数控机床典型系统模块化维修丛书：数控机床SINUMERIK系统模块化维修

图书信息

作者：刘胜勇编著

出版社：机械工业出版社

出版时间：2014-01

版次：1

页数：662

字数：1175000

印刷时间：2014-01

开本：184mm×260mm

印张：42

印次：1次

装帧：平装

标准书号：ISBN 978-7-111-43487-0

定价：129.00元

内容简介：

本书从数控机床的设计角度出发，基于机床制造过程中零部件的系列化和标准化提出了模块化维修的观点；并以数字化电信号的流向为线索，对SINUMERIK系统、SIMODRIVE和SINAMICS驱动系统、西门子伺服执行元件的功能连接及常见故障和排除方法进行了细致的分块讲述；同时对提高机床自动化程度而附加的液压系统、润滑系统、气动系统、冷却装置和排屑装置，在S7-200/300 PLC逻辑控制的前提下，以工作介质的流动为线索，通过实例应用详细介绍了它们的控制过程、常见故障与排除方法。

本书既可作为研究单位和企业从事数控机床设计、维修、调试和培训工作的工程技术人员的参考书，也可作为高等学校相关专业的参考教材。

前言

数控机床是基于计算机控制技术平台，高度集成了机械、电气、液压和气动等多学科知识的机电一体化产品。因其高精度、高速度和高效率及加工灵活可变的特点，被广泛应用于各行各业的制造过程中。目前，在许多场合它已成为企业保证产品质量，提高生产效率和提升管理水平的关键设备之一。由此，对数控机床准确地进行故障诊断与快速维修也越来越显得重要，有时甚至会成为制约企业生产环节的“瓶颈”。

为迅速提高数控维修人员的维修技能，使其在面对采用了802Dsl、828D、840D与840Dsl等SINUMERIK系统的车床、铣床、磨床、加工中心和齿轮加工机床等数控设备的维修时，可熟练应用数控维修基础理论和故障实例的维修经验，简化机床故障的分析过程，快速解决数控机床的每一个突发问题，从而提高维修效率和缩短机床停机时间；并使维修人员快速成长为企业的复合型高技能人才，特编写本书。

本书从数控机床的设计角度出发，基于机床制造过程中零部件的系列化和标准化而提出了模块化维修的观点；并以数字化电信号的流向为线索，对SINUMERIK系统、SIMODRIVE & SINAMICS驱动系统、西门子伺服执行元件的功能连接及常见故障和排除方法进行了细致地分块讲述；同时对提高机床自动化程度而附加的液压系统、润滑系统、气动系统、冷却装置和排屑装置，在S7-200/300 PLC的逻辑控制的前提下，以工作介质的流动为线索，通过实例应用详细介绍了它们的控制过程、常见故障与排除方法。

本书是继《数控机床FANUC系统模块化维修》之后，推出的又一类型的数控系统模块化维修书籍。本书既可作为研究单位和企业从事数控机床设计、维修、调试和培训工作的工程技术人员的参考书，也可作为高等学校相关专业的参考教材。

本书共分6章，第1章为SINUMERIK系统及故障维修；第2章为SIMODRIVE & SINAMICS驱动系统及故障维修；第3章为西门子伺服执行元件及故障维修；第4章为数控机床辅助装置及故障维修；第5章为数控机床通信及网络控制技术；第6章为S7-200/300 PLC在SINUMERIK系统中的应用及维护。

因本书涵盖内容广泛和编著者水平有限，加之数控技术发展迅速，书中难免有不足之处，恳请广大读者批评、指正。

编著者

于济南

目录：

第1章 SINUMERIK系统及故障维修----------------------------------------------------1

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

1.1.1 SINUMERIK 802S base line的结构组成------------------------------------------2

1.1.2 SINUMERIK 802S base line的功能连接------------------------------------------3

1.1.3 SINUMERIK 802S base line系统报警及故障维修----------------------------------6

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

1.2.1 SINUMERIK 802C base line的结构组成------------------------------------------7

1.2.2 SINUMERIK 802C base line的功能连接------------------------------------------8

1.2.3 SINUMERIK 802C base line系统报警及故障维修---------------------------------10

1.3 SINUMERIK 802D系统----------------------------------------------------------12

1.3.1 SINUMERIK 802D的结构组成--------------------------------------------------12

1.3.2 SINUMERIK 802D的功能连接--------------------------------------------------13

1.3.3 SINUMERIK 802D系统报警及故障维修------------------------------------------19

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

1.4.1 SINUMERIK 802D solution line的结构组成-------------------------------------21

1.4.2 SINUMERIK 802D solution line的功能连接-------------------------------------24

1.4.3 SINUMERIK 802D solution line系统报警及故障维修-----------------------------29

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

1.5.1 SINUMERIK 810D power line的结构组成----------------------------------------35

1.5.2 SINUMERIK 810D power line的功能连接----------------------------------------40

1.5.3 SINUMERIK 810D power line系统报警及故障维修--------------------------------49

1.5.3.1810D系统的自诊断报警

1.5.3.2CCU1模块的故障维修实例

1.5.3.3CCU1模块升级为CCU3.4模块

1.5.3.4CCU3模块升级为CCU3.4模块

1.6 SINUMERIK 828D系统----------------------------------------------------------58

1.6.1 SINUMERIK 828D的结构组成--------------------------------------------------60

1.6.2 SINUMERIK 828D的功能连接--------------------------------------------------63

1.6.3 SINUMERIK 828D系统报警及故障维修------------------------------------------75

1.6.3.1828D系统的自诊断报警

1.6.3.2PPU自引导启动CF卡的更换

1.6.3.3 机床控制面板MCP上旋钮开关的更换

1.6.3.4GSM调制解调器中SIM卡的安装

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

1.7.1 SINUMERIK 840D power line的结构组成----------------------------------------80

1.7.2 SINUMERIK 840D power line的功能连接----------------------------------------87

1.7.3 SINUMERIK 840D power line系统报警及故障维修--------------------------------96

1.7.3.1840D系统的自诊断报警

1.7.3.2840D系统中NCU模块的更换

1.7.3.3840D系统中PCU组件的更换

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

1.8.1 SINUMERIK 840D solution line的结构组成------------------------------------104

1.8.2 SINUMERIK 840D solution line的功能连接------------------------------------110

1.8.3 SINUMERIK 840D solution line系统报警及故障维修----------------------------113

第2章 SIMODRIVE & SINAMICS驱动系统及故障维修------------------------------------116

2.1 SIMODRIVE 611驱动系统及故障------------------------------------------------117

2.1.1 SIMODRIVE 611U/UE驱动系统------------------------------------------------117

2.1.1.1611U与611UE的区别

2.1.1.2611U/UE组件的接口布置

2.1.1.3611U在MK7132×20成型数控磨床上的应用

2.1.1.4611U/UE的故障诊断及实例分析

2.1.2 SIMODRIVE 611D驱动系统---------------------------------------------------138

2.1.2.1611D的组成及功能

2.1.2.2611D组件的接口布置

2.1.2.3611D在PF6-S2500数控磨床上的应用

2.1.2.4611D电源模块的故障分析

2.1.2.5611D功率模块的故障分析

2.1.2.6840D进给轴抖动严重的故障分析

2.1.2.725050轴轮廓监控报警的故障分析

2.2 SINAMICS驱动系统及故障-----------------------------------------------------171

2.2.1 SINAMICS S120的组成及接口布置--------------------------------------------173

2.2.1.1SINAMICS S120单轴驱动器

2.2.1.2SINAMICS S120多轴驱动器

2.2.1.3 用于紧凑型机床的SINAMICS S120 Combi驱动器

2.2.2 SINAMICS S120在YKX3132M型数控滚齿机上的应用------------------------------189

2.2.2.1 滚齿机刀具主轴的控制过程

2.2.2.2 滚齿机伺服进给的控制过程

2.2.3 SINAMICS S120的故障诊断及实例分析----------------------------------------205

2.2.3.1 借助LED指示灯对S120驱动器进行故障诊断

2.2.3.2S120驱动器的故障报警及实例分析

第3章西门子伺服执行元件及故障维修---------------------------------------------214

3.1 主轴电动机及故障----------------------------------------------------------214

3.1.1 常用主轴电动机的应用连接------------------------------------------------215

3.1.1.11PH8系列异步/同步主轴电动机

3.1.1.21PH7系列异步主轴电动机

3.1.1.31PH4系列水冷型异步主轴电动机

3.1.1.41PH2内置异步主轴电动机

3.1.1.51PL6系列异步主轴电动机

3.1.1.61PM4/1PM6空心轴异步主轴电动机

3.1.1.71FE1内置水冷同步主轴电动机

3.1.1.82SP1系列电主轴

3.1.2 电动机的工作制及分类----------------------------------------------------241

3.1.3 交流异步电动机的工作原理及变频调速--------------------------------------242

3.1.4 主轴电动机过热报警的故障分析--------------------------------------------245

3.1.5 交流异步主轴电动机常见故障与排除----------------------------------------250

3.2 进给轴电动机及故障--------------------------------------------------------252

3.2.1 常用进给轴电动机的应用连接----------------------------------------------252

3.2.1.11FT6系列永磁同步伺服电动机

3.2.1.21FT7系列永磁同步伺服电动机

3.2.1.31FK7系列永磁同步伺服电动机

3.2.1.41FN1/1FN3/1FN6系列直线电动机

3.2.1.51FW3/1FW6系列转矩电动机

3.2.2 永磁同步电动机的工作原理------------------------------------------------270

3.2.3 交流永磁同步电动机常见故障与排除----------------------------------------280

3.2.3.11FT6/1FT7/1FK7同步电动机常见故障与排除

3.2.3.2 交流永磁同步电动机故障排除的望闻问切

3.3 位置检测装置及故障--------------------------------------------------------285

3.3.1 位置检测装置的分类------------------------------------------------------285

3.3.2 位置检测装置的控制原理--------------------------------------------------287

3.3.2.1 增量式光电编码器的控制原理

3.3.2.2 绝对式光电编码器的控制原理

3.3.2.3分离型检测装置(光栅尺)的控制原理

3.3.3 电动机内装型编码器的报警及故障维修--------------------------------------297

3.3.3.1611D驱动系统中编码器报警与排除

3.3.3.2S120 Combi和书本型驱动器中编码器报警与排除

3.3.3.3840D主轴300508报警的故障分析

3.3.3.41PH/1FT/1FK系列电动机编码器的更换

3.3.4 分离型检测装置(光栅尺)的报警及故障维修----------------------------------309

3.3.4.1 直线光栅尺常见故障及处理方法

3.3.4.2 直线光栅尺的屏蔽与激活(全闭环与半闭环的控制转换)

第4章数控机床辅助装置及故障维修-----------------------------------------------319

4.1 液压系统及故障------------------------------------------------------------319

4.1.1 液压动力元件及故障------------------------------------------------------323

4.1.1.1 齿轮泵的实例应用与故障排除

4.1.1.2 叶片泵的实例应用与故障排除

4.1.1.3 柱塞泵的实例应用与故障排除

4.1.2 液压执行元件及故障------------------------------------------------------344

4.1.2.1 液压缸的结构组成

4.1.2.2 液压缸的常见故障与排除

4.1.3 液压工作介质及故障------------------------------------------------------358

4.1.4 液压控制元件及故障------------------------------------------------------362

4.1.4.1 溢流阀的实例应用与故障排除

4.1.4.2 减压阀的实例应用与故障排除

4.1.4.3 顺序阀的实例应用与故障排除

4.1.4.4 压力继电器的实例应用与故障排除

4.1.4.5 节流阀的实例应用与故障排除

4.1.4.6 调速阀的实例应用与故障排除

4.1.4.7 单向阀的实例应用与故障排除

4.1.4.8 换向阀的实例应用与故障排除

4.1.5 液压辅助元件及故障------------------------------------------------------408

4.1.5.1 油箱及故障

4.1.5.2 过滤器及故障

4.1.5.3 蓄能器及故障

4.1.5.4 热交换器及故障

4.1.5.5 油管与管接头及故障

4.1.5.6 密封件及故障

4.2 润滑系统及故障------------------------------------------------------------421

4.2.1 润滑系统的分类----------------------------------------------------------422

4.2.2 润滑系统在YKX3132M型数控滚齿机上的应用---------------------------------425

4.2.3 润滑系统在PF6-S2500数控磨床上的应用------------------------------------428

4.3 气动系统及故障------------------------------------------------------------432

4.3.1 气动系统的组成及特点----------------------------------------------------433

4.3.2 常用气动元件及故障------------------------------------------------------434

4.3.2.1 气源装置及故障

4.3.2.2 气动辅助元件及故障

4.3.2.3 气动控制元件及故障

4.3.2.4 气动执行元件及故障

4.3.3 气动系统在H400型卧式加工中心上的应用------------------------------------460

4.3.4 气动系统在Oerlikon-C50型螺旋锥齿轮滚齿机上的应用------------------------465

4.4 冷却装置及故障------------------------------------------------------------471

4.4.1 油基切削液冷却装置在YKX3132M型数控滚齿机上的应用-----------------------472

4.4.2 水基切削液冷却装置在PF6-S2500数控磨床上的应用--------------------------476

4.5 排屑装置及故障------------------------------------------------------------481

4.5.1 刮板式排屑装置及故障----------------------------------------------------482

4.5.2 链板式排屑装置及故障----------------------------------------------------483

4.5.3 磁性排屑装置及故障------------------------------------------------------485

4.5.4 螺旋式排屑装置及故障----------------------------------------------------487

4.5.5 车间集中排屑系统及实例应用----------------------------------------------489

第5章数控机床通信及网络控制技术-----------------------------------------------492

5.1 RS232串行通信技术及应用---------------------------------------------------492

5.1.1 RS232异步串行通信数据格式及接口信号-------------------------------------492

5.1.2 SINUMERIK系统的存取权限-------------------------------------------------493

5.1.3 WinPCIN软件使用与数据传输-----------------------------------------------497

5.1.4 RCS802软件使用与数据传输------------------------------------------------504

5.2 MPI通信技术及应用---------------------------------------------------------507

5.2.1 MPI通信简介-------------------------------------------------------------507

5.2.2 MPI网络-----------------------------------------------------------------508

5.2.3 外设PC的MPI通信--------------------------------------------------------509

5.3 Profibus通信技术及应用----------------------------------------------------518

5.3.1 Profibus通信简介--------------------------------------------------------518

5.3.2 Profibus-DP网络硬件------------------------------------------------------521

5.3.3 Profibus-DP网络故障与现场诊断--------------------------------------------525

5.4 ProfiNET通信技术及应用----------------------------------------------------532

5.5 SMS通信技术及应用---------------------------------------------------------534

5.6 存储卡通信技术及应用------------------------------------------------------542

5.6.1 SINUMERIK系统数据的机内存储---------------------------------------------536

5.6.2 SINUMERIK系统数据的存储卡传送-------------------------------------------542

第6章 S7-200/300 PLC在SINUMERIK系统中的应用及维护-----------------------------548

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

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

6.1.2 PLC的组成---------------------------------------------------------------550

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

6.1.4 PLC与CNC和MT的关系及其信号分类----------------------------------------562

6.2 S7-200/300 PLC的编程语言与指令系统----------------------------------------565

6.2.1 Step7的编程语言---------------------------------------------------------565

6.2.2 基本数据类型------------------------------------------------------------569

6.2.3 位逻辑指令--------------------------------------------------------------570

6.2.4 定时器与计数器指令------------------------------------------------------573

6.2.5 数据处理指令------------------------------------------------------------581

6.2.6 数学运算指令------------------------------------------------------------586

6.2.7 逻辑控制指令------------------------------------------------------------592

6.2.8 程序控制指令------------------------------------------------------------594

6.3 S7-200/300 PLC编程软件的安装与使用---------------------------------------594

6.3.1 编程工具PLC802的安装---------------------------------------------------594

6.3.2 编程工具PLC802上装/下载PLC程序----------------------------------------596

6.3.3 标准工具Step7及附件的安装----------------------------------------------603

6.3.4 标准工具Step7上装/下载PLC程序-----------------------------------------612

6.4 S7-200/300 PLC在SINUMERIK系统中的维护------------------------------------625

6.4.1 SINUMERIK系统中PLC信号状态的查看----------------------------------------625

6.4.2 编程工具PLC802修改PLC程序----------------------------------------------629

6.4.3 标准工具Step7修改PLC程序-----------------------------------------------633

附录--------------------------------------------------------------------------636

附录A 缩略符------------------------------------------------------------------636

附录B SIMODRIVE 611U/UE驱动系统报警代码及排除方法-----------------------------640

参考文献------------------------------------------------------------------------663

参考文献

1）刘胜勇．数控机床FANUC系统模块化维修 [M]．北京：机械工业出版社，2013

2）刘胜勇．车辆轮轴加工与组装 [M]．北京：中国铁道出版社，2012

3）刘胜勇．三段式铸造桥壳热压装曲线的应用研究 [M]．汽车技术，2011(7)：54～58

4）何利民尹全英．怎样查找电气故障 [J]．北京：机械工业出版社，1998

5）陈先锋等．SINUMERIK 840D/810D数控系统功能应用与维修调整教程 [M]．北京：人民邮电出版社，2010

6）曹坚．西门子工业网络通信指南(上) [M]．北京：机械工业出版社，2004

7）曹坚．西门子工业网络通信指南(下) [M]．北京：机械工业出版社，2005

8）廖长初．S7-300/400PLC应用技术(第2版) [M]．北京：机械工业出版社，2011

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