西门子SINUMERIK 810 TM的维修

优胜编程龚老师

西门子SINUMERIK 810 TM的维修：



一、SINUMERIK 810T/M的结构 SINUMERIK 810T/M是西门子的一个中档数控系统。为了使用户更好地了解和使用该系统，首先从维修的角度向用户介绍其硬件及软件构成，再结合维修实例向用户讲解如何排除一些常见故障。
1.810T/M的硬件构成 SINUMERIK 810T/M数控系统。
其主要模块有：
    (1)带协处理器的CPU板(6FX1138-5BB**)，是数控系统的核心。其中主要包括NC与PC的CPU、实际值寄存器、工件程序存储器、引导指令输入器(启动芯片)及两个串行通用接口。系统只有一片中央处理器(Intel 80186)，为NC与PC的CPU所共用，从而降低了成本，简化了整机结构。
    (2)位置控制模块(6FX1121-4BA**)，是数控系统对机床的进给轴与主轴实现位置反馈闭环控制的接口。它对每个控制轴的位置反馈信号进行拾取、监控、计数与缓冲，通过总线到CPU模块的实际值寄存器，同时将数控系统对各轴的控制指令模拟量(0～+/-10V,2mA)及相应轴的调节释放信号到相应的待服单元。系统要求的位置反馈元件是数字式的增量位移传感器。
    (3)系统程序存储板(6FX1121-1BA)基主要功能是插接系统程序，存储器子模块(EPROM)。6F X11218-1BA模块还可带有32kB静态RAM存储器作为工件程序存储器的扩展，扩充容量相当于 80m穿孔带。
    (4)接口板(6FX1121-2BA**)，有下述功能：
(5)文字、图形处理器板(6FX1151-1BA**)，其主要功能是进行文字和图形显示处理 ，输出高分辨率的隔行扫描信号，给CRT显示器的适配单元。
(6)单元模块(6EV3055-OBC)，包括电源启动逻辑控制，输入滤波，开关式稳压电源(24V/5V )及风扇监控等。
2.数据结构


二、810T/M常见故障及排除方法
1.荧光屏无显示(设备运行一段时间后的黑屏) 在使用手册810T/M的设备中，荧光屏无显示是常见的一种故障，尤其在潮湿气候下，关机较长时间后，更为突出。主要是由于备用电池无电引起的；也有少部分是由于硬件损坏造成的。广大用户所希望的是如何能准确而快速地判断出故障原因。下面以个人遇到和处理该故障的经验，编制了流程图(图3)，供大家参考。
流程说明：
    (1)在机床正常工作时，请将上讲表1中的Ⅱ/Ⅲ类即系统使用者/机床使用者的数据备份。
    (2)所有板的插拔都要在断电情况下进行。

  2.回参考点问题
    (1)回参考点的目的为什么要回参考点呢?不回参考点行不行呢?简单地说，回参考点是为了每次上电开机后，在机床上建立一个唯一的坐标系。尤其当 810T/M安装在一般的中档以上机床时，回参考点是必不可少的。对于那些低档数控机床由于功能要求不同亦可不回参考点。
    (2)回参考点的过程图4为回参考点时轴运动与信号的变化过程。当某一个轴开始回参考点，其接触开关信号有“0-1-0”(在810T/M中是 Q108.4为第一轴回零信号，Q112.4为第二轴回零信号...)或者(即1-0-1)的变化后，810T/M的位置环等候从编码器中零脉冲 (Zero Mark)的发出。当接到该脉冲信号后再移动2mm的距离该轴停下来，并确认回参考点过程完成，由于在开关信号变化后的零脉冲在机床上是唯一的，所以建立的坐标系是唯一的。
    (3)有时为什么回不了参考点这个问题有两种可能：
①接近开关坏了。在回参考点的过程中，虽然机床撞了回零挡块，但Q108.4/Q112.4...无信号变化，则回零肯定要失败。解决的办法是让接触开关运动，要使对应的Q108.4/Q112.4等有变化；若无变化须排除相应的故障。
②虽然Q108.4/Q112.4等有信号变化，但仍未在该停的位置上停下来，则位控环或零脉冲有问题了。请围绕零脉冲的接收问题，检查接收故障所在。
(4)有时为什么回不准(原点在不同的位置)当你明白了回参考点的过程后，这个问题就相对简单了。这主要是由于回零的接触开关挡块松动变化了(编码器安装在电动机上)，或光学读数头松了(光栅尺为位置检测环)，请检查和紧固这两个元件。

3.轴振动问题 轴振动的原因一般可分为电气和机械两种：
(1) 电气原因引起的振动在调试或使用过程中，如果当驱动的KV(增益)过大或TN(相应时间)过小时，控制环会引起电动机振荡，当电动机地线接地不好；驱动器相位及输出电压不稳也会引起振荡，这当然是一个通用问题。
关键是作为整个系统，在驱动中有KV，在810T/M中也有KV；所以要有先调驱动KV后调整810T/M及整个控制环KV的概念。
(2) 机械安装不当带来的振动在水平轴安装时，要求丝杠中心和电动机中心同心。如果丝杠和电动机安装时不同心，则当电动机运行时，会产生振荡。而这种振动的现象与电气原因引起的振动无太大区别，仅起因不同，那么如何来区分是何种原因呢?
比较简单的办法是将电动机和丝杠脱开，如还振荡则是电气原因造成的。如电动机与丝杠未 连接，则不振荡，若连接时就振荡，那么电动机与丝杠不同心是其振荡的主要原因，这需要机械工程师配合使其同心，问题即可解决!

4.机械精度变化带来的问题
(1)机械精度与电气精度的匹配当机床用了较长的一段时间，则其机械精度一定比新机床的精度要差。当然差别有多大，取决于机床的制造质量和机床的使用条件。不管怎样，使用了若干年后的机床，其机械精度与电气精度之间的配合是会变化的(往往机械误差变化大于电气精度误差)，当大于一定程度甚至超过电气精度允许的范围，则整个机床就会出现故障。如当轴运动时不能达到预定位置，LED灯总亮。要解决这个问题有两种可能：
①调整机械精度。即尽量恢复原机械精度，这一般来说工作量较大。
②在精度允许的范围内，放大电气监控精度。具体在810T/M中是调整NC-MD204＊(粗定位轮廓监控)，这相对工作量少一些，但它是以牺牲一定精度为代价的!
(2)机械间隙过大的问题当机床上每个轴如经常往复运动，且时间较长后，其丝杠与螺母间隙会越来越大；而反应到系统上则是伺服驱动总处在不断地寻找平衡点(类似于小幅输出震荡)，这个问题解决的有效方法是将丝杠副中的丝杠与螺母的间隙调整到尽量小的范围内，当然这需要机械工程师的配合。

5.NC程序的编制与调试过程的若干问题
(1)刀补问题西门子810T/M的刀补使用起来还是较简单的，首先在刀补存储器里所对位的T＊及D＊中输入各刀具的相关补偿参数(如几何长度)，然后在NC程序中调用相应的T＊及D＊，但这并不意味着刀补就能生效，使用时要注意以下几点：
①在NC程序中调用T＊、D＊时还应选择刀补平面(G17/G18/G19)，这同时也就决定了在哪个轴进行长度补偿，当然在该轴方向要有运动。
②在选择了刀具半径(刀尖半径)偏置G41/G42时，在有G01/G0轴运动后，刀具半径补偿可生效。
③G40仅取消刀具半径补偿，而不取消长度补偿，取消长度补偿和刀具半径补偿应使用D00。
(2)零偏问题零点偏置也是NC零件程序的一个重要部分。在810T/M中，可以通过零点偏置 将机床坐标系偏移到所希望的工作零点上，要注意的是设定零点偏置在使用时的不同：
①可设定零点偏置使用时，需将设定值从面板上输入到G54/G55/G56/G57中，当你在程序中未写任何一个(G5*)可设定零点偏置，则G54自动被调用，而G54到G57的任何一个都可相互替代在NC程序中的作用，一旦调用就一直有效，直到下一个可设定零点偏置被调用。
②可编程零点偏置G58/G59是在程序中将偏置值加入，则各偏置之间的关系。

6数据备份(机床档案)
(1)电池问题西门子0T/M的用户数据在关电源时是有电池提供支持的，正如前面所说电池使用时间的长短取决于机床的使用环境、电池的质量等因素，尤其当电池已使用较长一段时间，机床又要停若干天(如春节等休假)时，应在休假前就换上电池。当然电池应在此基础上810T/M通电情况下进行更换。
(2)数据备份及传送机床正常工作时，应将NC机床数据、PLC机床数据、PLC程序及加工程序，通过COM接口将它们传到磁盘中保存。因为这些数据与机床电气分配连线图一起是该机床的电气档案，非常重要。通常是机床制造厂家就应做好备份，机床使用者在验收机床时，这是其中验收的一部分内容。如果该机床未带这些备份数据，机床使用者应将该工作补充做好。
如何将这些数据进行备份，并在需要时回传。作为该机床的维护修理者应具备硬件设备(计算机及V24通讯软件和电缆)并掌握如下操作步骤，这对保证机床的工作状态非常重要。
在810T/M中SD为COM1的设定：
5010＝00000005011＝11000111
5012＝00000005013＝11000111
5014＝00000005015＝0000000
5016＝001010005017＝0000000
在PCIN(西门子提供的V24通讯软件)中：
BAURATE：9600
PARITY：EVEN
2：STOPBITS
7：DATABITS
BINFILE：OFF

7.伺服驱动及位控环
(1)轴的控制回路在810T/M中，一个轴的控制回路基本上可由图6来描述，当回路中的任意一个部件出现问题(如位控板、驱动器、电动机、电缆及位移检测器——编码器或光栅尺)时，且又运动该轴时，都会出现报警Control Loop Hardware.
(2)各部分的检测(替代法)当出现了硬件回路报警后，如何来判断是哪部分出问题呢?这在工作现场(机床上)最好的办法是替代法。当然用备件最好，没有备件只能用其他控制回路的部件来替代怀疑出问题的部件，直到找出有问题的部件。
用SIEMENS 802C base line 系统改造普通车床
西门子SINUMERIK 在世界数控领域中，基于它的软件功能强大及系统良好的开放性，深受广大机床厂家及最终用户的欢迎。我公司在德国进口的数控设备中有西门子的805， 810T，840D等数控系统,为了增进对西门子数控系统的了解，更好的搞好设备维修工作，我们决定用西门子802C base line系统自行改造一台普通车床为精密数控车床。
802C base line系统是一种集成的数控系统，由于价格相对较低，常用于控制带伺服驱动的经济型机床。
我公司2004年从上海西门子工厂自动化工程有限公司购进一套802C base line系统,虽然我们是第一次接触西门子数控系统改造，并且对西门子数控基础知识没有一点了解，但经过我们的努力，也得到了中国西门子公司王刚、戴晓东等许多工程师的大力支持，最终顺利地完成了设备的改造任务，经使用实践证明：加工精度完全符合生产工艺要求，解决了生产的急需，用较少的资金投入获得很好的经济效益。





我们使用的802C base line系统，伺服进给轴为X和Y二个轴，伺服驱动器也是base line配置， X轴和Z轴电机都是1FK7伺服电机，X轴和Z轴电机分别为6Nm和8Nm，采用滚珠丝杆传动, 主轴采用开关主轴控制，主电机是4.5千瓦普通电机,采用皮带传动。

一．改造车床刀架选用常州四工位简易刀架，其工作原理是：当某一刀架处于工作位置时，其位置传感器（霍尔元件）输出电平是低电平，其余三个刀架的霍尔元件输出处于悬空状态，没有输出电平。而802Cbase line系统的PLC输入接线是高电平输入有效，由于系统内有缓冲电路，可以定义为常开连接（输入闭合有效）或常闭连接（输入断开有效），故在每个刀架的霍尔元件输出端接上一个“上拉电阻（1.8K） ”，输入定义为常闭连接（输入断开有效），这样一来当刀架处于工作位置时，该刀架输出的是低电平，相当开PLC输入端没有高电平输入处于断开状态，由于刀架输入定义为断开有效，所以该输入点被激活有效；其它三个刀架不在工作位置其输出电平处于悬空状态，由于上拉电阻的接入，三个刀架的输出信号至PLC的输入端实际上接入了高电平，同样由于输入点定义为常闭连接，是断开时有效，所以另外三个刀架的PLC输入点没有被激活有效。

二.驱动接线:
1．  X141电源模块的T64（脚）和T63（脚）通过PLC输出与T9接通和断开，2． T64是电源模块的驱动使能端子，3． T63是电源模块的脉冲使能端子，4． T63与T9断开所有模块被禁止，5． 驱动功率连续下降；T64与T9断开，6． 所有模块被制动，7．速度设定值为0，8． 并在 240ms之后禁止（时间出厂时设定）。
9． X331上的T663、T9、AS1、AS2未使用，10． 相应的端子定义取消（T663与T9出厂时已短接）。，11．
12．  CNC侧（车床设置）的X7电缆连接到驱动器侧有4组8根电缆，13．每二根电缆为一组，14． 每组有号码管标15． 志，16． 标17． 有 1、2、3、4字码，18．第1组接到第一轴X轴的对应接线端[X321（左）的T56、T14和X332（右）的T65.1、T9端]，19． 第3 组接到第三轴Z轴的对应接线端（X322的T56、T14和X332的T65.2、T9端），20． 另外2组空置未用。
21． X131是接地端子
22． 伺服23． 电机接口第一轴（A1）接X轴6N∕M伺服24． 电机；第二轴（A2）接Z轴8N∕M伺服25． 电机。

三．改造调试的实际过程：
1． PLC程序利用系统内已有的标
2． 准车床PLC程序。接线完成以后，
3． 首次通电显示700000报警，
4． 提示未输入基本的PLC参数。
5．  输入基本的PLC参数后（参见SIEMENS 802Ce base line简明安装调试P3-17），
6． 并将数据进行了存储。关机再通电后出现700016报警，
7． 提示“驱动器未就绪”，8． 说明书上注明 802C的驱动放大器是611U，
9． 其T72号线接到I1.7的驱动器就绪信号,而
10． base line驱动器没有T72号线可接到PLC的I1.7,故显示“驱动器未就绪”报警。
11．把I1.7直接接到+24V,并将该输入点定义为有效,输入信号定义为常开,逻辑定为正逻辑(14512[1]的位7设为“1”, 14512[3]的位7设为“0”)。通电以后又显示要按“K1”键使驱动就绪信号有效。后在系统内PLC程序上传以后将子程序修改，
12． 又下传给 802Ce base line系统，
13． 通电以后“K1”键指
14． 示灯亮，
15． 不
16． 要再按“K1”键了，
17．驱动器使能已就绪。（I1.7不18． 接线行不19． 行未作试验）

20． 调试继续进行，
21． 手动X轴和Z轴进给时，
22． 出现20050报警，
23． 提示“方式组未就绪”，
24． 将X轴和Z轴进给速度设定降低以后，
25． 报警消失。
26． 调试中出现手动主轴不
27． 旋转，
28． 将轴参数30130设为1（单极性模似主轴）。
29． 继续手动主轴运转调试，
30． 正向动作正常；反向运行时主轴继电器先是正向继电器瞬动，
31． 后反向继电器才吸合（摆动一下）。

7．电话请教南京江宁西门子公司，他们说该PLC程序不适合开关量主轴。
南京江宁西门子公司戴工发E-MAIL传来修改后的PLC程序，下载后运行不正常，出现无论正反向运转都是一个方向输入，但PLC输出信号监控是二个方向都有输出，但用万用表测量只有一个方向有输出电压。
电话请教戴工，修改的程序应用时，强调主轴SP参数30130要设“1”；30134要设“0”；参数14512的[11]#3要设为“1”。
检查参数时发现参数30134主轴设为“2”,将参数修改为“0”后运行程序动作正常。 只是手动连续点动主轴时,间隔时间过长主轴接触器方吸合, 后又修改参数14510[23]的主轴制动时间后，间隔时间缩短了。
手动调试刀架动作时，出现手按K4开关而刀架不动作，802C系统有效输出是高电平，而刀架控制器内的继电器吸合条件是要低电平输入，故将刀架控制器的正反运转二个继电器的公共端改接低电平0V（原接+24V）。
调试时又出现刀架控制器内继电器虽吸合，但电机不转并有焦糊味，经检查发现刀架控制器插接口接触不好，造成电机单相运行，排除后刀架运转正常。
自动运转时刀架不动作,虽然加工程序中设置了选定刀架动作,但由于在系统操作界面没有把刀架号设置,所以在自动运转时系统不识别程序中的刀架号,故显示报警，在参数∕刀具补偿∕新刀具的界面输入刀具号T1、T2、T3和T4后，刀架动作正常。
用WINPCIN软件进行数据传输：
802C系统的“试车数据”向上传输到计算机时，用“二进制格式”进行；
计算机将“试车数据”下传到802C系统时，用“文本格式”和“二进制”都可以,用二进制传送时在设置时选Haraware (RTS∕CTS)，不要选Softwart (XON∕XOFF)。

详细操作见 802C base line安装调试手册的4.8节。
1台840D系统加工中心,机床启动后611驱动系统故障,1块FDD模块上X35指示灯组点亮,
1台840D系统加工中心,机床启动后611驱动系统故障,1块FDD模块上X35指示灯组点亮,查安装调试资料上均没有X35/X34指示灯说明(该FDD为数字给定模块,模拟给定模块没有X34/35指示灯,仅有X34测试端子),
是由于611驱动器DC_link母线排在该FDD模块上接触不良,造成驱动器故障报警.
SIEMENS 8系统MS100板灯的指示说明
1：如果PLC软件故障，PLC，CPU板指示灯红灯和黄灯亮，MS100板显示PLC STOP灯亮，
2：如果PLC硬件故障，或者PLC传输线路包括，924，925，926，927板硬件故障都有可能引起PLC停止，MS板上PLC停止灯亮，
3：NC与PLC之间的耦合板发生故障也有可能出现PLCSOOP现象，
4：MS100板上故障灯的指示，M灯亮，M100板CPU工作不正常，其他的灯代表其他的板。
回零往反方向行走?
系统回零是当压上减速开关后，系统有个设置参数来决定是正方向回零还是反方向回零，一般当轴的行程够大的时候，都采取正向回零，即回零的方向不变。当轴的行程不够大的时候，只能采取反向回零，既脱开减速开关后，轴是向相反的方向找零点。
当异常时:
1:查看回零开关，从回零方式来看，属于到达零位后再返程一段的回零方式，当回零开关粘连时，回零信号常1，回零就会往反方向行走
2:行程开关进水或是没复位，
802D系统中如何屏蔽611U下一个驱动轴?
X和Y轴是双轴模块，Z轴是单轴模块。系统为802D。想屏蔽掉Z轴，请问参数如何设置？硬件需要改变连线吗？
可把30200 Z 轴为0

西门子802s系统．在运行中出现70001报警
一台常州多棱产的TK7640机床，配套西门子802s系统．在运行中出现70001报警，内容为：程序刀具号设定值超过系统范围．关机重启后又能工作．过一段时间后又出现相同的报警．不知是何原因？
1:详细检查程序，还有检查道具的计数开关好坏，还有系统对刀具的计数怎样做的，是否为计数溢出，或是参数异常
2:检查刀库上的接近开关
3:此为用户报警,调出梯形图,用S7-200软件下载下来或在线监视
西门子功率模块如何维修?
西门子功率模块6sn1124-1aa00-oda1的元件损坏,
白色的元件型号是EUPEC的igbt 型号为BSM25GD120DN2E3224 一般是富士的IGBT功率模块，一般出现该器件损坏的同时，前级集成块也有问题，因为是直接耦合，损坏的几率很高。需要测量波形正常才可上600V高压，否则上电还会有击穿的可能。
802S系统启动不了?
802S系统，开机显示（显示时液晶屏对比度很差，要努力看才看得出字迹）：
load op system ok
load NC system ...
就动不了。
一般是内检失败,
清除内存，并且检查内存，如果完好重新输入nc等程序就行