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案例：美國吉丁斯路易斯臥式加工中心Y軸突然向下掉的故障分析

故障現象

有一臺美國吉丁斯路易斯的RT-1600臥式加工中心，數控系統采用西門子SINUMERIK 840D。用戶加工過程中，加工程序執行快完成時，因刀片損壞，更換后繼續調用加工程序，操作時發生了Y軸（主軸箱）以G0的速度迅速下掉，主軸撞倒工作臺卡死，出現報警為27001：Y軸交叉校對錯誤，代碼44，NCK值118072，伺服116926。同時出現報警300911：Y軸伺服2交叉檢查時出錯，重復斷電重啟，抱警不能消除，但液壓可以啟動。

機床檢查與操作

對于這個報警現象，筆者分析用戶需要從如下幾方面進行分析排查：（1）使能、抱閘、參數。（2）檢查硬件部分，包括NCU模塊、安全功能的快速DMP模塊（也可能是PROFISAFE模塊）、安全功能涉及的接近開關、急停信號、報閘信號、使能信號等，將報警原因定位在與安全有關的信號上，然后再查閱840D的相關接口信號，進一步查閱PLC程序，找到這些信號接通的邏輯條件。（3）檢查各軸驅動狀態，看有無異常，可能某軸運動異常，比如編碼器、機械等可能原因。運行的NC程序，尤其是在那個程序段出現故障，此時NC程序上涉及到機床輔助功能。最好是機床廠能夠詳細指導，找到原因，以免今后再出現類似故障。（4）另外，總清NC/PLC，然后回裝正確的NC/PLC，以排除相關的參數紊亂或者導致出錯（雖然不是人為修改，但是因為有些參數值讀取系統的相關值）。

故障分析

機床如果使用了安全集成功能，比如安全靜止公差，如一旦超出安全靜止公差，那么就會出現相應的報警27023、27024。盡管停止了電機，但是此時電機處于使能狀態，軸也處于一個微動的過程，這時候要保持一個安全靜止的范圍（這個范圍也就是系統安全功能的靜止公差）。如果超出這個范圍，則報警27023、27024。機床運行程序時，處于程序停止狀態，這時電機應該是處于使能狀態。如果由于機械電氣硬件、參數或者系統內部內存RAM紊亂，那么就會導致超出安全靜止公差過多，并且積累在系統的RAM中，而下次一旦啟動程序運行，軸運動，那么積累在系統內部RAM的位置積累誤差則輸出到系統的插補器，這樣導致軸會突然迅速運動（通常是最大加速度），直到撞上機械部分。

NCK側可能出現相應的錯誤代碼，隨后的報警是驅動報警，如300911。通常這類報警應該是機床處理了安全集成功能，在操作過程中沒有遵守機床廠的安全操作規程，或者雖然是遵守了安全操作規程，但由于系統運行過程中出現某些中斷（比如突然斷電、急停、程序運行過程中停止等），而此時正好導致NCU系統內部安全功能運算的兩個監控通道有差異，這就可能導致機床異常動作。

當下次有同樣的操作，又有可能引起機床異常動作，主要因為機床系統內部運行程序對于用戶是一樣的。但由于出現故障時，動作觸發的時序不一樣，系統內部的內存數據值會有區別。另外，在正常情況下模擬操作，機床制造商考慮安全功能時已經考慮進去了，所以一般不會出現異常動作。

在線問答之西門子PROFIBUS現場總線

問：西門子PROFIBUS DP從站分為哪些類型？

答：西門子PROFIBUS DP從站常用的有如下類型。

（1）模塊型從站ET 200M：ET 200M包含一個IM153-1接口，它被連接到S7/M7-PROFIBUS主站中。所有通過P總線選址的S7-300模塊都可以插入到ET 200M中。每個ET 200M的最大地址空間是：輸入/輸出都是128/128個字節，最大傳輸速率是12M。

（2）緊湊型從站ET 200L和ET 200B：ET 200L和ET 200B都包含一個終端塊和一個電子塊。電子塊都有數字和模擬信道。ET 200L被用在需要較少的輸入和輸出點且波特率大于1.5M的場合。ET 200B被用在裝配深度有限的地方，最大波特率是12M。

（3）緊湊型從站ET 200C：具有較高保護等級IP66/IP77的緊湊型ET 200C是為惡劣的工業操作而嚴格設計的(可露天使用)。對數字的輸入/輸出，它的最大波特率是12M；而模擬的輸入/輸出最大波特率是1.5M。

（4）模塊型從站ET 200X：具有較高保護等級IP65/IP67 的ET 200X是一個緊湊的I/O站，它包括一些基本模塊和一些擴展模塊，例如輸入/輸出模塊、AS接口主站、負載饋電線模塊、氣動模塊、SITOP電源。

（5）模塊型從站ET 200S：保護等級IP 20的ET 200S是一個分布式的I/O站。它的高模塊化設計使之可迅速和完善地適應任何應用。ET 200S包含一個PROFIBUS-DP接口模塊、數字和模擬電子模塊、技術功能模塊 (如計算、定位解碼) 和負載饋電模塊。

（6）智能從站：例如帶有從站功能的CPU 315-2、CP 342-5 或S5-95-PROFIBUS-DP 。

（7）驅動裝置：帶有DP選件卡或具備DP通信協議的驅動裝置，如MM440、MM420、6ES70系列、SIMODRIVE 611U、SINAMICS等。

（8）非Siemens的現場設備：遵守EN 50 170標準的帶有PROFIBUS連接器的設備。

問：西門子STEP7項目中如何組態第三方的PROFIBUS DP從站？

答：支持PROFIBUS協議的設備廠商可以提供一個GSD文件，這是一種設備描述文件，通常以“*.GSD”或者“*.GSE”為后綴，描述了設備的功能參數，用來使不同廠家支持PROFIBUS產品集成在一起。在工程開發過程中用兩個獨立的STEP7項目來實現同一個PROFIBUS網絡通信，也可以借助GSD文件的方法來實現。

用戶在西門子STEP7項目中，組態第三方的PROFIBUS DP從站，只需要從設備廠家獲得GSD文件，然后在硬件組態窗口中安裝GSD文件。這樣就可以在PROFIBUS DP的硬件信息中查看到該設備，從而在項目的硬件組態中組態該設備。