西門子840D數控系統故障診斷與維修

韓蜀良

（蘭州蘭石石油裝備工程股份有限公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

西門子840D數控系統在制造企業中的應用較為廣泛，該系統主要分為數控與驅動系統及人機界面兩部分，系統的正常運行需要這兩部分的協調配合。在實際生產過程中，該系統具備穩定性強、使用壽命長等優勢，但也會受到多種外界因素的影響，引發多種類型的故障，影響正常運行。結合實例，分析系統故障。

1 西門子840D數控系統故障診斷方法

1.1 西門子840D數控系統故障診斷方法

（1）感官分析法。西門子840D數控系統出現故障時，運維人員經常會使用五官進行故障的分析，找出故障的類型以及故障發生的部位，運維人員可以根據故障現場的氣味和溫度進行故障分析。

（2）自我診斷預警。在西門子840D數控系統中，液晶顯示器運行了自我診斷機制，當系統出現故障時，會進行自我診斷預警，為運維人員故障診斷與維修提供幫助。

（3）參數的校對。對西門子840D數控系統而言，數控參數會對其功能造成直接影響，因此運維人員需要定期進行參數的校對，根據參數的變化狀況，分析故障的部位及原因，這種故障診斷方法具備較高的可信度，可以正確且高效地診斷出系統的故障。

（4）備份元件的更換。系統出現故障時，運維人員可以通過更換備用元件的方法，更換存在疑點的元件，從而找出故障部位，將故障損失降到最低。

（5）邏輯分析法。在進行西門子840D數控系統的故障診斷時，運維人員還會用到邏輯分析法。邏輯分析主要是通過對西門子840D數控系統的工作原理分析，從邏輯的角度對數控系統邏輯電平以及相關特征參數進行分析，了解故障發生的部位和原因。這種故障診斷方法對運維人員專業素養的要求較高，只有運維人員深入了解西門子840D數控系統的各個部分及各個部件，才能夠保障邏輯分析方法的有效性。

2 西門子840D數控系統故障維修方法

2.1 零點調整

運維人員在進行西門子840D數控系統的維修時，可以利用通用性技術提高故障維修效率，如零點調整技術。零點調整操作主要包括3個步驟：①將設備的后蓋拆卸之后，露出內部的編碼器，通過對編碼器的調節實現零點調整；②重新設置編碼器的相關參數；③對編碼器的參數進行校正，因為第二步設置的參數與以往的參數存在差距，運維人員需要將兩者的差距作為參考點偏移，將參考點偏移的數據輸入編碼器，完成西門子840D數控系統的零點調整。

2.2 檢查功率模塊

在西門子840D數控系統的故障中，功率模塊故障所占比例相對較高，運維人員需要定期進行功率模塊的檢查，保障其穩定運行。一般來說，功率模塊主要使用萬能表進行檢查，因為萬能表可以準確地測量出系統的電流值及電壓值等參數，通過測量值與標準參數的對比，可以了解系統的故障狀況。西門子840D數控系統正常運行狀況下，萬能表測量的電阻值為無窮大。

2.3 優化驅動

對于西門子840D數控系統而言，對其驅動進行優化，就是對電流環、位置環與速度環進行優化。電流環的優化措施相對簡單，因為電流環出廠時，生產廠家已經按照最優原則進行參數的設置，運維人員對電流環的優化就是對電流環參數的檢查與運行試驗；位置環的優化措施需要運維人員根據實際運行狀況，采取相應的優化措施；速度環的化措施需要從速度和材料兩方面入手，運維人員可以通過最佳速度的設定進行優化，西門子840D數控系統的最優速度是10 m/s，速度環的材料需要滿足標準要求且具備良好驅動性能，這樣才能夠保障速度環的穩定運行。

3 西門子840D數控系統故障診斷與維修的實例

3.1 器件松動或堵塞故障

（1）西門子840D數控系統正常運行時，Z軸出現振動、定位不精準故障。故障發生時，系統仍處于正常運行狀態，因此判斷系統的電氣部分不會存在故障，故障由機械部分引起，拆卸傳動箱后發現齒輪沒有出現異常狀況，但尺座的螺釘出現晃動，存在移位錯位現象。重新擰緊固定螺釘后，重啟西門子840D數控系統，設備運行正常。

（2）西門子840D數控系統運行過程中，潤滑突然暫停，系統預警報警開始閃爍，系統停止運行。因為系統具備狀態監控功能，可以對系統潤滑體系進行全面監控，所以故障可以由以下原因引起：①潤滑油不足，引起開關自動關閉；②潤滑油路泄漏：③潤滑油油路堵塞；④潤滑油泵電機過量加載；⑤壓力開關敏感性降低。故障維修時，首先檢查壓力開關，發現壓力開關沒有異常狀況，能夠正常使用，然后進行油箱被潤滑部分的檢查，發現該部分沒有被潤滑油潤滑，進一步檢查發現油管管道堵塞，將堵塞物清除后，系統恢復正常。

（3）某工廠假期后復工，西門子840D數控系統重新啟動時，3個給進軸都沒有正常反應，但系統指示燈處于亮起狀態。一般情況下，系統3個給進軸的運動狀態始終保持一致，這一故障出現的原因在于總控制位置出現異常。首先打開系統電氣柜進行檢查，發現電氣柜板面有預警提示以及低壓提示，由此可以看出，系統電源或者電壓出現故障。使用萬用表依次測量3個給進軸的電壓，測量的結果顯示，1軸的電壓遠小于另外兩軸的電壓，在深入檢查1軸之后發現該軸接線位置有松動現象，將電氣接線位置重新加固后，西門子840D數控系統恢復正常。

3.2 主軸異常響動

（1）在611D伺服驅動下，系統主軸旋轉時發出噠噠的異常聲響，調低主軸轉速后，仍舊存在異常聲響，聲響維持一段時間后系統報警。首先對主軸機械部位進行全面檢查，沒有發現任何機械損傷；使用萬能表檢查主軸的電機線圈正常。判斷故障部位是主軸驅動器或編碼器，拆卸驅動器后發現該器件散熱孔被灰塵覆蓋，IGBT模塊在高溫狀況下被燒毀。將驅動器維修后啟動西門子840D數控系統，系統恢復正常運行。由此得出，運維人員需要定期進行系統維護，清理灰塵，保障系統的穩定運行。

（2）系統正常運行時，當主軸的轉速設置＜430 r/min時出現異常聲響，且系統功率出現較大變化，當主軸的轉速設置為1200 r/min時，異常聲響消失，過程中系統沒有報警。一般情況下，判斷故障可能由控制器、控制電機或變速箱引起。依次檢查元器件，控制器和電機正常。當檢測傳動裝置時，主軸轉速設定為低速（300 r/min）或高速（2100 r/min）時，電機的轉速一致，但當主軸低速運行時，主要是根據變速箱內的齒輪進行減速，表明主軸異常聲響由變速箱引起。更換變速箱后，系統恢復正常。

3.3 電源故障

611D伺服驅動時，將主軸轉速設定為3000 r/min，進行設備的啟動，此時系統處于正常運行狀態，但當系統轉速＞3000 r/min進行轉剎車時，611D電源單元出現錯誤，進行過電壓的報警，系統停止運行。對系統進行全面的檢查后沒有發現機械異常狀況，電路板與元件均處于正常狀態，更換611D電源單元之后，出現故障轉移現象，更換出現故障的電源單元后，系統恢復正常運行。

4 結語

西門子840D數控系統的應用十分廣泛，要求運維人員掌握其維護保養、故障診斷和故障維修方法。運維人員可以通過感官分析法、參數校正法以及邏輯方法進行故障診斷，并根據故障的具體狀況，采取相應的維修措施，保障系統的穩定運行。