驅動器進行故障診斷

2.2.3.2S120驅動器的故障報警及例項分析

第3章 西門子伺服執行元件及故障維修---------------------------------------------214

3.1 主軸電動機及故障----------------------------------------------------------214

3.1.1 常用主軸電動機的應用連線------------------------------------------------215

3.1.1.11PH8系列非同步/同步主軸電動機

3.1.1.21PH7系列非同步主軸電動機

3.1.1.31PH4系列水冷型非同步主軸電動機

3.1.1.41PH2內建非同步主軸電動機

3.1.1.51PL6系列非同步主軸電動機

3.1.1.61PM4/1PM6空心軸非同步主軸電動機

3.1.1.71FE1內建水冷同步主軸電動機

3.1.1.82SP1系列電主軸

3.1.2 電動機的工作制及分類----------------------------------------------------241

3.1.3 交流非同步電動機的工作原理及變頻調速--------------------------------------242

3.1.4 主軸電動機過熱報警的故障分析--------------------------------------------245

3.1.5 交流非同步主軸電動機常見故障與排除----------------------------------------250

3.2 進給軸電動機及故障--------------------------------------------------------252

3.2.1 常用進給軸電動機的應用連線----------------------------------------------252

3.2.1.11FT6系列永磁同步伺服電動機

3.2.1.21FT7系列永磁同步伺服電動機

3.2.1.31FK7系列永磁同步伺服電動機

3.2.1.41FN1/1FN3/1FN6系列直線電動機

3.2.1.51FW3/1FW6系列轉矩電動機

3.2.2 永磁同步電動機的工作原理------------------------------------------------270

3.2.3 交流永磁同步電動機常見故障與排除----------------------------------------280

3.2.3.11FT6/1FT7/1FK7同步電動機常見故障與排除

3.2.3.2 交流永磁同步電動機故障排除的望聞問切

3.3 位置檢測裝置及故障--------------------------------------------------------285

3.3.1 位置檢測裝置的分類------------------------------------------------------285

3.3.2 位置檢測裝置的控制原理--------------------------------------------------287

3.3.2.1 增量式光電編碼器的控制原理

3.3.2.2 絕對式光電編碼器的控制原理

3.3.2.3分離型檢測裝置(光柵尺)的控制原理

3.3.3 電動機內裝型編碼器的報警及故障維修--------------------------------------297

3.3.3.1611D驅動系統中編碼器報警與排除

3.3.3.2S120 Combi和書本型驅動器中編碼器報警與排除

3.3.3.3840D主軸300508報警的故障分析

3.3.3.41PH/1FT/1FK系列電動機編碼器的更換

3.3.4 分離型檢測裝置(光柵尺)的報警及故障維修----------------------------------309

3.3.4.1 直線光柵尺常見故障及處理方法

3.3.4.2 直線光柵尺的遮蔽與啟用(全閉環與半閉環的控制轉換)

第4章 數控機床輔助裝置及故障維修-----------------------------------------------319

4.1 液壓系統及故障------------------------------------------------------------319

4.1.1 液壓動力元件及故障------------------------------------------------------323

4.1.1.1 齒輪泵的例項應用與故障排除

4.1.1.2 葉片泵的例項應用與故障排除

4.1.1.3 柱塞泵的例項應用與故障排除

4.1.2 液壓執行元件及故障------------------------------------------------------344

4.1.2.1 液壓缸的結構組成

4.1.2.2 液壓缸的常見故障與排除

4.1.3 液壓工作介質及故障------------------------------------------------------358

4.1.4 液壓控制元件及故障------------------------------------------------------362

4.1.4.1 溢流閥的例項應用與故障排除

4.1.4.2 減壓閥的例項應用與故障排除

4.1.4.3 順序閥的例項應用與故障排除

4.1.4.4 壓力繼電器的例項應用與故障排除

4.1.4.5 節流閥的例項應用與故障排除

4.1.4.6 調速閥的例項應用與故障排除

4.1.4.7 單向閥的例項應用與故障排除

4.1.4.8 換向閥的例項應用與故障排除

4.1.5 液壓輔助元件及故障------------------------------------------------------408

4.1.5.1 油箱及故障

4.1.5.2 過濾器及故障

4.1.5.3 蓄能器及故障

4.1.5.4 熱交換器及故障

4.1.5.5 油管與管接頭及故障

4.1.5.6 密封件及故障

4.2 潤滑系統及故障------------------------------------------------------------421

4.2.1 潤滑系統的分類----------------------------------------------------------422

4.2.2 潤滑系統在YKX3132M型數控滾齒機上的應用---------------------------------425

4.2.3 潤滑系統在PF6-S2500數控磨床上的應用------------------------------------428

4.3 氣動系統及故障------------------------------------------------------------432

4.3.1 氣動系統的組成及特點----------------------------------------------------433

4.3.2 常用氣動元件及故障------------------------------------------------------434

4.3.2.1 氣源裝置及故障

4.3.2.2 氣動輔助元件及故障

4.3.2.3 氣動控制元件及故障

4.3.2.4 氣動執行元件及故障

4.3.3 氣動系統在H400型臥式加工中心上的應用------------------------------------460

4.3.4 氣動系統在Oerlikon-C50型螺旋錐齒輪滾齒機上的應用------------------------465

4.4 冷卻裝置及故障------------------------------------------------------------471

4.4.1 油基切削液冷卻裝置在YKX3132M型數控滾齒機上的應用-----------------------472

4.4.2 水基切削液冷卻裝置在PF6-S2500數控磨床上的應用--------------------------476

4.5 排屑裝置及故障------------------------------------------------------------481

4.5.1 刮板式排屑裝置及故障----------------------------------------------------482

4.5.2 鏈板式排屑裝置及故障----------------------------------------------------483

4.5.3 磁性排屑裝置及故障------------------------------------------------------485

4.5.4 螺旋式排屑裝置及故障----------------------------------------------------487

4.5.5 車間集中排屑系統及例項應用----------------------------------------------489

第5章 數控機床通訊及網路控制技術-----------------------------------------------492

5.1 RS232序列通訊技術及應用---------------------------------------------------492

5.1.1 RS232非同步序列通訊資料格式及介面訊號-------------------------------------492

5.1.2 SINUMERIK系統的存取許可權-------------------------------------------------493

5.1.3 WinPCIN軟體使用與資料傳輸-----------------------------------------------497

5.1.4 RCS802軟體使用與資料傳輸------------------------------------------------504

5.2 MPI通訊技術及應用---------------------------------------------------------507

5.2.1 MPI通訊簡介-------------------------------------------------------------507

5.2.2 MPI網路-----------------------------------------------------------------508

5.2.3 外設PC的MPI通訊--------------------------------------------------------509

5.3 Profibus通訊技術及應用----------------------------------------------------518

5.3.1 Profibus通訊簡介--------------------------------------------------------518

5.3.2 Profibus-DP網路硬體------------------------------------------------------521

5.3.3 Profibus-DP網路故障與現場診斷--------------------------------------------525

5.4 ProfiNET通訊技術及應用----------------------------------------------------532

5.5 SMS通訊技術及應用---------------------------------------------------------534

5.6 儲存卡通訊技術及應用------------------------------------------------------542

5.6.1 SINUMERIK系統資料的機記憶體儲---------------------------------------------536

5.6.2 SINUMERIK系統資料的儲存卡傳送-------------------------------------------542

第6章 S7-200/300 PLC在SINUMERIK系統中的應用及維護-----------------------------548

6.1 S7-200/300 PLC概述---------------------------------------------------------548

6.1.1 PLC的功能----------------------------------------------------------------548

6.1.2 PLC的組成---------------------------------------------------------------550

6.1.3 PLC的工作原理-----------------------------------------------------------559

6.1.4 PLC與CNC和MT的關係及其訊號分類----------------------------------------562

6.2 S7-200/300 PLC的程式語言與指令系統----------------------------------------565

6.2.1 Step7的程式語言---------------------------------------------------------565

6.2.2 基本資料型別------------------------------------------------------------569

6.2.3 位邏輯指令--------------------------------------------------------------570

6.2.4 定時器與計數器指令------------------------------------------------------573

6.2.5 資料處理指令------------------------------------------------------------581

6.2.6 數學運算指令------------------------------------------------------------586

6.2.7 邏輯控制指令------------------------------------------------------------592

6.2.8 程式控制指令------------------------------------------------------------594

6.3 S7-200/300 PLC程式設計軟體的安裝與使用---------------------------------------594

6.3.1 程式設計工具PLC802的安裝---------------------------------------------------594

6.3.2 程式設計工具PLC802上裝/下載PLC程式----------------------------------------596

6.3.3 標準工具Step7及附件的安裝----------------------------------------------603

6.3.4 標準工具Step7上裝/下載PLC程式-----------------------------------------612

6.4 S7-200/300 PLC在SINUMERIK系統中的維護------------------------------------625

6.4.1 SINUMERIK系統中PLC訊號狀態的檢視----------------------------------------625

6.4.2 程式設計工具PLC802修改PLC程式----------------------------------------------629

6.4.3 標準工具Step7修改PLC程式-----------------------------------------------633

附  錄--------------------------------------------------------------------------636

附錄A 縮略符------------------------------------------------------------------636

附錄B SIMODRIVE 611U/UE驅動系統報警程式碼及排除方法-----------------------------640

參考文獻------------------------------------------------------------------------663

參考文獻

1）劉勝勇．數控機床FANUC系統模組化維修 [M]．北京：機械工業出版社，2013

2）劉勝勇．車輛輪軸加工與組裝 [M]．北京：中國鐵道出版社，2012

3）劉勝勇．三段式鑄造橋殼熱壓裝曲線的應用研究 [M]．汽車技術，2011(7)：54～58

4）何利民 尹全英．怎樣查詢電氣故障 [J]．北京：機械工業出版社，1998

5）陳先鋒等．SINUMERIK 840D/810D數控系統功能應用與維修調整教程 [M]．北京：人民郵電出版社，2010

6）曹  堅．西門子工業網路通訊指南(上) [M]．北京：機械工業出版社，2004

7）曹  堅．西門子工業網路通訊指南(下) [M]．北京：機械工業出版社，2005

8）廖長初．S7-300/400PLC應用技術(第2版) [M]．北京：機械工業出版社，2011