SINUMERIK 802系列数控系统的故障诊断与维修
SINUMFRIK 802系列精工系统是西门子公司专门为中国精工机床市场新开发的经济型、集成式CNC控制系统，用于控制带步进驱动(( S=Stepper)的经济型机床(如精工车床)。(1)认识SINUMERIK 802系列精工系统的接口;(2>能够读懂SINUMERIK 802系列精工系统说明书;(3)能够连接精工系统与外围设备;(4)能够诊断和调试SINUMERIK 802系列精工系统的故障。(1)了解SINUMERIK 802系列精工系统的硬件结构;(2)理解SINUMERIK 802系列精工系统软、硬件的工作过程;(3)掌握SINUMERIK 802系列精工系统的连接及调试方法。 引导知识 1. SINUMERIK 802系列精工系统功能和主要特点 该系列系统可以控制2 }--3个步进电动机轴和一个伺服主轴或变频器，连接步进驱动STEPDRIVER。 (1) CNC控制器高度集成于一体的精工单元，配置数字控制(NC)操作面板、机床操作面板(MCP)、液晶显示器、输人输出单元。 (2)驱动器和电动机步进驱动STEPDRIVER和五相混合式步进电动机。 (3)电缆连接CNC控制器到步进驱动器的电缆和连接步进驱动器到步进电机的电缆。 2. SINUMERIK 802系列系统的构成 SINUMERIK 802系列包括硬件、软件两部分，硬件组成如图1一1一6所示。(3)系统接口布局系统的接口位于机箱的背面，如图1-1-11所示。 ①X1源接口(DC24V)rr芯螺钉端子块，用于连接24 V负载电源。 ② X2 RS232接口(24 V):9芯D型插座，数据通信或编写PLC程序时使用。 ③ X6主轴接口(ENCODER ) : 15芯D型插座，用于连接一个主轴增量式编码器(RS422)。 ④ x}驱动接口(AXIS>:50芯D型插座，用于连接具有包括主轴在内最多4个模拟驱动的功率模块。 ⑤ X10手轮接口(MPG) : l0芯插头，用于连接手轮。 ⑥1 LJ数字输人(DI) :10芯插头，用于连接NC READY继电器盒BEROo ⑦X100到X105:10芯插头，用于连接数字输入。 ⑧X200和X201;10芯插头，用于连接数字输出。 ⑨S3:调试开关。 ⑩熔丝:熔丝F1，外部设计使用户可以方便地更换。 ⑾S2和D15:这些元件只用于内部调试。 4.驱动模块 步进电动机的控制信号为脉冲信号(PULS)、方向信号(DIR)和使能信号(ENA )。电动机每转给出1 000个脉冲，步距角为0. 36。如图i一1一12所示为用于精工车床的驱动器电缆连接图，按图示分别连接电源、信号电缆、电动机电缆。所有的电缆都必须在断电状态下连接。电缆正确连接完毕后，通过DIL开关设定与电动机型号相对应的电流。 驱动模块上各接线端子及I_ED指示灯含义如下: (1)主电源端子 ①L: AC85V相线输人; ②N:AC85 V零线输人; ③PE:接地。 (2)控制信号输入端子 ①+PULS，-PULS:脉冲基本信号与取反信号，+PLUS控制步进电动机顺时针旋转速度，-PLUS控制步进电动机逆时针旋转速度; ②+DIR，- DIR:方向基本信号与取反信号，+DIR有效时控制步进电动机顺时针方向旋转，-DIRZ有效时控制步进电动机逆时针方向旋转; ③+ENA，-ENA:使能控制基本信号与取反信号，十ENA有效时，步进电动机顺时针有效，一ENA有效时，步进电动机逆时针有效; ④RDY:运行准备，接24 V电源; ⑤+24 V, +24 V GND, PE:24 V信号接口。 由CNC系统X7接口输出的控制信号P1， P1N, D1, D1N, E1, E1N用于X轴控制，P3，P3N,D3,D3N,E3,E3N用于Z轴控制。 (3)动力输出端子 ① A, A:输出电流至步进电动机A相绕组; ②B, B:输出电流至步进电动机B相绕组; ③C,C:输出电流至步进电动机C相绕组; ④D, D:输出电流至步进电动机D相绕组; ⑤E, E:输出电流至步进电动机E相绕组。 (4) DIL开关设定 CURR.1， CURR2:电流设定开关，根据所选用的步进电动机的类型，通过CURR. 1,CURR.2开关设定相应的电流值，见表1一1一1【案例一】一台精工车床，配置SINUMERIK 802精工系统。启动时，在显示面板上除READY灯不亮外，其余所有指示灯全亮。 <1>故障分析由于故障发生在启动阶段，应检查开机清零信号“RESET”是否异常。又因为主板上的DP6指示灯亮，它是直流电源的指示灯，因此，也需要对DP6的相关电路以及有关电源进行必要的检查。 (2)故障定位 ①首先对DP6相关电路进行检查，经检查确认是驱动DP6的双稳态触发器LA10逻辑状态不对，已经损坏。用新件更换后，DP6已经熄灭，但故障现象还是存在，精工系统还是不能启动。 ②对“RESET”信号及精工柜内各连接器的连接情况进行检查，连接状况良好，但“RESE1”信号不正常。发现与其相关的A38位置上的LA01与非门电路逻辑关系不正确。 ③检查士15V，士5 V, +5R, }6R, -h 12 V, +24 V，发现一5V电压只有一4. 2 V ,已经超出士5%的范围。进一步检查发现，该电路整流桥后有一个滤波电容C19(10 000 }F,24 V)，该电容的引脚焊接处电路板铜箔断裂。 (3)故障排除将其焊接好后，精工系统能正常启动。至此，故障排除。 【案例二】一台精工车床，配置SINIJMERgC 802S精工系统，系统开机后，黑屏或花屏。 (1)故障分析根据故障现象可以推断可能是LCD故障，也可能是参数或软件的问题。 (2)故障定位 ①首先检查LCD，没发现任何异常。 ②断电后将系统后的红色小拨码开关拨到I的位置。 ③上电，系统能启动，说明用户数据有问题。 (3)故障排除将备份的软件和参数重新传人精工系统，机床正常工作。 【案例三】一台配置SINUMERIK 802C精工系统的CKS6136精工车床，向负方向移动时无任何反应，并且还出现25060号报警。 (1)故障分析查SINUMERIK 802C精工系统说明书中报警信息表，25060号报警的内容是坐标轴转速给定极限报警坐标轴转速给牟极限报警，是指转速给定值超出了MD36210的上限值，并且远远大于所允许的范围，给定的坐标轴速度超过了MD32260中的电机额定转速。根据故障现象可以推断故障的可能原因有: ①精工系统参数数据丢失或错误; ②位移传感器有误动作; ③有误输人使转速过大。 (2)故障定位 ①降低进给编程的速度或在此轴运行时将倍率开关打到100，观察是否还报警。可以将此轴F值适当降低，直到正常运行。但速度太慢显然不是正常的速度; ②增加MD32260的值(最好不要超过电机的额定转速)，问题没有根本解决; ③检查滑板(导轨、丝杆、轴承等运动部件)是否局部不平滑，在工件与刀具接触时速度下降，造成报警;④检查传感器，没发现异常; ⑤检查MD32200，伺服增益，发现该轴数值过大。 (3)故障排除改正后，重新启动系统工作正常，故障排除。 【案例四】精工车床配备SINUMERIK 802C系统。在安装调试时，CRT显示器突然出现无显示故障，而机床还可以继续运转。停机后再开，又一切正常。 (1)故障分析在设备运转过程中经常出现这种故障。采用直观法进行检查，发现每当车间上方的门式起重机经过时，环境振动大，就会出现此故障，由此初步判断是原件连接不良。 (2)故障定位检查显示板，用手触动板上元件，当触动某一集成块管脚时，CRT上的显示就会消失。经观察发现该管脚没有完全插人插座中。另外，发现此集成块旁边的晶振有一个端子没有焊锡。 <3)故障排除将松动集成块插牢，晶振端子焊牢，这两处故障原因排除后故障消除。 ①精工机床由于采用的控制系统品种较多，控制要求各不相同，对于不同的机床、不同的系统，维修时应根据机床与系统的实际情况，分别进行处理。 ②机床维修者必须熟悉各种系统的电源控制要求，维修时做到心中有数。 ③对于控制较复杂的机床，不仅要掌握系统的电源ON/OFF要求，而且还必须对照机床电气原理图进行维修处理，若非万不得已，不宜改变机床的原操作方式与原设计功能。 ④维修精工机床应是多方位的，既要掌握系统生产厂家推荐的线路与控制方法，还必须根据机床、系统的实际情况灵活处理，不可教条。