海德漢TNC426數(shù)控系統(tǒng)故障維修

范 恒

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十九研究所，陜西 西安 710065)

1 故障現(xiàn)象

筆者單位一臺(tái)瑞士米克朗公司生產(chǎn)的立臥加工中心UCP1000在開機(jī)后出現(xiàn)紅色對(duì)話框報(bào)警：Processor Check Error，報(bào)警下面為錯(cuò)誤信息代碼，無(wú)法進(jìn)入正常操作界面(如圖1所示)。重啟機(jī)床后，依舊出現(xiàn)報(bào)警。

2 故障診斷過(guò)程

此機(jī)床采用海德漢TNC426數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)為海德漢公司早期產(chǎn)品，它的主要數(shù)控單元為L(zhǎng)E426M模塊(以下簡(jiǎn)稱LE模塊)。由于該模塊由三塊電路板組成，俗稱三聯(lián)板。即LE模塊由MC(main computer，主機(jī))的兩個(gè)模塊和CC(controller computer，控制機(jī))一個(gè)模塊組成，如圖2所示，右邊兩個(gè)模塊為MC，左邊的為CC。該LE模塊的集成度非常高，其中MC為整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的核心單元，它主要完成數(shù)控單元內(nèi)的數(shù)字控制、處理和通信工作，以及機(jī)床的PLC邏輯控制，MC在系統(tǒng)軟件的控制下，對(duì)機(jī)床的加工程序自動(dòng)進(jìn)行處理，并發(fā)出相應(yīng)的控制指令及進(jìn)給控制信號(hào)，MC上帶有位置輸入接口、PLC輸入輸出接口、操作面板接口、機(jī)床顯示VGA接口等。CC主要是將MC輸出的控制指令和信號(hào)轉(zhuǎn)變成伺服驅(qū)動(dòng)器的PWM控制信號(hào)，然后輸出到電動(dòng)機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，并且采集編碼器反饋的速度信號(hào)，再將這些信號(hào)反饋給MC，并由MC進(jìn)行處理，如此反復(fù)工作。CC上帶有PWM輸出接口和速度輸入接口、LE供電設(shè)備總線接口等。根據(jù)LE模塊的工作原理，分析是否由于MC與CC進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理或通信時(shí)出現(xiàn)內(nèi)部錯(cuò)誤而引起的報(bào)警，通過(guò)以下辦法進(jìn)行分步排查：

(1)首先，排除LE模塊上外接部件的原因。

①關(guān)閉機(jī)床，保留 LE模塊上的VGA顯示接口X43和LE模塊供電接口X69的插頭，拔掉其余插頭；

②開啟機(jī)床，依舊報(bào)警。

③可以排除外接插頭引起報(bào)警，確診為數(shù)控單元LE模塊內(nèi)部故障引起的報(bào)警。

(2)其次，排除LE模塊上軟件故障的原因。

分析是否由于MC中硬盤數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤或是硬盤本身硬件故障導(dǎo)致系統(tǒng)加載啟動(dòng)數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)報(bào)警：

①將 MC內(nèi)的硬盤拆下來(lái)。

②將原有備份的硬盤數(shù)據(jù)(早期系統(tǒng)正常時(shí)做好ghost鏡像文件)恢復(fù)到另一塊新購(gòu)硬盤中。

③安裝新的硬盤，開啟機(jī)床，系統(tǒng)啟動(dòng)后依舊報(bào)警。

④通過(guò)排除以上可能原因，可以確診報(bào)警是由于LE模塊硬件故障所致。

3 故障維修過(guò)程

3.1 LE模塊故障的原因及處理辦法

將故障LE模塊寄到海德漢(北京)公司進(jìn)行檢修，檢測(cè)結(jié)果為該模塊的三塊電路板均有不同程度的燒壞，主要是電路供電部分燒壞嚴(yán)重，由于燒壞程度較重，已經(jīng)無(wú)法修理，海德漢公司建議以舊換新。得知該檢測(cè)結(jié)果，分析是否由于UV101B供電異常導(dǎo)致LE模塊燒壞，在沒有LE模塊的情況下開啟機(jī)床，參照電源模塊UV101B的設(shè)備總線X69接口引腳圖紙，對(duì)X69上有關(guān)供電的每一個(gè)引腳進(jìn)行電壓檢測(cè)，測(cè)量中發(fā)現(xiàn)+15 V電壓確有異常，該電壓高達(dá)+38.4 V，如表1所示，確診UV101B燒壞。再將電源模塊UV101B寄到海德漢(北京)公司進(jìn)行檢修。

表1 電源模塊UV101B X69引腳定義

引腳UV101BX69定義實(shí)測(cè)故障UV101BX69檢測(cè)結(jié)果1ato5b+5V+49V6ato7b+12V+119V8a+5V+49V9a+15V+384V電壓異常9b-15V-147V8b10b11b12b0V0V13b14b…25bGND0V

3.2 新LE模塊安裝調(diào)試及故障處理

(1)對(duì)開機(jī)無(wú)報(bào)警，但操作界面不正確的處理過(guò)程

以舊換新的LE模塊與修好的電源模塊UV101B均到現(xiàn)場(chǎng)后，將其安裝完畢，開機(jī)后界面定屏顯示“TNC426”，再無(wú)法進(jìn)入下一個(gè)操作界面，操作面板上的按鈕也均為失靈狀態(tài)。分析原因是由于新?lián)Q的LE模塊上的EPROM芯片內(nèi)還為默認(rèn)數(shù)據(jù)，所以開機(jī)啟動(dòng)數(shù)據(jù)不正確，無(wú)法正確引導(dǎo)進(jìn)入數(shù)控系統(tǒng)。EPROM內(nèi)存儲(chǔ)著系統(tǒng)的固件數(shù)據(jù)，主要包括系統(tǒng)啟動(dòng)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)初始化數(shù)據(jù)、系統(tǒng)診斷數(shù)據(jù)等，圖3為EPROM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖。將新舊LE模塊中的MC模塊打開，謹(jǐn)慎拆下12塊EPROM芯片(每個(gè)LE模塊上有6個(gè)EPROM芯片)，如圖4所示，將新舊LE模塊中的6塊芯片一一對(duì)應(yīng)進(jìn)行替換。做這項(xiàng)工作時(shí)一定要非常小心，一旦芯片針腳折彎或是變形就會(huì)斷掉。安裝好LE模塊，重新開機(jī)后進(jìn)入正常操作界面，有坐標(biāo)軸顯示。

(2)對(duì)機(jī)床參數(shù)不正確的處理過(guò)程

雖然有坐標(biāo)軸顯示，但發(fā)現(xiàn)顯示機(jī)床軸數(shù)不正確。由于該機(jī)床為四軸加工中心，四軸分別為X、Y、Z、C，但實(shí)際界面顯示出X、Y、Z、B和C。出現(xiàn)這種情況時(shí)應(yīng)該注意，不要修改參數(shù)將多余軸關(guān)閉，因?yàn)楹５聺h的機(jī)床參數(shù)有好幾千個(gè)參數(shù)，并未發(fā)現(xiàn)是否還有其他不匹配的參數(shù)，確定新的LE模塊中的機(jī)床參數(shù)MP還是默認(rèn)的設(shè)置值，安全起見應(yīng)將舊LE中的硬盤替換到新的LE模塊中，即使用原來(lái)的硬盤數(shù)據(jù)，硬盤數(shù)據(jù)主要包括機(jī)床參數(shù)。機(jī)床PLC程序、機(jī)床程序、機(jī)床操作功能等，圖5為硬盤數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖。重新開機(jī)，顯示機(jī)床軸數(shù)和參數(shù)均正確。

(3)對(duì)機(jī)床一系列PLC報(bào)警的處理過(guò)程

但開機(jī)又出現(xiàn)了許多報(bào)警信息，比如：Emergency Stop(急停)、Hydrlic Alarm(液壓未啟動(dòng))等。分析是因?yàn)闄C(jī)床PLC程序未啟動(dòng)，所以機(jī)床上的所有檢測(cè)開關(guān)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作均不正常。對(duì)于這種情況，可以利用海德漢TNCremote軟件將PLC備份數(shù)據(jù)恢復(fù)到系統(tǒng)中。該項(xiàng)工作需要準(zhǔn)備一個(gè)有串口的筆記本電腦、可連接電腦與RS232接口的一對(duì)一串口線、海德漢TNCremote軟件以及原來(lái)機(jī)床的PLC備份文件(PLC.LST和PLC.BCK)，安裝好軟件之后，進(jìn)行回裝數(shù)據(jù)。操作步驟如下：

①關(guān)閉機(jī)床和電腦，用串口線連接電腦與機(jī)床顯示器后面的RS232接口。

②開啟機(jī)床和電腦。

③打開電腦上的TNCremote軟件，然后點(diǎn)擊機(jī)床上的RS232設(shè)置，顯示protocol(通信協(xié)議)設(shè)置為L(zhǎng)SV-2，Baud rate(波特率)顯示115200，此處可以不用修改這些設(shè)定，然后點(diǎn)擊TNCremote軟件上的通信設(shè)置，protocol將自動(dòng)設(shè)置為L(zhǎng)SV-2，Baud rate將自動(dòng)檢測(cè)顯示為115200，電腦界面將提示已經(jīng)連接成功。

④此時(shí)軟件界面上半部分顯示該電腦內(nèi)的硬盤數(shù)據(jù)，下半部分顯示機(jī)床硬盤TNC分區(qū)內(nèi)的機(jī)床數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊菜單中的Extras→點(diǎn)擊Backup/Restore→出現(xiàn)TNCRestore對(duì)話框→點(diǎn)擊該對(duì)話框左上角File→點(diǎn)擊Open file list→在電腦硬盤中找到需要回裝的PLC.LST，點(diǎn)擊打開。

⑤然后點(diǎn)擊對(duì)話框上排菜單中的Run→點(diǎn)擊Restore，執(zhí)行到此處時(shí)又出現(xiàn)報(bào)警，顯示調(diào)試密碼不正確。由于一般海德漢系統(tǒng)的調(diào)試密碼是807667，輸入該密碼，提示還是密碼不正確。懷疑機(jī)床制造商修改了調(diào)試密碼，利用Ghost Explorer軟件打開機(jī)床Ghost原始備份文件(原來(lái)硬盤的Ghost備份)，找到文件中的OEM.SYS文件，提取該文件到桌面，將該文件使用文本格式打開，看到文件中有一行PLCPASSWORD：FU9R85N8，將該密碼輸入，PLC.LST文件被下載到機(jī)床LE系統(tǒng)中。

然后重啟機(jī)床，操作界面無(wú)任何報(bào)警，顯示正常，機(jī)床恢復(fù)正常工作。

4 結(jié)語(yǔ)

該故障是由于電源模塊UV101B故障，燒壞了LE模塊，從而導(dǎo)致的系統(tǒng)報(bào)警。新?lián)Q的海德漢TNC426 LE426M模塊的調(diào)試過(guò)程較為復(fù)雜，調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)了一些較為典型的海德漢系統(tǒng)問題，都采用相應(yīng)辦法進(jìn)行了解決。

[1]海德漢iTNC530簡(jiǎn)明調(diào)試手冊(cè)[Z].北京：約翰內(nèi)斯·海德漢博士(中國(guó))有限公司，2009.

[2]瑞士米克朗公司.UCP1000電氣說(shuō)明書[Z].