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西门子数控机床故障诊断与维修

  故障诊断是进行数控机床维修的第一步,它不仅可以迅速查明故障原因,排除故障,也可以起到预防故障发生与扩大的作用。文章结合数控机床中几个故障的维修实例,说明加强理论学习,适当了解数控系统硬件的相关连接及工作原理,了解PLC与外部器件的联系,并注重系统保养,对于准确维修数控机床故障,降低机床故障率具有重要意义。


关键词:数控机床;PLC梯形图;故障诊断;故障维修


一、数控机床故障诊断的基本方法

故障诊断是进行数控机床维修的第一步,它不仅可以迅速查明故障原因,排除故障,也可以起到预防故障的发生与扩大的作用。一般来说,数控机床的故障诊断方法主要有以下几种:

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(一)常规诊断法

  对数控机床的机、电、液等部分进行的常规检查,通常包括:(1)检查电源的规格(包括电压、频率、相序、容量等)是否符合要求;(2)CNC、伺服驱动、主轴驱动、电机、输入/输出信号的连接是否正确、可靠;(3)CNC、伺服驱动等装置内的印制电路板是否安装牢固,接插部位是否有松动;(4)CNC、伺服驱动、主轴驱动等部分的设定端、电位器的设定、调整是否正确;(5)液压、气动、润滑部件的油压、气压等是否符合机床要求;(6)电器元件、机械部件是否有明显的损坏。


(二)状态诊断法

  通过监测执行元件的工作状态判定故障原因。在现代数控系统中,伺服进给系统、主轴驱动系统、电源模块等部件主要参数的动、静态检测,及数控系统全部输入输出信号包括内部继电器、定时器等的状态,也可以通过数控系统的诊断参数予以检查。


(三)动作诊断法

通过观察、监视机床的实际动作,判断动作不良部位,并由此来追溯故障源。


(四)系统自诊断法

这是利用系统内部自诊断程序或专用的诊断软件,对系统内部的关键硬件以及系统的控制软件进行自我诊断、测试的诊断方法。主要包括开机自诊断、在线监控和脱机测试三个方面的内容。

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二、故障实例分析

      1.TF2000HD型西门子数控不落轮车床,采用的是SIEMENS 840D系统,在机车轮对加工过程中,只要驱动轮一转动,脚踏板(footbrige)就应回缩。但使用过程中常出现脚踏板(footbrige)一直处于伸出状态。

  分析处理:脚踏板(footbrige)若不回缩,首先应该查看控制脚踏板回缩的电磁阀YV5412是否得电。发现电磁阀YV5412并未得电,倒是执行伸出动作的电磁阀YV5414得电动作(电磁阀上的指示灯是亮的)。而且电磁阀YV5414金属部分发烫,说明该电磁阀长时间工作。由脚踏板工作原理可知,该电磁阀不应常时间得电工作。接着查看脚踏板实际位置状态的PLC指示灯。脚踏板处于回缩和伸出的状态指示灯分别是PLC输出端口的A36.0,A36.1。发现两个指示灯都亮着。查看相关的电路图,发现是脚踏板(footbrige)的上下两端有两个限位开关,通过限位开关的通断,来传送脚踏板实际位置的信号。下到地坑,检查下行程开关SQ3236,发现下行程开关SQ3236的活动触头被卡死,开关处于接通状态,该开关输出个信号“1” 给PLC的E35.7端口,PLC接受到此逻辑信号后判断脚踏板(footbrige)的实际位置,逻辑判断图如图1所示:


   现两个行程开关都接通,导致NCU采集到两个开关信号,出现信号紊乱,当发出脚踏板回缩指令时,又检测到脚踏板已经回缩的信号,当执行脚踏板伸出指令时,NCU检测到脚踏板又处于伸出状态。这样导致控制中心作出的逻辑判断错误,使脚踏板长期处于一种状态,现更换一行程开关,手动操作电磁阀几次,消除紊乱的信号,开机重启,机床的脚踏板又能正常伸缩。至此故障消除。


2.802D的数控车床老是出现380500中的608报警,出现在X轴上面,按下复位按钮,报警接触后,当再次车到圆弧后,报警又再次出现。


  分析处理:802D的数控系统出现380500报警号为“驱动器故障”。其中的608报警意为:611U/UE伺服驱动器速度控制输出达到极限,限制了转速调节器输出端,不允许(下转第194页)(上接第192页)转速调节器在其制动处(力矩极限或电流极限)停留过长时间。首先检查编码器的插头,电机的插头是否松动。检查发现没有异常。接着检查电机动力电缆和电机接触器,没有异常现象。接着查看参数P1605和P1606(P1605中确定了允许的持续时间,在P1606中规定转速上限,至该上限时开始进行监控), 参数正确。最后更换一块好的功率模块,运行机床故障消除。由此判断是功率模块的Uce监控未起作用,功率模块已坏。因此更换功能模块。

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       3.机床上电后,控制SIEMENS 810电源线路的保险迅速熔断。分析处理:机床采用SIEMENS 810控制。根据系统伺服电源的工作原理,对于SIEMENS 611A伺服电源单元的工作过程为输入端口9-112、48-9间闭合后绿灯亮,然后在输入端口63-9、64-9间闭合后,黄灯亮,此时,电源的驱动使能、电压使能都已存在,电源模块通过母线排向伺服驱动单元输出600V的直流电压。故障发生时,绿灯、黄灯依次都亮后,但不久外部电源回路的保险就迅速熔断。分析后认为,应是控制线路中保险以下的回路存在着短路故障。为此采用排查法,即将负载逐一加上,当加上z轴伺服驱动器时,保险迅速熔断,为此判断为Z轴伺服驱动器的故障。经查为Z轴驱动器的冷却风扇的扇叶上面附着的潮湿物质(因为是夏季,空气潮湿),在风扇转动时,被带入驱动器的逆变的回路中,造成相间短路,致使保险熔断。因此注意系统保养,定期清洗系统板,清除系统冷却风扇扇叶上的附着物,保持电器柜内的空气干燥,对于降低伺服系统故障,具有重要意义。


      4.数控磨床,配备SIEMENS 810数控系统,主轴不能启动,出现报警6009,“EL.SPINDLE COOLINGSYSTEM NOK” (主轴冷却系统不正常)。


  分析处理:检查主轴冷却系统未发现问题,根据PLC报警机理,6009报警是由于PLC标志位F10L1被置位所致。所以利用系统DIAGNOSIS诊断功能,根据图1所示的6009报警梯形图,在线检查PLC的状态。发现标志位F182.3状态为“1”使F101.1置位,而F182.3状态为“1”是因为定时器T13的状态为“1”,112.1的状态为“0” (见图2)造成。在启动主轴时,PLC启动冷却水阀开的输出,Q1.5的状态应为“1”,故T13的状态为“1”是正确的。112.1连接的是主轴冷却水的流量开关(见图3),其状态为“0”说明冷却水流量有问题,但检查流量正常,说明是流量开关损坏。更换新的流量开关,故障消除。


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