西門子840D數(shù)控系統(tǒng)故障維修方法

一．西門子840D系統(tǒng)的組成

SINUMERIK840D是由數(shù)控及驅(qū)動單元（CCU或NCU），MMC,PLC模塊三部分組成，由于在集成系統(tǒng)時，總是將SIMODRIVE611D驅(qū)動和數(shù)控單元(CCU或NCU)并排放在一起，并用設(shè)備總線互相連接，因此在說明時將二者劃歸一處。

l 人機界面

人機交換界面負責NC數(shù)據(jù)的輸入和顯示,它由MMC和OP組成

MMC(Man Machine Communication)包括：OP(Operation panel)單元，MMC,MCP

(Machine Control Panel)三部分。MMC實際上就是一臺計算機，有自己獨立的CPU,還可以帶硬盤，帶軟驅(qū)；OP單元正是這臺計算機的顯示器，而西門子MMC的控制軟件也在這臺計算機中。

1.MMC

我們zui常用的MMC有兩種：MMCC100.2和MMC103,其中MMC100.2的CPU為486,不能帶硬盤；而MMC103的CPU為奔騰，可以帶硬盤，一般的，用戶為SINUMERIK810D配MMC100.2,而為SINUMERIK840D配MMC103.

※ PCU(PC UNIT)是專門為配合西門子的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、

OP15等而開發(fā)的MMC模塊，目前有三種PCU模塊--PCU20、PCU50、PCU70, PCU20對應(yīng)于MMC100.2，不帶硬盤，但可以帶軟驅(qū)；PCU50、PCU70對應(yīng)于MMC103,可以帶硬盤，與MMC不同的是：PCU50的軟件是基于WINDOWS NT的。PCU的軟件被稱作HMI,

HMI有分為兩種：嵌入式HMI和高級HMI。一般標準供貨時，PCU20裝載的是嵌入式 HMI,而PCU50和PCU70則裝載高級HMI.西門子840D數(shù)控系統(tǒng)維修

2.OP

OP單元一般包括一個10.4″TFT顯示屏和一個NC鍵盤。根據(jù)用戶不同的要求，西門子為用戶選配不同的OP單元，如：OP030,OP031,OP032,OP032S等，其中OP031zui為常用。

3.MCP

MCP是專門為數(shù)控機床而配置的，它也是OPI上的一個節(jié)點，根據(jù)應(yīng)用場合不同，其布局也不同，目前，有車床版MCP和銑床版MCP兩種。對810D和840D，MCP的MPI地址分別為14和6，用MCP后面的S3開關(guān)設(shè)定。

對于SINUMERIK840D應(yīng)用了MPI（Multiple Point Interface）總線技術(shù)，傳輸速率為187.5k/秒，OP單元為這個總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點。為提高人機交互的效率，又有OPI（Operator PanelInterface）總線，它的傳輸速率為1.5M/秒。

l 數(shù)控及驅(qū)動單元

1.NCU數(shù)控單元

 SINUMERIK840D的數(shù)控單元被稱為NCU（Numenrical Controlunit）單元：中央控制單元,負責NC所有的功能,機床的邏輯控制,還有和MMC的通訊 它由一個COM CPU板. 一個PLC CPU板和一個DRIVE板組成.

根據(jù)選用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同，NCU分為NCU561.2,NCU571.2,

NCU572.2,NCU573.2(12軸)，NCU573.2(31軸)等若干種，同樣，NCU單元中也集成SINUMERIK840D數(shù)控CPU和SIMATIC PLC CPU芯片，包括相應(yīng)的數(shù)控軟件和PLC控制軟件，并且?guī)в蠱PI或Profibus借口，RS232借口，手輪及測量接口，PCMCIA卡插槽等，所不同的是NCU單元很薄，所有的驅(qū)動模塊均排列在其右側(cè)。

西門子840D數(shù)控系統(tǒng)故障維修方法

西門子數(shù)控系統(tǒng)的維修方法：

1）電源接通后無基本畫面顯示

（a）電路板03840號板上無監(jiān)控燈顯示

（b）03840號電路板上監(jiān)控燈亮

①監(jiān)控燈閃爍。如果監(jiān)控燈閃爍頻率為1Hz，則EPROM有故障；如果閃爍頻率為2Hz，則PLC有故障；如以4Hz頻率閃爍，則保持電池報警，表示電壓已不足。

②監(jiān)控燈左滅右亮。表示操作面板的接口板03731板有故障或CRT有故障。

③監(jiān)控燈常亮。這種故障，通常的原因有：CPU有故障；EPROM有故障；系統(tǒng)總線（即背板）有故障、電路板上設(shè)定有誤、機床數(shù)據(jù)錯誤、以及電路板（如存儲器板、耦合板、測量板）的硬件有故障。

2）CRT上顯示混亂

（a）保持電池（鋰電池）電壓太低，這時一般能顯示出711號報警。

（b）由于電源板或存儲曾被拔出，從而造成存儲區(qū)混亂。這是一種軟故障，只要將CNC內(nèi)部程序清除并重新輸入即可排除故障。

（c）電源板或存儲器板上的硬件故障造成程序顯示混亂。

（d）如CRT上顯示513號報警，表示存儲器的容量不夠。

3）在自動方式下程序不能啟動

（a）如此時產(chǎn)生351號報警，表示CNC系統(tǒng)啟動之后，未進行機床回基準點的操作。

（b）系統(tǒng)處于自動保持狀態(tài)。

（c）禁止循環(huán)啟動。檢查PLC與NC間的接口信號Q64.3。

4）進給軸運動故障

（a）進給軸不能運動。造成此故障的原因有：

①操作方式不對；

②從PLC傳至NC的信號不正常；

③位控板有故障（如03350，03325，03315板有故障）。

④發(fā)生22號報警，它表示位置環(huán)未準備好。

⑤測量系統(tǒng)有故障。如產(chǎn)生108，118，128，138號報警，這是測量傳感器太臟引起的。如產(chǎn)生104，114，124，134報警，則位置環(huán)有硬件故障。

⑥運動軸處于軟件限位狀態(tài)。只要將機床軸往相反方向運動即可解除。

⑦當發(fā)生101，111，121，131號報警時，表示機床處于機械夾緊狀態(tài)。

（b）進給軸運動不連續(xù)。

（c）進給軸顫動。

①進給驅(qū)動單元的速度環(huán)和電流環(huán)參數(shù)沒有進行*化或交流電機缺相或測速元件損壞，均可引起進給軸顫動。

②CNC系統(tǒng)的位控板有故障。

③機構(gòu)磨擦力太大。

④數(shù)控機床數(shù)據(jù)有誤，有關(guān)機床數(shù)據(jù)的正確設(shè)定如下。

（d）進給軸失控。

①如有101，111，121，131號報警請對夾緊進行檢查。

②如有102，112，122，132號報警，則說明指令值太高。

③進給驅(qū)動單元有故障。

④數(shù)控機床數(shù)據(jù)設(shè)定錯誤，造成位置控制環(huán)路為正反饋。

⑤CNC裝置輸至驅(qū)動單元的指令線極性錯誤。

（e）103～133號報警。這是輪廓監(jiān)控報警。速度環(huán)參數(shù)沒有*化或者KV系數(shù)太大。

（f）105～135號報警。位置漂移太大引起的。移量超過500mv，檢查漂移補償參數(shù)N230～N233。

5）主軸故障

如果實際主軸轉(zhuǎn)速超過所選齒輪的zui高轉(zhuǎn)速，則產(chǎn)生225號報警；如主軸位置環(huán)監(jiān)控發(fā)生故障，則發(fā)生224號報警。

6）V·24串行接口報警

（a）20秒內(nèi)仍未發(fā)送或接收到數(shù)據(jù)時：

①外部設(shè)備故障；

②電纜有誤；

③03840板有故障。

（b）穿孔紙帶信息不能輸入，其原因有：

①操作面板上鑰匙開關(guān)在關(guān)的位置，從而造成紙帶程序不能輸入；

②如果0384號板上的數(shù)據(jù)保護開關(guān)不在釋放位置時，不能輸入數(shù)據(jù)紙帶；

③如果不能輸入L80～L99和L900～L999號子程序，則多是由于PLC與NC接口信號Q64·3為“1”（循環(huán)禁止）引起的。進口泵閥門

（c）停止位錯誤。

①波特率設(shè)定錯誤；

②閱讀機有故障；

③機床數(shù)據(jù)錯誤。

西門子數(shù)控840D案例西門子840D數(shù)控系統(tǒng)本身性能穩(wěn)定，故障率極低。配置西門子840D系統(tǒng)的數(shù)控設(shè)備調(diào)試和維修實踐中，大部分故障源于設(shè)備的安裝調(diào)試和使用出現(xiàn)的問題，以下列舉幾個不同類型的維修實例以供參考。

　　例1一臺840D系統(tǒng)的TH5840加工中心，在調(diào)試出現(xiàn)NCU報警，PS和PF紅燈亮，報警是“12460通道%1程序段%2超出%3的符號zui大數(shù)目”和“15175通道%1程序段%2程序%3接口不能建立”，并且出現(xiàn)頻次沒有規(guī)律。查閱診斷手冊，提示報警來自“用于循環(huán)程序定義擴展的內(nèi)存不足（PROC-指令）”。經(jīng)修改并刪除新的加工程序，報警未能消除，調(diào)整程序數(shù)目等相關(guān)機床參數(shù)故障依舊，基本排除是程序內(nèi)存本身的原因。根據(jù)報警出現(xiàn)的頻次，且IM361接口模塊的SF燈亮，懷疑故障和信號干擾有關(guān)，經(jīng)檢查IM361連接電纜，發(fā)現(xiàn)電纜屏蔽不良，重新做IM361的連接電纜屏蔽層，報警消除。

　　例2一臺840D系統(tǒng)的TH6363臥式加工中心，全閉環(huán)控制，在調(diào)試中Z軸坐標值顯示漂移，實際上Z軸并沒有移動，報警是“25050軸%1輪廓監(jiān)控”。該報警產(chǎn)生的直接原因是NCK對于坐標軸的每個插補點（設(shè)置點），根據(jù)內(nèi)部模型計算出實際值，如果計算的實際值與真實的機床實際值之間的差別大于機床數(shù)據(jù)36400CONTOUR_TOL中給定的值，則程序中止，并發(fā)出警報信息。診斷過程是：檢查機床數(shù)據(jù)36400及32200的設(shè)置值正常；將Z軸的伺服、電纜、光柵尺與X軸對調(diào)，報警出現(xiàn)在X軸；取消將Z軸全閉環(huán)，設(shè)置為半閉環(huán)，報警消除，判斷是因為全閉環(huán)控制引起的報警，檢查Z軸光柵尺的測量頭及光柵尺電纜的連接均正常，但電纜的屏蔽線連接不良，重新做好電纜的屏蔽后，報警消除，機床恢復正常。

　　例3一臺840D系統(tǒng)的TH42160龍門加工中心，具有X、Y、Z三個進給和一個刀庫T四個伺服軸。出現(xiàn)Z軸電機超溫報警，伺服驅(qū)動器上報警紅燈亮。診斷過程是：系統(tǒng)監(jiān)控頁面顯示Z軸電機溫度150℃，而用手觸碰感覺Z軸電機和環(huán)境溫度相差不大，說明系統(tǒng)沒有正確檢測到Z軸電機的真實溫度，判斷是Z軸電機溫度傳感器不良或Z軸電機反饋電纜連接問題。將Z軸電機的動力及信號電纜與Y軸做對調(diào)，Z軸伺服驅(qū)動器上報仍然閃亮，說明Z軸電機及電纜是正常的。將Z軸伺服驅(qū)動器與一臺正常工作的同型號TH42160龍門加工中心對調(diào)，疑是故障的Z軸伺服驅(qū)動器報警紅燈熄滅，可以運行，而對調(diào)過來好的Z軸伺服驅(qū)動器出現(xiàn)了報警紅燈，說明也不是Z軸伺服驅(qū)動器的問題。至此，Z軸伺服驅(qū)動器、電機、電纜等硬件均檢查正常，而此故障又和機床參數(shù)無關(guān)，經(jīng)觀察，刀庫T軸和Z軸共用一塊雙軸伺服驅(qū)動器，故懷疑是刀庫軸的故障而誤造成Z軸的報警顯示。檢查T軸電機連接，發(fā)現(xiàn)電纜插頭中滲進很多的冷卻液，進一步把電機的后蓋打開，發(fā)現(xiàn)其中也滲進很多的冷卻液，連電機編碼器都被浸泡腐蝕。更換T軸電機后，故障消除，機床恢復正常。此故障案例說明在使用雙軸模塊時，一個軸的故障可能會反映到另一個軸上，造成誤判。

　　例4一臺840D系統(tǒng)的TOM850立式加工中心，機床在回參考點方式下旋動倍率開關(guān)時，會突然出現(xiàn)3000號急停報警，同時伴有%1軸回參考點異常報警；在自動方式下運行程序時，調(diào)整倍率機床明顯抖動。診斷過程是：通過對故障現(xiàn)象的觀察和分析，故障均是在倍率發(fā)生變化時出現(xiàn)，檢查并清洗倍率開關(guān)后，故障依然存在。檢查PLC輸入輸出信號狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)倍率開關(guān)從一個倍率擋位旋轉(zhuǎn)到下一個倍率擋位的過渡過程中存在輸入信號全都為零的瞬間狀況，機床瞬時速度信號失而復得，電機頻繁加減速，造成機床抖動。經(jīng)重新編制倍率控制PLC程序，在倍率開關(guān)切換過程中保持上一狀態(tài)，機床恢復了正常。因此，建議在使用操作面板倍率開關(guān)為格雷碼時，應(yīng)避免開關(guān)調(diào)整瞬間產(chǎn)生的誤動作。

　　例5一臺840D系統(tǒng)的TK42200龍門數(shù)控鏜銑床，主軸低速運行正常，實際轉(zhuǎn)速和指令轉(zhuǎn)速匹配，在大于1000r/min，實際轉(zhuǎn)速只有700r/min左右，并且指令轉(zhuǎn)速增加而實際轉(zhuǎn)速也基本不變化；更換主軸伺服，故障仍然出現(xiàn)，檢查電纜的連接也正常；因工件的加工方式為齒狀排刀在鋼件上開槽，沖擊較大，故懷疑是電機編碼器經(jīng)長期沖擊造成損壞，經(jīng)更換電機編碼器后，故障消除，機床恢復正常。

　　綜上所述，充分掌握信息、仔細分析對機床調(diào)試維修非常重要。系統(tǒng)自診斷功能越強大，給調(diào)試維修提供的幫助和參考也越大，但不能*受其束縛，有很多的故障和報警信息并沒有直接的關(guān)聯(lián)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況仔細觀察，開闊思路，冷靜思考，提高調(diào)試維修效率。