810T數控系統夾緊檢測報警處理一例

王德周

（大同電力機車有限責任公司資產管理部 山西大同）

西門子810T數控系統中坐標軸夾緊檢測報警（clamping monitoring，也有卡緊檢測、夾緊監控等其他譯法，意思相差不大）在維修實踐中經常遇到，其報警號為112*（*可以是數字0或1，代表坐標軸編號）。該報警涉及原因很多，說明書無法全部描述清楚，維修現場情況更是千變萬化，有些狀態在技術資料里未介紹，處理難度很大。

1.故障現象

數控立式車床，橫梁可升降，最大切削直徑1600 mm。機床配置：采用西門子SINUMERIK810T數控系統，6SN1123-1AB00伺服驅動模塊；兩臺1FT5074交流伺服電機（18 N·m、2000 r/min），其中1臺帶抱閘；配置X軸和Z軸，其中Z軸為豎直軸；主軸傳動采用法國TE公司ATV-66D64N4VC變頻器和YVP-250M-8-B3變頻電機（30 kW、300 r/min）。機床頻繁出現X軸夾緊檢測報警，不能正常工作，以下為常見現象。

（1）手動方式下，正負方向移動X軸，移動過程中正常，偶爾在停止時發生報警。

（2）自動方式下執行加工程序期間，偶爾在執行斜線插補指令時出現報警。

（3）無論自動方式還是手動方式，單獨移動Z軸，幾乎每次均出現報警。

2.故障處理

查閱西門子技術手冊可知處理辦法。

（1）結果。禁止NC啟動；速度給定置零；達到156#機床參數設定的時間后，撤銷伺服使能信號；進入跟隨模式。

（2）原因。機械性夾緊的坐標軸被強力驅離正確位置；位置反饋極性錯誤；控制裝置、測速發電機、伺服電機、機械部件或NC檢測回路硬件故障。

（3）解釋。移位期間，在156#機床參數規定的時間內，跟隨誤差沒有變小；夾緊定位期間，超出了2120#機床參數規定的限制。

（4）處理。2120#機床參數（夾緊定位允差）必須大于2040#機床參數（精確停止限制粗略值）；跟隨誤差必須在155#機床參數規定的時間內得到減抑。

上述內容可表述為：若某個坐標軸在需要有位置移動時未在規定時間內移動；或者在不需要移動時產生了位置移動，均可引起該坐標軸的夾緊報警，導致設備不能正常工作。這些情況出現的原因，有的在于數控系統外部，如過大的切削力、機械方面卡阻、外力（如豎直方向坐標軸的重力）推動等；也有的在于數控系統本身，如位置反饋、控制裝置和檢測回路等有問題。

按照這個思路，首先在一定范圍內加大2120#機床參數和155#機床參數（位置環采樣間隔），試圖以犧牲微量的定位誤差和快速性能為代價，避免報警發生。但調試未見效果，將這些機床參數恢復到原來數值。考慮加工工藝和加工程序方面，加工工件、加工條件、加工程序以及加工數據均未變動，可排除這些方面影響。本著先機械后電氣的原則，測量有關機床幾何精度，也均在允許范圍內；X軸導軌平直光滑，未見異常；機床液壓系統和潤滑系統工作正常；現場沒有明顯異常氣味，機床動作時也沒有異常響聲；報警坐標軸是X軸，并非豎直方向，不存在外力推動；詢問操作者，確認未發生碰撞、打刀等現象；據此也可基本排除控制系統外部機械方面的原因。使用百分表檢查，顯示的坐標變化與實際機械位移量一致，可確認位置檢測元件和反饋電纜沒有問題。

繼續檢查，發現手動方式下移動Z軸時，X軸有一定移動，緊接著出現X軸夾緊報警，使用百分表測量，這種移動量有時可達1 mm左右。從機床拆卸下伺服電機，單獨對數控控制系統進行試驗檢查，發現自動或手動方式下，在出現X軸夾緊報警前，X軸伺服電機均有一定程度轉動，但此時沒有X軸的移動指令，即不需要其移動。據此判斷報警出現的真正原因是X軸產生了異常運動，首先懷疑是伺服驅動模塊。使用同型號模塊進行替換試驗，結果相同。由于該機床所用系統是老品種，加之現有維修備件條件有限，做不到對控制單元和伺服電機進行替換試驗和量化檢查，只能做一些外圍工作。

該機床所用伺服系統為模擬系統，其速度給定信號是±10 V直流電壓。X軸夾緊報警出現前伺服電機轉動時，在伺服驅動模塊的速度給定端子上，使用電壓表可測量到微小電壓。故確認X軸異常運動的原因是該速度給定電壓，不是伺服驅動模塊的問題。由于此時并沒有X軸的位移指令，控制單元不應該給出這個電壓，而且根據當時狀態，控制單元良好，因此該電壓來源只能是干擾。工程現場的干擾源多種多樣，甚至電纜電線的走向、電氣元件的排列位置和附近的電火花等均可能引起干擾。一般的維修條件，很難做到精確檢查，更談不上采取量化措施，只能進行一些最基本的經驗性工作。由于在第一步檢查速度給定信號電纜時，發現該電纜的屏蔽層與插頭外殼之間有接觸不良的跡象，認真處理后故障消除，有關消除干擾的其他檢查和排除措施也就沒有必要進行。

3.故障總結

在給出Z軸位移指令時，Z軸速度給定信號線上有1個從0 V到一定數值的變化，由于屏蔽不良，平行布置在1個線束中的X軸速度給定信號線上產生了1個感應電壓，使X軸在不應該移動時移動，導致報警。分析信號線屏蔽不良的原因一是當初焊接質量問題，二是在以前維修和保養過程中，插頭拔插操作不當。另外，西門子3、810M、840C、850和840D等數控系統，均有夾緊檢測報警，只是報警號和叫法不同，技術資料中的描述也是大同小異，具體處理方法可以相互借鑒參考。