西门子数控系统软故障的维修

　　笔者公司从 1990 年开始从国外引进数控加工设备，其中大部分设备都采用西门子数控系统。现有仍在使用的西门子数控系统有 3TT 系统、3M 系统、805系统、810T/M 系统、840C 系统、810D 系统、840D 系统及 840D SL 系统等。
 

　　这些数控系统实际上都是计算机控制系统，包含软件和硬件两大部分。有时软件出现问题或者机床数据、参数混乱都会造成数控系统工作不正常。这些故障只要重新下载软件备份，或者修正机床数据、参数即可排除。下面介绍几个实际故障维修例。
 

　　故障 1、一台数控球道铣床系统启动不了
 

　　数控系统：西门子3TT 系统
 

　　故障现象：这台机床通电启动系统时，系统启动不了
 

　　故障分析:在启动系统时，观察发现系统操作面板上报警灯亮，但屏幕没有 显示。检查数控装置，发现 PLC 的 CPU 模块上的红色报警灯亮，说明系统供电没有问题，可能偶然因素或者干扰使系统启动程序没有执行。
 

　　故障处理：将 PLC 的 CPU 模块的“Run /Stop”拨动开关(图 1)置于“Stop”位置，在系统接通电源的同时按“Reset”按钮，然后将“Run /Stop”拨动开关从“Stop”位置拨到“Run”位置，然后再拨回“Stop”位置，之后再拨到“Run”位置，这时 PLC 的运行灯“Run”点亮，系统屏幕恢复显示，系统也正常工作了。
 

图1 西门子3系统130W/B CPU模块上按钮与指示灯图片
 

　　故障 2、一台数控外圆磨床系统出现死机
 

　　数控系统：西门子 805 系统
 

　　故障现象：这台机床开机启动后，系统显示基本画面，但不能进行任何操作。故障分析与检查:通过故障现象分析，感觉是系统出现了死机故障。如果是软件原因死机可以通过强行启动的方法恢复系统。
 

　　西门子 805 系统强行启动的方法：在系统主板的左下角有一个16 档旋转开，如图 2 所示，其中 0位是系统正常工作方式，2 位是初始化方式。在系统断电情况下将此开关由位置 0 拨到位置 2，然后系统上电，这时只要系统没有硬件故障就进入了初始化方式。
 

图2 西门子805系统启动状态设定开关与状态指示灯图片
 

　　故障处理：系统强行启动后，检查系统数据没有丢失，这时关机系统断电，将旋转开关由位置 2 拨回到位置 0，然后系统上电，系统恢复正常工作了。
 

　　故障 3、 一台数控内圆磨床开机系统屏幕黑屏
 

　　数控系统：西门子 810T 系统
 

　　故障现象：这台机床在停用一段时间后，开机时系统没有显示。
 

　　故障分析与检查：观察系统的启动过程，发现面板上的报警灯亮，显示系统报警，因此怀疑系统数据丢失。为此首先对系统进行强行启动。西门子 810T/M 系统强行启动方法如下:重新启动系统，同时按住面板上的诊断“眼睛”按键，这时如果系统是因为软件问题引起的死机或黑屏，系统就会进入初始化画面。对这台机床进行强行启动，系统进入初始化画面，但显示的是德文文本，说明确实是系统数据丢失，需要重装。此时屏幕显示 1 号报警，指示系统后备电池电量不足。对系统后备锂电池进行检查，发现电压有些偏低。
 

　　故障处理：首先更换系统后备电池，然后下载机床数据和相关文件，这时断电关机数分钟，重新开机，机床恢复正常工作。
 

　　故障 4 、一台数控球道磨床开机进入不了西门子操作
 

　　界面数控系统：西门子840D系统
 

　　故障现象：这台机床开机启动系统时出现如图 3所示的错误报警界面
 

　　故障分析与检查：这台机床的数控系统的 MMC采用 PCU50. 1，PCU50. 1 实际上是一台工业计算机，是数控系统的上位机，带有硬盘，使用 Widows XP 操作系统。为了观察故障现象，关机数分钟后重新开机，这时观察系统屏幕，发现当 Windows 系统引导结束，进入Siemens 软件时，系统出现如图 3 的错误报警界面，不再继续向下运行。分析错误信息:应用错误(APP Er-ror)信息为“Cannot open log file ”(不能打开 log 文件);系统错误(System Error )信息为“The volume doesnotcontain a recognized file system”(磁盘卷标中不包含可识别的文件系统)。从这些信息分析，认为障原因应该是 PCU50. 1 硬盘上的部分文件丢失，是软件系统出现问题。
 

　　故障处理：为了尽快恢复系统，将 PCU50. 1 的硬盘拆下( 其实也可以不，通 过网线 连 接 PC 机进行恢复，但过程太 繁琐) ，将 硬 盘 安 装 到 移 动 硬盘盒连接到办公室 PC 机上，使用 GHOST 软件将事先备份好的整盘备份文件恢复到硬盘，然后把硬盘重新安装到 PCU 上，这时通电开机，系统恢复正常运行。
 

　　采用 MMC(PCU)的数控系统要做好 GHOST 硬盘整盘备份工作。由于机加生产车间环境较差，系统硬盘相对来说容易出现故障，当系统硬盘出现故障时，系统程序与数据用整盘备份文件恢复到新硬盘上即可快速排除系统故障。
 

图3西门子840D系统错误显示图片
 

　　故障 5、一台数控外圆磨床开机出现报警“2000PLC sign —— of —— life monitoring”( PLC 运行状态监控) 、“810004 Stop /abort event，error analysis via STEP7 re-quired”( 停止、异常中止事件，需要通过 STEP7 进行故障分析)，都指示系统 PLC 系统出现问题
 

　　数控系统：西门子 810D 系统。
 

　　故障分析与检查：出现故障时检查 CCU 模块，发现数码显示器显示“6”(如图 4 所示)，也属正常，但NC 部分的 SF 报警灯亮，指示有故障报警;PLC 侧 PS报警灯 亮，指 示 PLC 停 止;PF 报 警 灯 亮 指 示 PLC报警。
 

　　根据这些现象分析，首先怀疑 PLC 程序出现了问题，即出现了软件问题。故障处理:因为只是产生 PLC 方面的报警，所以首先对 PLC 系统进行总清操作，然后下载 PLC 系列备份文件，关 机数 分 钟 重 新 开机，系 统 即 刻 恢 复 正 常工作。
 

图4 西门子810D系统CCU3.4模块指示灯显示图片
 

　　故障 6 、一台数控球道磨床出现故障，加工数据修改不了
 

　　数控系统：西门子 840D 系统。
 

　　故障分析与检查：观察故障现象，图 5 是系统磨削参数显示画面之一，其中有两项参数的数据部分变成了#号，无法更改，有数值的参数也修改不了。据机床操作人员反映，在机床工作过程中，曾出现过机床操作只不过加工几个工件后要修改磨削数据时，发现数据修改不了.
 

图5磨削参数修改画面
 

　　根据这些现象分析，怀疑 NCU 中的一些机床数据发生了改变，因而造成了数控系统软件的混乱。为了排除这一故障，应该将 NC 和 PLC 的内存进行总，然后再重新下载系列备份文件。为了防止万一，虽然以前有过系列备份，但还是再做一次新的系列备份，NC系列备份过程非常正常，但 PLC 备份操作很快就完成了，查看文件发现文件字节数不对，PLC 系列备份文件只有 3 072 个字节，而以前的备份有 222 208 个字节，因此怀疑是 PLC 的程序或者床数据发生了混乱或丢失。
 

　　故障处理：首先将 NCU 模块拆下检查，发现冷却风扇风口吹过处油泥很多，故先清洗 NCU 模块，然后安装到系统上，通电开机，对 NC 和 PLC 系统进行总清操作，下载正常的系列备份文件，之后再运行加工程序，机床恢复了正常功能。
 

　　西门子 810D/840D 系统的系列备份文件很重要，当更换 NCU 模块或者 NCU 出现异常时，需要下载系列备份文件恢复系统。所以，机床验收后正常使用时应该定期为 NC 和 PLC 的做系列备份，以便在 NCU 模块出现问题时，能尽快恢复软件系统。
 

　　另外，有些数控机床故障通过调整数控系统的机床数据就可以消除，就是通过数控系统的软件来解决机床问题，也是数控机床故障维修的*方法。下面是一个实际维修例。
 

　　故障 7 、一台数控车床机械手位置有偏差
 

　　数控系统：西门子 840C 系统。
 

　　故障现象：这台机床开机各轴回参考点后，发现上料机械手与中心卡具有位置偏差。
 

　　故障分析与检查：这台机床的机械手是直线轴 Q轴带动的，Q 轴由伺服电动机驱动，使用增量编码器作为位置反馈元件。
 

图6 西门子840D系统驱动机床数据画面
 

　　按照机床的工作原理，Q 轴返回参考点后，Q 轴上料机械手恰好停在卡具中心，工作时上料机械手抓住工件停在这个位置，主轴卡具在工件的垂直上方下移，到达工件位置，抓住、卡紧工件，同时机械手松卡，主轴卡具带动工件到加工位置进行加工。
 

　　这次出现故障，上料机械手与主轴卡具中心目视观察有大概 7 —— 8 mm 的偏差，如果此时主轴卡具下降去抓工件，必将撞到工件上。
 

　　反复进行 Q 轴回参考点的操作，发现机械手的位置并不发生改变，分析可能因为机械原因使机械手的参考点发生变化。
 

　　故障处理：为了纠正机械手的位置，可以修改 Q轴参考点的位置补偿数据，将 Q 轴参考点补偿机床数据 MD2442 调出，原数值为 77 mm，经几次调整，修改到 88. 1 mm 时，偏差被纠正。
 

　　故障 8、 一台数控淬火机床在执行加工程序时出现报警“25080 AxisAZ2positioningmonitoring”( 轴 AZ2位置监控)
 

　　数控系统：西门子 840D 系统。
 

　　故障现象：为了观察故障现象，按系统复位按键将故障报警复位，然后重新启动加工程序，发现在AZ2 轴运动时噪音很大，然后出现 25080 报警，程序中止。
 

　　故障分析与检查：首先检查 AZ2 轴滑台和滚珠丝杠，但都没有发现机械问题，因为这是一台刚投入使用不久的新机床，因此怀疑 AZ2 轴经过一段时间磨合后，机械特性发生变化，机械惯性变小，使伺服系统 产 生 振 荡，产 生 噪 音，而 振 荡 过 大 又 出 现25080 报警。所以为了解决问题，应该调整伺服轴的增益机床数据。

    （原标题：西门子数控系统软故障的维修）