SIEMENS伺服系统维修实例

任茂文

例1 一台配有SIEMENS 810系统的数控车床进行螺纹切削时出现乱牙现象。

从故障现象看，此故障属主轴转速与进给不匹配。当主轴与进给同步配合加工时，要依靠主轴上的脉冲编码器检测反馈信息，若脉冲编码器或连接电缆线有问题，会引起上述故障。通过调用I/0状态数据，观察编码器信号线的通断状态，发现不正常，故取消主轴与进给同步配合，用每分钟进给指令代替每转进给指令来执行程序，判断出故障是与编码器有关。更换维修编码器后故障消失。

例2一台配套SIEMENS 810M的加工中心，在手动移动X轴时，CNC出现ALMl040报警。

ALMl040报警的含义是“到达DAC输出极限”，根据810系统的特点，以上报警的实质是X轴运动时的位置跟随误差超出了参数设定的允许误差范围，导致DAC转换的输出值超过了参数NC-MD2680设定的范围。在手动时出现此报警通常与伺服驱动系统的工作状态有关。检查CNC与驱动器的连接，测量后确认在移动X轴时，驱动器的速度给定输入有电压，但实际X轴电机未转动，因此，确认故障是由于驱动器引起的。经查，发现驱动器的“使能”信号连接不良，使得驱动器未正常工作，引起了位置超差。

例3 数控机床在手动方式下，手动操作坐标轴正、负点光纤光电通信、移模接近开关均正常，没有同时感应，温度和各处滤油器压力发生器也正常。再对机器进行故障观察发现，故障发生的时间非常短暂，而且没有变化规律和前期征兆，然后对系统软件进行检查，没有发现相关的错误（Bug）。因此，可将故障点范围缩小到硬件部分，因通过系统软件只能判断故障已经发生，却无法找到相应问题点，因此只能通过分析及互换排除法解决问题。

从报警信号上来看，光纤电缆是问题来源之一。该机器设备使用的是由德国购入的光纤，光纤有护套保护，具有一定的柔韧性，不容易发生折断，因此，首先考虑如光纤接头没有处理好，与光电耦合器连接不好，就可能造成通信中断，从而使主机无法检测各个报警点检测点信号而发出报警，这种情况下引起报警的状态和该机器发生的故障相似。于是对光纤的接头进行了检查，更换光纤接头，并用1000#的砂纸对接头进行打磨处理，使接头截面达到镜面效果以增强光信号的传输，然后进行通信连接，恢复正常工作，但工作不久故障依然发生了，于是更换光纤电缆，故障没有解决，这样基本排除了光纤及光纤接头的问题。

光电耦合器在工作中起信号接收、采集、放大和发送的作用，它是一种以光为耦合媒介，通过光信号的传递来实现输人与输出间电隔离的器件，可在电路或系统之间传输电信号，确保这些电路或系统彼此间的电绝缘。如果光电耦合器发生故障，同样也会出现报警信号。为此，采取互换法更换了全部的光电耦合器，故障没有排除，排除了故障出现在光电耦合器上的可能。

根据以往在机器维修工作中的案例，曾遇到机器控制系统输出电源到执行元件，因为线路损伤引起线路电源对地短路，从而造成机器执行元件的工作电源电压下降，机器控制系统失电而发出报警信号的现象。于是检查相关的线路和开关电源，但未发现异常现象和电压下降问题，又对I/O模块的模拟量模块进行全面检查，对模块之间的连接部分进行清理，未见异常。通过以上排查，表明下位机不存在故障点，问题可能在上位机中。

上位机由电脑及各个控制按钮组成，由于控制系统无法对故障准确判断，故采取了更换整个电脑的办法，最初考虑到硬盘内安装有机器的软件系统及相关的机器工作参数，只对硬盘进行了坏道检查，在没有发现问题后，故依然保留硬盘。更换机器与上位机电脑的连接电缆，故障依然存在，而且无法判断故障产生的准确位置。

在维修过程中，因意外撞击了控制面板，电脑立即显示出同样的报警信号，可以判断问题出在上位机电脑的硬件上，而此时只剩下硬盘没有更换，于是更换硬盘，重新下载系统软件和相关的机器参数，开机长时间运行后故障现象彻底消失。分析其原因是该硬盘工作不稳定，不定时的出现数据丢失，造成机器报警，而又立即恢复正常，造成在维修工作中难以判断故障存在的具体位置，这是一个比较特殊的案例，因为通常硬盘出现问题时，一般是出现无法读取数据、死机等现象。

在工业自动化生产中，新的技术发展迅速并得到广泛应用，PC机已经能适应比较复杂和恶劣的环境下工作，硬盘的工作条件又对工作环境要求很高，基于上述原因，目前已不采用机械式硬盘，改用闪存SD卡，它具有更高的工作稳定性和安全性，以尽量减少类似故障的发生。