從維修的角度，以圖譯加文字的方式，向大家介紹西門子 810系統(tǒng)的基本構(gòu)成及常見故障解決方案。希望能對大家有所幫忙。

西門子數(shù)控系統(tǒng)維修，找慧博時代010-88459350 021-54257837 瞿工

1.810T/M的硬件構(gòu)成

　　SINUMERIK 810T/M數(shù)控系統(tǒng)的主要部件如圖所示。

　　其主要模塊有：

　　　(1)帶協(xié)處理器的CPU板(6FX1138-5BB**)，是數(shù)控系統(tǒng)的核心。其中主要包括NC與PC的CPU、實(shí)際值寄存器、工件程序存儲器、引導(dǎo)指令輸入器(啟動芯片)及兩個串行通用接口。系統(tǒng)只有一片中央處理器(Intel 80186)，為NC與PC的CPU所共用，從而降低了成本，簡化了整機(jī)結(jié)構(gòu)。

　　　(2)位置控制模塊(6FX1121-4BA**)，是數(shù)控系統(tǒng)對機(jī)床的進(jìn)給軸與主軸實(shí)現(xiàn)位置反饋閉環(huán)控制的接口。它對每個控制軸的位置反饋信號進(jìn)行拾取、監(jiān)控、計數(shù)與緩沖，通過總線到CPU模塊的實(shí)際值寄存器，同時將數(shù)控系統(tǒng)對各軸的控制指令模擬量(0～+/-10V,2mA)及相應(yīng)軸的調(diào)節(jié)釋放信號到相應(yīng)的待服單元。系統(tǒng)要求的位置反饋元件是數(shù)字式的增量位移傳感器。

　　　(3)系統(tǒng)程序存儲板(6FX1121-1BA)基主要功能是插接系統(tǒng)程序，存儲器子模塊(EPROM)。6F X11218-1BA模塊還可帶有32kB靜態(tài)RAM存儲器作為工件程序存儲器的擴(kuò)展，擴(kuò)充容量相當(dāng)于 80m穿孔帶。

　　　(4)接口板(6FX1121-2BA**)，有下述功能：

　　　(5)文字、圖形處理器板(6FX1151-1BA**)，其主要功能是進(jìn)行文字和圖形顯示處理 ，輸出高分辨率的隔行掃描信號，給CRT顯示器的適配單元。

　　　(6)單元模塊(6EV3055-OBC)，包括電源啟動邏輯控制，輸入濾波，開關(guān)式穩(wěn)壓電源(24V/5V )及風(fēng)扇監(jiān)控等。

2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

　　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表1所示，相互的關(guān)系由下圖說明。

 二、810T/M常見故障及排除方法

　　1.熒光屏無顯示(設(shè)備運(yùn)行一段時間后的黑屏)

　　　在使用手冊810T/M的設(shè)備中，熒光屏無顯示是常見的一種故障，尤其在潮濕氣候下，關(guān)機(jī)較長時間后，更為突出。主要是由于備用電池?zé)o電引起的；也有少部分是由于硬件損壞造成的。廣大用戶所希望的是如何能準(zhǔn)確而快速地判斷出故障原因。下面以個人遇到和處理該故障的經(jīng)驗，編制了流程圖(圖3)，供大家參考。

流程圖說明：

數(shù)控系統(tǒng)維修找慧博時代

　　　(1)在機(jī)床正常工作時，請將上講表1中的Ⅱ/Ⅲ類即系統(tǒng)使用者/機(jī)床使用者的數(shù)據(jù)備份。

　　　(2)所有板的插拔都要在斷電情況下進(jìn)行。

　　2.回參考點(diǎn)問題

　　　(1)回參考點(diǎn)的目的為什么要回參考點(diǎn)呢?不回參考點(diǎn)行不行呢?簡單地說，回參考點(diǎn)是為了每次上電開機(jī)后，在機(jī)床上建立一個唯一的坐標(biāo)系。尤其當(dāng) 810T/M安裝在一般的中檔以上機(jī)床時，回參考點(diǎn)是必不可少的。對于那些低檔數(shù)控機(jī)床由于功能要求不同亦可不回參考點(diǎn)。

　　　(2)回參考點(diǎn)的過程圖4為回參考點(diǎn)時軸運(yùn)動與信號的變化過程。當(dāng)某一個軸開始回參考點(diǎn)，其接觸開關(guān)信號有“0-1-0”(在810T/M中是 Q108.4為第一軸回零信號，Q112.4為第二軸回零信號...)或者(即1-0-1)的變化后，810T/M的位置環(huán)等候從編碼器中零脈沖 (Zero Mark)的發(fā)出。當(dāng)接到該脈沖信號后再移動2mm的距離該軸停下來，并確認(rèn)回參考點(diǎn)過程完成，由于在開關(guān)信號變化后的零脈沖在機(jī)床上是唯一的，所以建立的坐標(biāo)系是唯一的。

　　(3)有時為什么回不了參考點(diǎn)這個問題有兩種可能：

　　?、俳咏_關(guān)壞了。在回參考點(diǎn)的過程中，雖然機(jī)床撞了回零擋塊，但Q108.4/Q112.4...無信號變化，則回零肯定要失敗。解決的辦法是讓接觸開關(guān)運(yùn)動，要使對應(yīng)的Q108.4/Q112.4等有變化；若無變化須排除相應(yīng)的故障。

　　?、陔m然Q108.4/Q112.4等有信號變化，但仍未在該停的位置上停下來，則位控環(huán)或零脈沖有問題了。請圍繞零脈沖的接收問題，檢查接收故障所在。

　　(4)有時為什么回不準(zhǔn)(原點(diǎn)在不同的位置)

　　　當(dāng)你明白了回參考點(diǎn)的過程后，這個問題就相對簡單了。這主要是由于回零的接觸開關(guān)擋塊松動變化了(編碼器安裝在電動機(jī)上)，或光學(xué)讀數(shù)頭松了(光柵尺為位置檢測環(huán))，請檢查和緊固這兩個元件。

　　3.軸振動問題

　　　軸振動的原因一般可分為電氣和機(jī)械兩種：

　　　(1) 電氣原因引起的振動在調(diào)試或使用過程中，如果當(dāng)驅(qū)動的KV(增益)過大或TN(相應(yīng)時間)過小時，控制環(huán)會引起電動機(jī)振蕩，當(dāng)電動機(jī)地線接地不好；驅(qū)動器相位及輸出電壓不穩(wěn)也會引起振蕩，這當(dāng)然是一個通用問題。

　　　關(guān)鍵是作為整個系統(tǒng)，在驅(qū)動中有KV，在810T/M中也有KV；所以要有先調(diào)驅(qū)動KV后調(diào)整810T/M及整個控制環(huán)KV的概念。

　　　(2) 機(jī)械安裝不當(dāng)帶來的振動在水平軸安裝時，要求絲杠中心和電動機(jī)中心同心。如果絲杠和電動機(jī)安裝時不同心，則當(dāng)電動機(jī)運(yùn)行時，會產(chǎn)生振蕩。而這種振動的現(xiàn)象與電氣原因引起的振動無太大區(qū)別，僅起因不同，那么如何來區(qū)分是何種原因呢?

　　　比較簡單的辦法是將電動機(jī)和絲杠脫開，如還振蕩則是電氣原因造成的。如電動機(jī)與絲杠未 連接，則不振蕩，若連接時就振蕩，那么電動機(jī)與絲杠不同心是其振蕩的主要原因，這需要機(jī)械工程師配合使其同心，問題即可解決!

　　4.機(jī)械精度變化帶來的問題

　　　(1)機(jī)械精度與電氣精度的匹配當(dāng)機(jī)床用了較長的一段時間，則其機(jī)械精度一定比新機(jī)床的精度要差。當(dāng)然差別有多大，取決于機(jī)床的制造質(zhì)量和機(jī)床的使用條件。不管怎樣，使用了若干年后的機(jī)床，其機(jī)械精度與電氣精度之間的配合是會變化的(往往機(jī)械誤差變化大于電氣精度誤差)，當(dāng)大于一定程度甚至超過電氣精度允許的范圍，則整個機(jī)床就會出現(xiàn)故障。如當(dāng)軸運(yùn)動時不能達(dá)到預(yù)定位置，LED燈總亮。要解決這個問題有兩種可能：

　　?、僬{(diào)整機(jī)械精度。即盡量恢復(fù)原機(jī)械精度，這一般來說工作量較大。

　　?、谠诰仍试S的范圍內(nèi)，放大電氣監(jiān)控精度。具體在810T/M中是調(diào)整NC-MD204＊(粗定位輪廓監(jiān)控)，這相對工作量少一些，但它是以犧牲一定精度為代價的!

　　　(2)機(jī)械間隙過大的問題當(dāng)機(jī)床上每個軸如經(jīng)常往復(fù)運(yùn)動，且時間較長后，其絲杠與螺母間隙會越來越大；而反應(yīng)到系統(tǒng)上則是伺服驅(qū)動總處在不斷地尋找平衡點(diǎn)(類似于小幅輸出震蕩)，這個問題解決的有效方法是將絲杠副中的絲杠與螺母的間隙調(diào)整到盡量小的范圍內(nèi)，當(dāng)然這需要機(jī)械工程師的配合。

　　5.NC程序的編制與調(diào)試過程的若干問題

　　　(1)刀補(bǔ)問題西門子810T/M的刀補(bǔ)使用起來還是較簡單的，首先在刀補(bǔ)存儲器里所對位的T＊及D＊中輸入各刀具的相關(guān)補(bǔ)償參數(shù)(如幾何長度)，然后在NC程序中調(diào)用相應(yīng)的T＊及D＊，但這并不意味著刀補(bǔ)就能生效，使用時要注意以下幾點(diǎn)：

　　?、僭贜C程序中調(diào)用T＊、D＊時還應(yīng)選擇刀補(bǔ)平面(G17/G18/G19)，這同時也就決定了在哪個軸進(jìn)行長度補(bǔ)償，當(dāng)然在該軸方向要有運(yùn)動。

　　?、谠谶x擇了刀具半徑(刀尖半徑)偏置G41/G42時，在有G01/G0軸運(yùn)動后，刀具半徑補(bǔ)償可生效。

　　?、跥40僅取消刀具半徑補(bǔ)償，而不取消長度補(bǔ)償，取消長度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償應(yīng)使用D00。

　　　(2)零偏問題零點(diǎn)偏置也是NC零件程序的一個重要部分。在810T/M中，可以通過零點(diǎn)偏置 將機(jī)床坐標(biāo)系偏移到所希望的工作零點(diǎn)上，要注意的是設(shè)定零點(diǎn)偏置在使用時的不同：

　　　①可設(shè)定零點(diǎn)偏置使用時，需將設(shè)定值從面板上輸入到G54/G55/G56/G57中，當(dāng)你在程序中未寫任何一個(G5*)可設(shè)定零點(diǎn)偏置，則G54自動被調(diào)用，而G54到G57的任何一個都可相互替代在NC程序中的作用，一旦調(diào)用就一直有效，直到下一個可設(shè)定零點(diǎn)偏置被調(diào)用。

　　　②可編程零點(diǎn)偏置G58/G59是在程序中將偏置值加入，則各偏置之間的關(guān)系如圖5所示。

　　6數(shù)據(jù)備份(機(jī)床檔案)

　　　(1)電池問題西門子0T/M的用戶數(shù)據(jù)在關(guān)電源時是有電池提供支持的，正如前面所說電池使用時間的長短取決于機(jī)床的使用環(huán)境、電池的質(zhì)量等因素，尤其當(dāng)電池已使用較長一段時間，機(jī)床又要停若干天(如春節(jié)等休假)時，應(yīng)在休假前就換上電池。當(dāng)然電池應(yīng)在此基礎(chǔ)上810T/M通電情況下進(jìn)行更換。

　　　(2)數(shù)據(jù)備份及傳送機(jī)床正常工作時，應(yīng)將NC機(jī)床數(shù)據(jù)、PLC機(jī)床數(shù)據(jù)、PLC程序及加工程序，通過COM接口將它們傳到磁盤中保存。因為這些數(shù)據(jù)與機(jī)床電氣分配連線圖一起是該機(jī)床的電氣檔案，非常重要。通常是機(jī)床制造廠家就應(yīng)做好備份，機(jī)床使用者在驗收機(jī)床時，這是其中驗收的一部分內(nèi)容。如果該機(jī)床未帶這些備份數(shù)據(jù)，機(jī)床使用者應(yīng)將該工作補(bǔ)充做好。

　　　如何將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，并在需要時回傳。作為該機(jī)床的維護(hù)修理者應(yīng)具備硬件設(shè)備(計算機(jī)及V24通訊軟件和電纜)并掌握如下操作步驟，這對保證機(jī)床的工作狀態(tài)非常重要。

　　　在810T/M中SD為COM1的設(shè)定：

　　　5010＝00000005011＝11000111

　　　5012＝00000005013＝11000111

　　　5014＝00000005015＝0000000

　　　5016＝001010005017＝0000000

　　在PCIN(西門子提供的V24通訊軟件)中：

　　　BAURATE：9600

　　　PARITY：EVEN

　　　2：STOPBITS

　　　7：DATABITS

　　　BINFILE：OFF

　　7.伺服驅(qū)動及位控環(huán)

　　　(1)軸的控制回路在810T/M中，一個軸的控制回路基本上可由圖6來描述，當(dāng)回路中的任意一個部件出現(xiàn)問題(如位控板、驅(qū)動器、電動機(jī)、電纜及位移檢測器——編碼器或光柵尺)時，且又運(yùn)動該軸時，都會出現(xiàn)報警Control Loop Hardware.

　　　(2)各部分的檢測(替代法)當(dāng)出現(xiàn)了硬件回路報警后，如何來判斷是哪部分出問題呢?這在工作現(xiàn)場(機(jī)床上)最好的辦法是替代法。當(dāng)然用備件最好，沒有備件只能用其他控制回路的部件來替代懷疑出問題的部件，直到找出有問題的部件。