数控机床电气维修技术——SINUMERIK81K/840D系统

本书以数控机床广泛应用的SINUMERIK810D/840D系统为例，从电气维修的角度深入浅出地介绍了系统操作、编程基础、数据备份与恢复、系统诊断信息、数据装置与操作部件、驱动系统、机床数据设置与调整、误差补偿、PLC及编程指令、典型控制电路及故障维修、故障诊断与维修实例、数控系统和维护与保养等内容。

第1章　绪论

1.1数控系统

1.1.1　数控系统的组成

1.1.2　数控系统的工作过程

1.2数控机床的控制方式

1.2.1　运动轨迹控制类型

1.2.2　反馈控制类型

1.3数控机床电气维修的基本条件

1.3.1　维修人员

1.3.2　常用维修仪器与工具

1.3.3　技术资料

1.4数控机床电气维修步骤

1.4.1　电气维修步骤

1.4.2　电气维修注意事项

1.5电气维修对象及故障分类

1.5.1　电气维修对象

1.5.2　电气故障分类

1.6电气故障诊断方法

1.6.1　数控系统故障诊断方法

1.6.2　一般电气故障诊断方法

第2章　系统操作

2.1操作面板

2.1.1　机床操作面板

2.1.2　机床控制面板

2.2屏幕显示及功能软键

2.2.1　屏幕显示区域

2.2.2　操作区域及软键

2.3手动操作方式

2.3.1　点动工作方式

2.3.2　手持单元操作

2.4　返参考点

2.5　重新定位

2.6　手动数据输入工作方式

2.7　自动工作方式

2.8　零件程序编辑

2.8.1　编辑零件程序

2.8.2　当前零件程序的修改与模拟

2.9　程序控制

第3章　编程基础

3.1机床坐标系

3.1.1　机床坐标系的定义

3.1.2　机床坐标系和工件坐标系

3.2零件程序

3.2.1　程序结构

3.2.2　程序段的组成

3.3　加工设置G指令

3.4　零点偏置G指令

3.5　加工运动G指令

3.6　螺纹加工G指令

3.7　加工控制G指令

3.8　主轴控制G指令

3.9　固定点接近G指令

3.10　R参数

第4章　数据备份与恢复

4.1数据文件

4.2　常用通信软件及接口设置

4.2.1　常用通信软件

4.2.2　RS232C　接口设置

4.2.3　RS232C　电缆

4.3数据备份

4.3.1　数据备份

4.3.2PCU20数据备份

4.3.3MMC103数据备份

4.4数据恢复

4.4.1NC总清和PLC总清

4.4.2　系列备份数据的恢复

4.4.3　分区备份数据的恢复

第5章　系统诊断信息

5.1　诊断操作区域

5.2　轴调整信息

5.2.1　轴控制信息

5.2.2　轴状态信息

5.3驱动调整信息

5.3.1　驱动控制信号

5.3.2　驱动状态信息

5.4常见自诊断报警信息

5.4.1　NCK报警

5.4.2　PLC报警

5.4.3　驱动系统报警

第6章　数控装置与操作部件

6.1810D数控系统

……

第7章　驱动系统

第8章　机床数据设置与调整

第9章　误差补偿

第10章　PLC及编程指令

第11章　典型控制电路及故障维修

第12章　故障诊断与维修实例

第13章　数控系统的维护与保养

参考文献2100433B

本书以数控机床广泛应用的SINUMERIK810D/840D数控系统为例，深入浅出全面介绍了系统操作、编程基础、数据备份与恢复、系统诊断信息、数据装置与操作部件、驱动系统、机床数据设置与调整、误差补偿、PLC及编程指令、故障诊断与维修实例、数控系统的维护与保养等内容。

本书内容全面、图文并茂，具有较强的实用性，可作为从事数控机床电气维修、调试及操作人员，特别是刚接触SINUMERIK810D/840D系统的维修人员的参考书。

前言

第1章西门子840D数控系统概述1

1.1西门子840D数控系统简介1

1.1.1数控系统的组成及控制对象1

1.1.2西门子840D数控系统的性能和特点4

1.2西门子840D数控系统的硬件系统7

1.2.1硬件系统的构成7

1.2.2SINUMERIK 840D数控系统各硬件的功能8

第2章西门子840D数控系统基本操作及检查19

2.1机床操作面板的功能及操作19

2.1.1常用机床面板操作键功能及维修应用19

2.1.2手动控制运行操作20

2.1.3半自动控制运行操作21

2.1.4自动控制运行操作22

2.1.5手持单元操作22

2.2操作面板(OP012)的操作及连接24

2.2.1操作面板(OP012)简介24

2.2.2操作面板(OP012)的连接26

2.3西门子840D数控系统报警信息28

2.3.1西门子840D数控系统报警信息的查看28

2.3.2查看西门子840D数控系统PLC输入/输出状态29

2.3.3查看、修改机床参数30

2.4西门子840D数控系统数据系列备份31

2.4.1数据系列备份32

2.4.2NC和PLC总清36

第3章数控机床参考点故障的维修37

3.1数控机床参考点37

3.1.1机床参考点的设置37

3.1.2换刀位置的设置44

3.1.3交换工作台位置的设置47

3.2机床不返回参考点的故障诊断与维修49

3.2.1不返回参考点故障诊断与维修实例50

3.2.2进给电动机编码器故障诊断与维修实例53

图解数控机床维修快速入门——西门子840D数控系统目录 第4章西门子840D数控系统故障诊断与维修59

4.1CNC故障诊断与维修59

4.1.1系统软件故障诊断与维修实例59

4.1.2系统硬件故障诊断与维修实例63

4.1.3OP故障诊断与维修实例66

4.1.4MCP故障诊断与维修实例68

4.2电源故障诊断与维修69

4.2.1电源不能接通故障诊断与维修实例70

4.2.2电源模块故障诊断与维修实例（见下表）72

4.3主轴驱动系统故障诊断与维修72

4.3.1主轴伺服电动机（1PH7/1PH8系列）故障诊断与维修实例73

4.3.2主轴驱动器故障诊断与维修实例74

4.4伺服进给系统故障诊断与维修75

4.4.1伺服进给系统简介75

4.4.2伺服进给系统维修实例76

第5章PLC机床控制及报警80

5.1S7300系列模块81

5.1.1S7300系列模块硬件安装与维护81

5.1.2S7300 模块的编址85

5.1.3S7300 I/O模块的扩展85

5.2STEP 7的程序设计86

5.2.1STEP 7程序的设计方法87

5.2.2S7300软件基础89

5.3西门子PLC编程软件STEP 7的使用91

5.3.1西门子840D数控系统的联机91

5.3.2建立交叉参考表98

5.3.3在线监控PLC102

5.4PLC机床用户报警102

5.4.1西门子840D数控系统中的PLC用户报警102

5.4.2PLC报警故障诊断与维修实例104

附录西门子840D系统报警内容、原因及解决方法109

参考文献120

中国湖泊众多，面积在1km2以上的湖泊有2300多个，湖泊总面积为7.2万km2，约占国土总面积的0.8%，在维系区域水土利用安全和生态环境安全中发挥着重要作用。但由于受人口增长、水土不合理利用和社会经济发展的影响，湖泊区域面临植被退化、水资源匮乏、生态环境脆弱、环境污染严重、旱涝灾害频繁等诸多问题。湖泊生态服务功能和经济社会价值下降，严重制约着湖区社会经济的可持续发展。对湖泊区域土地利用、生态环境进行科学认识评价和合理优化调控，有效利用和配置自然资源，保护紧缺的淡水资源，保障区域土地利用安全和生态安全，促进区域社会经济和人口、资源环境协调发展，既是资源环境领域研究的热点问题，又是生态进步、生态经济发展和生态文明建设的迫切需求，已成为湖区科学发展面临的紧迫而又艰巨的任务。

鄱阳湖是我国第一大淡水湖，每年经鄱阳湖调蓄注入长江的水量平均达1450亿m3，占长江平均年流量的15%以上，超过黄河、淮河、海河三大河流水量的总和，是长江中下游地区生态安全、饮水安全的重要保障，在调洪蓄水、气候调节和生物多样性保护等方面，具有无法估量的社会、经济和生态价值。2009年12月国务院正式批复《鄱阳湖生态经济区规划》，将鄱阳湖生态经济区建设纳入国家战略。该区域国土面积为5.12万km2，占江西省国土面积的30%左右，人口占江西省的50%左右，经济总量占江西省的60%以上，是江西综合实力最强、发展潜力最大的地区。其发展定位是要成为“全国大湖流域综合开发示范区、长江中下游水生态安全保障区、加快中部崛起重要带动区、国际生态经济合作重要平台”。鄱阳湖生态经济区建设，是立足于该区域独特的区位、资源、生态环境的特色和优势，把保护好生态环境和发展生态经济有机结合的重大战略，事关长江流域生态安全和江西省中部崛起。

本书以鄱阳湖区“人—地—水”的关系问题处理为切入点，选择鄱阳湖环湖区的南昌县、新建县、进贤县、九江县、永修县、德安县、星子县、都昌县、湖口县、余干县、鄱阳县共11个县作为研究区域，利用“3S”技术提取1985—2005年来湖区土地利用数量结构、空间格局变化的关键信息，结合自然因素、人为因素，定性和定量地分析了土地利用变化的驱动机理，结合土地利用景观格局、湿地生态系统服务功能、生态环境脆弱性等方面分析了土地利用变化的生态效应，并对湖区资源环境承载力进行动态分析和趋势预测，构建了基于生态承载力分析的土地生态评价模型（LUCRECC）并进行实证研究。以此为基础，结合区域发展总体规划、资源环境演变、社会经济发展等情况，以构建和谐的“人—地—水”关系、保持土地生态系统结构和功能的可持续性、平衡区域自然资源生态需求和生态供给为目标，从直接调控、间接调控、科学技术调控、可持续管理调控等方面，探讨对土地利用优化、调控的生态管理机制，引导土地利用分区和加强土地利用过程管理，维持生态系统的健康和生物多样性，促进湖区经济发展和人口、资源与环境的协调，为湖区资源环境永续利用和社会经济协调发展提供决策依据。对鄱阳湖区土地利用和生态安全的认识和解决具有一定的指导意义，对鄱阳湖生态经济区建设以及江西省科学发展、绿色崛起具有一定的支撑作用，对其他类似区域的土地利用和生态管理具有较好的参考价值。

前言大湖区域土地利用变化与生态管理——以鄱阳湖区为例本书共10章，主要研究内容包括：

1）鄱阳湖区土地利用格局变化及其驱动力分析，结合自然环境因素、人类活动因素、经济发展因素、土地政策因素等，对土地利用变化的驱动力进行了定性和定量的分析，并得出鄱阳湖区“人—地—水”关系问题的处理是鄱阳湖区土地利用变化的根本动力。

2）鄱阳湖区土地利用变化的生态环境效应分析，结合湖区土地利用生态环境质量指数动态分析和生态贡献率分析，对土地利用变化引发的生态环境效应进行了综合评价。

3）鄱阳湖区土地利用变化对资源环境承载力的影响分析，结合土地资源承载力、水资源承载力、生态环境承载力等，分析了湖区资源环境承载力的变化，以及研究区域各县生态足迹盈余情况。

4）基于资源环境承载力的土地生态评价模型（LUCRECC）研究，以乡镇行政区为分析单元，结合区域人口、经济和社会发展情况，在生态足迹理论的基础上建立土地利用变化分析模型，分析了土地利用变化对资源环境承载力的影响。

5）基于“人—地—水”协调的土地利用变化生态管理机制研究，认为最根本的是“人—地—水”关系的处理，并提出了湖区可持续发展的生态调控措施和对策。结合土地利用和生态功能分区、湿地生态系统保护和恢复、自然保护区建设、生态补偿等方面，对鄱阳湖湿地生态管理、鄱阳湖国家自然保护区、鄱阳湖区生态管理与公众参与等进行了专题分析。

本书在资料数据收集和编写过程中，得到了中国农业大学资源与环境学院朱德海教授、张凤荣教授，江西省山江湖开发治理委员会办公室（江西省遥感信息系统中心）林联盛高级工程师，江西农业大学国土资源与环境学院赵小敏教授、陈美球教授、黄宏胜副教授，江西省鄱阳湖流域农业生态工程技术研究中心金志农研究员等单位领导、老师的大力支持和热心帮助。此外，就读于江西农业大学土地资源管理专业硕士点的林建平、王光远等同学也参与了本书中的数据处理、资料收集等工作，在此一并表示衷心的感谢！

本书在编写过程中，参阅并借鉴了大量相关领域的前辈和同行们的研究成果和学术思想，在此对他们的工作与贡献表示诚挚的谢意！

本书是国家自然科学基金项目“鄱阳湖区土地利用变化及其生态管理机制研究（40861029）”、国家科技支撑项目课题“鄱阳湖流域生物多样性保护及药用资源开发利用技术研究与示范（2012BAC11B02）”、江西省自然科学基金项目“鄱阳湖区水土资源利用及其调控机制研究（2007GQN0264）”、江西省教育厅人文社科项目“基于‘湖泊—流域’理念的鄱阳湖流域生态管理机制研究（GL1030）”等科研项目的主要研究成果。

由于学术水平与能力有限，书中难免出现疏漏与不足之处，敬请各位专家和读者批评指正。

蔡海生第1章绪论1

1.1研究背景、目的和意义1

1.1.1研究背景1

1.1.2研究目的3

1.1.3研究意义4

1.2研究基本思路与技术方法5

1.2.1研究区域的选择和研究基本思路5

1.2.2研究方法和技术路线8

1.3研究主要内容与结论10

1.3.1研究内容和拟解决的主要问题11

1.3.2研究的主要结论12

第2章土地利用变化与生态管理研究概述14

2.1区域土地利用变化国内外研究进展14

2.1.1国外土地利用变化研究综述15

2.1.2国内土地利用变化研究综述16

2.1.3土地利用变化研究趋势17

2.2区域土地利用生态管理与调控机制研究概述18

2.2.1区域土地利用生态管理调控研究现状18

2.2.2区域土地利用管理调控与土地利用变化研究19

2.3湖泊区域土地利用变化与生态管理研究概述21

2.3.1国内外湖泊区域土地利用变化研究概述21

2.3.2国内外湖泊区域土地生态管理研究概述25

第3章土地利用变化及其生态管理的理论与方法30

3.1土地利用变化及其生态管理研究理论30

3.1.1土地利用变化研究基础理论31

3.1.2土地生态管理调控研究基础理论38

3.2区域土地利用变化及其生态管理研究方法45

3.2.1遥感与地理信息系统技术和方法46

3.2.2土地利用变化模型分析法47

3.2.3土地利用优化调控与生态管理的方法48

3.3土地利用变化模型研究综述50

3.3.1国内外土地利用变化模型研究进展50

3.3.2国内外土地利用变化模型综合比较51

3.3.3土地利用变化模型研究趋势61

3.4“湖泊—流域”土地生态管理研究理念与方法62

3.4.1“湖泊—流域”土地生态管理的基本理念62

3.4.2“湖泊—流域”土地生态管理的基本方法65

目录大湖区域土地利用变化与生态管理——以鄱阳湖区为例第4章鄱阳湖区土地利用动态变化与驱动因素分析70

4.1研究区域概况及其土地利用数据库构建70

4.1.1研究区域概况70

4.1.2鄱阳湖区空间数据库构建77

4.2鄱阳湖区土地利用数量结构变化82

4.2.1鄱阳湖区土地利用现状统计表（1985—2005年）82

4.2.2鄱阳湖区土地利用数量结构比较分析（1985—2005年）84

4.3鄱阳湖区土地利用空间格局变化87

4.3.1鄱阳湖区土地利用类型转移特征分析（1985—2005年）87

4.3.2鄱阳湖区土地利用类型重心转移特征分析（1985—2005年）93

4.3.3鄱阳湖区土地利用类型高程与坡度分布特征与变化分析（1985—2005年）94

4.4鄱阳湖区土地利用动态变化分析96

4.4.1鄱阳湖区土地利用变化速度分析（1985—2005年）96

4.4.2鄱阳湖区土地利用变化程度分析（1985—2005年）97

4.4.3鄱阳湖区土地利用变化区域差异分析（1985—2005年）98

4.5鄱阳湖区土地利用动态变化驱动因素分析100

4.5.1鄱阳湖区土地利用变化驱动因素定性分析100

4.5.2鄱阳湖区土地利用变化驱动力因素定量分析102

4.6鄱阳湖湿地生态系统时空格局变化与驱动因素分析108

4.6.1鄱阳湖湿地区域概况108

4.6.2鄱阳湖湿地景观格局分析109

4.6.3鄱阳湖湿地生态系统服务功能变化及其驱动因素分析114

第5章鄱阳湖区土地利用变化生态环境效应分析117

5.1鄱阳湖区土地利用景观格局变化的生态响应分析117

5.1.1土地利用对景观格局的影响117

5.1.2土地利用变化及其生态环境效应118

5.1.3鄱阳湖区土地利用景观格局变化分析120

5.1.4鄱阳湖区土地景观格局变化生态环境效应分析121

5.2鄱阳湖湿地生态系统格局变化的生态响应分析126

5.2.1鄱阳湖湿地生态系统服务功能分析126

5.2.2鄱阳湖湿地生态功能相容性分析129

5.2.3鄱阳湖湿地生态系统功能与人类福祉的关系130

5.3鄱阳湖区生态环境脆弱性评价分析130

5.3.1评价指标体系及各指标权重的确定131

5.3.2鄱阳湖区生态环境脆弱性静态评价131

5.3.3鄱阳湖区脆弱生态环境治理对策分析133

第6章鄱阳湖区土地利用变化与资源环境承载力136

6.1土地资源利用与资源环境承载力136

6.2鄱阳湖区土地利用变化动态模拟与预测分析137

6.2.1鄱阳湖区土地利用变化动态模拟与预测137

6.2.2鄱阳湖区土地利用变化趋势分析142

6.3鄱阳湖区资源环境承载力动态分析144

6.3.1鄱阳湖区人口预测分析144

6.3.2鄱阳湖区社会经济发展预测分析147

6.3.3鄱阳湖区水土资源承载力动态分析148

6.3.4鄱阳湖区生态环境承载力动态分析156

6.4鄱阳湖区土地利用变化与资源环境承载力变化相关性分析161

6.4.1鄱阳湖区土地利用与资源环境承载力现状分析161

6.4.2鄱阳湖区土地利用变化与资源环境承载力变化趋势分析163

6.4.3鄱阳湖区土地利用变化与资源环境承载力的协调度分析164

第7章基于资源环境承载力的区域土地利用变化模型研究166

7.1基于资源环境承载力的区域土地利用变化模型（LUCRECC）建立167

7.1.1确定分析单元，并进行数据预处理167

7.1.2生态足迹和生态承载力计算分析167

7.1.3人均生态承载力和人均生态盈亏发展预测分析168

7.2LUCRECC模型的应用168

7.2.1鄱阳湖区各县乡镇统计及分布情况168

7.2.2鄱阳湖区各县生态足迹和生态承载力分析170

7.2.3鄱阳湖区生态足迹和生态承载力预测分析174

7.3LUCRECC模型的应用评价175

第8章鄱阳湖区土地利用优化调控与生态管理研究177

8.1鄱阳湖区人地关系现状及应对策略分析178

8.1.1鄱阳湖区土地利用变化概况178

8.1.2鄱阳湖区土地利用存在的主要问题178

8.1.3鄱阳湖区人地关系发展对策——“人—地—水”协调的可持续发展模式184

8.2鄱阳湖区土地利用生态管理的基本框架186

8.2.1鄱阳湖区土地利用变化优化调控和生态管理的目标186

8.2.2鄱阳湖区土地利用变化优化调控和生态管理的构成要素187

8.2.3鄱阳湖区土地利用变化优化调控和生态管理的操作途径188

8.3鄱阳湖区土地利用生态管理的基本策略188

8.3.1鄱阳湖区土地利用优化调控188

8.3.2鄱阳湖区耕地流转与规模经营191

8.3.3鄱阳湖区湿地可持续管理195

8.3.4鄱阳湖区生态补偿机制196

8.3.5鄱阳湖区生态管理公众参与198

8.4鄱阳湖区土地利用生态管理的基本途径198

8.4.1加快土地整理和生态建设工程，处理好“人—地—水”的关系198

8.4.2以人为本，提高人口素质，改善人居环境199

8.4.3发展湿地生态旅游，实现湿地循环经济200

8.4.4加强可持续管理立法与实施200

8.4.5完善与实施绿色GDP绩效评价201

第9章鄱阳湖区土地利用生态管理实证研究202

9.1鄱阳湖湿地利用与生态管理专题研究202

9.1.1鄱阳湖湿地利用与生态管理现状分析202

9.1.2鄱阳湖湿地利用与保护存在的问题与制约因素208

9.1.3鄱阳湖湿地生态系统服务功能调控对策分析209

9.1.4鄱阳湖湿地行政执法管理对策分析210

9.1.5鄱阳湖湿地生态系统保护与管理对策分析211

9.2鄱阳湖国家自然保护区土地利用变化与生态管理专题研究214

9.2.1鄱阳湖自然保护区概况214

9.2.2鄱阳湖自然保护区土地利用变化分析215

9.2.3鄱阳湖自然保护区生态足迹和生态承载力的计算与分析217

9.2.4鄱阳湖自然保护区土地利用变化调控分析219

9.2.5基于生态足迹变化的保护区生态补偿的定量分析223

9.3鄱阳湖生态经济区生态管理与公众参与策略专题研究227

9.3.1鄱阳湖生态经济区建设的战略目标228

9.3.2鄱阳湖生态经济区生态管理策略229

9.3.3鄱阳湖生态经济区建设公众参与策略232

第10章结论与讨论234

10.1结论234

10.1.1鄱阳湖区土地利用变化及其驱动力情况234

10.1.2鄱阳湖区土地利用变化的生态环境效应235

10.1.3鄱阳湖区土地利用变化对资源环境承载力的影响236

10.1.4基于资源环境承载力的土地利用变化分析模型（LUC—RECC）237

10.1.5基于“人—地—水”协调的土地利用变化调控机制237

10.2讨论238

10.2.1土地利用变化与生态环境效应问题238

10.2.2土地利用变化分析模型问题239

10.2.3土地利用变化及其调控的尺度问题239

10.2.4土地利用变化调控及其保障机制问题240

10.2.5进一步研究的建议和设想240

参考文献2422100433B

《西门子840D数控系统应用与维修实例详解》内容翔实，图文并茂，包含大量源于生产一线的西门子840D数控系统应用与维修实例。本书主要内容包括：操作和显示单元，编程指令简介及应用示例，西门子840D硬件连接及接口信号，NC和PLC的启动，常用功能块的解析及应用示例，人机界面的开发应用，故障分析方法以及常见故障维修实例。

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《数控机床电气维修技术》主要介绍了数控系统的编程方法、维修方法和安装调试，详细介绍了数控系统的常见故障的诊断和维修方法，并列举了大量的实例，这对维修人员掌握、熟悉、快速提高维修技术，能起到很好的作用。

《数控机床电气维修技术》可供初级、中级、高级维修电工及其技师、高级技师使用，也可作为从事数控系统设计、维修的工程技术人员的参考用书。随着数控技术的广泛应用，对数控机床操作、维修人员的需求量日益增加。为了适应新形势的需要，特编写了《数控机床电气维修技术》一书。