西門子802C系統典型故障診斷及排除方法

顧振宇

（永城職業學院，永城 476600）

西門子802C系統典型故障診斷及排除方法

顧振宇

（永城職業學院，永城 476600）

論文結合自己在處理系統故障過程中的思路和解決辦法，對易于產生的系統故障進行分類并舉例進行說明，結合西門子數控銑床開機后各軸都不能移動、開機后各伺服軸報警等西門子802C系統數控銑床在日常使用過程中曾出現的典型系統故障進行論述。

故障診斷 故障排除 西門子802C系統

永城職業學院為了大力發展高等職業教育，增強學生動手操作能力，自2008年起在數控實訓基地的建設方面，加大投資力度，共購買了11臺數控車床，4臺西門子系統數控銑床，基本滿足學生實訓需求。但隨著機床使用年限的增加，數控機床故障率逐年增加。作者自2010年起針對數控銑床發生的典型故障進行維修和處理，取得了良好的效果，基本上能夠滿足學生實習需求。作者結合自己在維修機床過程中總結的處理故障的一般步驟以及維修典型實例進行論述。

由于數控機床是綜合多種技術的機電一體化產品，一旦出現故障，多需要進行綜合分析，同時由于數控系統的自診斷能力還不足以對所有部件進行測試，往往是一個報警號可能指向眾多的故障原因，使維修人員難以入手。下面介紹維修人員在生產實踐中常用的排除故障方法。

1 了解故障發生的過程，多觀察故障的現象

當數控機床發生故障時，首先要弄清楚故障現象，并做好記錄。如果工作人員也不了解故障發生的過程，可以讓操作人員進行故障再現，在故障再現的過程中注意機床和操作人員的安全防護。仔細觀察故障發生的過程，記錄故障是在什么情況下發生的，怎么發生的，故障帶來什么樣的后果。只有搞到了第一手的信息，才能有利于故障的排除。故障現象搞清楚了，故障也就解決一半了。然后根據機床和數控系統的工作原理，有針對性的確定故障問題所在，盡快使設備恢復正常工作。

2 直觀觀察法

直觀觀察法就是利用人的耳朵、眼睛、手、鼻子等感官來查找故障原因。這是一種非常實用的維修方法。下面介紹常見的幾種方法：

（1）目測方法，目測故障板，仔細檢查有無保險絲燒斷，元器件受到煙熏、開裂、燒焦現象，有無線頭斷路、線頭斷裂等現象，以此來判斷電路板內有無過壓、短路、過流等問題。

（2）通電觀察，首先用萬用表檢查各種各電源模塊之間有無短路現象發生，如沒有即可逐步接入相應電源，并目測有無打火、冒煙等現象，在確保不會發生觸電的情況下用手觸摸各元器件有無異常發熱現象，以此來判斷一些明顯的故障，從而縮小診斷范圍。

（3）手摸方法，用手去輕搖各元器件，看有無松動、虛焊等現象。如有可直接把斷腳或虛焊等故障處理。

3 利用PLC的狀態信息進行故障診斷

數控機床的有些故障可以直接根據故障現象和機床的電氣原理圖來查看PLC相關輸入、輸出狀態來確診故障。

舉一個實例，西門子系統數控銑床開機后出現Z軸超限位報警，但仔細觀察Z軸位置，發現并未出現超限位現象，并且Z軸行程開關也未壓下。但利用數控系統的PLC狀態顯示功能檢測，發現Z軸限位開關的輸入值狀態為“1”。行程開關確實已經閉合，說明行程開關確實出現了問題，更換新的開關后，機床故障消除。

4 機床參數檢測法

數控機床有些故障是由于在使用一段時間以后參數需要調整，或者在學生使用設備進行實訓時隨意修改了機床部分參數而造成的。遇到這類故障應將機床參數進行修改為合適值，然后數控機床故障得以排除。

5 采用互換法來確定故障點

對于一些設計驅動器、變頻器、控制系統等大型精密部件的故障檢測時，有時不容易知道故障是元器件的那一部分有問題，在確保不能造成更大損毀的前提下，使用備用控制元器件來代替被懷疑的有問題的元器件也是比較高效的診斷方法。有時找不到合適的備用元件，也可以與其他機床上同類型的控制設備進行互換，并進行必要參數的更改，以達到快速診斷故障的目的。

6 原理分析法

原理分析法是數控機床故障診斷過程中最基本的診斷方法之一，當其他較為快速的解決方法不能解決實際問題時，可以從機床和數控系統的工作原理出發，一步一步的進行檢測，最終查出故障原因。該種方法要求維修人員對該機床有比較系統的了解，并有豐富的解決故障的經驗，否則用此類方法查找故障一般需要較長的時間進行。

以上6種方法并不是各自獨立的，維修人員在診斷故障時可結合掌握的機床實際狀況進行綜合利用，以達到快速高效解決故障的目的。

故障實例1：西門子數控銑床開機后各軸都不能移動

故障現象；機床在開機后所有軸都不動，且不能進行回參考點的操作，手動移動各軸也不能移動。

故障分析與檢查：對伺服系統檢查發現Z軸伺服驅動模塊上的紅色報警燈亮，指示Z軸過載。伺服過載原因很多，包括機械卡死或阻力過大、電機出現問題、伺服驅動出現問題等。本著先易后難的處理原則，步驟如下：

（1）用手轉動Z軸發現沒有機械卡死問題。

（2）檢查驅動電源電壓，發現均正常，且其他軸驅動模塊沒有故障顯示。

（3）更換Z軸伺服控制模塊，故障不變，說明伺服控制模塊沒有問題。

（4）對伺服驅動模塊進行檢測，首先將模塊上的直流電源母線拆下，然后拆下電機的三相電源。

使用萬用表測量電機的三相電源輸出電壓，發現正常。測量三相電源之間的電阻值發現正常。確定驅動器無故障。對Z軸伺服電機進行測量，結果如下：

①三相繞組電阻平衡。

②用500V絕緣搖表測量電機繞組對地電阻，只有0.1M歐。

因其他檢查未見異常，所以電機繞組對地絕緣為0.1M歐有些偏小是疑點。當時未找到這個電機的相關指標，但根據普通三相交流異步電動機的技術要求可知繞組絕緣電阻應高于0.5M歐，所以懷疑是Z軸伺服電機有問題。對電機進行拆卸檢查，發現電機接口絕緣端子有燒損現象。

處理方案措施：更換伺服電機接線絕緣端子，再次開機運行后，機床報警消除恢復正常工作。

故障原因分析:伺服電機絕緣端子燒損，使各相繞組絕緣程度下降，可能是由于長期使電機處于超載或高壓下工作導致。建議后續使用機床過程中避免使機床處于過載狀態，并確保接入機床電源電壓不超過額定值的10%。

故障實例2：西門子數控系統出現輪廓監控報警故障維修

西門子數控系統“輪廓監控”報警為西門子系統通用報警，該報警內容的原因一般是伺服軸加速太慢或者減速太慢，另外在機床相關數據設置不當也會出現該故障。

故障現象：當數控機床在X軸正向運動過程中，工作正常，但當進行反方向運動時卻出現025050報警號報警，提示X向“伺服環未準備好”，并停止進給。

故障檢查與分析：西門子802C系統的025050號報警時X軸輪廓監控報警，根據操作手冊對該報警進行分析，其描述為機床在運動時所插補計算的實際坐標值與機床實際運行反饋的實際值差別太大，大于在MDCONTOUR_TOL中存儲的數值，則程序終止運行并發出報警[11]。因此導致這種故障的原因可能有以下幾種：

（1）速度環機床數據設定不合理。但這臺機床已經運行很多年，在平時運行過程中從未出現過該報警故障，為慎重起見，對有關的基礎數據進行重新核對，發現并沒有問題，這種可能性被排除。

（2）當機床加速或減速過程中，在規定的時間內沒有達到應該達到的速度，也會出現這樣的報警內容，這個時間是有KV系統參數決定的。為此對NC系統進行相關的線路進行檢測，且更換了數控系統的伺服單元和伺服控制面板，但該故障依然沒有解除。

（3）通過分析可知，伺服反饋系統出現問題也會引起該報警內容。為此更換NC系統伺服測量面板，但也未能解除該故障。

（4）對伺服檢測反饋元件進行檢測，旋轉編碼器在反饋信號時如果出現問題，如脈沖丟失或丟轉。為此對脈沖編碼器進行檢測，查看其是否損壞，當把脈沖編碼器從伺服電動機拆下時，發現聯軸器在徑向上有一點裂紋。根據故障進行分析，由于脈沖編碼器的聯軸器出現裂紋，當電機進行正向旋轉時，聯軸器上的裂紋沒有承受過大的力，編碼器不失轉，機床能夠進行正常運行；而電動機進行反向旋轉時，裂紋受力張開，致使編碼器丟轉，出現025050號報警。

故障處理：更換新的脈沖編碼器聯軸器，故障隨之排除。

[1]葛曉陽等.數控機床故障診斷與排除方法[J].設備管理與維修，2009.2.

[2]牛志斌等.西門子數控系統加緊監控報警故障處理[J].設備管理于維修，2012.10.

Typical Fault Diagnosis and Troubleshooting Siemens 802C System

GU Zhenyu
（Yongcheng Vocational College,Yongcheng 476600）

With the author's own ideas and solutions in dealing with the process of system failure,this paper classifies and exemplifies the system which is prone to fail.Typical system failures are discussed in conjunction with different problems.For example,the shafts could not move after Siemens CNC milling machine boot,and each servo axis alarm after starting.

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