分析SIEMENS数控系统的故障问题

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：1040报警表明X轴数控调节器输出的模拟量已超过10 V，根据SIEMENS报警说明，可以确定在整个数控驱动调节回路中出现了断路，从而引起了X轴闭环控制中断。

西门子有许多系统，且每个系统有几百至几千条报警名称、结果、说明及排除方法，在本书无法详细说明，只能以SIN810、SIN850系统为例说明故障诊断与维修。

9.4.1　SIN810 GA3系统的故障分析

（1）简述

控制装置采取主动监控，能及早发现数控装置、机床和其他装置的故障，以消除对工件、刀具或机床的损害。出现故障时，首先中断正在加工的程序，切断驱动器装置，保存故障的原因，并发出报警，同时通知PLC，出现NC的报警号。在下列情况下，存在监控：

读进　　　　　　　　　　　　　　电压、温度

格式　　　　　　　　　　　　　　微机处理

测量回路电缆　　　　　　　　　　串行接口

位置编码器与驱动　　　　　　　　NC和PLC之间的数据传输

轮廓　　　　　　　　　　　　　　缓冲区电池状态

主轴转速　　　　　　　　　　　　系统程序存储器

使能信号　　　　　　　　　　　　用户程序存储器

（2）诊断软键显示所有信息或报警

当监视器发出报警时，可能同时出现许多不同故障。屏幕上报警栏中只显示最小的报警号。按下列步骤操作，可获得其他有关报警的信息。

①在七种工作方式中选择软键“诊断”—选择软键“NC报警”或“PLC报警”或“PLC报告”。

②在试车原始清除模式下：选择基本图形→按“＞”键→选软键“NC报警”。

（3）报警号与报警组/报警的清除

报警分成以下八个报警组，见表9.13（五个NC报警组，两个PLC报警组）。

表9.13　报警号与清除报警号方式配置表

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①NC报警：电源接通报警、24 V报警、Reset报警/轴专用、Reset报警/通用、Erase报警。

②PLC报警：PLC故障信息、PLC操作信息、PLC故障信息和操作信息存储CPU的RAM中，在试车原始清除模式下输入（参考MD5012）。

9.4.2　2SIN850系统的故障分析

（1）故障表现

①CRT上显示报警“1040 DAC LIMIT REACHED”（报警号1040，数据量与模拟量转换器已达到了极限）。

②机床工作台往X轴正方向运动时，突然油泵关闭，工作台正常运行中断。

③按复位键清除故障后，油泵又自动关闭，CRT上又重复显示出上次的报警信息。由于数控调节器输出的模拟量为10 V，不得超过极限值。

1040报警表明X轴数控调节器输出的模拟量已超过10 V，根据SIEMENS报警说明，可以确定在整个数控驱动调节回路中出现了断路，从而引起了X轴闭环控制中断。

（2）确定故障范围

由上述现象及报警内容得知，这个故障是出在X轴进给伺服系统。

（3）选择信号接口法

①选择坐标轴专用接口数据的数据块DB32。

②选择由控制部件发出到坐标轴的接口信号。

（4）选择接口数据

①选择“坐标轴进给禁止”的接口数据，见表9.14。

表9.14　坐标轴进给禁止接口数据

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②选择“晶闸管伺服启动”的接口数据，见表9.15。

表9.15　晶闸管接口数据

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③选择适用的接口数据。从表9.16中选择X轴的接口数据，即K为0，n =8200，并代入表9.14和表9.15，见表9.17、表9.18。查阅荧光屏中有关菜单，可显示“禁止进给报警窗口”，如图9.7所示。

表9.16　地址

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表9.17　按地址的坐标轴进给禁止的接口数据

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表9.18　按地址的晶闸管伺服启动的接口数据

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图9.7　禁止进给报警单

表9.19和表9.20是查CRT上显示的菜单后，得到的有关故障源所在机床X轴接口数据（以“0”表示未使用位）。

表9.19　DL3占用位

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注：占用位8：逻辑状态“1”表示NC无运行指令，逻辑状态“0”表示NC发出运行指令；
占用位9：逻辑状态“1”表示PLC控制器未启动，逻辑状态“0”表示PLC控制器启动；
占用位10：逻辑状态“l”表示刹车未释放，逻辑状态“0”表示刹车释放；
占用位12：逻辑状态“1”表示进给“0”键启动，逻辑状态“0”表示进给“☉”键未启动。

表9.20　DL1占用位

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注：占用位10：逻辑状态“1”表示伺服启动，逻辑状态“0”表示伺服未启动。

（5）接口逻辑信号分析

当X轴启动时，接口信号状态变化流程如图9.8所示。CRT也可能显示出标准接口数据，本例所显示的标准接口数据如图9.9所示。

（6）接口信号故障状态分析

当X轴处于对故障状态而停止运行时，CRT上可能显示出故障接口数据，如图9.9所示。

“I”：INPUT输入接口。

“O”：OUTPUT输出接口。

ⓐ：控制面板上进给键启动，相应接口数据DW3/BIT12：“O”→“I”表示ⓐ过程实现。

ⓑ：NC向PLC发出运行指令（NC启动），相应的接口数据DW3/BIT8：“I”→“O”，表示ⓑ过程（CN→PLC）实现。

ⓔ：PLC向晶闸管发出指令（PLC启动），相应的接口数据DW3/BIT9：“I”→“O”表示ⓔ过程（PLC→晶闸管）实现。

ⓓ：晶闸管伺服启动。相应接口数据DW3/BIT10：“O”→“I”表示ⓓ过程（晶闸管伺服启动）实现。

ⓔ：刹车系统释放。相应的接口数据DW3/BIT10：“I”→“O”表示ⓔ过程实现。

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图9.8　接口信号状态变化图

（7）确定故障点

当X轴停止运行时，可根据CRT显示的数据，将可能出现的故障点列于表9.21。

（8）排除故障

按表9.21中出现的五种可能故障源进行故障测试。当X轴启动后，使故障再次重复出现，保持该故障的瞬间，观察各接口的变化，发现DW3/BIT8、BIT9、BIT10的状态依次由“1”跳变为“0”，并且DW3/BIT12也由状态“0”跳变到“1”，而DW1/BIT10仍维持为“0”状态，即可确定故障点为ⓔ的情况，即晶闸管伺服系统有故障。

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图9.9　CRT显示标准接口数据图

表9.21　故障点判别

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经检查后，发现晶闸管有输入信号，但无输出信号，判断为输出端子可能松动，接触不良。拧紧端子，再次启动机床，则一切恢复正常，故障已排除。

从对这个故障诊断的全过程可以看出，故障中很多信息就在接口数据中。此故障从报警内容中就可以想到位置反馈信号没有，可能导致偏差计数器中的数字过大，超过了D/A转换器的允许极限。这时，就可以想到伺服可能有断路现象，立即去查伺服系统就可能很快查到故障。但是，没有充分地利用LNC诊断系统提供的信息，如果熟练地掌握这些数据，在维修中就能更加迅速地解决问题。

分析SIEMENS数控系统的故障问题

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