西門子840D系統實用診斷與維修技術

姚丹

(大連橡膠塑料機械有限公司,遼寧 大連 116033)

1 NCU簡介

NCU單元集成了840D的CPU和PLCCPU芯片，包括數控軟件和PLC軟件。NCU面板上有7段數碼顯示，正常狀態(tài)為“6”，其他顯示均為不正常，而NCK和PLC的兩個LED燈 只有最上面的兩個綠燈亮為正常， N黃燈（CB）為 “偶爾閃爍”為正常（見圖 1）。

圖 1 NCU 指示燈

NCU最常見的報警就是“120202 等待與NC/PLC的連接 ”和“120201 通訊失敗”。

1.1 120202 等待與 NC/PLC 的連接

遇到此類故障表現為，NCU數碼顯示不為“6”、機床操操作面板所有按鈕燈閃爍、NCK和PLC的LED所有燈亮。而一般情況下，這種報警經常出現在機床第一次上電后，而大部分維修人員首先認為是不是NCU壞了。首先，要細致的觀察數碼顯示中是否有顯示，譬如“.”“2”等等，如果沒有顯示，我的推薦是：等待5 min，下電，重新上電。一般重新上電NCU就正常了。而如果遇到NCU數碼顯示中有顯示，這時候重啟就是沒有效果了，只能選擇NC總清。一般 NC總清后，PLC的LED“PS”和“PF”紅燈也會亮，所以PLC也要總清。具體步驟：

（1）NC總清：將S3的箭頭指向1，按下旁邊的“reset”建，等待NCU的數碼顯示恢復到“6”。然后箭頭恢復到 “0”。

（2）PLC總清：將S4的箭頭在“2”和“3”之間擺動，一般擺動4～5次，箭頭恢復到“0”，看“PS”和“PF”燈是否熄滅，如果不亮了，則PLC總清完成。

總清后，如果7段數碼顯示和LED顯示都正常，那表示NCU沒有問題，而如果還是無顯示或者顯示不是“6”，那NCU有問題。而NC和PLC總清后，所有NC數據、PLC程序、螺距補償、操作工自己編寫的程序將清空，所以維修人員要會“備份數據”和“還原數據”。別因為NCU故障引起程序丟失。備份可以通過PCU50備份，也可以用數據線備份，本人認為最可靠的就是用PCU50備份簡明、安全、可靠。

（1）備份簡要步驟如下：在“啟動”設定密碼中，輸入密碼“SUNRISE”，然后點擊“服務”-“連續(xù)啟動 ”，選擇要備份的內容，“NC”，“PLC”，“MMC”包括“螺距補償文件”都可以選擇，也可以選擇自己想備份的文件，選擇上了是“X”，然后按“文檔”建，系統就開始備份了。

（2）還原的步驟就是在“連續(xù)啟動”中，右上角有一個“讀取檔案文件”，這里就有你備份的文件，通過光標移動選擇你要還原的數據，然后按“開始”，系統就開始還原數據了。

1.2 120201 通訊失敗

這種報警也是許多維修人員頭疼的問題，維修過程中一般首先檢查：

（1）首先檢查手持單元和面板提供的24 V電壓是否正常。

（2）檢查手持單元，關于手持單元，一般情況下HHU的故障都是線接觸不良、短路、斷路引起的，而通訊失敗這種報警一般都是由于手持單元線的問題引起的，手持單元的線接法對應圖（表1）。

表1 手持單元接線示意圖

但是即使我們測量線是一一對應的情況下，也不能說線就是沒有問題的，畢竟HHU是經常使用的，不排除拉伸的情況下，引起的斷線或者短路，因此如果還出現故障，應該用一個新的HHU替代來判斷到底HHU是否有問題。

2 驅動器

主軸模塊和進給軸模塊都是數字驅動模塊，只是分單軸和雙軸，我們經常用到的幾個接口是：（X411、X412這兩個是電機編碼器的反饋接口），（X421、X422這兩個是光柵尺反饋接口），（X141是驅動總線接口），（X151是設備總線接口），還有一個下X35的指示燈。而一般如果電氣硬件或者是電氣伺服參數引起的故障，X35紅燈都會亮，而如果是機械引起或者是電氣參數引起的軸運行后出現的報警，X35紅燈一般不會亮。而軸伺服參數在調試后，一般是沒有問題的，所以只要紅燈亮基本上都是電氣硬件故障，例如：25000 主動編碼器硬件出錯、25001 從動編碼器硬件出錯、300515 軸散熱器溫度超差、25201 軸伺服故障、3000614軸超過電機溫度等等。以上都是維修中經常出現的故障。我逐一給大家舉例說明：

2.1 25000 主動編碼器硬件出錯、25001 從動編碼器硬件出錯

這兩個報警也是西門子840D數控系統經常出現的報警。所謂主動編碼器、從動編碼器就是哪個檢測系統是第一檢測系統，光柵尺設定為第一檢測系統就是主動編碼器，電機編碼器就是從動編碼器，也就是我們所說的全閉環(huán)系統，如果電機編碼器設定第一檢測系統，那就是半閉環(huán)。

這兩個報警極少同時出現，因為光柵尺和編碼器檢測回路同時檢測有問題的幾率較小，如果出現，一般有三種可能：參數；數字驅動模塊壞；光柵尺和編碼器檢測回路有問題。

首先應該檢查參數，一般全閉環(huán)正常的參數30200=2，30230【0】=1，30230【1】=2，30240【0】=1， 30240【1】=1。這里重點要檢查30230的兩個參數，有些機床設計者將30230的兩個值都設置為2，這樣只要光柵尺反饋有問題，那么主動編碼器和從動編碼器都報警，這樣給很多維修人員造成錯覺，容易搞不清楚，此時只要改動如下參數：30200=1，30230【0】=1，30230【1】=2，30240【1】=0，然后 NCK 復位， 此時必須使DB3*.DBX1.5=1，此時加上使能，旋轉一下軸，如果一切正常，那么就證明是光柵尺反饋回路有問題。如果還報警主動編碼器硬件出錯，那么兩種反饋系統都有問題。這里補充一點關于屏蔽光柵尺的方法除了剛才說的這一種，也要了解很多廠家在PLC設計中，將軸DB3*.DBX1.6置位為1，這時候你在面板上無論改任何參數都是無效。例如：（圖2）和（圖 3）。

還有一種是最復雜的，利用MD14512這個參數來設定控制DB3*.DBX1.6,如圖4。

這里的DB20.DBX103.7就是MD14512【3】里面的第7位（如圖5），在第7位選擇“X”，則就相當于DB20.DBX103.7=1，這樣就控制了全閉環(huán)和半閉環(huán)的切換。

當然，不論如何變化，只要掌握了方法，屏蔽光柵尺就變得簡單了。

而光柵尺問題診斷最方便快捷的方法用一個好的讀數頭替換，如果還報警可以替換反饋線，仍然報警，那只能把光柵尺拿下來擦洗，光柵尺屬于高精密檢測元件，無論裝卸和擦洗要小心、謹慎。如果沒有裝卸經驗的，我推薦維修人員請光柵尺廠家前來指導維修。

圖2 光柵尺為第一檢測系統PLC程序方法1

圖3 光柵尺為第一檢測系統PLC程序方法2

圖4 光柵尺為第一檢測系統PLC程序方法3

圖5 MD14512參數示意圖

相對比光柵尺的診斷，編碼器的裝卸比較簡單，主要注意在拆下編碼器后，先不要轉動編碼器，現觀察伺服電機軸上是否有一條黑色刻度線，那是電機的原點，如果看不清或者沒有，請標記，因為我們的編碼器也有一個原點，這兩個原點要盡量重合，不然電機加上使能后，電機如果沒有安裝在機械上，電機會劇烈顫動，如果安在機械上，機床軸會飛車，甚至出現事故，這點要尤為注意。

2.2 25201 軸伺服故障

這個報警一般都是因為其他的報警才同時出現的，所以解決這個報警的是首要看其他的報警，把其他的報警解決掉，那么重啟或者NCK復位，這個報警就會消失。

2.3 300515 軸散熱器溫度超差

這個報警為什么我要重點說一下呢？當然是因為數控機床的電控柜是密閉且有空調的，而很多公司當空調損壞或者降溫效果不好時，為了不耽誤生產，便將電控柜的柜門打開，繼續(xù)生產，這樣的結果當然使得空氣中的灰塵進入到電控柜中，而所有模塊都有散熱風扇和散熱片，灰塵長時間的堆積，便使得散熱片和風扇堵塞，引起溫度超差報警，嚴重的話會引起模塊短路損壞，因此，我認為：數控機床如果存在報警和問題，不要遷就，不要因為生產緊張而屏蔽報警或者繼續(xù)工作，這樣的結果就是故障越來越多，或者問題更加嚴重，從而造成更大的損失。

2.4 3000614軸超過電機溫度

數控機床這個報警不經常發(fā)生，但是有時候卻報警譬如：“3000 急停”或者“25201軸伺服故障”、21612軸伺服使能位移時被復位。而且這些報警能消除，但是工作一會又報警，這時候我們通過機床一般手段也很難知道是什么原因引起的故障，此時我們就必須用到軟件step-7PLC軟件來診斷原因，840D系統的很多機床設計者把step-7軟件安裝在了硬盤上，這樣維修人員可以通過操作面板的界面就可以進入PLC診斷界面，比如：（圖6）我們公司有一臺12 m龍門加工中心，設計者在急停信號（db10.dbx56.1）前面的條件加入了電機過熱監(jiān)控信號（DB3*.DBX94.0），這樣只要電機過熱，由于電機的溫度沒有超過參數MD1602設定的預報警溫度，所以數控機床只是提示“急?！眻缶?，而如果不采用PLC診斷，那么你將墜入這個報警的誤區(qū)里，總以為是外部急停引起的問題。Step-7軟件是一個合格維修人員必須會用的標尺，許多問題利用step-7軟件都很快的定位故障的問題所在，因此，這項技能必須被所有的維修人員所重視。

3 總結

圖6 電機溫度控制程序

西門子840D數控系統的故障診斷和維修不單單需要強大的理論為基礎，維修經驗的提高對快速定位故障原因也起到了非常重要的作用，能為維修人員少走不少彎路。筆者舉例說明的目的，就是在維修過程中遇到的一些常見問題進行分析，給廣大西門子數控維修人員借鑒。但遇到故障時，還是根據實際情況，冷靜的分析問題，這樣才能事半功倍。

[1] SINUMERIK 810D/840D簡明調試指南，北京：西門子，2006.

[2] 周炳文.故障診斷及維修技術500例，北京：中國知識出版社，2006.8.

[3] 鄭小年.楊克沖.數控機床故障診斷與維修，武漢：華中科技大學出版社，2005.9.

[4] 王潤孝，秦現生.機床數控原理與系統第2版.西安：西北工業(yè)大學出版社，1997.6.