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(dòng)單元（CCU或NCU），MMC,PLC模塊三部分組成，由于在集成系統(tǒng)時(shí)，總是將SIMODRIVE611D驅(qū)動(dòng)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(shí)將二者劃歸一處。

l 人機(jī)界面

人機(jī)交換界面負(fù)責(zé)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(shí)際上就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，有自己獨(dú)立的CPU,還可以帶硬盤，帶軟驅(qū)；OP單元正是這臺(tái)計(jì)算機(jī)的顯示器，而西門子MMC的控制軟件也在這臺(tái)計(jì)算機(jī)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(duì)應(yīng)于MMC100.2，不帶硬盤，但可以帶軟驅(qū)；PCU50、PCU70對(duì)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(jí)HMI。一般標(biāo)準(zhǔn)供貨時(shí)，PCU20裝載的是嵌入式 HMI,而PCU50和PCU70則裝載高級(jí)HMI.西門子840D數(shù)控系統(tǒng)維修

2.OP

OP單元一般包括一個(gè)10.4″TFT顯示屏和一個(gè)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(jī)床而配置的，它也是OPI上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，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(duì)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(duì)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(gè)總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。為提高人機(jī)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(dòng)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(fù)責(zé)NC所有的功能,機(jī)床的邏輯控制,還有和MMC的通訊 它由一個(gè)COM CPU板. 一個(gè)PLC CPU板和一個(gè)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(dòng)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(hào)板上無監(jiān)控?zé)麸@示

（b）03840號(hào)電路板上監(jiān)控?zé)袅?/span>

①監(jiān)控?zé)糸W爍。如果監(jiān)控?zé)糸W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(bào)警，表示電壓已不足。

②監(jiān)控?zé)糇鬁缬伊痢１硎静僮髅姘宓慕涌诎?3731板有故障或CRT有故障。

③監(jiān)控?zé)舫Ａ?。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(jī)床數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、以及電路板（如存儲(chǔ)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(shí)一般能顯示出711號(hào)報(bào)警。

（b）由于電源板或存儲(chǔ)曾被拔出，從而造成存儲(chǔ)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(chǔ)器板上的硬件故障造成程序顯示混亂。

（d）如CRT上顯示513號(hào)報(bào)警，表示存儲(chǔ)器的容量不夠。

3）在自動(dòng)方式下程序不能啟動(dòng)

（a）如此時(shí)產(chǎn)生351號(hào)報(bào)警，表示CNC系統(tǒng)啟動(dòng)之后，未進(jìn)行機(jī)床回基準(zhǔn)點(diǎn)的操作。

（b）系統(tǒng)處于自動(dòng)保持狀態(tài)。

（c）禁止循環(huán)啟動(dòng)。檢查PLC與NC間的接口信號(hào)Q64.3。

4）進(jìn)給軸運(yùn)動(dòng)故障

（a）進(jìn)給軸不能運(yùn)動(dòng)。造成此故障的原因有：

①操作方式不對(duì)；

②從PLC傳至NC的信號(hào)不正常；

③位控板有故障（如03350，03325，03315板有故障）。

④發(fā)生22號(hào)報(bào)警，它表示位置環(huán)未準(zhǔn)備好。

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

⑥運(yùn)動(dòng)軸處于軟件限位狀態(tài)。只要將機(jī)床軸往相反方向運(yùn)動(dòng)即可解除。

⑦當(dāng)發(fā)生101，111，121，131號(hào)報(bào)警時(shí)，表示機(jī)床處于機(jī)械夾緊狀態(tài)。

（b）進(jìn)給軸運(yùn)動(dòng)不連續(xù)。

（c）進(jìn)給軸顫動(dòng)。

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

②CNC系統(tǒng)的位控板有故障。

③機(jī)構(gòu)磨擦力太大。

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

（d）進(jìn)給軸失控。

①如有101，111，121，131號(hào)報(bào)警請(qǐng)對(duì)夾緊進(jìn)行檢查。

②如有102，112，122，132號(hào)報(bào)警，則說明指令值太高。

③進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元有故障。

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

⑤CNC裝置輸至驅(qū)動(dòng)單元的指令線極性錯(cuò)誤。

（e）103～133號(hào)報(bào)警。這是輪廓監(jiān)控報(bào)警。速度環(huán)參數(shù)沒有*化或者KV系數(shù)太大。

（f）105～135號(hào)報(bào)警。位置漂移太大引起的。移量超過500mv，檢查漂移補(bǔ)償參數(shù)N230～N233。

5）主軸故障

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

6）V·24串行接口報(bào)警

（a）20秒內(nèi)仍未發(fā)送或接收到數(shù)據(jù)時(shí)：

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(hào)板上的數(shù)據(jù)保護(hù)開關(guān)不在釋放位置時(shí)，不能輸入數(shù)據(jù)紙帶；

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

（c）停止位錯(cuò)誤。

①波特率設(shè)定錯(cuò)誤；

②閱讀機(jī)有故障；

③機(jī)床數(shù)據(jù)錯(cuò)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(shí)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(gè)不同類型的維修實(shí)例以供參考。

　　例1一臺(tái)840D系統(tǒng)的TH5840加工中心，在調(diào)試出現(xiàn)NCU報(bào)警，PS和PF紅燈亮，報(bào)警是“12460通道%1程序段%2超出%3的符號(hào)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(cè)，提示報(bào)警來自“用于循環(huán)程序定義擴(kuò)展的內(nèi)存不足（PROC-指令）”。經(jīng)修改并刪除新的加工程序，報(bào)警未能消除，調(diào)整程序數(shù)目等相關(guān)機(jī)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(bào)警出現(xiàn)的頻次，且IM361接口模塊的SF燈亮，懷疑故障和信號(hào)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(bào)警消除。

　　例2一臺(tái)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(biāo)值顯示漂移，實(shí)際上Z軸并沒有移動(dòng)，報(bào)警是“25050軸%1輪廓監(jiān)控”。該報(bào)警產(chǎn)生的直接原因是NCK對(duì)于坐標(biāo)軸的每個(gè)插補(bǔ)點(diǎn)（設(shè)置點(diǎn)），根據(jù)內(nèi)部模型計(jì)算出實(shí)際值，如果計(jì)算的實(shí)際值與真實(shí)的機(jī)床實(shí)際值之間的差別大于機(jī)床數(shù)據(jù)36400CONTOUR_TOL中給定的值，則程序中止，并發(fā)出警報(bào)信息。診斷過程是：檢查機(jī)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(duì)調(diào)，報(bào)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(bào)警消除，判斷是因?yàn)槿]環(huán)控制引起的報(bào)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(bào)警消除，機(jī)床恢復(fù)正常。

　　例3一臺(tái)840D系統(tǒng)的TH42160龍門加工中心，具有X、Y、Z三個(gè)進(jìn)給和一個(gè)刀庫T四個(gè)伺服軸。出現(xiàn)Z軸電機(jī)超溫報(bào)警，伺服驅(qū)動(dòng)器上報(bào)警紅燈亮。診斷過程是：系統(tǒng)監(jiān)控頁面顯示Z軸電機(jī)溫度150℃，而用手觸碰感覺Z軸電機(jī)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(jī)的真實(shí)溫度，判斷是Z軸電機(jī)溫度傳感器不良或Z軸電機(jī)反饋電纜連接問題。將Z軸電機(jī)的動(dòng)力及信號(hào)電纜與Y軸做對(duì)調(diào)，Z軸伺服驅(qū)動(dòng)器上報(bào)仍然閃亮，說明Z軸電機(jī)及電纜是正常的。將Z軸伺服驅(qū)動(dòng)器與一臺(tái)正常工作的同型號(hào)TH42160龍門加工中心對(duì)調(diào)，疑是故障的Z軸伺服驅(qū)動(dòng)器報(bào)警紅燈熄滅，可以運(yùn)行，而對(duì)調(diào)過來好的Z軸伺服驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)了報(bào)警紅燈，說明也不是Z軸伺服驅(qū)動(dòng)器的問題。至此，Z軸伺服驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、電纜等硬件均檢查正常，而此故障又和機(jī)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(dòng)器，故懷疑是刀庫軸的故障而誤造成Z軸的報(bào)警顯示。檢查T軸電機(jī)連接，發(fā)現(xiàn)電纜插頭中滲進(jìn)很多的冷卻液，進(jìn)一步把電機(jī)的后蓋打開，發(fā)現(xiàn)其中也滲進(jìn)很多的冷卻液，連電機(jī)編碼器都被浸泡腐蝕。更換T軸電機(jī)后，故障消除，機(jī)床恢復(fù)正常。此故障案例說明在使用雙軸模塊時(shí)，一個(gè)軸的故障可能會(huì)反映到另一個(gè)軸上，造成誤判。

　　例4一臺(tái)840D系統(tǒng)的TOM850立式加工中心，機(jī)床在回參考點(diǎn)方式下旋動(dòng)倍率開關(guān)時(shí)，會(huì)突然出現(xiàn)3000號(hào)急停報(bào)警，同時(shí)伴有%1軸回參考點(diǎn)異常報(bào)警；在自動(dòng)方式下運(yùn)行程序時(shí)，調(diào)整倍率機(jī)床明顯抖動(dòng)。診斷過程是：通過對(duì)故障現(xiàn)象的觀察和分析，故障均是在倍率發(fā)生變化時(shí)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(hào)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)倍率開關(guān)從一個(gè)倍率擋位旋轉(zhuǎn)到下一個(gè)倍率擋位的過渡過程中存在輸入信號(hào)全都為零的瞬間狀況，機(jī)床瞬時(shí)速度信號(hào)失而復(fù)得，電機(jī)頻繁加減速，造成機(jī)床抖動(dòng)。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(jī)床恢復(fù)了正常。因此，建議在使用操作面板倍率開關(guān)為格雷碼時(shí)，應(yīng)避免開關(guān)調(diào)整瞬間產(chǎn)生的誤動(dòng)作。

　　例5一臺(tái)840D系統(tǒng)的TK42200龍門數(shù)控鏜銑床，主軸低速運(yùn)行正常，實(shí)際轉(zhuǎn)速和指令轉(zhuǎn)速匹配，在大于1000r/min，實(shí)際轉(zhuǎn)速只有700r/min左右，并且指令轉(zhuǎn)速增加而實(shí)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(jī)編碼器經(jīng)長期沖擊造成損壞，經(jīng)更換電機(jī)編碼器后，故障消除，機(jī)床恢復(fù)正常。

　　綜上所述，充分掌握信息、仔細(xì)分析對(duì)機(jī)床調(diào)試維修非常重要。系統(tǒng)自診斷功能越強(qiáng)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(bào)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(xì)觀察，開闊思路，冷靜思考，提高調(diào)試維修效率。