西門子數控系統軟故障的維修
2017-7-13 來源：吉林北方捷凱傳動有限公司數控維修工作室 作者：牛志斌 柏 剛
摘 要: 介紹了西門子數控系統軟件故障的維修方法和實例
關鍵詞: 西門子數控系統; 軟件故障; 維修; 實例
筆者公司從 1990 年開始從國外引進數控加工設備，其中大部分設備都采用西門子數控系統。現有仍在使用的西門子數控系統有 3TT 系統、3M 系統、805系統、810T/M 系統、840C 系統、810D 系統、840D 系統及 840D SL 系統等。
這些數控系統實際上都是計算機控制系統，包含軟件和硬件兩大部分。有時軟件出現問題或者機床數據、參數混亂都會造成數控系統工作不正常。這些故障只要重新下載軟件備份，或者修正機床數據、參數即可排除。下面介紹幾個實際故障維修例。
故障 1、一臺數控球道銑床系統啟動不了
數 控 系 統: 西 門 子3TT 系統
故障現象:這臺機床通電啟動系統時，系統啟動不了
故障分析:在啟動系統時，觀察發現系統操作面板上報警燈亮，但屏幕沒有 顯示。檢查數控裝置，發現 PLC 的 CPU 模塊上的紅色報警燈亮，說明系統供電沒有問題，可能偶然因素或者干擾使系統啟動程序沒有執行。
故障處理:將 PLC 的 CPU 模塊的“Ｒun /Stop”撥動開關(圖 1)置于“Stop”位置，在系統接通電源的同時按“Ｒeset”按鈕，然后將“Ｒun /Stop”撥動開關從“Stop”位置撥到“Ｒun”位置，然后再撥回“Stop”位置，之后再撥到“Ｒun”位置，這時 PLC 的運行燈“Ｒun”點亮，系統屏幕恢復顯示，系統也正常工作了。
圖1 西門子3系統130W/B CPU模塊上按鈕與指示燈圖片
故障 2、一臺數控外圓磨床系統出現死機
數控系統:西門子 805 系統
故障現象:這臺機床開機啟動后，系統顯示基本畫面，但不能進行任何操作。故障分析與檢查:通過故障現象分析，感覺是系統出現了死機故障。如果是軟件原因死機可以通過強行啟動的方法恢復系統。
西門子 805 系統強行啟動的方法:在系統主板的左下角有一個16 檔旋轉開，如圖 2 所示，其中 0位是系統正常工作方式，2 位是初始化方式。在系統斷電情況下將此開關由位置 0 撥到位置 2，然后系統上電，這時只要系統沒有硬件故障就進入了初始化方式。
圖2 西門子805系統啟動狀態設定開關與狀態指示燈圖片
故障處理:系統強行啟動后，檢查系統數據沒有丟失，這時關機系統斷電，將旋轉開關由位置 2 撥回到位置 0，然后系統上電，系統恢復正常工作了。
故障 3、 一臺數控內圓磨床開機系統屏幕黑屏
數控系統:西門子 810T 系統
故障現象:這臺機床在停用一段時間后，開機時系統沒有顯示。
故障分析與檢查:觀察系統的啟動過程，發現面板上的報警燈亮，顯示系統報警，因此懷疑系統數據丟失。為此首先對系統進行強行啟動。西門子 810T/M 系統強行啟動方法如下:重新啟動系統，同時按住面板上的診斷“眼睛”按鍵，這時如果系統是因為軟件問題引起的死機或黑屏，系統就會進入初始化畫面。對這臺機床進行強行啟動，系統進入初始化畫面，但顯示的是德文文本，說明確實是系統數據丟失，需要重裝。此時屏幕顯示 1 號報警，指示系統后備電池電量不足。對系統后備鋰電池進行檢查，發現電壓有些偏低。
故障處理:首先更換系統后備電池，然后下載機床數據和相關文件，這時斷電關機數分鐘，重新開機，機床恢復正常工作。
故障 4 、一臺數控球道磨床開機進入不了西門子操作
界面數控系統:西門子840D系統
故障現象:這臺機床開機啟動系統時出現如圖 3所示的錯誤報警界面
故障分析與檢查:這臺機床的數控系統的 MMC采用 PCU50． 1，PCU50． 1 實際上是一臺工業計算機，是數控系統的上位機，帶有硬盤，使用 Widows XP 操作系統。為了觀察故障現象，關機數分鐘后重新開機，這時觀察系統屏幕，發現當 Windows 系統引導結束，進入Siemens 軟件時，系統出現如圖 3 的錯誤報警界面，不再繼續向下運行。分析錯誤信息:應用錯誤(APP Er-ror)信息為“Cannot open log file ”(不能打開 log 文件);系統錯誤(System Error )信息為“The volume doesnotcontain a recognized file system”(磁盤卷標中不包含可識別的文件系統)。從這些信息分析，認為障原因應該是 PCU50． 1 硬盤上的部分文件丟失，是軟件系統出現問題。
故障處理:為了盡快恢復系統，將 PCU50． 1 的硬盤拆下( 其實也可以不，通 過網線 連 接 PC 機進行恢復，但過程太 繁瑣) ，將 硬 盤 安 裝 到 移 動 硬盤盒連接到辦公室 PC 機上，使用 GHOST 軟件將事先備份好的整盤備份文件恢復到硬盤，然后把硬盤重新安裝到 PCU 上，這時通電開機，系統恢復正常運行。
采用 MMC(PCU)的數控系統要做好 GHOST 硬盤整盤備份工作。由于機加生產車間環境較差，系統硬盤相對來說容易出現故障，當系統硬盤出現故障時，系統程序與數據用整盤備份文件恢復到新硬盤上即可快速排除系統故障。
圖3西門子840D系統錯誤顯示圖片
故障 5、一臺數控外圓磨床開機出現報警“2000PLC sign － of － life monitoring”( PLC 運行狀態監控) 、“810004 Stop /abort event，error analysis via STEP7 re-quired”( 停止、異常中止事件，需要通過 STEP7 進行故障分析)，都指示系統 PLC 系統出現問題
數控系統:西門子 810D 系統。
故障分析與檢查:出現故障時檢查 CCU 模塊，發現數碼顯示器顯示“6”(如圖 4 所示)，也屬正常，但NC 部分的 SF 報警燈亮，指示有故障報警;PLC 側 PS報警燈 亮，指 示 PLC 停 止;PF 報 警 燈 亮 指 示 PLC報警。
根據這些現象分析，首先懷疑 PLC 程序出現了問題，即出現了軟件問題。故障處理:因為只是產生 PLC 方面的報警，所以首先對 PLC 系統進行總清操作，然后下載 PLC 系列備份文件，關 機數 分 鐘 重 新 開機，系 統 即 刻 恢 復 正 常工作。
圖4 西門子810D系統CCU3.4模塊指示燈顯示圖片
故障 6 、一臺專用數控球道磨床出現故障，加工數據修改不了
數控系統:西門子 840D 系統。
故障分析與檢查:觀察故障現象，圖 5 是系統磨削參數顯示畫面之一，其中有兩項參數的數據部分變成了#號，無法更改，有數值的參數也修改不了。據機床操作人員反映，在機床工作過程中，曾出現過機床操作只不過加工幾個工件后要修改磨削數據時，發現數據修改不了.
圖5磨削參數修改畫面
根據這些現象分析，懷疑 NCU 中的一些機床數據發生了改變，因而造成了數控系統軟件的混亂。為了排除這一故障，應該將 NC 和 PLC 的內存進行總，然后再重新下載系列備份文件。為了防止萬一，雖然以前有過系列備份，但還是再做一次新的系列備份，NC系列備份過程非常正常，但 PLC 備份操作很快就完成了，查看文件發現文件字節數不對，PLC 系列備份文件只有 3 072 個字節，而以前的備份有 222 208 個字節，因此懷疑是 PLC 的程序或者床數據發生了混亂或丟失。
故障處理:首先將 NCU 模塊拆下檢查，發現冷卻風扇風口吹過處油泥很多，故先清洗 NCU 模塊，然后安裝到系統上，通電開機，對 NC 和 PLC 系統進行總清操作，下載正常的系列備份文件，之后再運行加工程序，機床恢復了正常功能。
西門子 810D/840D 系統的系列備份文件很重要，當更換 NCU 模塊或者 NCU 出現異常時，需要下載系列備份文件恢復系統。所以，機床驗收后正常使用時應該定期為 NC 和 PLC 的做系列備份，以便在 NCU 模塊出現問題時，能盡快恢復軟件系統。
另外，有些數控機床故障通過調整數控系統的機床數據就可以消除，就是通過數控系統的軟件來解決機床問題，也是數控機床故障維修的獨特方法。下面是一個實際維修例。
故障 7 、一臺數控車床機械手位置有偏差
數控系統:西門子 840C 系統。
故障現象:這臺機床開機各軸回參考點后，發現上料機械手與中心卡具有位置偏差。
故障分析與檢查:這臺機床的機械手是直線軸 Q軸帶動的，Q 軸由伺服電動機驅動，使用增量編碼器作為位置反饋元件。
圖6 西門子840D系統驅動機床數據畫面
按照機床的工作原理，Q 軸返回參考點后，Q 軸上料機械手恰好停在卡具中心，工作時上料機械手抓住工件停在這個位置，主軸卡具在工件的垂直上方下移，到達工件位置，抓住、卡緊工件，同時機械手松卡，主軸卡具帶動工件到加工位置進行加工。
這次出現故障，上料機械手與主軸卡具中心目視觀察有大概 7 ～ 8 mm 的偏差，如果此時主軸卡具下降去抓工件，必將撞到工件上。
反復進行 Q 軸回參考點的操作，發現機械手的位置并不發生改變，分析可能因為機械原因使機械手的參考點發生變化。
故障處理:為了糾正機械手的位置，可以修改 Q軸參考點的位置補償數據，將 Q 軸參考點補償機床數據 MD2442 調出，原數值為 77 mm，經幾次調整，修改到 88． 1 mm 時，偏差被糾正。
故障 8、 一臺數控淬火機床在執行加工程序時出現報警“25080 AxisAZ2positioningmonitoring”( 軸 AZ2位置監控)
數控系統:西門子 840D 系統。
故障現象:為了觀察故障現象，按系統復位按鍵將故障報警復位，然后重新啟動加工程序，發現在AZ2 軸運動時噪音很大，然后出現 25080 報警，程序中止。
故障分析與檢查:首先檢查 AZ2 軸滑臺和滾珠絲杠，但都沒有發現機械問題，因為這是一臺剛投入使用不久的新機床，因此懷疑 AZ2 軸經過一段時間磨合后，機械特性發生變化，機械慣性變小，使伺服系統 產 生 振 蕩，產 生 噪 音，而 振 蕩 過 大 又 出 現25080 報警。所以為了解決問題，應該調整伺服軸的增益機床數據。
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