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數控機床中故障診斷和解決方法

摘 要

    SIEMENS810系统为数控机床中与数控系统(NC部分)部分相关的故障及频率相对较高的故障进行的诊断和解决方法。

    随着数控机床越来越广泛的应用,要求我们对数控技术要有一定的掌握,对于一些常见故障已经能够及时排除,但对于一些没有报警提示的故障的解决还是感到有些棘手。

  1.數控(NC)部分的故障

  數控系統是數控機床的大腦,可靠性較高,故障率較低,但由于數控系統受其工作環境如潮濕、振動、油霧、溫度變化的影響,以及電網的波動都會影響電子器件的工作性能,因此故障常常發生。

  1.1 故障实例
  1.1.1 SIEMENS810系统控制的机床运行过程中,在没有任何报警提示下,不定期地出现系统掉电。为查清楚故障是由系统内部还是由外围电路引起的,我们首先去除了外围电路的影响,即为系统提供独立的24VDC工作电压,然后短接NC-ON使系统工作,但故障依然存在。为此初步判断故障来源于系统内部。因为故障现象为系统掉电,所以我们首先对电源单元6VE3055-0BC进行了同型号的替代检查,故障依旧。这说明故障是由其它器件引起的,后来又依次更换了存储版、CPU主板及轴的测量电路板,但故障依旧,最后更换了接口总线板6FC3984-7CD01T后故障消除(在做替换工作之前一定要做好数据的备份工作,否则可能造成数据的丢失)。

 

  1.1.2 SIEMENS810系统通过V.24(RS232)进行数据恢复时,数据不能被输入。


  1.1.3 我们首先正确安装了通讯接口,并按照双方一致的原则,设置了通讯协议。即在SD5011(5019)、5013(5021)中设置了正确的波特率、停止位、奇偶校验参数。然后在PCIN软件的WINDOWS版本下进行了数据传输,但是数据不能被接收。最后在DOS版本下,数据才被接收。因此数据传输最好在DOS版本下进行。同时应注意是接收方即机床这方先做好准备,以免无效传输。特别是在传输PLC程序是要将SD5010、5011如下设置:

  1.2 与回参考点相关的故障
  對于進給軸采用相對編碼器做爲反饋元件時,每次接通電源或緊急停機(伺服電源斷開後),都必須回參考點以建立機械坐標系。下面介紹幾個與回參考點相關的特殊故障。
  1.2.1 SIEMENS810系统控制机床不能完成回参考点的指令,且无报警输出。
  機床在回參考點時。工作台以MD2960確定的速度快速移動,壓下減速開關後,以MD2840確定的速度減速,並最終停止。但標志位F118.4(回參考點完成信號)沒有被置1,且無報警輸出。檢查外部線路沒有故障,用示波器檢測零脈沖也存在,經分析認爲是由于長期運行後,機械部件磨損引起伺服系統與被拖動的機械系統不能實現最佳匹配所造成的,爲此我們將MD2040(粗到位公差帶)及MD2080(精到位公差帶)適當調大了一些,故障消除。
  1.2.2 SIEMENS810更换完速度控制单元6SN1118-0A11-0AA0后,出现1120#ALRAM。分析后我们认为是被拖动的机械负载与伺服系统没有实现最佳匹配。通过调节速度控制器的比例系数Kp,使得伺服达到较高的动态响应特性后,报警消失。

 

  2.與PLC相關的故障

  NC通過PLC與外部聯系,此處故障多是由外部電路及其執行元件的故障引起的。
  2.1 采用SIEMENS SIMATAIC S5-115PLC控制的机床运转中每次只能完成一个循环,但无报警输出。
  檢查I/O信號及PLC程序執行情況後我們發現,循環不能被連續執行的原因是:雖然攻絲已退回原位,但攻絲到位開關的輸入位仍爲“1”,而此時攻絲到位的接近開關並未被感應發信。在排除了I/O模塊損壞的可能因素後,認爲此故障應是因兩線接近開關的漏電流增大,使得該位的輸入電路接通引起的。我們將其改爲沒有漏電流的三線接近開關後,故障消除。
  2.2 SIEMENS805系统3#报警(PLC STOP)消除后,出现6138#报警
  機床出現了3#報警,初始化後進行了數據傳輸,3#報警消除,但又出現了6138#報警,檢查周圍電路,爲DMP開關設置錯誤造成的。將DMP開關置于正確位置後,報警消除。

  

    3.与动力部分相关的故障

  數控機床的NC電源及伺服驅動電源的故障多是由外界環境潮濕造成線路及器件絕緣性能下降或外界發生短路引起的。但也有一些故障比較特殊,例如:
  SIEMENS系統伺服驅動模塊6SN1145-1AA01-0AA0經常損壞
  经过分析我们认为电网电压有时有波动,时间久了,造成电源内部组件的损坏。在CNC系统的输入电源前增加了电子稳压滤波器后,未出现此故障。对于SIEMENS两种工作形式的驱动电源模块——整流工作方式,如功率较小的5KW 10KW 28KW的电源模块及再生反馈方式的电源模块,如功率较大的16KW 36KW 55KW的电源,对电网要求相对较高。特别是当系统包含有主轴电机需制动控制时,所需电源功率较大,此时需采用再生反馈式电源,它对电网的要求较高。因此为保证电源正常工作,要求电源如下接入电路。动力电压380VAC经滤波器(吸收电网杂波)再经电抗进入电源模块。
  即动力电压380VAC——滤波器——电源(小功率的,如5KW 10KW 28KW)
  动力电压380VAC——滤波器——电抗——电源(大功率的,如16KW 36KW 55KW)。

  

    4.结语

  810數控系統維修中遇到的一些沒有報警提示的故障及其解決方法和對出現頻率相對較高的故障的診斷及排除方法的歸納總結,能更快更好地維修好機床,進一步提高機床的開動率。