数控机床总线故障的诊断及处理

余 纬 田 军 胡 秋

(中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川绵阳 621900)

现代数控系统通常采用工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术，总线网络上的任何一处节点或通讯电缆连接故障，都会造成整个数控系统无法工作，查找故障要求较强的专业能力。下面摘取两个西门子系统总线故障的维修案例，来分析和总结准确判断和排除总线故障的不同方法。

1 CK5125B数控立式车床400000#和400015#报警的维修

1.1 故障现象

开机后，屏幕显示 400000#报警：PLC停止；400015#报警：Profibus_DP I/O出错，逻辑地址9。机床操作面板上按钮均无效，所有指示灯都没有点亮，按RESET键、热启动或冷启动系统，均不能清除报警。

1.2 故障分析及处理

该机床数控系统采用SINUMERIK 802D系统，配置SIMODRIVE 611UE伺服驱动系统，由PROFIBUSDP现场总线实现设备级控制系统与分散式I/O的通信，主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息，还提供智能化现场设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理。

根据报警号查找西门子802D系统诊断说明书，400000#报警反映PLC不处于循环方式，消除方法有测试PLC程序的正确性和消除其它 PLC报警；而400015#报警反映PLC用户程序中使用的I/O地址不存在，并且指示逻辑地址为“9”的部件出错。

在CK5125B数控立车上，802D主站通过PROFIBUS-DP总线串连了两块PP 72/48 I/O板和一块双轴控制模块，802D主站通过总线给DP从站分配地址。PROFIBUS-DP总线连接见图1所示。

结合两个报警的内容，因机床已正常工作数年，可以排除PLC程序有错误的可能；查找有关PROFIBUS总线地址的NC参数，MD11240设为“4”，设置也没有错误。据此故障点指向了逻辑地址是“9”的一块PP 72/48 I/O板。该I/O板位于离802D最近的操作台内部，打开操作台，发现印刷板上用拨码开关设置的地址无误，而积尘很厚，待清除了积尘后，开机故障依旧。

基于对PROFIBUS-DP总线工作机理的分析，我们决定采用缩小范围法来找出故障点。第一步将地址为“9”的总线插头上终端电阻开关拨到“ON”，断开后面总线上的设备，开机后PLC程序运行正常，说明该I/O板和这一段PROFIBUS总线通讯完好；第二步把地址“9”的总线插头上终端电阻开关恢复到“OFF”，把地址为“8”的 I/O板总线插头拨到“ON”，PLC程序运行正常；第三步把前面的改动全部恢复，把地址“12”的双轴控制模块上的总线插头脱开，PLC程序运行依然正常，但在将总线插头插回时，原来PLC停止的报警又出现了。由于此时控制模块并没有上电工作，据此我们判断报警不应是控制模块引起的，而是这个总线插头有故障。打开该总线插头，发现PROFIBUS电缆的一根线芯有断裂痕迹，在插头插上、拔下的过程中或有其它外界振动的情况下，总线通讯极易发生中断，造成PLC程序运行停止。我们重新连接好PROFIBUS总线电缆后，故障彻底消除了。

2 PT305数控旋压机床43#报警的维修

2.1 故障现象

机床加工过程中发生43#报警，报警显示“PLCCPU not ready for operation”，PLC板LED红灯持续点亮，机床操作面板等完全失效，重启后，报警不能消除。

2.2 故障分析及处理

该机床数控系统是SINUMERIK 840C系统，PLC型号为PLC-CPU 135WB2，主控制器由母板上插CSB(central service board)板、NC 板、PLC 板、MMC 板、位控板组成，PLC通过通讯总线连接两块DMP(Distributed machine peripheral)接口模块、操作面板和手持单元，PLC通讯总线连接示意图见图2所示。

从43#报警信息和LED红灯亮可知PLC始终处于停止状态。查找840C系统的诊断手册，导致43#报警的原因有四种：PLC或I/O接口存在硬件或软件错误；DMP I/O模块24VDC电源断开；PLC机床数据有错误或与PLC程序不符；PLC程序有错误。我们进行逐项排除，经检查PLC程序和PLC数据都没有错误，DMP模块24VDC电源正常，这样报警原因只可能出现在PLC或I/O接口存在硬件或软件错误上。

查找PLC维修界面的错误代码及其附加错误详述，完全正常时应全部显示“0000”，而现在显示为：

错误代码“6F”指明是DMP模块未打开或设定地址旋转开关不正确，F0001地址的“04”表示使用DMP模块，F0002地址的“03”表示接口模块号，F0003地址的“03”表示DMP模块号，F0004地址表示DMP模块的线号。我们从错误代码数值推断出接口模块号为“03”的DMP模块有错误，而西门子资料显示模块号“03”对应地址为“C”，可以断定地址为“C”的第二块DMP板出现了故障。

拆开DMP 2板，发现整块电路板有明显水迹，其中一块集成电路芯片的管脚锈蚀严重，清洁和烘干该DMP板后，机床恢复了正常。

3 结语

从两例总线通讯故障的排除过程，启示我们在查找类似故障原因时要弄清当前所使用总线的通讯原理，优先运用排除法争取缩小故障范围，对相同的总线设备可运用替换法，结合更改地址和观察报警显示变化等方法，就可以使原本模糊的故障原因逐渐变得清晰起来。

［1］机电一体化技术手册编委会.机电一体化技术手册(第二版)［M］.北京：机械工业出版社，1999.

［2］冯勇.现代计算机数控系统［M］.北京：机械工业出版社，1996.