西門子840D數控系統故障診斷與維修

李葆平

（貴州永紅航空機械有限責任公司 貴州貴陽 550009）

0 引言

西門子840D數控系統是20世紀90年代德國西門子公司研發的一款數據控制系統，它可以與計算機直接連接并實現各種操作，驅動過程包含各個不同的模塊部分。840D數控系統操作過程中，驅動接口與控制通過數字進行顯示，結果更加清晰，其硬件結構比其他數控系統更為簡單且功能更強大。

1 西門子840D系統組成與優點

西門子840D數控系統包含人機界面和數控與驅動單元2個組成部分。人機界面類似計算機，對840D數控系統實施操控完成作業；數控和驅動單元是實現具體指令的模塊，人機界面類似于人的大腦與心臟，數控和驅動單元屬于人的四肢。西門子840D數控系統可以持續穩定運行的重要原因即是上述兩大系統之間的密切配合，其中任何一個系統發生故障都可能對設備運行造成影響。

西門子840D數控系統實際運行過程中具有非常明顯的特征與優勢，一般表現為穩定性強、故障發生率較低、系統使用壽命相對更長。由于很多客觀或主觀因素的影響，840D數控系統在實際運行中會出現一些故障。

2 西門子840D數控系統的故障診斷與維修

（1）DMG5軸立臥兩用5軸加工中心DMC125U，西門子840D系統，611D數字伺服驅動。主軸啟動至3000 r/min時設備處于正常運行狀態，但＞3000 r/min轉剎車時，611D電源單元錯誤，報警過電壓，機床停止工作。

分析故障現象，主軸旋轉過程中沒有異聲，手動轉動也無異樣，可排除主軸機械故障。拆卸主軸端動力線纜，用兆歐表測量檢查線路和主軸電機絕緣狀況，無異常；拆卸檢查主軸驅動器和電源模塊，電路板和元件沒有明顯損壞痕跡，交換主軸驅動器后故障依舊存在；對611D電源單元進行交換后發現故障轉移，將損壞電源單元修復后機床恢復正常工作。

（2）中捷落地鏜床，主軸帶機械齒輪檔位，西門子系統840D系統，611D數字伺服驅動。執行主軸旋轉狀態下，主軸發出噠噠異聲，降低轉速后主軸來回擺動且存在異聲，持續長時間后報警300608。

檢查主軸機械部分，排除機械異常問題。使用兆歐表檢查主軸電機線圈未發現故障。硬件故障范圍縮小到主軸驅動器和編碼器，拆卸主軸驅動器后發現散熱孔布滿灰塵，打開后發現IGBT模塊燒壞，故障驅動器送修后機床恢復正常。導致故障發生的原因主要是維護保養工作不到位，電柜灰塵積淀，影響驅動器散熱，加快元件老化，甚至出現短路燒毀。

（3）西門子840D數控系統運行過程中，主軸轉速＜430 r/min出現異常聲且功率起伏相對較大；主軸處于1200 r/min時，異響消失且不報警。

主軸控制器、電機以及變速箱等都可能導致上述現象的出現。首先檢測控制器不存在問題，隨后排查電路板未發現故障，因此判斷不是控制器故障。檢查機械部，主軸運轉速度在300 r/min時存在的常聲，到2100 r/min時消失，判定常聲不是來組機床內的發動機中。檢查傳動位置，當處于相對較低的轉速（300 r/min）或者較高轉速（2100 r/min）時，電機轉速相同，而在相對較低的轉速時，通過變速箱內的齒輪減速，因此判定其故障處于變速箱內，推斷齒輪在低速情況下發生故障，更換新的變速箱后，設備恢復正常。

（4）西門子840D數控系統在停止工作一段時間后再次啟動，各個給進軸沒有反映但顯示燈始終處在常亮狀態。

對故障現象進行分析得出，此機床三維進給軸可一起運動，通過技術鑒定得出，3軸不運作基本排除單一機械或控制軟件故障，初步判定為總控制位置不正常所導致的。打開電氣柜后發現內部板面出現了預警和低壓提示，判斷可能是電源或電壓存在問題，用萬用表按順序對3軸電壓進行檢測，發現表1的電壓明顯低于表2和表3，對表1展開全面檢測，發現其接線位置出現松動，加固電氣連接位置后系統恢復正常。

3 西門子840D數控系統維修技巧

3.1 零點調整

在對西門子840D數控系統進行維修診斷的過程中可使用一些通用性技術，能縮短檢修作業時間，提高工作效率。如西門子840D數控系統的零點調整技巧分3個步驟：①拆卸電器后蓋，將編碼器露出，編碼器是對840D數控系統進行零點調整作業的關鍵性控制儀器；②重新設置編碼器的相應參數，編碼器實際運行時根據既定的參數執行，所以要調整840D數控系統的運行狀態就應當重新對編碼器的相應參數予以設置；③對編碼器的參數實施校正，新設置的參數和過去的參數比起來必然會存在一些差異性，這一差值稱為參考點偏移，需要計算得到參考點偏移的實際數值，并將其輸入到編碼器之內。

3.2 功率模塊的檢查

檢查數控系統功率模塊是840D系統維修與診斷作業過程中必須具備的重要技巧，由于西門子840D數控系統中的功率模塊是故障率最高的一部分，所以對其進行日常檢查非常重要，對該系統的功率模塊實施檢查的過程中，通常選擇萬能表作為主要檢測儀器，萬能表能夠對西門子840D數控系統的電流和電阻值等重要參數進行準確測定。借助于特征值的測定，能更準確地判定功率模塊是否存在故障。一般來說，數控系統處在正常運行狀態下，選擇萬能表的電阻擋，對840D數控系統功率模塊檢查的過程中電阻值顯示為無窮大。

3.3 驅動的優化

西門子840D數控系統驅動包括電流環、速度環以及位置環3個部分，對數控系統的驅動實施優化也應按3個部分按順序進行。①優化電流環，西門子840D數控系統電流環一般不需要頻繁優化，因為電流環在出廠過程中，相應參數都已設置好，這些參數都按最優原則設置的，所以當后期對系統電流環實施優化的過程中僅需要進行簡單的查看和運行試驗即可；②優化速度環，西門子840D數控系統速度環的優化通常需要從兩方面開展，首先是設定速度，速度的設定會在很大程度上決定了速度環實際運行效率，因此設置好最佳速度非常重要，通常數控系統速度環的最佳速度為10 m/s；其次是對速度環材料進行優化，因為材料的不同，速度環的實際驅動性能也存在一定的差異，所以應盡量選擇更符合標準要求的材料；③優化位置環，位置環的優化應按照實際情況采取有針對性的措施，具體問題具體分析。

4 結語

數控機床系統模塊故障處理過程中，應充分了解不同模塊各端子、指示燈、數碼管的定義，結合報警提示，參照機床監控參數、電路圖，對模塊指示燈以及數碼管的實際狀態進行觀察，綜合診斷故障點。同時在診斷維修過程中還需要針對每一臺數控機床都建立完善的維修記錄檔案，對典型故障現象和處理對策進行記錄總結，積累維修診斷經驗，不斷提升維修水平。

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［3］劉清.淺談西門子840D系統螺距補償在維修中的運用［J］.裝備制造技術，2013，（1）：160-161+169.