维修电工(技师、高级技师)第五章

1、G08GFZW 了解数控系统的组成，掌握数控机床电气控制系统安装要求，掌握调试维护方法；了解计算机网络体系结构的组成，理解各个部件的功能，掌握IP地址的设置方法；了解典型现场总线技术的特点，掌握现场总线PROFIBUS的基本功能、协议结构、传输技术；了解自动化设备及生产线的组成，理解各个部分元件的功能，掌握维 护和调试方法；掌握电气抗干扰技术。G08GFZWG08GFZW图5-1数控机床控制系统组成G08GFZW1.数据输入装置2.数控系统3.可编程序控制器4.主轴驱动系统5.进给伺服系统6.电器硬件电路7.机床电器部分8.速度测量9.位置测量10.外部设备G08GFZW (1)环境温度045

2、C。 (2)相对湿度通常75%，短时一个月内95%。 (3)振动运行时0.5G。 (4)大气压强86106kPa。 (1)在数控装置的背面与电气柜壁之间应留有不少于100mm的间隙，以便于连接与数控装置相连的电缆，利于电气柜内空气的流通和散热。 (2)电气柜的结构必须达到IP54防护等级以上。 (3)在电气柜门等接缝处，应贴密封条，密封所有缝隙。2.数控电气控制柜的要求1.数控装置安装环境要求G08GFZW (4)电缆入口处应密封，在现场应容易打开。 (5)采用风扇或热交换器等对电气柜散热，使空气对流，如采用风扇散热，在进风、出风口必须使用空气过滤网。 (6)电气柜应安装在易于调试、维修的地方

3、。图5-2数控系统控制柜内接地排的使用G08GFZW (1)保护接地 1)接地排的使用。 2)保护接地线不要构成环路，如图所示。图5-3保护接地线的接法3.数控系统接地技术G08GFZW 3)设备金属外壳(或机箱)良好接地(大地)，是抑制静电放电干扰的最主要措施。 4)设备外壳接大地，起到屏蔽作用，减少与其他设备的相互电磁干扰。 (2)工作接地为了保证设备的正常工作，如直流电源常需要有一极接地，作为参考零电位，其他极与之比较，例如15V、5V、24V等。图5-4浮地G08GFZW 1)浮地。 2)单点接地。图5-5单点接地G08GFZW 3)多点接地。图5-6多点接地 (3)屏蔽接地为了抑制噪

4、声，电缆、变压器等的屏蔽层需要接地，相应的地线称为屏蔽地线。 1)普通屏蔽线。G08GFZW 2)双绞线和屏蔽双绞线适用于工作频率100kHz以下，特殊情况可用到几百千赫。 3)同轴电缆。 4)双重屏蔽电缆。 5)屏蔽层的接法： 低频电路屏蔽层的接地方法，如图5-7所示。图5-7低频电路屏蔽层的接地方法G08GFZW图5-8屏蔽层单端接地 高频电路屏蔽层的接地方法。G08GFZW 电路通常是双端接地，屏蔽电缆的屏蔽层也应双端接地，双端接地能对电场产生屏蔽，对高频磁场也能产生屏蔽作用。变频器电动机电缆屏蔽层双端接地，如图5-9所示。编码器电缆双端接地如图5-10所示。图5-9变频器电动机电缆屏蔽

5、层双端接地G08GFZW图5-10编码器电缆双端接地 (1)模拟信号线干扰抑制4.信号线的干扰抑制技术G08GFZW 1)模拟信号线特别容易受到外部干扰的影响，因此，所用配线应尽可能短，并应使用屏蔽线，如图5-11所示。 2)伺服驱动器或变频器连接模拟信号输出设备(数控装置)时，有时会由于模拟信号输出设备或由伺服驱动器或变频器产生的干扰引起误动作，发生这种情况时，可在外部模拟信号输出设备连接电容器铁氧体磁环，如图5-12所示。表格G08GFZW 3)对变化缓慢的模拟信号可以采用RC低通滤波，如图5-13所示。 4)用电流传输代替电压在传输线上传输，然后通过长线终端的并联电阻，再变成电压信号，此

6、时传输线一定要屏蔽并“单端接地”，如图5-14所示。 (2)数字信号线干扰抑制 1) 由于布线不当，信号环路面积较大引起数字信号波形振荡，可采取串联阻尼电阻或插入低通滤波器来抑制，如图5-15所示。G08GFZW图5-15抑制数字信号振荡的方法表格G08GFZW 2) 输入/输出传输线在连接器端口处应加高频去耦电容。 3) 在信号线上，安装数据线滤波器，有效抑制高频共模干扰，数据线滤波器由铁氧体磁环或穿心电容构成，例如：将铁氧体磁环在靠近边处套住输入电缆，最好的办法是直接带滤波器的连接器，这种连接器的插座上每个引脚带有铁氧体磁珠和穿心电容组成的滤波器。 4) 光电编码器、手摇脉冲发生器、光栅尺

7、等输出信号在接收端并联电容可以有效抑制高频干扰，如图5-16所示。G08GFZW 5)降低敏感线路的输入阻抗，如在CMOS电路的入口端对地并联一个电容或一个阻值较低的电阻，可以降低因静电容而引入的干扰；对差动传输的数字信号，在信号输入端并接电阻和电容，提高干扰抑制能力，如图5-17所示。表格G08GFZW 1)检查所有的电缆连接，检查继电器、电磁阀等器件的续流二极管的极性。 2)检查电动机强电电缆的连接相序。 3)交流伺服进给装置的位置控制电缆、码盘反馈电缆、电动机电源电缆的一一对应关系。 4)确认主轴单元接收的模拟电压指令的类型。 5)确认所有地线都可靠连接。 6)确认急停按钮与急停回路的有

8、效性。 7)确保电路中各部分电源的规格电压正确，极性是否连接正确。1.调试前的检查G08GFZW 8)确保电路中各部分变压器的规格和进出方向正确。 1)按下急停按钮，确保系统中所有断路器已断开。 2)合上电气柜主电源断路器。 3)接通控制直流 24V 的断路器或熔断器，检查DC 24V电源是否正常。 4)检查其他部分电源是否正常。 5)给数控装置通电。3.系统参数设定2.系统通电G08GFZW 1)操作数控装置，进入输入、输出开关量显示状态，检查PLC 输入、输出点的连接和逻辑关系是否正确。 2) 在 PLC 状态中检查所需的输入、输出开关量是否正确，若没有则检查外部电路的连线或 PLC 源程

9、序编写是否正确。 3) 检查由继电器控制的接触器、电磁阀等开关是否动作，若动作不正常或没有动作， 则检查外部电路的连线是否正确。 1)确认机床超程限位开关有效后，才可以连接机床调试。4.PLC 调试 5.机床调试G08GFZW 2) 在急停情况下，按动机床上的超程限位开关，检查所对应的开关量输入状态的变化，并检查超程限位开关是否接线正确。 3)在手动或手轮方式情况下，控制电动机慢速转动，然后控制电动机快速转动。 4)根据具体情况调整快移加减速时间常数等相关的伺服参数。 5)检查机床移动方向和移动距离是否与数控装置所发出的位移方向和位移指令相一致，否则修改系统相关参数。 6)手动或手摇状态下，慢

10、速移动各坐标轴，检查各轴的超程限位开关的有效性及报警显示的正确性、超程解除按钮的有效性。G08GFZW 7)检查并正确设置各个坐标轴的最高快移速度、最高加工速度、回参考点快移速度、回参考点定位速度。 8)检查各坐标轴的有效行程范围，正确设置坐标轴参数中的正、负软限位。 (1)严格遵循操作规程按机床和系统使用说明书的要求正确、合理地使用，应尽量避免因操作不当引起的故障。 (2)对纸带阅读机或磁盘阅读机的定期维护纸带阅读机读带部分有污物会使读入的纸带信息出现错误。 (3)防止数控装置过热定期清理数控装置的散热通风系统。 (4)经常监视数控系统的电网电压通常，数控系统允许的电网电压范围在额定值的-1

11、5+10，如果超出此范围，轻则使数控系统不能稳定工作，重则会造成重要电子元器件的损坏。G08GFZW (5)定期检查和更换直流电动机电刷目前一些老的数控机床上使用的大部分是直流电动机。 (6)防止尘埃进入数控装置内 1)除了进行检修外，应尽量减少打开电气柜门的次数。 2)一些已受外部尘埃、油雾污染的电路板和接插件可采用专用电子清洁剂喷洗。 (7)存储器用电池定期检查和更换通常，数控系统中部分CMOS存储器中的存储内容在断电时靠电池供电保持。 (8)数控系统长期不用时的维护当数控机床长期闲置不用时，也应定期对数控系统进行维护和保养。G08GFZWG08GFZW (1)数据通信数据通信即数据传送，

12、是计算机网络的最基本功能之一。 1)传输文件。 2)使用电子邮件(E-mail)。 (2)资源共享资源共享包括硬件、软件和数据资源的共享，它是计算机网络最有吸引力的功能。2.计算机网络的功能1.计算机网络的定义G08GFZW (3)计算机系统可靠性和可用性的提高计算机系统可靠性的提高主要表现在计算机网络中每台计算机都可以依赖计算机网络相互为后备机，一旦某台计算机出现故障，其他计算机可以立即承担起原先由故障机所担负的任务，避免了系统的瘫痪，使计算机的可靠性得到了大大的提高。 (4)易于进行分布处理在计算机网络中，每个用户可根据情况合理选择计算机网络内的资源，以就近原则快速进行处理。 (1)按地域

13、来分分为局域网和广域网。G08GFZW (2)按建设计算机网络的属性来分分为公用网和专用网。 (3)按网络的拓扑结构来分分为星形、总线型、环形、树形、全互联形和不规则形。 (4)按信息的交换方式来分分为电路交换、报文交换和报文分组交换。 (1)对等网络模式在对等网络模式中，相连的机器之间彼此处于同等地位，没有主从之分故又称为对等网络(Peer to Peer network)。4.计算机网络的模式G08GFZW (2)客户机服务器网络模式客户机服务器网络是一种基于服务器的网络，与对等网络相比，基于服务器的网络提供了更好的运行性能并且可靠性也有所提高。 (1)数据通信的基本概念 1)数据。 2)

14、信号。 3)信道。 (2)模拟数据与数字数据的传输形式 1)模拟数据在模拟信道上传输。 5.计算机网络基础知识G08GFZW 2)数字数据在模拟信道上传输。 3)模拟数据在数字信道上传输。 4)数字数据在数字信道上传输。 (3)多路复用 1)频分多路复用(FDM)。 2)时分多路复用(TDM)。6.计算机网络的体系结构 (1)OSI网络协议体系结构这种体系结构的参考模型，如图5-18所示。G08GFZW 1)物理层。 2)数据链路层。 3)网络层。 4)传输层。 5)会话层。 6)表示层。 7)应用层。 (2)TCP/IP网络协议体系结构TCP/IP体系共分成4个层次，如图5-19所示。图5-

15、18OSI体系结构参考模型G08GFZW 1)网络接口层。 2)网络层。 3)传输层。 4)应用层。 (1)双绞线组建局域网络所用的双绞线是一种由4对线(即8根线)组成的，其中每根线的材质有铜线和铜包的钢线两类。表5-1双绞线的引脚图5-19TCP/IP体系结构的参考模型7.数据的传输媒体G08GFZW (2)同轴电缆如图5-20所示，同轴电缆中央是铜质芯线(单股的实心线或多股绞合线)，铜质芯线外包着一层绝缘层，绝缘层外是一层网状编织的金属丝作外导体屏蔽层(可以是单股的)，屏蔽层把电线很好地包起来，再往外就是外包皮的塑料保护层了。图5-20同轴电缆示意图G08GFZW (3)光纤光纤是一种细小

16、、柔韧并能传输光信号的介质，一根光缆中包含有多条光纤。图5-21星形拓扑结构示意图G08GFZW (1)星形拓扑结构如图5-21所示，星形拓扑结构是由中心节点和通过点对点链路连接到中心节点的各站点组成。 1)由于每个设备都用一根线路和中心节点相连，如果这根线路损坏，或与之相连的工作站出现故障时，在星形拓扑结构中图5-22总线型拓扑结构示意图8.网络的拓扑结构G08GFZW 2)网络的扩展容易。 3)控制和诊断方便。 4)访问协议简单。 (2)总线型拓扑结构如图5-22所示，总线型拓扑结构采用单根传输线作为传输介质，所有的站点(包括工作站和文件服务器)均通过相应的硬件接口直接连接到传输介质或称总

17、线上，各工作站地位平等，无中心节点控制。 1)从硬件观点来看总线型拓扑结构可靠性高。 2)易于扩充，增加新的站点容易。图5-23环形拓扑结构示意图G08GFZW 3)使用电缆较少，且安装容易。 4)使用的设备相对简单，可靠性高。 (3)环形拓扑结构如图5-23所示，环形拓扑结构是由网络中若干中继器通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环。 1)路由选择控制简单。 2)电缆长度短。 3)适用于光纤。 环形网络的缺点： 1)节点故障引起整个网络瘫痪。 2)诊断故障困难。图5-24树形拓扑结构示意图G08GFZW (4)树形拓扑如图5-24所示，树形拓扑是从总线拓扑演变过来的，形状像一棵倒置的树，顶

18、端有一个带有分支的根，每个分支还可延伸出子分支。 1)易于扩展。 2)故障隔离容易。 (5)混合型拓扑结构如图5-25所示，混合方式比较常见的有星形/总线拓扑和星形环拓扑。图5-25混合型拓扑结构示意图G08GFZW (1)中继器(Repeater)如图5-26所示，中继器是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。图5-26中继器9.网络传输介质互联设备G08GFZW (2)集线器(HUB)集线器是对网络进行集中管理的最小单元，像树的主干一样，它是各分枝的汇集点。图5-27网桥G08GFZW (3)网桥(Bridge)如图5-27所示，网桥是一个局域网与另一个局域

19、网之间建立连接的桥梁。 (4)路由器(Router)如图5-28所示，路由器是工作在ISO/OSI参考模型的网络层的设备。图5-28路由器G08GFZW 1)网络地址的使用。 2)多路径传输和路由控制。 3)流量控制。 4)帧的分段。 (5)网关(Gateway)在一个计算机网络中，当连接不同类型而协议差别又比较大的网络的时候，需要选用网关设备。 (6)交换机交换机是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的第二层操作。10.构成局域网络的组件G08GFZW (1)服务器服务器是整个网络系统的核心，它为网络用户提供服务并管理整个网络，在

20、其上运行的操作系统是网络操作系统。 (2)客户机客户机又称工作站。 (3)网络通信设备 1)网络适配器。 2)集线器。 (4)通信协议为了完成两个计算机系统之间的数据交换而必须遵守的一系列规则和约定称为通信协议。11.网络IP地址G08GFZW (1)网络IP地址的划分分为两部分网络ID和主机ID。 1)网络ID，又称作网络地址，用来标识互联网中的某个网段。图5-29IP地址结构G08GFZW 2)主机ID，也就是主机地址，用来标识每个网络内的TCP/IP节点(如工作站，服务器，路由器或者其他TCP/IP设备)。 (2)IP地址的表示方法一般采用点分十进制(dotted decimal not

21、ation)来表示：网络ID部分为前两个数字部分(131.107)，主机ID部分为后两个数字部分(16.200)，如图5-29所示。 (3)IP地址分类Internet协会定义了五类IP地址，其中A、B和C类用于分配给节点。G08GFZW表5-2IP地址分类 (4)子网掩码一个网络IP地址包含了两部分：网络ID和主机ID。11111111 11111111 00000000 00000000表5-3子网掩码G08GFZW图5-30子网的划分 (5)子网划分已知一个网络ID为/16，将其划分成16个子网，如 所示。G08GFZW 1)单击开始菜单，找到控制面板下的网络连接，

22、出现网络连接窗口，如图5-31所示。图5-31网络连接12. Windows下的TCP/IP配置G08GFZW图5-32本地连接对话框 2)单击网络连接，出现本地连接的图标，如图5-32所示。G08GFZW 3)在默认情况下，应该存在本地连接的图标，用右键单击该图标，选择属性，出现本地连接属性对话框，如图5-33所示。图5-33本地连接属性对话框G08GFZW 4)选择Internet协议(TCP/IP)，并单击属性按钮，出现Internet协议(TCP/IP)属性对话框，如图5-34所示。图5-34Internet协议(TCP/IP)属性对话框(一)G08GFZW 5)选择使用下面的IP地址

23、，并输入相应的IP地址、子网掩码和默认网关，以及DNS服务器，如图5-35所示。图5-35Internet协议(TCP/IP)属性对话框(二)G08GFZW图5-36基于现场总线技术的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统1.典型现场总线简介G08GFZW (1)基金会现场总线基金会现场总线，即Foudation Fieldbus，简称FF，这是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术。 (2)LonWorks现场总线LonWorks是又一具有强劲实力的现场总线技术，它采用了ISO/OSI模型的全部七层通信协议，采用了面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其

24、通信速率从300B/s15MB/s不等，直接通信距离可达到2700m(78kB/s，双绞线)，支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电源线等多种通信介质。 (3)PROFIBUS现场总线PROFIBUS是作为德国国家标准DIN 19245和欧洲标准的现场总线。G08GFZW (4)CAN现场总线CAN是控制网络Control Area Network的简称，最早由德国BOSCH公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。 (5)HART现场总线HART是Highway Addressable Remote Transduer的缩写。 (6)RS-485尽管RS-485不能称为现场总

25、线，但是作为现场总线的“鼻祖”，还有许多设备继续沿用这种通信协议。 (1)PROFIBUS概貌2.PROFIBUS现场总线G08GFZW 1)PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。 2)PROFIBUS由三个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP(Decentralized Periphery)、PROFIBUS-PA(Process Automation)、PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification)。 3)PROFIBUS-DP是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。 4)PROFIBUS-

26、PA是专为过程自动化设计的，可使传感器和执行机构连在一根总线上，并有本征安全规范。G08GFZW 5)PROFIBUS-FMS用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。 (2)PRFIBUS基本特性 1)PROFIBUS协议结构。图5-37PROFIBUS协议结构G08GFZW PROFIBUS-DP：定义了第一、二层和用户接口。第三到七层未加描述。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP设备的设备行为。 PROFIBUS-FMS：定义了第一、二、七层，应用层包括现场总线信息规范(Fieldbus Message Specific

27、ation-FMS)和低层接口(Lower Layer Interface-LLI)。FMS包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务。LLI协调不同的通信关系并提供不依赖设备的第二层访问接口。G08GFZW PROFIBUS-PA：PA的数据传输采用扩展的PROFIBUS-DP协议。另外，PA还描述了现场设备行为的PA行规。根据IEC1158-2标准，PA传输技术可确保其本征安全性，而且可通过总线给现场设备供电。使用连接器可在DP上扩展PA网络。 2)PROFIBUS传输技术。 用于DP/FMS的RS-485传输技术。RS-485传输是PROFIBUS最常用的一种传输技术。这种

28、技术通常称之为H2。采用的电缆是屏蔽双绞铜线。RS-485传输技术基本特征见表5-4。表5-4RS-485传输技术基本特征G08GFZW 用于PA的IEC1158-2传输技术。数据IEC1158-2的传输技术用于PROFIBUS-PA，能满足化工和石油化工业的要求。它可保持其本征安全性，并通过总线对现场设备供电。IEC1158-2是一种位同步协议，通常称为H1。表5-5IEC1158-2传输技术特性G08GFZW 光纤传输技术。PROFIBUS系统在电磁干扰很大的环境下应用时，可使用光纤导体，以增加高速传输的距离。可使用两种光纤导体：一是价格低廉的塑料纤维导体，供距离小于50m情况下使用；另一

29、种是玻璃纤维导体，供距离大于1km情况下使用。许多厂商提供专用总线插头可将RS-485信号转换成光纤导体信号或将光纤导体信号转换成RS-485信号。 3)PROFIBUS总线存取协议。 三种PROFIBUS(DP、FMS、PA)均使用一致的总线存取协议。该协议是通过OSI参考模型第二层(数据链路层)来实现的。它包括了保证数据可靠性技术及传输协议和报文处理。G08GFZW 在PROFIBUS中，第二层称之为现场总线数据链路层(Fieldbus Data Link，FDL)。介质存取控制(Medium Access Control，MAC)具体控制数据传输的程序，MAC必须确保在任何一个时刻只有一

30、个站点发送数据。 PROFIBUS协议的设计要满足介质存取控制的两个基本要求：在复杂的自动化系统(主站)间的通信，必须保证在确切限定的时间间隔中，任何一个站点要有足够的时间来完成通信任务；在复杂的程序控制器和简单的I/O设备(从站)间通信，应尽可能快速又简单地完成数据的实时传输。 令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的时间内得到总线存取权(令牌)。在PROFIBUS中，令牌传递仅在各主站之间进行。G08GFZW 主站得到总线存取令牌时可与从站通信。每个主站均可向从站发送或读取信息。因此，可能有以下三种系统配置：纯主-从系统、纯主-主系统和混合系统。 在总线系统初建时，主站介质存取控制(MAC

31、)的任务是制定总线上的站点分配并建立逻辑环。在总线运行期间，断电或损坏的主站必须从环中排除，新上电的主站必须加入逻辑环。 第二层的另一重要工作任务是保证数据的可靠性。PROFIBUS第二层的数据结构格式可以保证数据的高度完整性。 PROFIBUS第二层按照非连接的模式操作，除提供点对点逻辑数据传输外，还提供多点通信，其中包括广播及有选择广播功能。G08GFZW (1)PROFIBUS-DP的基本功能(见表5-6）表5-6PROFIBUS-DP的基本功能3.PROFIBUS-DPG08GFZW表5-6PROFIBUS-DP的基本功能 (2)PROFIBUS-DP基本特征(见表5-7)G08GFZ

32、W表5-7PROFIBUS-DP基本特征 (3)PROFIBUS-DP系统配置PROFIBUS-DP允许构成单主站或多主站系统。 1)一级DP主站(DPM1)：一级DP主站是中央控制器，它在预定的信息周期内与分散的站(如DP从站)交换信息。G08GFZW 2)二级DP主站(DPM2)：二级DP主站是编程器、组态设备或操作面板，在DP系统组态操作时使用，完成系统操作和监视目的。 3)DP从站：DP从站是进行输入和输出信息采集和发送的外围设备(I/O设备、驱动器、HMI、阀门等)。 4)单主站系统：在总线系统的运行阶段，只有一个活动主站。 5)多主站系统：总线上连有多个主站。 (4)PROFIBU

33、S-DP行规PROFIBUS-DP协议明确规定了用户数据怎样在总线各站之间传递，但用户数据的含义是在PROFIBUS行规中具体说明的。G08GFZW (1)PROFIBUS-PA的基本特性 1) 适合过程自动化应用的行规使不同厂家生产的现场设备具有互换性。 2)增加和去除总线站点，即使在本征安全地区也不会影响到其他站。 3)在过程自动化的PROFIBUS-PA段与制造业自动化的PROFIBUS-DP总线段之间通过耦合器连接，并可实现两段间的透明通信。 4)使用与IEC1158-2技术相同的双绞线完成远程供电和数据传送。4.PROFIBUS-PAG08GFZW 5)在潜在的爆炸危险区可使用防爆型

34、“本征安全”或“非本征安全”。 (2)PROFIBUS-PA传输协议PROFIBUS-PA采用的基本功能来传送测量值和状态。 (3)PROFIBUS-PA设备行规PROFIBUS-PA行规保证了不同厂商所生产的现场设备的互换性和互操作性，它是PROFIBUS-PA的一个组成部分。 (1)PROFIBUS-FMS应用层应用层提供了供用户使用的通信服务。.PROFIBUS-FMSG08GFZW 1)现场总线信息规范(Fieldbus Message Specification-FMS)：描述了通信对象和应用服务。 2)低层接口(Lower Layer Interface-LLI)：FMS服务到第二

35、层的接口。 (2)PROFIBUS-FMS通信模型PROFIBUS-FMS利用通信关系将分散的应用过程统一到一个共用的过程中。 (3)通信对象与通信字典(OD) 1)FMS面向对象通信，它确认5种静态通信对象：简单变量、数组、记录、域和事件，还确认2种动态通信对象：程序调用和变量表。 2)每个FMS设备的所有通信对象都填入对象字典(OD)。G08GFZW (4)PROFIBUS-FMS服务FMS服务项目是ISO 9506制造信息规范MMS(Manufacturing Message Specification)服务项目的子集。 (5)低层接口(LLI)第七层到第二层服务的映射由LLI来解决，其

36、主要任务包括数据流控制和连接监视。 (6)网络管理FMS还提供网络管理功能，有由现场总线管理层第七层来实现。 (7)PROFIBUS-FMS行规FMS提供了范围广泛的功能来保证它的普遍应用。G08GFZW (1)机械本体部分机械本体在自动化设备及生产线中，机械本体是被自动化的对象，也是完成给定工作的主体，是机电一体化技术的载体。 1)连接固定的功能，如数控机床的床身和壳体。 2)实现特定的功能，如数控机床可加工机械零件。 (2)检测及传感器部分检测及传感器部分的作用是获取信息。 (3)控制部分控制部分的作用是处理各种信息并做出相应的判断、决策和指令。 (4)执行机构部分执行机构部分的作用是执行

37、各种指令、完成预期的动作。1.自动化设备及生产线的组成G08GFZW (5)动力源部分动力源部分的作用是向自动化设备及生产线供应能量，以驱动它们进行各种运动和操作。图5-38某工件的传送与分拣自动化生产线的结构示意图2.自动化生产线实例简介G08GFZW (1)系统的控制要求 1) 工件搬运过程： 按下起动按钮，此时系统处于工作状态。由光敏传感器检测到有工件，门架机械手向下运动，到达预定位置后停止。真空吸盘开始吸持工件，经一定时间吸牢。 门架机械手向上运动，到达顶端为止。门架机械手向前运动，到达最前端。 立柱机械手向上运动，到达与被夹持工件同样的高度。立柱机械手向前伸开手臂，准备夹工件。 机械

38、手夹紧工件。G08GFZW 真空吸盘松开工件。 真空吸盘回退到初始位置等待下一次工作。同时，立柱机械手顺时针转动，直到预定位置。 机械手向下运动，到达工作台指定位置，机械手手臂回缩。 机械手逆时针转动回到初始位置，等待下一次工作。 气缸1直推送工件，使之与传送带在一条直线上。 气缸2推送工件到传送带上。 2) 工件分拣过程： 电容传感器检测是否为铁磁性工件，若是，推送到相应的产品箱1中。 光敏传感器1检测高度是否为H1的工件，若是，推送到相应的产品箱2中；否则推送到产品箱3中。G08GFZW (2)系统分析本系统采用5个DNC型气缸分别作为门架机械手的升降缸、前后移动缸、立柱机械手升降缸、手臂

39、伸缩缸和夹紧缸，它们由双电控电磁阀控制。 (3)PLC程序设计 1)地址分配：由系统的控制要求，可确定输入、输出的个数，它们的输入输出信号见表5-8。表5-8输入输出信号G08GFZW图5-39气缸送工件到传送带上的功能图 2)功能图：按照给出的控制要求和实际工作过程，可画出工件传送与分拣系统的功能图。 气缸送工件到传送带上的功能图如图5-39所示。G08GFZW 工件搬运功能图如图5-40所示。图5-40工件搬运功能图G08GFZW 工件分拣功能图如图5-41所示。 3)程序略。 1) 调整自动化生产线中的每一个运动部件，使之满足其控制要求。 2) 调整检测装置，使各部件运动位置变化的检测准

40、确。 3) 调整各联锁及互锁元件，使其满足动作要求。 4) 调整全局的动作情况，使整个动作满足局部服从全局、全局满足局部的动作要求。3.调试步骤G08GFZW图5-41工件分拣功能图G08GFZWG08GFZW 1)电动机应保持表面清洁，进、出风口必须保持畅通，不允许水滴、油污或金属屑等异物掉入电动机的内部。 2)经常检查运行中的电动机负载电流是否正常，用钳形电流表查看三相电流是否平衡，三相电流中的任何一相与其三相平均值相差不允许超过 10%。 3)对工作在正常环境条件下的电动机，应定期用绝缘电阻表检查其绝缘电阻；对工作在潮湿、多尘及含有腐蚀性气体等环境条件的电动机，更应该经常检查其绝缘电阻，

41、其绝缘电阻至少为 0.5。1. 电动机日常维护与保养G08GFZW 4) 经常检查电动机的接地装置，确保牢固可靠。 5) 经常检查电动机的温升是否正常。 6)经常检查电动机的振动、噪声是否正常，有无异常气昧、冒烟、起动困难等现象，一旦发现，应立即停车检修。 7) 经常检查电动机轴承是否有过热、润滑脂不足或磨损等现象。 8) 对于绕线转子异步电动机，应检查电刷与集电环之间的接触压力、磨损及火花情况，发现有不正常的火花时，需进一步检查电刷或清理集电环表面，并校正电刷弹簧压力。 9)对于直流电动机，应检查换向器表面是否光滑圆整，有无机械损伤或火花灼伤。 10)检查电动机的引出线是否绝缘良好、连接可靠

42、。G08GFZW 1) 电气柜的门、盖、锁及门框周边的耐油密封垫均应良好。 2) 操纵台上的所有操纵按钮、主令开关的手柄、信号灯及仪表护罩都应保持清洁完好。 3) 检查接触器、继电器等电器的触点系统吸合是否良好，有无噪声、卡住或迟滞现象，触点接触面有无烧蚀、毛刺或穴坑；电磁线圈是否过热；各弹簧的作用力是否适当；灭弧装置是否完好无损等。2.控制设备的日常维护保养G08GFZW 4) 试验位置开关能否起到位置保护作用。 5) 检查各电器的操作机构是否灵活可靠，有关整定值是否符合要求。 6)检查各线路接头与端子板的连接是否牢靠，各部件之间的连接导线、电缆或保护导线的软管，不得被冷却液、油污等腐蚀，管

43、接头处不得产生脱落或散头等现象。 7) 检查电气柜及导线通道的散热情况是否良好。 8) 检查各类指示信号装置和照明装置是否完好。 9) 检查电气设备和工业机械上所有裸露导体件是否接到保护接地专用端子上，是否达到了保护电路连续性的要求。G08GFZW 1.直觉检查法2.信号寻迹法3.信号注入法4.同类比对法5.波形观察法6.参数测试法G08GFZW (1)电压测试电压测试可将实际测得的电压值与正常值相比较，通过比较，能帮助找到有故障电路的位置。 (2)电流测试电流测试可将实际测得的电流值与正常值相比较。 (3)电阻测试进行电阻测试时，可将实际测试得到的电阻值与正常值相比较。7.分隔测试法8.更新

44、替换法9.短接法10.分析判断法G08GFZW 1)详细询问操作者。 2)通过看、听、闻、摸等，是否发现如破裂、杂声、异味、过热等特殊现象。 3)在确定无危险的情况下，通电试车。 (1)先动脑、后动手从故障现象的确定，分析、检测和判断，都要保持清醒的头，正确的分析，可以起到事半功倍的效果。 (2)检测顺序2.根据故障的现象，分析故障，确定故障的大致范围3.利用仪器仪表进行检测，找出故障点1.充分了解故障发生时的具体情况G08GFZW 1)先检查电源，再检查电路和负载。 2)先检查公共回路，再检查各分支回路。 3)先检查控制电路，再检查主电路。 4)先检查容易测量的部分(电气箱内)，再检查不容易

45、检测的部分(设备上的器件)。 交流回路，刨床工作台步进、前进控制回路。 直流回路，刨床工作台步进和前进两条支路(不含步退和后退的公共支路)。 5) 测量某一支路时，可从电源向负载方向逐步测量检查；也可以从负载向电源方向逐步测量和检查；还可以直接从电路中间向两侧(电源和负载)进行检测 。G08GFZW (3) 特殊故障，要特殊处理没有必要按部就班的检查一遍。 1)在找出故障点和修复故障时，对故障点的修复处理要合理、可靠，要根除故障，切忌“头疼医头，脚疼医脚”。 2)找出故障点后，一定要针对不同故障情况和部位相应采取正确的修复方法，不要轻易采用更换电器元件和补线等方法，更不允许轻易改动电路或更换规

46、格不同的电器元件，以防止产生人为故障。 3)在故障点的修理工作中，一般情况下应尽量做到复原。 4) 电气故障修复完毕，需要通电试运行时，应和操作者配合，并向操作人员说明应注意的问题，避免出现新的故障。 5) 每次排除故障后，应及时总结经验，并做好维修记录。4.检测出故障点后，予以修复处理G08GFZWG08GFZW图5-42电气系统干扰示意图G08GFZW (1)外部干扰来自系统的外部，如电网的波动、大型用电设备的起停、电磁辐射等。 (2)内部干扰来自系统的内部，如系统的软件干扰、分布电容、多点接地等。 (1)传导耦合干扰从导线进入电路。 (2)静电耦合干扰信号通过分布电容进行传递。 (3)电

47、磁耦合在空间磁场中电路之间的互感耦合。2.干扰的作用途径1.干扰的来源G08GFZW (4)公共阻抗耦合多个电路的电流流经同一公共阻抗时所产生的相互影响。 (1)共模干扰在电路输入端相对公共接地点同时出现的干扰。 (2)串模干扰串联叠加在工作信号上的干扰。 (1)静电干扰大量物体表面都存在有静电电荷，特别是含有电气控制的相关设备。 (2)磁场耦合干扰磁场耦合干扰是指大电流周围磁场对电气设备回路耦合形成的干扰。3.干扰的作用形式4.电磁干扰的种类G08GFZW (3)漏电耦合干扰漏电耦合干扰是因绝缘电阻降低而由漏电流引起的干扰，多发生于工作条件比较恶劣的环境或器件性能退化、本身老化等情况下。 (4)共阻抗干扰共阻抗干扰