西門子802D數控加工中心報警故障維修

張春婷

（陜西重型汽車有限公司，陜西西安 710200）

1 故障實例解析

FAS160KE數控仿型龍門銑加工中心是早期的德國產品，經過30余年使用，在2009年進行了電氣部分改造，機床數控系統采用了SINUMERIK 802D數字交流伺服系統。數控系統的主要配置：SINUMERIK 802D基本單元；電源模塊；主軸變頻器；驅動為X，Y，Z，W的4軸驅動系統，均采用全數字式交流伺服系統。

設備在加工過程中，出現Profibus-DP總線報警。報警號380500，顯示“Profibus-DP：驅動 X1，代碼 504，數據 0，時間127917出錯”。

故障現象，X軸運動到某一位置時，X方向無法正常動作，Y方向運行正常，且顯示屏出現“025201”軸X1伺服報警信號。經查資料，“380500”屬于西門子802D系統的一級報警，主要與Profibus總線、通信電纜、伺服電機、編碼器、驅動模塊等部位的損壞或接觸不良有關。為及時恢復設備加工狀態，按照先機械后電氣，先外圍后內部等設備故障處理原則進行排查。

2 故障判斷排查

2.1 X軸絲杠

此臺設備使用年份較久，且加工時會產生鐵屑，為排除X方向機械絲杠卡住引起的誤報警，故在設備電氣故障判斷前，先檢查了X軸絲杠兩頭及周圍有無鐵屑和雜物。經檢查，絲杠旋轉平滑并無雜物鐵屑，排除了X軸機械方面故障。

2.2 Profibus總線單元

在排查了X方向機械絲杠方面的問題后，先對影響Profibus總線通信的部分進行排查,該設備除數控系統外，電氣改造時配電柜內的重要部件也都采用了西門子品牌。總線內各主站、從站都通過總線插座連接至傳送介質，若總線插頭接觸不良，將會導致整個網絡抗干擾能力不強，網絡通信接不上或者時通時斷，插座上的設置開關嚴格遵循終端為“ON”，中間為“OFF”的原則。而西門子的總線插座已內置了終端和偏置電阻，通過設置開關可方便地接通或斷開。通過接通或斷開總線插座的終端電阻開關，可以非常方便地連接或切斷插座后面部分網絡的信號傳輸。

（1）設置開關檢查。根據總線插座設置開關的特點，先檢查了設置開關的ON和OFF是否分別處于終端及中間的正確位置，仔細檢查后，各個總線端口的位置都正確，設備報警未解除。

（2）總線插座內置電阻檢查。在測量插座內置電阻前，首先確認屏蔽雙絞線的接地、連接可靠及屏蔽性良好無損壞，再使用萬用表測量了總線插座內的終端電阻的阻值，結果表明總線插座接觸良好，重新上電后，報警仍未解除。

（3）通信電纜檢查。此臺設備為大型龍門加工中心，設備與配電柜間及設備橫梁電纜架上都有長度較長、數量較多的電纜。電纜隨著銑床加工時橫梁的來回移動也會彎曲移動，在長時間運行后，若電纜局部斷線就會引發通信故障。故檢查時，先將X軸移動至故障報警的位置點，再逐根移動電纜線，仔細檢查測量X軸上每根反饋信號線的通信及連接狀態，發現信號線在電纜移動的過程中，接觸良好。設備重新上電后，報警未解除。查看配電柜內X方向驅動器屏幕的報警號為EA504，涉及編碼器故障。

3 X軸伺服系統

3.1 伺服驅動器檢查

此臺設備使用的西門子SIMODRIVE 611伺服驅動器是一種模塊化三極管脈沖變頻器，而X，Y，Z，W 的4個軸，每個軸都由1個SIMODRIVE 611伺服模塊控制，并帶動1臺西門子交流伺服電機作為伺服系統的執行元件。

根據上述分析，結合X方向的伺服驅動器的報警號EA504，且設備的X，W軸的驅動模塊及安裝的伺服電機型號相同，故采用置換法，將兩個方向的SIMODRIVE 611UE伺服驅動器進行互換，確認無誤上電后，W軸方向未報警，X軸方向報警未解除，驅動器運行正常，排除此部件的故障。

3.2 X軸位置編碼器檢查

此臺設備在改造時，伺服系統增加了X軸半閉環控制位置編碼器，通過編碼器檢測電機軸的角位移間接地獲得位置輸出量的等效反饋信號，該反饋信號與系統中的指令信號比較，比較后差值控制部件移動直到差值消除，所以編碼器錯誤必然導致X軸伺服無法正常工作。檢查 X軸位置編碼器。將編碼器的插座重新插拔后，設備上電，報警未解除。將X軸和W軸伺服驅動器上的編碼器反饋信號線互相對調，連接可靠后設備上電，報警未解除，W軸運行正常；再將X軸伺服電機和W軸伺服電機的三相電源線相互對調，連接可靠后設備上電，報警未解除，但W軸運行正常，這說明X軸編碼器的反饋信號線及伺服電機電源線狀態良好。

3.3 X軸伺服電機檢查

伺服電機是伺服機構系統的執行電機，是自動控制系統中的執行元件，電機本身的內部編碼器反饋信號給驅動器，此臺設備X軸采用的是西門子IFT613型交流伺服電機，內部編碼器為海德漢增量型編碼器ERN1387。經過上述伺服系統排查，故障部位指向X軸伺服電機本身。

在斷電情況下，將X方向伺服電機拆卸，與聯軸節脫開，放在水平位置，由專業維修人員將電機進行檢測后，打開電機端蓋，發現電機內部進油。經過仔細檢查，由于安裝原因，X軸絲杠在加工旋轉的過程中，油從絲杠與電機軸承連接的端面間隙進入電機，破壞了電機絕緣，損壞了電機內部編碼器，造成電機故障。

4 結束語

對X軸方向的伺服電機維修安裝后，故障報警解除，設備恢復正常運行。此次故障的準確判斷，避免了對設備不必要的拆卸和二次損壞，獲得大型數控設備“380500”故障報警的維修經驗，快速恢復設備使用，生產損失大幅降低。

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