系統軟件維護在數控設備修理中的作用

高 虹

（西安航空發動機（集團）有限公司，陜西 西安 710021）

面對目前數控技術飛速發展，數控系統越來越復雜，功能越來越強大，尤其是基于PC機的新一代數控產品的應用使得系統軟件維護工作顯得愈加重要。

系統軟件維護包括：①對系統軟件、機床參數、用戶數據、加工程序等按一定方式進行機外完整備份與準確恢復。②借助于軟件工具通過對核心部件進行診斷、編輯、修改等手段快速確定故障點并修復。

以下通過三個具體事例總結系統軟件維護的方法。

一、利用軟件的診斷功能準確定位故障點并排除

1.故障現象

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

2.原因分析

該設備是從德國引進的用于零件表面熱噴涂的專用設備，控制功能由西門子OP37操作屏、噴涂的過程控制和機械手三部分完成。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，實現工作過程的實時、動態監控；噴涂的過程控制通過SIMATICS7－300PLC實現對整流電源、高頻引弧裝置、送粉器、冷卻水循環裝置、抽風裝置等進行的順序控制，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臺旋轉、傾斜和大車移動的伺服控制；機械手是ABB通用自動化公司的IRB2400機械手，通過控制噴槍的直線、圓弧等復雜軌跡的移動來實現平面、弧面、內腔等復雜型面的加工。ABB機械手與S7－300PLC之間只有I/O數字接口信號，S7－300PLC與OP37操作屏之間通過profibus－dp總線來完成通信。

根據該設備在OP37上的報警信息以及PLC上的SF狀態燈指示情況，分析故障發生在PLC自診斷階段，當對組網設備（節點）進行硬件狀態檢查時發現異常而產生的報警。無論是MPI網絡還是PROFIBUS－DP網絡，所有節點都對應一個地址，該設備組網設備包括OP37操作屏、PG/PC、兩個FM354智能定位模塊，借助STEP-7編程軟件進行在線診斷地址“4”對應的外設。

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

（2） 運行STEP7軟件，打開“SIMATICManager”，建立一個新站，點擊“PLC”項目選擇“UploadStationtoPG”，在選擇節點地址的對話框中選擇“Local”，并點擊“View”，這時會顯示網絡上的所有節點，故障時實際只顯示CPU315、OP37兩個節點（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生硬件故障。

3.故障排除

在檢查外圍電源及負載正常的情況下，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、利用系統數據自恢復功能排除死機故障

1.故障現象

德國產THS－X－TILT數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數據變為“＃＃＃”。

2.原因分析

該設備的數控系統為SINUMERIK 840D，主要由NCU（數控單元）、PCU50（人機接口）、PLC（可編程控制） 三部分組成。現場觀察發現NCU單元上的“PS”紅色LED指示燈亮，PLC處于停止狀態，再結合OP10操作面板上診斷頁面亂碼的情況，初步判斷故障的原因為系統通信故障。

SINUMERIK840D數控系統有OPI、MPI、SIMATICX111三種網絡，其中OPI、MPI網絡均遵循MPI協議，NCU單元、OP單元、PCU50單元以及PC/PG都是網絡上的節點，每個單元的節點地址是唯一的，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，不能排除由于網絡連接硬件問題導致此故障產生，因此此故障要結合硬件和軟件兩方面進行排查。

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備總線、屏蔽線以及OPI網絡連接單元的終端電阻設置（始、終端單元終端電阻開關必須設置為ON，中間單元終端電阻開關設置為OFF）。經檢查連接可靠，未發現接觸不良情況。

（2）測量檢查供電電源，排除因突然停電導致供電源故障。

（3）排除人為因素，進入系統檢查OPI網絡節點地址。先后按“Start-up”、“MMC”和“Operatorpanel”軟鍵。經檢查發現系統的MMC、NCK、PLC均為默認地址，沒有問題。

（4）從軟件方面入手，決定清除并重裝系統數據（清除之前必須做好數據備份）。

①NCK數據的清除。開機狀態，將NCU模塊上的S3開關撥到“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開關撥回“0”。

②PLC數據的清除。先將S4開關撥到“2”（PS紅燈亮），再將其轉到“3”位置，保持大約3s，直到紅燈滅了又亮，然后在3s內將S4開關先轉到“2”，再轉到“3”，再轉回到“2”位置，這個過程PS燈先閃亮，然后持續亮。隨后將S4開關轉到“0”位置，這時PS紅燈滅，PR綠燈亮，完畢。

③NCK和PLC數據回裝。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據。

經上述處理后，故障排除。

三、利用備份數據恢復機床用戶刀具管理功能

1.故障現象

德國產N40數控車銑加工中心系統突發故障，其用戶刀具管理功能喪失（界面中功能鍵呈“灰色”），無法進行刀具管理。

2.原因分析

該設備設置了13個軸、兩個刀庫，功能強大，結構復雜。由于采用SINUMERIK840D全數字式高端開放式控制系統，除了嵌入了CAD、READER圖形處理軟件、螺距補償等軟件外，用戶還可根據要求加載特殊功能軟件。根據機床故障現象，初步判斷為HMI中用戶開發刀具管理軟件損壞，決定用原備份數據恢復。

通常，人機接口數據的恢復可以通過兩種途徑：NCKMMCPLC系列備份文件**.arc和利用GHOST備份檔案文件**.gh0。由于該設備機床生產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據備份盤，通過GHOST軟件進行硬盤系統數據恢復即可。但實施后發現伴隨出現一系列報警，如銑軸頭參考點位置偏離、刀庫序號錯亂、自動換刀機械手抓刀角度錯誤以及ZW軸無法回參考點等。原因是：①廠家所提供的備份數據不是現場調試完成后的最終數據備份。②該設備各軸位置檢測采用絕對編碼方式，機床實際位置與備份數據有差異。③在零件加工中工藝人員根據加工實際尺寸會多次修改刀具參數，進而生成新的用戶數據，這些數據在原始備份盤中沒有。這種情況下只能對機床所有軸的位置（尤其是換刀位置） 重新進行調整，并逐一對機床數據進行修正，既繁瑣工作量又大。

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

四、結論

綜上所述，加強軟件維護工作是適應今后數控技術發展的要求。逐步轉變重視“硬件”、輕視“軟件”的思維方式，在維修中運用軟件或數據維護方法，可快速判斷故障點，縮短維修時間，提高維修效率。