SIMODRIVE 611D數字伺服驅動故障處理

姜娟娟 張耀詞

（中航飛機西安飛機分公司設備總廠 西安）

1.故障現象

中航飛機西安飛機分公司JOBS145機床是21世紀初由意大利JOBS公司引進的五座標龍門數控機床，承擔公司大型結構件的加工。機床控制系統和驅動系統分別采用SIEMENS 840D和SIMODRIVE 611D數字伺服驅動，各軸電機采用SIEMENS 1FT6系列電機。

某天上班給機床送電，控制系統引導正常，然后啟動液壓系統，當按下機床操作面板的“坐標進給使能”按鈕時，該按鈕指示燈不亮，同時，機床操作面板顯示“Drives not ready”和“ setup contactor not closed”等報警。

2.故障分析

圖1 機床驅動系統連接

打開機床電氣柜，發現SIMODRIVE 611D電源模塊上L3（使能信號丟失）和L4（直流母線充電完成）狀態指示燈異常閃爍。多次試驗確認其閃爍規律是啟動液壓后，L3指示燈亮，按壓“坐標進給使能”按鈕后L3指示燈先熄滅，幾秒鐘后L4指示燈未亮，L3指示燈又亮。根據電源模塊端子定義，當無外部使能時，L3燈亮，當充電完成時，L4燈亮。機床啟動正常后，L3指示燈和L4指示燈的正常指示，應該是在啟動液壓前L3指示燈亮，啟動液壓后L3指示燈熄滅，幾秒鐘后，L4指示燈亮。

對于該故障，在啟動液壓時，L3指示燈滅，說明此時外部使能信號已加上，L4指示燈未亮，說明電源模塊在規定的時間內未完成充電。未完成充電的原因可能是：①驅動系統（包括電源模塊、驅動模塊、伺服電機）出現故障。②在電源模塊充電過程中外部使能丟失導致充電中止。該故障中，L3指示燈狀態由熄滅到點亮，說明“使能信號”經歷了一個由發出到丟失的過程。查看電氣原理圖，查找信號丟失原因，經分析，確認出于安全保護原因，啟動液壓后，若電源模塊在2 s內未充電完成，安全回路就切斷使能信號，因此啟動液壓時L3指示燈由熄滅到點亮是正確的。由此判斷是驅動系統出現故障，該驅動系統是總線式結構（圖1），所有驅動聯接在驅動、設備和電壓等3條總線上，任何1個驅動模塊的故障都會對總的系統有影響。

3.故障處理

根據現象可知在此故障中，各驅動系統無任何報警。最原始的處理方法是逐一更換驅動系統各模塊，確定故障點，但沒有如此多型號、功能不同的模塊，而且部分模塊功率大、體積重量較大，更換不便。通過分析SIMODRIVE 611D數字伺服驅動工作原理，決定采用模擬信號的方法來分步甄別故障元件，具體步驟如下。

（1）在驅動系統上分別將3條總線從Y軸驅動處斷開。

（2）利用短接方法，判斷是外部原因還是電源模塊內部原因。在電源模塊上短接X121端子排上的9-63、9-64（9——Enable voltage、63——Pulse enable、64——Drive enable signal），使電源模塊內控制電路工作；短接X161端子排上的9-48（9——含義同上、48——Contactor energization），使電源模塊內部主電路預充電使能。然后給機床通電，觀察L3指示燈熄滅，L4燈亮，說明直流母線充電完成。在數控系統“診斷”頁面下，觀察電源模塊上直流母線電壓為600 V，說明機床電壓正常。以上實驗說明從電源模塊到X22的驅動器之間的驅動系統均正常。

重復以上實驗，將剩下的驅動模塊依次加入到驅動系統中逐一試驗，最終確定是脈沖電阻模塊故障，造成驅動系統不能正常工作，更換該模塊，故障消除。

處理數控設備模塊故障時，必須熟知模塊各端子和指示燈定義，掌握模塊檢測方法。同時要根據其他報警提示，結合模塊監控參數，觀察模塊指示燈狀態等，綜合診斷故障點。