數控系統急停處理程序原理分析及故障維修實例

周 巖

（哈爾濱電機廠有限責任公司裝備部電氣技術組，黑龍江哈爾濱150040）

為預防或避免數控機床加工過程中對操作人員、機床及加工工件造成傷害，或者在按照正常操作無法使機床停止時，由操作人員執行一個動作，使機床停止運行。這個動作，就是急停。一般數控機床設置的急停按鈕，除機床控制面板外，手持單元和機床側也安裝有，所有的急停信號串聯在一起，任何一個按鈕按下，都將產生急停。

1 工作原理簡述

急停在其控制電路設計上，必須采用常閉觸點連接方式。如果采用常開觸點連接方式，急停按鈕與系統的連接由于某種原因斷路，那么即使發生了急停事件，急停信號也不能正確地傳輸到系統的PLC接口。而采用常閉觸點的連接方式，當信號斷時，急停信號有效，雖然沒有發生急停操作，系統默認為發生了急停操作，系統便立即對此進行處理，同時產生急停報警，為維修人員提供了故障信息，同時也提高了數控機床的安全性。

當機床的急停按鈕被按下，數控系統的急停信號就立即被撤消，CNC將進入未準備好狀態（NOT READY）或急停狀態。在帶有內部PLC的SIEMENS 802D數控系統中，急停信號（*ESP）是由PLC程序傳輸CNC的內部信號，其在系統中的地址是V2600 0000.1，通過查看機床的PLC程序，找出、檢查與急停信號（*ESP）相關的PLC輸入點，再檢查這些輸入信號的狀態，就可以查到故障的原因。

2 程序處理分析

圖1是SIEMENS 802D數控系統PLC程序中比較典型的的急停處理程序塊：

圖2是伺服驅動器電源模塊的控制使能置位、復位時序圖：

圖3為急停程序塊的功能實現流程圖：

圖1 SIEMENS 802D數控系統PLC程序中典型的的急停處理程序塊

圖2 伺服驅動器電源模塊的控制使能置位及復位時序圖

圖3 急停程序塊的功能實現流程圖

由上面3個圖可以得到以下分析：I 5.2控制T 52觸發#700017號報警，同時使驅動器缺相，驅動器不工作，報警內容為I2 t，出現#3000號急停報警。I 5.1控制T 72觸發#700016號報警，同時使驅動器使能斷開，報警內容為驅動器未就緒，出現#3000號急停報警。當急停按鈕被觸發，T 64、T 63和T48將按照上圖中控制使能置、復位時序依次被復位，這時急停生效，出現#3000號急停報警。當急停按鈕解除時，T 72解除，復位后解除報警#70016，同樣T 52解除，復位后解除#70017，然后T 64、T 63和T 48將按照上圖中控制使能置、復位時序依次被置位，#3000號急停報警復位。

3 引起急停的可能因素

數控機床運行時出現急停報警，根據電氣原理圖上的急停控制回路，應當主要考慮以下幾點因素：

（1）面板上的急停按鈕被按下，工作臺的硬限位保護生效。當急停按鈕被按下生效，以及工作臺的硬限位保護生效，在相應的元器件、狀態恢復正常后，即可直接起動機床。

當機床因硬限位保護生效引起急停時，退出的方法，應優先采用“機械手動退出”，以保證機床安全。在“機械手動退出”比較困難時，可以采用電氣短接的方法，將機床的硬限位信號取消，但必須注意以下幾點：

確認機床驅動器、位置系統無故障；操作時應注意坐標軸的移動方向；機床退出硬限位保護后，應立即將機床的硬限位信號恢復，使機床的硬限位保護功能重新生效。

（2）伺服驅動、主軸驅動器、液壓電動機等主要工作電動機及主回路的過載保護；24V控制電源等重要部分的故障。若是這些重要部分的故障，應對過載保護動作的回路再進行進一步的測量，并確認、解決過載原因后，再起動機床，若電路中存在過載，則應當作進一步維修，排除故障后才能起動機床。

4 急停故障維修實例

以下是兩臺SIEMENS 802D數控機床急停報警故障的維修分析實例：

（1）一臺系統為SIEMENS 802D數控銑床，開機后系統顯示“ALM3000”報警，按下復位鍵可以消除，但給機床加上進給控制使能時，就出現#3000號急停報警，斷電重新起動，機床故障反復。

觀察機床操作面板上的急停按鈕并未按下，機床各軸的的位置也沒有達到撞上硬限位的程度，所有急停按鈕都已經復位。可以斷定，機床急停的原因與機床的狀態無關。觀察伺服驅動的電源模塊，其上面的LED指示燈3和4都亮，3號燈亮綠色的含義，是使能信號丟失，正常情況下燈是不應該亮的；4號燈亮黃色的含義，是直流母線已充電達到系統正常工作的允許值，模塊準備就緒。查閱該機床的電氣原理圖，控制使能信號的繼電器共有4個，分別編號KA 11、KA 12、KA 1、KA 13。在電氣柜里觀察這些繼電器的狀態，發現有的燈亮線圈已經帶電，有的線圈沒有帶電燈不亮，用萬用表測量繼電器直流電源輸入端子，發現都有DC 24 V壓降。這幾個繼電器是通過PLC輸出點Q 3.1、Q 2.7、Q 3.0來控制，在操作面板上打開系統診斷頁面，查看PLC狀態，發現Q 3.1、Q 2.7、Q 3.0的狀態值都是1，這就說明KA11、KA12、KA1、KA13繼電器已經全部上電，都應該吸合。由此可斷定，燈不亮沒有吸合的繼電器損壞，更換新的繼電器，故障解除。

（2）一臺系統為SIEMENS 802D數控立式銑床，開機后系統顯示“ALM3000”報警，機床無法正常起動，斷電重新起動機床，故障反復。

經過初步檢查，發現機床操作面板上的急停按鈕并未按下，機床各軸的的位置也沒有達到撞上硬限位的程度，所有急停按鈕都已經復位，可以斷定機床急停的原因與機床的狀態無關。在操作面板上打開系統診斷頁面，查看PLC狀態，發現機床輸入信號有的為“0”，有的為“1”。因此，基本可以不用考慮是DC 24 V電源的原因。查閱該機床的電氣原理圖，發現PLC急停輸入信號有多個，經逐一檢查，發現各軸的急停輸入信號是由常閉開關控制的，其狀態值都是“1”，只有面板急停開關的輸入信號值為“0”。前面檢查時，已發現面板急停開關已經復位，由此可以判斷是面板急停輸入信號線路的問題，還有可能就是PLC模塊中，這個急停信號對應的輸入點壞了，但這種可能性很小。經理清線路用萬用表排查，發現從急停開關到電氣柜內的端子排，這一線路沒有問題，問題是出在從端子排到操作面板后PP模塊這一路上。這路走線是一顆50芯的細電纜，中間經過床身、吊鈕盒，其中面板急停輸入信號這顆線由于經過彎折，在與PP模塊的接口處脫落，接線后重新開機，故障排除。

5 結束語

由以上兩個SIEMENS 802 D數控系統急停故障的維修實例可以看出，要了解數控機床設置急停的原因，和準確理解PLC程序中急停處理程序的邏輯含義，在機床出現急停報警時，應認真觀察，冷靜分析，看是否是屬外圍操作的原因，還是屬內部電路的故障，利用圖紙資料和儀器儀表，仔細排查可能的疑點，最終找到引起故障的真正原因。

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