摘要：本文僅以西門子SINUMERIK810D/840D數控系統以及與之配套使用的SIMODRIVE611D驅動模塊為例，簡要說明西門子數控系統的故障維修方法。

         一、前言
　　
　　自從1952年美國研制出*臺數控機床，經過了50多年的發展，現在已經遍布所有的工業領域。隨著數控機床日益廣泛地應用于關鍵崗位和關鍵工序上，如果出現故障后不能及時維修將會造成很大的損失，因此數控系統的維修也顯得日益重要和急迫起來！
　　
　　德國西門子公司是目前國內應用相當廣泛的數控系統生產商，其生產的SINUMERIK810D系列和840D系列數控系統是模塊化的CNC控制系統，主要用于柔性制造系統。它加工應用技術上具有無以倫比的優勢，性能穩定，操作簡單，性價比高，在多種應用領域成為用戶的。
　　
　　　
　　二、項目介紹
　　
　　近年來哈爾濱航空工業集團東安微發股份公司為了加大新型汽車發動機的生產能力，投入巨資購入大量國內外的數控機床。本文以4臺德國CROSSH川er（惠樂一喜樂公司）產的臥式加工中心和3臺沈陽產的立式加工中心為例，簡要說明西門子數控系統的維修。其中德國臥式加工中心控制系統是采用德國西門子公司的SINUMERIK840D，驅動部分是SIMODRIVE611D，人機接口主機單元PCU50，操作面板OP012。國產立式加工中心采用SINUMERIK810D數控系統，驅動部分同樣是SIMODRIVE611D，人機接口是MMC100.2，操作面板OP17。　　　　
　　三、維護說明
　　
　　隨著我公司發動機產量的逐漸增大以及機床使用時間的增加，這7臺加工中心出現各種問題，結合實際故障，把西門子數控系統和驅動模塊等出現的問題按照軟件、硬件、PLC/NC程序和電磁兼容等方面進行了闡述！
　　
　　1．硬件的維修
　　
　　數控系統的硬件主要由三部分組成：電源系統，控制系統，獨立單元。
　　
　　（1）控制電源
　　
　　控制電源是數控系統硬件的重要組成部分，而電源部分故障在故障現象中占了一定的比例。
　　
　　在西門子的數控系統中直流電源居多，多作為控制用開關穩壓電源。在驅動系統中的直流母線的電壓為600V，它是經過伺服變壓器和整流裝置獲得，正因為其電壓高，損壞的幾率也高。
　　
　　一臺沈陽中捷加工中心OP17無顯示，經過檢查是24V電源模塊損壞，輸出電壓遠遠不能滿足要求，需更換新電源模塊來解決。
　　
　　一臺德國加工中心，在正常啟動后報警顯示驅動部分不準備，后發現是611D的電源模塊短路，直流母線電壓為0，檢查后發現此時進線交流電源大于440V，擊穿了電源模塊內部器件所致。這時需更換電源模塊，并在外部電源增加自動穩壓器。
　　
　　（2）控制系統
　　
　　這里所指的控制系統是控制裝置中信號產生、處理、，傳輸及執行過程所涉及到的單元和各單元的。可以根據系統手冊分析電氣原理，把一個復雜的系統分成各種各樣的功能塊，然后對每一個功能塊的輸入、輸出信號進行分析，找出其間的。
　　
　　一臺德國加工中心（840D系統），采用PCU50，帶硬盤。出現啟動不了的現象，OP黑屏。經過檢查是硬盤損壞，從西門子訂購的硬盤到后，安裝完畢。因為版本不同，需要更新HMI文件，利用LAN網絡（RJ45接口）把文件傳到新硬盤中，重新啟動后自動安裝。正常后通過硬盤自帶的GHOST程序備份到筆記本電腦中（可以備份到本地硬盤，也可以備份到其他計算機中，如果備份到其他計算機中的時候要注意硬盤的分區要多于本地硬盤的分區）。
　　
　　中捷加工中心的生產任務重，現場條件相對較差，在加工中心出現611D驅動模塊打火現象并報警時，檢查驅動模塊沒有問題，卻發現伺服電動機燒毀。經分析需重新更換電動機來解決。因為是采用相對編碼器，所以零點不用重新設置，開機后零點可以正常工作。　　　　
　　（3）獨立單元
　　
　　獨立單元是指能夠以簡單的適配關系與數控系統中其他部分結合在一起的部分，例如外接的PLC、光柵測量系統、紙帶閱讀機、脈沖編碼器、轉速傳感器、操作面板等。
　　
　　中捷加工中心曾出現OP17上的啟動按鍵無反應，檢查PLC該點的狀態也無反應，經過檢查是按鍵損壞，把多余的按鍵更換過來后得以解決。　　　　
　　德國加工中心采用840D數控系統閉環控制，負責發動機部件的精密加工，在加工中出現位置偏差報警。因為是閉環控制，首先要判斷故障是在編碼器或光柵尺的哪一端。先屏蔽光柵尺，只采用編碼器檢測，報警消失，判斷故障出現在光柵尺，仔細檢查發現光柵尺有污跡，電纜有磨損，經過處理并更換電纜使故障得以解決。
　　
　　2．控制系統硬件故障檢查與分析
　　
　　經過上面的說明，大家可以總結出硬件檢查的一些方法。
　　
　　（1）常規檢查
　　
　　1）外觀檢查在系統出現故障后，首*行外觀檢查，查找明顯的故障，并有針對性
　　
　　2）連接電纜和連線的檢查針對故障部位，用輔助儀器檢查。
　　
　　3）連接端和插接件的檢查針對故障部位，檢查與它們相關的接線端子和插接件，因為它們容易松動，發熱和氧化。
　　
　　4）電源電壓檢查電源檢查是非常重要的，因為數控系統正常工作，電源電壓正常是zui基本的保證。
　　
　　（2）面板顯示和指示燈分析法
　　
　　面板（OP）顯示提供的故障信息是很重要的，西門子數控系統的自診斷提供的報警信號和幫助信息非常豐富，要仔細地分析它們。而面板上的指示燈或是電路板上的LED指示燈則指明了故障的大致方向，提供給我們一些故障的信息，可以幫助找到故障的發生部位。
　　
　　中捷加工中心，面板顯示的報警提示是冷卻壓力低，經檢查是冷卻水泵損壞，無法達到系統的額定壓力，引起壓力開關報警。可見，這些信息可以提醒維修人員快速定位和檢查故障部位。
　　
　　（3）分析法
　　
　　這是一種查找故障、縮小故障范圍的方法。在清楚整個系統的原理的情況下，把系統按功能分成幾部分，根據故障的情況來判斷是哪個部分發生了問題。810D/840D可分成MMC/PCU，PLC，CCU/NCU，MCP，驅動部分等，各部分有其不同的功能，可以根據報警提示和故障分析來判斷故障發生的大致部位，從而縮短維修時間。
　　
　　3．軟件的維修
　　
　　數控機床的運行過程是軟件控制下的機床動作過程。如果機床出現停機的故障，應該先檢查軟件，因為這種停機多是由于軟件引起的。
　　
　　西門子的軟件種類豐富，功能強大，開放性好，深受廣大用戶的歡迎。這其中包括基于WINDOWS和DOS的軟件，可用于不同的使用環境。比如WINCC是上位機監控程序，STEP7用于PLC程序編制，TOOLBOX用于安裝調試，PCIN和WINPCIN用于傳輸，HMI軟件等。
　　
　　（1）NC機床數據及PLC機床數據
　　
　　它們是機床數控系統適配于機床的各方面的數據，其含義廣泛，可以根據手冊上提供的說明了
　　
　　解其取值范圍、標準值、使用值，并可以根據具體情況給予優化處理。
　　　　　　中捷友誼廠生產的TH5940立式鏜銑加工中心，在換刀的過程中，操作者誤操作，按下RESET建，致使刀號混亂。這需要在DB塊中重新輸入刀號，以建立新的刀具表。這是因為在換刀沒有完成時，按下RESET鍵使計數器復位，刀號計數錯誤造成的。　　　　
　　（2）NC程序和PLC程序
　　
　　NC加工程序是描述加工過程和刀具的運動軌跡。而PLC程序是控制掃描各輸入點的狀態按用戶邏輯計算控制邏輯，然后順序向各輸出點發出相應的控制信號。
　　
　　中捷加工中心在調試中曾出現以下故障：無法執行CYCLE85固定循環（鏜孔加工循環），經過檢查是GUD7和該循環都沒有被裝載，裝載后問題得以解決；主軸定位角度發生變化，無法正常交換刀具，在換刀具程序L6中把主軸定位角度進行調整即可，即SPOS=XXX．XX此句，根據實際情況進行修改；Dl/0模塊沒有輸出，并且對所有的輸入信號PLC均無動作，因為是在標準PLC用戶程序基礎上根據實際情況進行的修改，懷疑MD14512[0l-[5]沒有正確設置，在PLC狀態窗口下觀察，果然沒有設置，進行相應的設置后問題得以解決。
　　
　　4．電磁兼容性
　　
　　一般的工業生產過程現場環境惡劣，會產生各種干擾和噪聲。干擾和噪聲是一個不容忽視的問題，尤其對一些精密設備（如數控設備）必須認真對待。干擾可能會影響數控系統內的程序和數據，導致不必要的報警和中斷，嚴重時會使機床失控，造成重大事故。
　　
　　對于西門子系統來說，采用的是高電壓、數字式的動態系統。數字地和模擬地的影響；電磁波干擾，包括系統附近用電設備（電火花、高頻電源）的通斷，過往車輛，電磁波等；供電電源波動、久電壓、過電壓的影響等，這些對其都有一定的影響。　　　　
　　所以在調試、維修數控機床時必須考慮以下幾個方面，以避免干擾。
　　
　　1）抗干擾的良好電源系統。
　　
　　2）合理的接地方式。
　　
　　3）科學的配線。
　　
　　4）符合抗干擾要求的現場環境。
　　
　　5）的軟件抗干擾措施。
　　
　　中捷加工中心的第3臺zui近總是受到干擾，產生一些錯誤動作和信息。經過仔細檢查是地線磨損，另外電網有高次諧波竄入造成，重新接好地線，選用合適容量的穩壓電源和隔離變壓器后，現象消失！
　　
　　四、結束語
　　
　　綜上所述，只是說明了維修西門子系統的一些經驗。中國是制造業大國，隨著數控機床越來越多的應用，相信西門子產品的靈活性和開放性，以及高的性價比使更多的用戶把它作為數控系統的。