810T數(shù)控系統(tǒng)夾緊檢測報警處理一例

王德周

（大同電力機車有限責(zé)任公司資產(chǎn)管理部 山西大同）

西門子810T數(shù)控系統(tǒng)中坐標軸夾緊檢測報警（clamping monitoring，也有卡緊檢測、夾緊監(jiān)控等其他譯法，意思相差不大）在維修實踐中經(jīng)常遇到，其報警號為112*（*可以是數(shù)字0或1，代表坐標軸編號）。該報警涉及原因很多，說明書無法全部描述清楚，維修現(xiàn)場情況更是千變?nèi)f化，有些狀態(tài)在技術(shù)資料里未介紹，處理難度很大。

1.故障現(xiàn)象

數(shù)控立式車床，橫梁可升降，最大切削直徑1600 mm。機床配置：采用西門子SINUMERIK810T數(shù)控系統(tǒng)，6SN1123-1AB00伺服驅(qū)動模塊；兩臺1FT5074交流伺服電機（18 N·m、2000 r/min），其中1臺帶抱閘；配置X軸和Z軸，其中Z軸為豎直軸；主軸傳動采用法國TE公司ATV-66D64N4VC變頻器和YVP-250M-8-B3變頻電機（30 kW、300 r/min）。機床頻繁出現(xiàn)X軸夾緊檢測報警，不能正常工作，以下為常見現(xiàn)象。

（1）手動方式下，正負方向移動X軸，移動過程中正常，偶爾在停止時發(fā)生報警。

（2）自動方式下執(zhí)行加工程序期間，偶爾在執(zhí)行斜線插補指令時出現(xiàn)報警。

（3）無論自動方式還是手動方式，單獨移動Z軸，幾乎每次均出現(xiàn)報警。

2.故障處理

查閱西門子技術(shù)手冊可知處理辦法。

（1）結(jié)果。禁止NC啟動；速度給定置零；達到156#機床參數(shù)設(shè)定的時間后，撤銷伺服使能信號；進入跟隨模式。

（2）原因。機械性夾緊的坐標軸被強力驅(qū)離正確位置；位置反饋極性錯誤；控制裝置、測速發(fā)電機、伺服電機、機械部件或NC檢測回路硬件故障。

（3）解釋。移位期間，在156#機床參數(shù)規(guī)定的時間內(nèi)，跟隨誤差沒有變??；夾緊定位期間，超出了2120#機床參數(shù)規(guī)定的限制。

（4）處理。2120#機床參數(shù)（夾緊定位允差）必須大于2040#機床參數(shù)（精確停止限制粗略值）；跟隨誤差必須在155#機床參數(shù)規(guī)定的時間內(nèi)得到減抑。

上述內(nèi)容可表述為：若某個坐標軸在需要有位置移動時未在規(guī)定時間內(nèi)移動；或者在不需要移動時產(chǎn)生了位置移動，均可引起該坐標軸的夾緊報警，導(dǎo)致設(shè)備不能正常工作。這些情況出現(xiàn)的原因，有的在于數(shù)控系統(tǒng)外部，如過大的切削力、機械方面卡阻、外力（如豎直方向坐標軸的重力）推動等；也有的在于數(shù)控系統(tǒng)本身，如位置反饋、控制裝置和檢測回路等有問題。

按照這個思路，首先在一定范圍內(nèi)加大2120#機床參數(shù)和155#機床參數(shù)（位置環(huán)采樣間隔），試圖以犧牲微量的定位誤差和快速性能為代價，避免報警發(fā)生。但調(diào)試未見效果，將這些機床參數(shù)恢復(fù)到原來數(shù)值?？紤]加工工藝和加工程序方面，加工工件、加工條件、加工程序以及加工數(shù)據(jù)均未變動，可排除這些方面影響。本著先機械后電氣的原則，測量有關(guān)機床幾何精度，也均在允許范圍內(nèi)；X軸導(dǎo)軌平直光滑，未見異常；機床液壓系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)工作正常；現(xiàn)場沒有明顯異常氣味，機床動作時也沒有異常響聲；報警坐標軸是X軸，并非豎直方向，不存在外力推動；詢問操作者，確認未發(fā)生碰撞、打刀等現(xiàn)象；據(jù)此也可基本排除控制系統(tǒng)外部機械方面的原因。使用百分表檢查，顯示的坐標變化與實際機械位移量一致，可確認位置檢測元件和反饋電纜沒有問題。

繼續(xù)檢查，發(fā)現(xiàn)手動方式下移動Z軸時，X軸有一定移動，緊接著出現(xiàn)X軸夾緊報警，使用百分表測量，這種移動量有時可達1 mm左右。從機床拆卸下伺服電機，單獨對數(shù)控控制系統(tǒng)進行試驗檢查，發(fā)現(xiàn)自動或手動方式下，在出現(xiàn)X軸夾緊報警前，X軸伺服電機均有一定程度轉(zhuǎn)動，但此時沒有X軸的移動指令，即不需要其移動。據(jù)此判斷報警出現(xiàn)的真正原因是X軸產(chǎn)生了異常運動，首先懷疑是伺服驅(qū)動模塊。使用同型號模塊進行替換試驗，結(jié)果相同。由于該機床所用系統(tǒng)是老品種，加之現(xiàn)有維修備件條件有限，做不到對控制單元和伺服電機進行替換試驗和量化檢查，只能做一些外圍工作。

該機床所用伺服系統(tǒng)為模擬系統(tǒng)，其速度給定信號是±10 V直流電壓。X軸夾緊報警出現(xiàn)前伺服電機轉(zhuǎn)動時，在伺服驅(qū)動模塊的速度給定端子上，使用電壓表可測量到微小電壓。故確認X軸異常運動的原因是該速度給定電壓，不是伺服驅(qū)動模塊的問題。由于此時并沒有X軸的位移指令，控制單元不應(yīng)該給出這個電壓，而且根據(jù)當時狀態(tài)，控制單元良好，因此該電壓來源只能是干擾。工程現(xiàn)場的干擾源多種多樣，甚至電纜電線的走向、電氣元件的排列位置和附近的電火花等均可能引起干擾。一般的維修條件，很難做到精確檢查，更談不上采取量化措施，只能進行一些最基本的經(jīng)驗性工作。由于在第一步檢查速度給定信號電纜時，發(fā)現(xiàn)該電纜的屏蔽層與插頭外殼之間有接觸不良的跡象，認真處理后故障消除，有關(guān)消除干擾的其他檢查和排除措施也就沒有必要進行。

3.故障總結(jié)

在給出Z軸位移指令時，Z軸速度給定信號線上有1個從0 V到一定數(shù)值的變化，由于屏蔽不良，平行布置在1個線束中的X軸速度給定信號線上產(chǎn)生了1個感應(yīng)電壓，使X軸在不應(yīng)該移動時移動，導(dǎo)致報警。分析信號線屏蔽不良的原因一是當初焊接質(zhì)量問題，二是在以前維修和保養(yǎng)過程中，插頭拔插操作不當。另外，西門子3、810M、840C、850和840D等數(shù)控系統(tǒng)，均有夾緊檢測報警，只是報警號和叫法不同，技術(shù)資料中的描述也是大同小異，具體處理方法可以相互借鑒參考。