浅析数控机床电气控制系统故障与诊断
控制器故障诊断
FANUC-Robot控制器故障诊断 错误分类概述 * 错误分类的目的是为了更容易地进行故障诊断。 * 每一次故障诊断前都要进行错误分类。 * 识别错误以及症状的类别，要先于故障诊断。 * 每一类错误在机器人操作中都同等严重。 * 错误类型分为： ?第一类错误 ?第二类错误 ?第三类错误 ?第四类错误 第一类错误慨述 * 症状 ?控制器死机 ?示教盒屏幕空白 * 潜在的原因 ?控制器AC 电源存在问题 ?断开器的问题 ?变压器的问题 ?控制器DC 电源线路的问题 ?电缆线问题 ?示教盒/缆线问题 ?电源供给单元损坏 ?电源供给单元保险丝熔断 ?开/关电路的问题 ?面板电路板保险丝 第二类错误概述 * 症状 ?示教盒锁死，没反应 * 潜在的原因 ?软件故障 ?主板的问题 @ CPU 模块，连同DRAM
@ FROM/SRAM 模块 ?示教盒/缆线/ISB 单元的问题 ?PSU 或者底板（激活信号）的问题 ?辅助轴控制卡的问题 第三类错误概述 * 症状 ?错误指示灯亮 ? KM1和KM2 关闭，因此伺服没有电源 ?屏幕上显示诊断信息 * 潜在的原因 ?伺服放大器的问题 ?马达/SPC 的问题 ?编码器/制动模块的问题 ?紧急停止线路的问题 ?紧急停止线路板的问题 ?紧急停止单元，连带KM1 和KM2 的问题 ?面板电路板的问题 ?缆线问题 第四类错误概述 * 症状 ?机器人只能在手动模式下工作 ?能够从示教盒运行程序 * 可能的原因 ?通讯或输入/输出的问题 @ 与PLC 之间没有通信 @ 行程开关等损坏 ?不正确的当地/远程开关设置，软件控制的。六控制器维修 1 无法开机
数控机床维护及数控系统故障诊断002
烟台工程职业技术学院 数控系数控设备应用与维护专业 08 级 毕业设计（论文） 题目: 数控机床维护及数控系统故障诊 断 姓名崔越学号 指导教师（签名） 二○一○年十月十日
目录 摘要 (4) 前言 (5) 二数控机床的介绍 (6) (一) 数控机床的概述及特点 (6) (二) 数控机床的分类 (6) (三) 合理地使用数控机床 (6) 三数控机床故障诊断与维修的基本概念 (6) (一)数控机床维修的意义及特点 (6) (二)数控机床故障分类与维修方法 (7) (三)数控机床的维护 (11) 四数控系统故障诊断与维修 (12) （一）数控系统维修基础 (13) （二）数控系统的常见故障诊断与分析 (18) 五结论 (22) 六结束语 (23) 七参考文献 (24)
数控机床维护及数控系统故障诊断 崔越 【摘要】科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。 数控机床的生产厂商加强数控机床故障诊断与维修的力量，可以提高数控机床的质量，有利于数控机床的推广和使用。数控机床的使用单位培养掌握数控机床故障诊断与维修的技术人员，有利于提高数控机床的使用率。随着数控机床的使用和推广，培养更多的掌握数控机床故障诊断与维修的高素质人才的任务也越来越迫切。 因此学习数控机床故障诊断与维修的技术和方法有重要的意义。
电气控制系统故障分析诊断及维修技巧
电气控制系统故障分析诊断及维修技巧 发表时间：2016-11-07T14:10:38.820Z 来源：《电力设备》2016年第16期作者：刘庚 [导读] 所以我们必须加大电气控制系统故障分析和维护力度，以此使其使用更加安全，运行更加可靠，进而提高控制效果与水平。 （福建晋江天然气发电有限公司福建省晋江市 362251） 摘要：随着科学技术的不断发展，各种自动控制设备也随着不断的发展和完善，这些设备离不开最基本的电气控制线路，也逐渐的被人们所熟悉掌握。和发达国家相比，我国对电气控制线路控制技术的研究较晚，发展速度也比较慢。近年来通过引进、吸收、消化，明显的提高了电气控制线路技术发展速度。由于电气的控制系统线路较多，线路发生的故障点比较隐蔽，所以影响了电气控制线路的稳定发展。文章分析了电气控制系统的常见故障及其危害，探讨了电气控制系统故障分析诊断及维修技巧。 关键词：电气控制系统；故障诊断；维修技巧 引言 众所周知，电气控制系统在确保电气设备有序运行、高效工作中发挥了不容忽视的重要作用，这一点不可否认，然而在具体应用中，电气控制系统不可避免的会出现各类故障，从而对系统自身、相关设备以及非故障设备构成威胁。所以我们必须加大电气控制系统故障分析和维护力度，以此使其使用更加安全，运行更加可靠，进而提高控制效果与水平。 一、电气控制系统常见故障及其危害 1、电气控制系统常见故障分析 有一些典型的电气控制系统故障可以为我们带来启示，从中获取故障检修经验，避免系统因故障更产生严重后果。引发电气控制系统故障的原因有许多，绝大多数体现在设计上的错误，以及设备安装质量低、设备自身缺陷等，常见的几种系统故障为：（1）过负载。过负载故障体现为电气控制系统中的电机电流超过了额定电流，引发电机过负载故障诱因有很多，例如负载、电压骤然大幅度增高、电机缺相运行等。（2）形式不同的短路。短路故障包括两相短路、三相短路、一相接地短路以及电机或变压器一相绕组中的匝间短路等。（3）过电流。过电流指的是电器元件或电动机超过了限定电流的运行状态，通常比短路电流要小，很少超过6In，过电流故障的原因多来源于错误的起动及负载转矩过高等。（4）电源缺相。交流异步电动机在常规工作当中，因为三相电源包含的一相熔断器熔断所引发的电动机缺相运行。 2、故障的危害 想要真正了解电气控制系统故障，其发生后的危害也有必要了解。（1）电气控制系统在正常运行中，绝缘破损或者接线错误及负载短路后，短路时形成瞬时故障电流可激增到额定电流的数十倍以上，使配电线路或电气设备因过流所生成的电动力而遭到损毁，甚至造成火灾。（2）电流过大不仅会中止电器控制系统，还可能让电气设备遭到损坏，进而引起电动机转矩过大，让机械转动部件破损。（3）交流异步电动机在缺相电源低速运行或堵转时，其产生的定子电流十分强劲，遇到故障会让电动机绕组烧毁。（4）电气控制系统发生故障还可能导致电网电压降低，直接波及到其他设备或用户，让正常工作与生产遭到破坏，严重时会使配电系统彻底瘫痪。 二、电气控制系统故障诊断分析性 1、调查研究法 对电气控制线路的故障诊断调查研究法可以让故障检测人员有效而且快速的对故障性质、范围以及类型进行判断掌握，使工作人员可以迅速的做出故障准确诊断，把在检修诊断过程中的盲目性降低。调查研究法的主要方式是：第一点是问，故障诊断人员向操作电气设备的人员询问在故障发生之前、发生中和发生后的电气线路状况，问的内容应该是在电气控制线路发生事故前有没有冒烟、冒火、有无响声、发生频率、在事故发生之前有没有停机、过载或者高频率启动现象，有没有更换过原件、是否私下维修等等问题，从这些问题中可以知道，调查研究法的最主要的判断故障方式就是问，通过问就可以大致的判断出故障发生的部位以及发生故障原因等。第二点是望，望就是要对发生故障的设备部位进行观察，看的主要部分就电气设备的外观，看电气设备是否有可能会有故障发生的预兆，比如短路、接地、线路松动、断线等状况。第三点是闻，电气线路中如果出现烧坏等现象，维修人员就可以通过闻的方式进行判断，从而准确的判断线路故障发生的性质和部位。第四点是摸，在摸的时候，必须要保证电流已经切断，触摸线路是否发热，确定该条线路是否在正常运营。 2.2原理图、逻辑分析法 运用逻辑分析法的根据是控制线路中工作原理的关系和环节，并且根据线路故障的现象进行具体的分析，把检查的范围迅速缩小，从而确定故障的发生部位。运用逻辑分析法的主要前提是要根据系统电路原理图分析，准确判断故障所在的位置，使用逻辑分析法的目的是比较快捷方便，因此逻辑分析法比较适用于有复杂线路的故障检查中。由于复杂的线路中经常会有许多电气零件以及接线，如果检查维修人员逐一检查，不仅工作量大、时间长，且容易出现差错。 检查维修人员在使用逻辑分析法进行线路检查时，应该按照相应管理图纸对线路故障进行具体分析，准确的找到故障所在的位置。逻辑分析法可以帮助维修人员快速的把复杂问题进行分析，把一些比较专业复杂的问题变得简单化，避免检查人员莽撞的检查，使尽快的排除故障。 2.3实验法 实验法就是需要对电气控制线路进一步检查时，或是使用常规检查无法判断故障的时候，可以对电气控制线路的故障进行通电实验检查。但是实验法使用前提是不能把电气设备和机械设备损坏，不能把事故的范围进行扩大化。 在进行实验之前，应该尽量的把传动机与电动机分开，调节器里的相关开关在零位，把开关还原的最初的位置。如果传动机和电动机无法彻底分开，可以把主线路切断，根据检查中的实际需要把其它部位的线路也切除掉，把检查的范围进一步的缩小，同时也是为了避免故障进一步的扩大，避免意外情况的发生。如果要把电气设备打开，应该在操作设备的人员的配合下打开。 三、电气控制系统故障维修技巧探讨 1、通过有效充分利用排查的方式进行维修 利用排查法进行维修是最基本的方法，它的主要内容涉及故障代码的研究和分析、系统的自排查过程、万能表排查和短路排查四种方法。由于上述已经涉及相关内容的探讨，在这里不再多加赘述。
液压系统常见的故障系统处理
1 常见故障的诊断方法 5。液压设备是由机械、液压、电气等装置组合而成的，故出现的故障也是多种多样的。某一种故障现象可能由许多因素影响后造成的，因此分析液压故障必须能看懂液压系统原理图，对原理图中各个元件的作用有一个大体的了解，然后根据故障现象进行分析、判断，针对许多因素引起的故障原因需逐一分析，抓住主要矛盾，才能较好的解决和排除。液压系统中工作液在元件和管路中的流动情况，外界是很难了解到的，所以给分析、诊断带来了较多的困难，因此要求人们具备较强分析判断故障的能力。在机械、液压、电气诸多复杂的关系中找出故障原因和部位并及时、准确加以排除。 5.1.1 简易故障诊断法 简易故障诊断法是目前采用最普遍的方法，它是靠维修人员凭个人的经验，利用简单仪表根据液压系统出现的故障，客观的采用问、看、听、摸、闻等方法了解系统工作情况，进行分析、诊断、确定产生故障的原因和部位，具体做法如下： 1）询问设备操作者，了解设备运行状况。其中包括：液压系统工作是否正常；液压泵有无异常现象；液压油检测清洁度的时间及结果；滤芯清洗和更换情况；发生故障前是否对液压元件进行了调节；是否更换过密封元件；故障前后液压系统出现过哪些不正常现象；过去该系统出现过什么故障，是如何排除的等，需逐一进行了解。 2）看液压系统工作的实际状况，观察系统压力、速度、油液、泄漏、振动等是否存在问题。
3）听液压系统的声音，如：冲击声；泵的噪声及异常声；判断液压系统工作是否正常。 4）摸温升、振动、爬行及联接处的松紧程度判定运动部件工作状态是否正常。 总之，简易诊断法只是一个简易的定性分析，对快速判断和排除故障，具有较广泛的实用性。 5.1.2 液压系统原理图分析法 根据液压系统原理图分析液压传动系统出现的故障，找出故障产生的部位及原因，并提出排除故障的方法。液压系统图分析法是目前工程技术人员应用最为普遍的方法，它要求人们对液压知识具有一定基础并能看懂液压系统图掌握各图形符号所代表元件的名称、功能、对元件的原理、结构及性能也应有一定的了解，有这样的基础，结合动作循环表对照分析、判断故障就很容易了。所以认真学习液压基础知识掌握液压原理图是故障诊断与排除最有力的助手，也是其它故障分析法的基础。必须认真掌握。 5.1.3 其它分析法 液压系统发生故障时，往往不能立即找出故障发生的部位和根源，为了避免盲目性，人们必须根据液压系统原理进行逻辑分析或采用因果分析等方法逐一排除，最后找出发生故障的部位，这就是用逻辑分析的方法查找出故障。为了便于应用，故障诊断专家设计了逻辑流程图或其它图表对故障进行逻辑判断，为故障诊断提供了方便。
数控铣床冷却系统故障快速定位维修
数控铣床冷却系统故障快速定位维修 摘要：本文以型号JIVMC40MA数控铣床为例，对其冷却系统故障进行具体的剖析，提出了一种快速定位方法，在实际的维修中得到了良好的应用，提高了冷却故障排除效率。 关键词：数控铣床，冷却系统，故障诊断，快速定位 The Quickly Fault Location of NC Milling Machine Cooling System Wang Qi Zhang Jian qiang (Jiujiang V ocational and Technical College of CNC Equipment Application and Maintenance in 1001class, Jiujiang, Jiangxi Province, 332007) Guidance teacher：Chen Jun yuan Abstract:This paper take NC milling machine of JIVMC40MA for example, analysis the cooling system fault, put forward a method of quickly fault location. In the real application of maintenance, it improves the efficiency of troubleshooting of cooling system. Keywords:NC milling machine, cooling system, troubleshooting, quickly location 中图分类号：TH17 一、冷却系统的概述 机床的冷却系统是由冷却泵、水管、电机及控制开关灯组成，冷却泵安装在机床底座的内腔里，冷却泵将冷却液从底座打出经水管，然后从喷嘴喷出，对切削部分进行冷却。冷却系统的核心是冷却电机，其外形如图1所示，冷却系统的主电路如图2所示，接触器KM4起控制作用，热继电器FR2起过载保护。冷却电机及其控制的正常与否是冷却系统正常工作的基础。 图1 冷却电机外形 图2 冷却系统主电路 数控系统通过PLC程序输入输出点Y1.1，控制中间继电器线圈KA5的通电（图3所示），利用中间继电器触点的通断电去控制接触器KM4的线圈得电（图4所示），进而控制冷却电机的通断电。因此，冷却电机控制电路是通过控制面板的冷却按钮及PLC程序控制实现的单按钮起停控制电路。
数控系统不能上电的故障诊断
任务1 数控系统不能上电的故障诊断 【任务目标】 1、了解FANUC 0i D数控系统的配置； 2、掌握数控系统的电源控制线路； 3、掌握数控系统黑屏类故障的排除方法； 4、能够排除数控系统不能上电的故障。 【任务描述】 有一台YL559数控车床，配备FANUC 0i TD数控系统，机床上电后，数控系统一直处于黑屏状态，如图4-1-1所示。本次任务的工作是找出故障原因并能排除故障。 图4-1-1 故障现象 【资讯计划】 一、资料准备 要完成本任务中的故障诊断及排除工作，需要配备以下资料： 1、FANUC 0i D数控系统硬件连接说明书； 2、FANUC 0i D数控系统维修说明书； 3、YL559数控机床电气原理图； 4、故障记录单。 二、工具、材料准备 要完成本任务中的故障诊断及排除工作，需要配备以下工具和材料，具体见表4-1-1。 表4-1-1 工具和材料清单
三、知识准备 1、FANUC 0i D 数控系统 目前北京FANUC 生产的FANUC 0i D 数控系统有加工中心/铣床用的0i MD/0i mate MD 和车床用的0i TD/ 0i mate TD ，各系统的配置如表4-1-2所示： 表4-1-2 0i D 数控系统配置 注：对于βi 系列, 如果不配FANUC 的主轴电机, 伺服放大器是单轴型或双轴型, 如果配主轴电机，放大器是一体型(SVSPM)。 2、CNC 上电回路分析 FANUC 0i D 数控系统使用DC24V 电源，数控系统获得电源、正常工作后，会进入系统版本号显示屏幕，系统进入初始化的过程。 CNC 所需要的外部DC24V 电源可使用开关电源。机床上的开关电源是把AC220V 输入电源整流成输出为DC24V 的稳压电源。在FANUC 数控系统中，此电源是外购件，FANUC 不负责此电源的维修。图4-1-2为开关电源实物图。 图4-1-2 开关电源
液压系统常见故障分析及处理
液压系统常见故障分析及处理 液压传动是以液体为工作介质，通过能量转换来实行执行机构所需运动的一种传动方式。首先，液压泵将电动机（或其它原动机）的机械能转换为液体的压力能，然后，通过液压缸（或液压马达）将以液体的压力能再转化为机械能带动负载运动。文中概括介绍了液压系统在日常使用中常见故障分析以及处理方法。 一．工作原理 液压传动是以液体为工作介质，通过能量转换来实行执行机构所需运动的一种传动方式。首先，液压泵将电动机（或其它原动机）的机械能转换为液体的压力能，然后，通过液压缸（或液压马达）将以液体的压力能再转化为机械能带动负载运动。 二．液压系统的组成 液压传动系统通常由以下五部分组成。 1.动力装置部分。其作用是将电动机（或其它原动机）提供的机械能转换为液体的压力能。简单地说，就是向系统提供压力油的装置。如各类液压泵。 2.控制调节装置部分。包括压力、流量、方向控制阀，是用以控制和调节液压系统中液流的压力、流量和流动方向，以满足工作部件所需力（或力矩）、速度（或转速）和运动方向（或运动循环）的要求。 3.执行机构部分。其作用是将液体的压力能转化为机械能以带动工作部件运动。包括液压缸和液压马达。 4.自动控制部分。主要是指电气控制装置。 5.辅助装置部分。除上述四大部分以外的油箱、油管、集成块、滤油器、蓄能器、压力表、加热器、冷却器等等。它们对于保证液压系统工作的可靠性和稳定性是不可缺少的，具有重要的作用。 三．液压缸 液压缸是把液压能转换为机械能的执行元件。液压缸常见故障有：液压缸爬行、液压外泄漏、液压缸机械别劲、液压缸进气、液压缸冲击等。 1.液压缸爬行故障分析及处理 （1）缸或管道内存有空气，处理方法：设置排气装置；若无排气装置，可开动液压系统以最大行程往复数次，强迫排除空气；对系统及管道进行密封。 （2）缸某处形成负压，处理方法：找出液压缸形成负压处加以密封；并排气。 （3）密封圈压得太紧，处理方法：调整密封圈，使其不松不紧，保证活塞杆能来回用手拉动。 （4）活塞与活塞杆不同轴，处理方法：两者装在一起，放在V形块上校正，使同度误差在0.04mm以内；换新活塞。 （5）活塞杆不直（有弯曲），处理方法：单个或连同活塞放在V形块上，用压力机控直和用千分表校正调直。
数控机床电气系统故障诊断与维修
毕业设计论文 作者学号******** 系部 **** 专业数控技术 题目数控机床电气系统故障诊断与维修 指导教师 ****** 评阅教师 完成时间： ***年 5 月 25 日
毕业论文中文摘要 （题目）：数控机床电气系统故障诊断与维修 摘要：数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。随着现代制造技术的发展，企业选用数控设备已是大势所趋。我所在的实习公司主要产品是通讯的基础设备和遥感产品。轴，腔体和盖板等的制造主要是用数控车床，加工中心和数控铣床、钻床等来完成。但是在数控机床在工作过程中难免会遇到电气控制系统的故障，为此，本次论文就介绍数控机床的电气控制系统常见故障的诊断。 关键词：数控机床特点电气维修故障 毕业论文外文摘要
Title：Numerically-controlled machine tool electrical system failure diagnosis and service Abstract：The numerical control technology and the numerically-controlled machine tool in now in the machine-building industry the important position and the huge benefit, had demonstrated it in the key industry modernization's strategic function, and has become the traditional machine manufacture industry promotion to transform and to realize the automation, the flexibility, the integrated production important means and the sign. The numerical control technology and numerically-controlled machine tool's widespread application, for machine-building industry's industrial structure, the product type and the scale as well as the production method have brought the revolutionary change. The numerically-controlled machine tool is the modern processing workshop most important equipment. Along with the modern technique of manufacture's development, the enterprise selects the numerical control equipment already is ultimately. I am at the practice company main product is the communication foundation equipment and the remote sensing product. The axis, the housing and the lap and so on manufacture is mainly with the numerical control lathe, the machining center and the numerical control milling machine, the drilling machine and so on completes. But will meet the electric control system unavoidably in the numerical control lathe in the work process the breakdown, for this reason, this paper will introduce the numerical control lathe's electric control system common breakdown diagnosis. Keywords：Numerical control machine tools Characteristics, Electrical maintenance, fault 目录
液压系统常见故障的成因及其预防与排除
在 在液压传动系统中，都是一些比较精密的零件。人们对机械的液压传动虽然觉得省力方便，但同时又感到它易于损坏。究其原因，主要是不太清楚其工作原理和构造特性，从而也不大了解其预防保养的方法。 液压系统有3个基本的“致病”因素： 污染、过热和进入空气。这3个不利因素有着密切的内在联系，出现其中任何一个问题，就会连带产生另外一个或多个问题。由实践证明，液压系统75%“致病”的原因，均是这三者造成的。 如果液压系统的制造质量没有问题，则造成故障的原因大多是预防保养不当，操作不当的因素一般较少。之所以如此，主要是由于对它的工作条件认识不足。如果懂得一些基本原理，弄明白导致故障的上述3个有害因素，就能长期地保证系统处于良好的工作状况。 1、工作油液因进入污物而变质 进入油液中的污物（如灰、砂、土等）的来源有： （1）系统外部不清洁。不清洁物在加油或检查油量时被带入系统，或通过损坏的油封或密封环而进入系统； （2）内部清洗不彻底。在油箱或部件内仍留有微量的污物残渣； （3）加油容器或用具不洁； （4）制造时因热弯油管而在管内产生锈皮； （5）油液储存不当，在加入系统前就不洁或已变质； （6）已逐渐变质的油会腐蚀零件。被腐蚀金属可能成为游离分子悬浮在油中。
污物会造成零件的磨损与腐蚀，尤其是对于精加工的零件，它们会擦伤胶皮管的内壁、油封环和填料，而这些东西损伤后又会导致更多的污物进入系统中，这样就形成恶性循环的损坏。 2、过热 造成系统过热可能由以下一种或多种原因造成： （1）油中进入空气或水分，当液压泵把油液转变为压力油时，空气和水分就会助长热的增加而引起过热； （2）容器内的油平面过高，油液被强烈搅动，从而引起过热； （3）质量差的油可能变稀，使外来物质悬浮着，或与水有亲合力，这也会引起生热； （4）工作时超过了额定工作能力，因而产生热； （5）回油阀调整不当，或未及时更换已损零件，有时也会产生热。 过热将使油液迅速氧化，氧化又会释放出难溶的树脂、污泥与酸类等，而这些物质聚积油中造成零件的加速磨损和腐蚀，且它们粘附在精加工零件表面上还会使零件失去原有功能。油液因过热变稀还会使传动工作变迟缓。 上述过热的结果，常反映在操纵时传动动作迟缓和回油阀被卡死。 3、进入空气 油液中进入空气的原因有下列几种： （1）加油时不适当地向下倾倒，致使有气泡混入油内而带入管路中； （2）接头松了或油封损坏了，空气被吸入； （3）吸油管路被磨穿、擦破或腐蚀，因而空气进入。 空气进入油中除引起过热外，也会有相当数量空气在压力下被溶于油内。如果被压缩的体积大约有10%是属于被溶的空气，则压力下降时便会形成泡
数控机床故障诊断与维修题库
数控机床故障诊断与维修 绪论 1．数控机床的工作原理是什么？ 答：数控机床是采用了数控技术的机床，它用数字信号控制机床运动及其加工过程。具体地说，是将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控装置，经过译码、运算，发出指令，经伺服放大、伺服驱动和反馈，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。 2．数控机床常见的故障有哪些？ 答：数控机床由机床本体和电气控制系统两大部分组成。就其故障分类来说，数控机床的故障可以分为机械故障和电气故障两大类。电气系统是数控机床维护与故障诊断的重点。 3．设备使用寿命与故障频率曲线图表达了什么含义？ 答：按照数控机床故障频率的高低，整个使用寿命周期大致可分为3个阶段，即初始使用期、相对稳定期以及寿命终了期。数控机床故障率曲线变化的3个阶段，真实地反映了从磨合、调试、正常工作到大修或报废的故障率变化规律，加强日常管理与维护保养，可以延长相对稳定期，以获得最佳投资效益。 4．数控机床维修维护的安全规范有哪些内容？ 答：略（详见教材） 5．常用的数控机床故障诊断方法有哪些？ 答：常用的数控机床故障诊断方法有：直观法、自诊断功能法、参数（机床数据）检查法、PLC检查法、功能程序测试法、交换法、单步执行程序确定故障点、测量比较法、敲击法、原理分析法。 任务一 1．万用表主要用于测量什么，万用表在使用中应注意什么？ 答：万用表是具有多种用途和多种量程的直读式仪表，一般可用来测量交、直流电压，交直流电流、电阻，还可以测量晶体管的放大倍数和电容值等。表的短路测量蜂鸣器可方便测量电路通断，其使用方法和注意事项如下： (1) 测量种类档的选择。交流电压、交流电流、直流电压、直流电流、电阻。 (2) 正确选择量程。使用万用表测量之前，首先应对被测量的范围做个大概的估计，然后将量程转换开关旋至该种类区间的适当量程上。如果被测的量不好估计时，应将表计放到最大量程，可由大量程档往小量程档进行切换。 (3) 正确使用欧姆档。在测量某一电路的电阻时，必须切断被测电路的电源，将两个测量线短路对零后，再进行测量，不能带电进行测量。 (4) 操作时应注意安全。使用万用表测量时，不得用手触摸表金属部分。 (5)使用完后，应将表计切换开关放置在交流电压最高档，然后将表计开关断开
姿态控制系统
第一章航天器控制的基本概念1.轨道控制 a.轨道确定(导航) 研究如何确定航天器的位置和速度b. 轨道控制(制导) 根据位置、速度、飞行最终目标，对质心施以控制力，以改变运动轨迹的技术轨道机动、轨道保持轨道交会、再入返回控制2.姿态控制a.姿态确定研究航天器相对于某个基准的确定姿态方法；可以是惯性基准或其他基准，如地球；采用姿态敏感器和相应的数据处理方法；确定精度取决于数据处理方法和敏感器精度。b. 姿态控制在规定或预定方向(参考方向)上定向的过程；姿态稳定是指使姿态保持在指定方向；姿态机动是指航天器从一个姿态过渡到另一个姿态的再定向过程。3.姿态稳定 a.特点长期而持续的所需控制力矩较小b.种类定向粗对准精对准4. 姿态机动a.特点短暂过程所需控制力矩较大b.种类再定向捕获跟踪和搜索4. 姿态控制与轨道控制的关系为实现轨道控制，航天器姿态必须符合要求；在某些具体情况或某些飞行过程中，可把姿态控制和轨道控制分开考虑；某些应用任务对航天器轨道没有严格要求，而对航天器姿态确有要求；例如：空间环境探测卫星绕地球的运行往往不需要轨道控制，卫星在开普勒轨道上运行就能满足对环境探测的要求。5.姿态控制系统分类 a.根据姿态稳定方式三轴稳定.保持航天器本体三条正交轴线在某一参考空间的方向自旋稳定.绕自旋轴旋转，依靠旋转动量矩在惯性空间的指向b.根据力来源被动控制.不需消耗星上能源，如重力梯度力矩、磁力矩等主动控制.星上自主控制、星－地大回路控制，消耗电能和工质6.姿态控制系统的设计要求可靠性控制性能a.动量、稳定性b.稳态精度c.动态响应控制系统质量和能源需求附带要求a.经济性b.坚固性c.生产可能性7.姿态控制系统设计任务a.了解任务参数任务类型、质量、结构、轨道几何参数、任务寿命、精度、机动要求b.推导出控制系统质量和能源需求可靠性及寿命动量要求力矩要求：大小、频率、杠臂限制动态响应精度 能源要求c.具体设计 第二章姿态运动学与动力学1.方向余弦阵的性质及特点方向余弦阵只有三个独立参数方向余弦阵是正交矩阵AA T=E方向余弦阵的行列式为1|A|=1方向余弦阵可作为坐标变换矩阵V a=A Vb相继姿态运动的方向余弦阵具有中间脚标的吸收性质。缺点：不直观，缺乏明显的几何图象概念，使用不方便2.用EulerEuler轴/角描述姿态的理论依据Euler定理：刚体绕固定点的任一位移，可由绕通过此点的某一轴转过一个角度得到。姿态描述可用转轴e和绕此轴的转角φ来描述两个坐标系间的相对姿态。Euler轴/角的形式及特点形式转轴e在参考坐标系中的三个方向余弦(ex, ey, ez)转角φ优点具有明确的几何意义，直观，易于理解；是四元素、Rodrigues参数等其它姿态描述方法的基础。缺点仍具有一个约束条件，不是姿态描述的最小实现；与姿态之间不是一一对应的。常用Euler角3-1-3 ψ, θ, ?自旋卫星绕oZ轴旋转, Rz(ψ)绕oX'轴旋转, Rx(θ)绕oZ"轴旋转Rz(?)3-1-2 ψ, ?, θ三轴稳定卫星绕oZ轴旋转, Rz(ψ)绕oX'轴旋转, Rx(?)绕oY"轴旋转,Ry(θ) 在轨道坐标系内ψ为偏航角?为滚动角θ为俯仰角。3. Euler角的特点优点几何意义直观、明显小角度线性化方便在某些情况下，可直接测量缺点包含三角函数，计算效率低运动学方程有奇点4. 四元数特点与方向余弦阵相比，四元素只包含4个变量和1个约束与Euler轴/角相比，四元素姿态矩阵不含三角函数四元素可看作姿态机动参数。缺点：四元数仍存在一个约束条件，不是姿态描述的最小实现。5.Rodrigues参数的优缺点优点姿态描述的最小实现；简单、直观，计算效率高；由其描述的运动学方程结构简洁，无多余约束。缺点当φ→±180°时，x→±∞，不能有效描述姿态；当φ远小于180°时，才能有效描述姿态。6.重力梯度力矩的性质重力梯度力矩与主惯量差成正比重力梯度力矩与轨道角速度的平方成反比重力梯度力矩与姿态偏差角(小角度假设下)成正比当Izz< Harbin Institute of Technology 控制系统故障诊断技术 课程报告 专业：控制科学与工程 学号：15S004001 姓名： 日期：2016.4.12 控制系统故障诊断技术(FDD)，在核心上属于模式识别范畴，通过冗余控制及自诊断等 思想处理系统故障，提高系统性能与可靠性。主要环节内容包括特征提取(如量值描述、模糊描述、模型与数据结合描述等)，故障分离估计及评价决策。其中系统的表征包括输入输出状态，参数特征，逻辑经验，通过状态观测可以判定失效的观测器。 控制系统故障诊断主要思想在于特征分析，包括信号处理，通过控制领域方法，进行诊断与容错处理。本质上，是控制学科的一门下属学科，建立的体系要基于控制系统理论基础，系统四个部分分别是：被控对象、控制器、执行器、传感器。重点在于传感器的故障诊断。 故障诊断本身又可以分为故障检测，只判断有无故障；与故障分离，即可以定位具体故障。 诊断方法类型包括基于数学模型及基于专家(模糊)知识两种。体现在发展历程上，即2000年以前诊断方法主要是阈值方法，而2000年之后才逐渐引入智能化。 这一技术的目的包括提高系统鲁棒性，这种鲁棒性，并非简单的对参数变化具有的不敏感性，还包括系统自身对结构变化的自适应性；此外，另一个目的是容错性，即再系统局部发生故障时，可以有冗余部件替换掉有问题部件。 控制系统容错技术在方法上，包括 1、并行冗余，主要处理控制器故障，包括串并联结构，冷热备份等等； 2、鲁棒控制，需要考虑系统局部关系的完整性设计，具有多模型自适应能力； 3、系统重构，指的是余度系统故障时，使系统转入新工作结构而采用的余度管理措施，称为重构。系统重构技术充分利用系统的信号和资源，可以使系统获得更高的可靠性和生存性。在系统发生故障时可以迅速反应，重新构建控制器，通常采用FPGA实现，达到不同阶段完成不同功能。 4、人工智能，是近来发展迅速的智能化方法，包括神经网络、模糊专家控制等。 如上图为神经网络控制器的示意图。作为一种黑箱结构，神经网络的优势在于只要有一层隐含层就可以做到任意的非线性拟合。 控制系统故障诊断实现途径包括：提高元部件可靠性及整体可靠性设计，如冗余设计、简化设计等。故障诊断的观测器通常采用基于李雅普诺夫原理的自适应观测器与奉献观测器的结合。通过可观自由度、传感器数量对故障定位，通过解耦控制器，容错控制，使血糖具有冗余能力。在实际应用中观测器速度一定大于控制器，及观测器极点相比于控制器一定更远。当系统干扰较大时，可将观测器换成卡尔曼滤波器。闭环故障诊断的难点在于故障可能由于闭环本身产生。 以上内容完全来自课堂笔记与个人观点，下面是我查阅到的控制系统故障诊断的一些基本内容： 容错控制是 20 世纪末期发展起来的一种提高控制系统可靠性的技术 . 容错控制系统设计主要包括 故障诊断和容错控制系统的设计, 这两个方面现都成为控制理论领域的研究热点. 控制系统是由被控对象、控制器、传感器和执行器组成的复杂系统, 其各个基本环节 数控机床故障处理与故障诊断 一、故障处理 数控机床的故障有软故障和硬故障之分，所谓软故障，就足故障并不是由硬件损坏引起的，而是由于操作、调整处理不当引起的。这类故障在设备使用初期发生的频率较高，这和操作和维护人员对设备不很熟悉有关。所谓硬故障，就是由外部硬件损坏引起的故障，包括检测开关、液压系统、气动系统、电气执行元件及机械装置等故障，这类故障是数控机床常见的故障。 数控机床发生故障时，除非出现影响设备或人身安全的紧急情况，不要立即关断电源。要充分调查故障现场，从系统的外观、CRT 显示的内容、状念报警指示及有无烧灼痕迹等方面进行检查，在确认系统通电无危险的情况下，可按系统复位（RESET ）键，观察系统是否有异常，报警是否消失，如能消失，则故障多为随机性，或是操作错误造成的。CNC 系统发生故障，往往是同一现象、同一报警号可以有多种起因，有的故障根源在机床上，但现象却反映在系统上，所以，无论是CNC 系统、机床电器，还是机械、液压及气动装置等，只要有可能引起该故障的原因，都要尽可能全面地列出来，进行综合判断，确定最有可能的原因，再通过必要的试验，达到确诊和排除故障的目的。为此、当故障发生后，要对故障的现象作详细的记录，这些记录往往为分析故障原因、查找故障源提供重要依据。当机床出现故障时，往往从以下方面进行调查： 1 检查机床的运行状态 1）机床故障时的运行方式。 2）MDI/CRT 显示的内容。 3）各报警状态指示的信息。 4）故障时轴的定位误差。 5）刀具轨迹是否正常。 6）辅助机能运行状态。 7）CRT 显示有无报警及相应的报警号。 2 检查加工程序及操作情况 1）是否为新编制的程序。 2）故障是否发生在子程序部分。 3）检查程序单和CNC 内存户的程序。 4）程序中是否有增量运动指令。 5）程序段跳步功能是否正确使用。 6）刀具补偿量及补偿指令是否正确。 7）故障是否与换刀有关。 8）故障是否与进给速度有关。 9）故障是否和螺纹切削有关。 10）操作者的训练情况。 3 检查故障的出现率和重复性 1）故障发生的时间和次数。 2）加工同类工件故障出现的概率。 3）将引起故障的程序段重复执行多次，观察故障的重复性。 4 检查系统的输入电压 1）输入电压是否有波动，电压值是否在正常范围内。 2）系统附近是否有使用大电流的装置。 5 检查环境状况 数控系统软件的测试与故障诊断 王轶辰北京航空航天大学工程系统工程系 摘要介绍了如何有效和快速地对设备中软件故障进行诊断。从嵌入式软件的特点入手，利用系统软件测试平台来进行软件测试与故障诊断，并以实例加以进一步说明，最后得出这种方法具有一般性的结论。 自从上个世纪80年代数控装置广泛采用32位CPU组成多微处理器系统以来，计算机软件在数控设备中的地位逐渐变得重要起来。90 年代以后，随着计算机技术的飞速发展，利用PC机丰富的软件及硬件资源开发出来的开放式体系结构的数控系统中的软件，对于智能化和网络化的支持更加强大，软件的规模和功能进一步的增强了。数控设备已经成为一种硬件与软件高度集成化的综合性系统。 一、数控系统中软件的特点数控系统中的软件大多数都是嵌入式软件，与硬件有着紧密关系并且运行在特定的硬件环境中。其最大的特点就是与硬件环境有着密不可分的关系，整个数控系统的性能、智能化水平的高低以及可靠性的优劣等都是由硬件环境和软件共同决定的。但当前技术条件下，软件的可靠性比硬件的可靠性要低一个数量级。据资料统计，嵌入式系统的运行失效中有75％是由其中的软件失效所引起的。事实上软件失效所导致的系统故障已经成为数控设备故障诊断中一个不容忽视的问题了。 二、数控系统中软件的测试与诊断方法与硬件相比软件失效主要有以下两个特点：(1) 软件失效不会随时间而发生变化。硬件的有很大一部分是由于设备的磨损和材料的老化所致，而在软件中则不存在这样的问题。一旦软件运行正确，它是不会随着时间的推移而退化的。(2) 软件的失效多数是由程序代码中的固有错误所导致，而对于嵌入式软件来说，软硬件之间的接口错误也是导致失效的一个重要因素。 因为失效机理的不同，软件的诊断方法与硬件通常所使用的故障诊断方法也不尽相同。从保证设备可靠性的角度来看，硬件设备在出厂之前要做一系列的可靠性试验，目的就是要把设计和加工过程中产生的问题提前暴露出来，而到了用户使用阶段，工作的重点就是对设备的运行状态进行监测，对出现的故障进行诊断和维修。而软件则在于出厂前和使用初期对其进行的测试，尤其是对软件与硬件集成之后所进行的系统测试。即系统测试是发现嵌入式系统中软件问题的最行之有效的方法之一。 在软件测试的理论中，系统测试属于一种动态黑盒测试，即测试人员不必深入软件代码的细节， 只需通过控制软件的输入条件驱动被测软件的真正运行。简单的说，动态黑盒测试就是要尽量模拟出被测系统的真实使用情况，并通过对被测系统的实际操作来达到发现故障的目的。根据系统测试原理，实验室自主设计开发出一种具有一定通用性的嵌入式软件系统测试环境，并在此基础上总结出一套有效的系统测试方法。下面结合一个具体测试实例对系统测试环境以及测试方法进行介绍。 三、数控系统中的软件系统测试 1 ．系统测试环境对一个数控设备中的嵌入式软件进行系统测试的第一步就是要搭建系统测试的环境。 系统测试环境的作用就是能够让软件在真实的硬件环境下运行，而且还能够让测试人员 把测试用例施加到被测软件中，并且可以收集到测试的结果数据。系统测试环境是一个由硬 件和软件共同组成的测试平台。 图1所示为某型号发动机的数控系统软件测试时所设计开发的系统测试环境。控制系统故障诊断技术
数控机床故障处理与故障诊断(20210201113342)
数控系统软件的测试与故障诊断