Неполадки модернизированных станков с ЧПУ: советы и рекомендации профессионалов

Иногда приходится сталкиваться с ситуациями, когда сбои в работе станков, модернизированных и внедренных на предприятии у заказчика, происходят по причинам, связанным с субъективными факторами, не имеющими прямого отношения к качеству выполненных работ.

Поскольку сбой в работе станка — это, прежде всего, потерянная прибыль, больно бьющая по карману его владельца, компания «Элмис» разработала ряд рекомендаций, соблюдение которых позволит значительно уменьшить ущерб, связанный со сбойными ситуациями, а также предупредить появление таких ситуаций впредь.

Эти рекомендации очень просты, но для их пояснения рассмотрим сначала несколько причин, приводящих к проблемам в данной сфере:

Причина первая: другая конфигурация систем ЧПУ.

Если еще лет 10 — 15 назад ремонтные службы любого промышленного предприятия на территории стран СНГ более-менее успешно справлялись с неполадками управляющих систем с помощью осциллографа, цифрового вольтметра и паяльника, то теперь ситуация радикальным образом изменилась.

На смену традиционному построению систем ЧПУ из множества дискретных элементов, пригодных для отдельного тестирования и замены, пришли большие интегральные схемы (БИС) с высокой плотностью монтажа, расстоянием между отдельными контактами менее 0,5 мм и высокой степенью интеграции. Их реальное быстродействие и, как следствие, таймерные интервалы, достигают порядка 1…2 миллисекунд, в то время как в старых системах ЧПУ эти величины составляли примерно 20…25, а иногда даже и 100…150 миллисекунд.

Архитектура современных управляющих систем также стала совершенно иной — теперь это уже не просто электронные устройства наподобие радиоприемника или телевизора, а высокотехнологичные промышленные компьютеры, оснащенные «мозгом» (процессором), памятью (на интегральных микросхемах, флэш-картах, жестких дисках или других современных носителях) и подобием искусственного интеллекта — операционной системой и базовым матобеспечением с широчайшим набором сервисных возможностей.

Что касается цифровых и даже аналоговых сервоприводов — то и они представляют собой сейчас полноценные промышленные контроллеры с высокой степенью интеграции и развитыми возможностями настроек и программирования.

Все эти новые, гораздо более высокие, чем раньше, аппаратные возможности потребовали в качестве своеобразной «платы» за себя отказа от прежних, привычных многим инженерам из служб эксплуатации методов диагностики, ремонта и обслуживания.

Теперь уже невозможно, как раньше, замерив напряжения в нескольких десятках контрольных точек, быстро найти вышедший из строя резистор или конденсатор и, заменив его на аналогичный, восстановить работоспособность отказавшей системы. В руководствах по эксплуатации на современные системы ЧПУ практически полностью отсутствуют электросхемы и спецификации использованных элементов, не говоря уже о том, что сами эти руководства часто написаны на английском, немецком или другом иностранном языке.

На смену прежним осциллографам и цифровым вольтметрам пришли руководства с параметрами и правилами работы и управления, которые приходится внимательно изучать. Недостаточное изучение или несоблюдение этих правил способно привести как к вполне безобидным сбоям, так и к более серьезным последствиям, чреватым выходом из строя дорогостоящего оборудования.

Отсюда можно сделать первый практический вывод: поскольку современные системы ЧПУ и сервоприводы являются принципиально новыми программно-аппаратными устройствами, требования к квалификации обслуживающего персонала становятся более высокими.

Причина вторая: другие уровни программного обеспечения.

Программное обеспечение современных систем ЧПУ можно разделить как бы на четыре уровня. Первый уровень — это та операционная система, в которой работает промышленный компьютер (обычно это DOS или Windows) с соответствующим набором управляющих команд, которые необходимо знать оператору. Второй уровень — базовое матобеспечение, поставляемое изготовителем устройства ЧПУ. Как правило, оно глубоко «упрятано» в недрах системы и недоступно для редактирования.

Третий уровень — это так называемые программы электроавтоматики (PLC-программы), которые определяют «привязку» данной системы ЧПУ к конкретной модели станка, и, следовательно, то, насколько эффективно данный станок будет с этой системой ЧПУ работать. Эти программы пишутся разработчиками проектов новых станков с ЧПУ или разработчиками проектов модернизации. От качества их выполнения напрямую зависит надежность работы станка, полнота реализации его конструктивных возможностей, удобства работы для оператора и впечатления от станка в целом.

И, наконец, четвертый уровень — технологические программы обработки деталей, которые обычно загружаются в систему ЧПУ извне и могут редактироваться прямо на станке в процессе отладки.

Поскольку второй и третий уровни ПО для пользователя, как правило, недоступны, причинами возможных сбоев могут быть проблемы в первом или последнем из них: в операционной системе или программах обработки деталей.

Сбои, зависящие от неправильно написанных технологических программ, зависят только от квалификации работающих на предприятии технологов-программистов и качества изучения ими языка программирования, присущего данной системе ЧПУ. К выходу из строя системы управления они обычно не приводят, но могут привести к поломке инструмента или иной порче механической структуры станка (повреждению стола, выходу из строя шарико-винтовых пар и т.д.)

Что касается проблем, связанных с операционной системой, то они, как правило, происходят из-за неквалифицированных действий оператора, случайно или умышленно нарушающего общеизвестные правила работы с персональным компьютером, каковым и является современная система ЧПУ. Это может быть стирание исполняемых или системных файлов, внесение произвольных изменений в настройки BIOS, задание неправильных команд, некорректное прерывание выполняемых операций, запуск программ, зараженных вирусами, и т.д.

Отсюда вытекает второй практический вывод: как и любые персональные компьютеры, современные системы ЧПУ подвержены всем компьютерным «болезням», предупреждать которые гораздо легче, чем лечить. Повышенная сложность систем и возможность их использования «не по назначению» делают актуальным вопрос о компьютерной безопасности и наличии на предприятии средств дополнительного контроля.

Причина третья: побочные эффекты экономии.

Очень часто по экономическим причинам из предложенных вариантов возможной модернизации станка заказчик выбирает компромиссный вариант, устраивающий его прежде всего по цене, и только во вторую очередь — по качеству. Далеко не всегда выбранный таким образом вариант является наиболее оптимальным с точки зрения сбалансированности полученной конфигурации.

В качестве иллюстрации можно привести пример, когда с целью экономии средств при модернизации станка заказчик принял решение оставить старый привод главного движения, установив на станок новую систему ЧПУ. В результате, несмотря на качественно выполненную исполнителем работу по «стыковке» новой системы ЧПУ с данным станком, из-за нестабильности работы старого электропривода новая система ЧПУ и современное электрооборудование не смогли в полной мере обеспечить требуемую надежность работы модернизированного станка.

Поскольку ситуации возможной несовместимости старых и новых комплектующих, оставленных в пределах одной конфигурации, заранее предсказать невозможно, избежать их можно только в случае полной модернизации всех систем, и желательно с использованием компонентов от одного производителя.

Таким образом, третий вывод: излишняя экономия средств на этапе утверждения проекта способна привести к определенным проблемам в будущем. Для их избежания компания-претендент на выполнение работ должна приложить максимум усилий, чтобы убедить заказчика в правильности предлагаемого именно ею варианта конфигурации.

Причина четвертая: неблагоприятные условия эксплуатации станка.

Реальный случай из практики: после наступления устойчиво жаркой погоды прекрасно работавший до этого станок внезапно начал давать сбои. Справедливо рассудив, что, возможно, это происходит из-за перегрева электрооборудования, находящегося в пристаночном электрошкафу, обслуживающий персонал приоткрыл дверцы электрошкафа и продолжал эксплуатацию станка в таком состоянии.

Сбои прекратились, но через некоторое время вышел из строя блок питания комплекта приводов системы ЧПУ HEIDENHAIN. Прибывшие по вызову представители компании, проводившей модернизацию станка, обнаружили на элементах установленных в шкафу приводов слой стальной пыли, который вполне мог стать причиной указанной ситуации.

После долгого предъявления взаимных претензий и поиска виновных испорченный блок питания был заменен по гарантии, но время, затраченное на выяснение всех обстоятельств, и средства, потерянные заказчиком за время простоя станка, уже, к сожалению, не вернешь.

Такого бы, скорее всего, не произошло, если бы еще на этапе разработки технического задания будущий исполнитель работ или заказчик предусмотрели возможность работы станка при температурах, значительно превышающих обычные для данного предприятия.

Четвертый практический вывод: сложная и дорогая импортная техника требует соблюдения довольно жестких условий эксплуатации. При отсутствии гарантии четкого обеспечения этих условий разработчик проекта должен предусмотреть, а заказчик утвердить создание определенного «запаса прочности» в виде принятия соответствующих мер (например, установки в электрошкафах кондиционеров).

Причина четвертая: неблагоприятные условия эксплуатации станка.

Здесь вообще широкое поле для возникновения самых различных ситуаций, доходящих порой до настоящих курьезов. Присущая некоторым людям природная любознательность, свободомыслие и оригинальность мышления, с одной стороны, отсутствие привычки просчитывать последствия своих действий, с другой стороны, и внутреннее сопротивление таким понятиям, как «строгое соблюдение производственной дисциплины», «скрупулезное соблюдение всех аспектов производственного процесса» и т.д., с третьей, приводят к вмешательству в области, для этого явно не предназначенные.

Например: оператор станка с ЧПУ одного из промышленных предприятий внезапно захотел определить геометрический центр вращения поворотного стола. Для этого он не нашел ничего лучшего, как, отвинтив несколько винтов и сняв защитную крышку датчика круговых перемещений марки ЛИР, получить доступ к его внутренней полости, совпадавшей по расположению с искомой осью вращения.

Все бы было ничего, если бы, снимая крышку, он не утерял одну из предохранительных шайбочек, надетых на державшую крышку винты. Не обратив на это внимания, при установке крышки назад он «пережал» лишенный шайбочки винт, и в результате полученного перекоса раздавил находящееся в корпусе датчика прецизионное штриховое стекло.

Такая самодеятельность не в меру «находчивого» оператора обошлась предприятию в 1800 долларов, не говоря уже о длительном простое высокопроизводительного станка.

Еще пример: оператор станка с ЧПУ другого предприятия очень любил компьютерные игры. Поскольку на устройстве ЧПУ обслуживаемого им станка стандартного дисковода не было, он пошел на определенные расходы и приобрел внешний дисковод, подключаемый к компьютеру через разъем последовательного порта (RS232). Не зная о том, что по правилам компьютерной безопасности необходимо сначала подключать к разъему внешнее устройство, а уже затем включать компьютер в сеть, он несколько раз осуществлял «горячее» подключение своего дисковода к системе ЧПУ, причем дисковод, естественно, никоим образом не заземлял.

Такая практика привела к тому, что в одно из таких подключений COM-порт УЧПУ не выдержал, и в результате оператор лишился возможности поиграть в обед в любимый «Тетрис», а завод — загружать в станок технологические программы.

Отсюда можно сделать пятый, пожалуй, самый основной, практический вывод: отсутствие мероприятий по должному наведению порядка в сфере производственной и технологической дисциплины способно нанести заводу ощутимый финансовый урон. Несмотря на всю свою непопулярность, в современных условиях они крайне необходимы.

Большую роль в проблемах с обслуживаемыми станками играет простая невнимательность и отсутствие системы контроля за неисправностями. При выяснении причин имевшихся сбоев довольно часто можно встретить ситуацию, когда в ответ на вопрос «Когда именно произошел сбой?» оператор недоуменно пожимает плечами, а на вопрос «Что сообщала при этом система ЧПУ?» честно отвечает «Не помню».

В руководствах по эксплуатации, поставляемых вместе с модернизированным станком, как правило, всегда присутствует раздел, посвященный профилактике возможных нештатных ситуаций и действиям, которые следует предпринимать, в случае если они произошли. В зависимости от сложности системы и квалификации разрабатывавших руководство программистов, такая информация может занимать от десяти до нескольких сотен страниц.

Их тщательное изучение и правильное выполнение способны значительно уменьшить риск потерь, возникающих из-за непредвиденных сбоев.

--------------------------------------------------------------------------------

На основе всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что проблем с эксплуатацией модернизированных станков избежать можно, но для этого необходимо предпринять определенные усилия, начиная с момента заказа проекта модернизации.

К ним относятся:

1. Правильный выбор компании, которая будет осуществлять работы по модернизации.

Здесь имеется в виду тот факт, что отсутствие сбоев и, следовательно, надежная работа станка прямо зависят от того, насколько качественно была написана программа электроавтоматики для новой конфигурации станка, насколько грамотно был спроектирован электрошкаф и осуществлен электромонтаж, верно подобраны комплектующие, правильно настроены электроприводы и т.д. — то есть от качества разработки проекта модернизации и его практического выполнения.

А это, в свою очередь, зависит от наличия в компании-претенденте высококвалифицированных программистов, имеющих опыт работы с данным типом станков и выбранными системами ЧПУ, опытных инженеров-электроников, электриков, слесарей-монтажников и других специалистов, чьими руками данная работа будет претворяться в жизнь.

Подробнее о принципах подбора исполнителя будет рассказано в статье «Как правильно выбрать партнера по модернизации станков» (следите за нашими дальнейшими публикациями).

2. Тщательная проработка технического задания с учетом даже самых незначительных мелочей.

Современные системы ЧПУ обладают очень широким набором технологических и сервисных возможностей. Это и различные типы программирования, и различные виды компенсаций, способы представления рабочей зоны, функции контроля, ручные, настраиваемые и автоматические циклы, сложные режимы обработки, форма представления на экране оперативной информации и многое другое.

Если заказчик хочет, чтобы его модернизированный станок был способен выполнять какой-то сложный вариант обработки с автоматическим контролем каких-то конкретных параметров и при этом выводить на экран ЧПУ вполне определенные сообщения для оператора в каком-то специфическом виде, он должен заранее согласовать с исполнителем работ все тонкости своих пожеланий.

Проведенный исполнителем предварительный анализ вполне может показать, что на станке такой конфигурации осуществить требуемый вариант обработки или достичь необходимых уровней точности будет технически невозможно, или же придется изменить модель ранее согласованной системы ЧПУ, или возникнет необходимость докупить не предполагавшиеся ранее к закупке дополнительные устройства (кондиционеры, датчики, специализированные модули, устройства сопряжения и т.д.).

В любом случае, по завершении работ заказчик вправе рассчитывать на получение только тех функций, которые были записаны в техническом задании, и в том объеме, который был обеими сторонами заранее согласован. Выдвижение заказчиком дополнительных требований уже после завершения работ, или попытки эксплуатировать станок в несогласованных с исполнителем режимах способны привести к сбоям в работе и, соответственно, конфликту между сторонами.

3. Необходимость серьезного обучения своего персонала.

Как уже разъяснялось выше, качественно иной технический уровень современных систем управления и приводов требует значительного переобучения специалистов по обслуживанию станков с ЧПУ, работающих на предприятии у заказчика.

На первый план выдвигается повышение общей и специальной компьютерной грамотности, а также владение иностранными языками в объеме, достаточном для чтения руководств по эксплуатации и диагностических сообщений на экране пульта оператора.

Если на предприятии используется несколько станков, объединенных в компьютерную сеть с одним или несколькими управляющими серверами, то здесь уже не обойтись без грамотных системных программистов, способных не только определять вероятные причины возможных сбоев, но и уметь своими силами устранять любые неполадки, связанные с функционированием программного и аппаратного обеспечения.

4. Принятие мер по укреплению производственной дисциплины.

Новая техника — дорогая техника. Обращение с ней требует бережного и квалифицированного ухода, а также тщательного выполнения всех рекомендаций завода-изготовителя, начиная с создания резервных копий рабочих настроек и заканчивая регулярными проверками всех систем с помощью диагностических и антивирусных программ, поддержанием на рабочих местах рекомендуемых климатических условий и банальной очисткой от грязи и пыли.

Вся эксплуатационная документация, поступающая заказчику вместе с модернизированным станком, должна храниться в строго определенном месте у конкретного ответственного лица, занятого обслуживанием данных станков с ЧПУ. В случае ее утери или порчи должны приниматься меры к немедленному получению дубликатов, либо путем обращения к компании, проводившей модернизацию, либо к предприятию-изготовителю систем ЧПУ.

Еще лучше, если специалисты заказчика самостоятельно снимут копии со всей поступившей документации (руководств, компакт-дисков, дискет и т.д.), и будут хранить их в различных местах с возможностью быстрого нахождения в случае необходимости.

Использование станочных систем ЧПУ в качестве компьютеров для отладки собственных программ или запуска на них компьютерных игр должно быть строжайше запрещено!

Путем обеспечения тех или иных мер безопасности должна быть ограничена возможность несанкционированного доступа к рабочим настройкам систем ЧПУ (особенно каталогам операционной системы и настройкам BIOS), а также возможность загрузки в системы посторонних файлов без их проверки на наличие вирусов. Если системы ЧПУ станков объединены в компьютерную сеть, следует предпринять шаги и по обеспечению общесетевой безопасности, как на уровне участка (цеха), так и на уровне завода в целом.

5. Ведение подробного учета профилактических работ и возникающих неисправностей.

Подобно тому как в медицине для правильной постановки диагноза огромное значение имеет история болезни, так и для специалистов, занимающихся ремонтом станков с ЧПУ, неоценимую помощь может оказать ведение двух журналов — журнала учета профилактических работ и журнала учета сбойных ситуаций.

Журнал учета профилактических работ должен находиться у специалистов, обслуживающих станки с ЧПУ, и в нем должны отражаться все действия, которые были проведены с этими станками в рамках регулярного технического обслуживания согласно рекомендаций завода-изготовителя.

Когда проводилась последняя проверка на вирусы, что она показала, были ли обнаружены вирусы, если да — то какие, удалось ли их полностью ликвидировать, каким образом это удалось, как работал после этого станок, и т.д. — все это должно регулярно заноситься в журнал и храниться в доступном, но безопасном месте.

Журнал учета сбойных ситуаций должен находиться непосредственно на рабочем месте оператора станка с ЧПУ, и в него должны заноситься все, даже самые незначительные, сбои или отказы, которые произошли со станком за время его эксплуатации.

Когда произошел сбой, какого рода был сбой, что сообщала система ЧПУ, какую операцию выполнял станок, какой был установлен режим, что предшествовало сбою, удалось ли ликвидировать сбой, если да, то каким образом, сколько времени простаивал станок, были ли какие-то сопутствующие эффекты (звуки, запах) и т.д. — крайне важная информация, наличие которой позволит не только быстрее запустить станок в работу, но и найти и устранить причины, порождающие данные ситуации.

От тщательного ведения этих двух журналов, а также от реального внедрения на практике всех перечисленных выше рекомендаций в немалой степени зависит то, насколько надежно будут работать модернизированные станки.

В качестве итога хочется выразить надежду, что данные рекомендации смогут реально помочь многим предприятиям в деле модернизации станков с ЧПУ. Обладая более чем десятилетним опытом работы в этой области, компания «Элмис» оказывает заказчикам бесплатные услуги по экспертной оценке оборудования на предмет возможной модернизации.

Валерий Шпак, инженер отдела информации компании «Элмис»

Профтехнологии (http://proftech.ru/index.php)
31.07.2008