西门子802C系统典型故障诊断及排除方法

顾振宇

（永城职业学院，永城 476600）

西门子802C系统典型故障诊断及排除方法

顾振宇

（永城职业学院，永城 476600）

论文结合自己在处理系统故障过程中的思路和解决办法，对易于产生的系统故障进行分类并举例进行说明，结合西门子数控铣床开机后各轴都不能移动、开机后各伺服轴报警等西门子802C系统数控铣床在日常使用过程中曾出现的典型系统故障进行论述。

故障诊断 故障排除 西门子802C系统

永城职业学院为了大力发展高等职业教育，增强学生动手操作能力，自2008年起在数控实训基地的建设方面，加大投资力度，共购买了11台数控车床，4台西门子系统数控铣床，基本满足学生实训需求。但随着机床使用年限的增加，数控机床故障率逐年增加。作者自2010年起针对数控铣床发生的典型故障进行维修和处理，取得了良好的效果，基本上能够满足学生实习需求。作者结合自己在维修机床过程中总结的处理故障的一般步骤以及维修典型实例进行论述。

由于数控机床是综合多种技术的机电一体化产品，一旦出现故障，多需要进行综合分析，同时由于数控系统的自诊断能力还不足以对所有部件进行测试，往往是一个报警号可能指向众多的故障原因，使维修人员难以入手。下面介绍维修人员在生产实践中常用的排除故障方法。

1 了解故障发生的过程，多观察故障的现象

当数控机床发生故障时，首先要弄清楚故障现象，并做好记录。如果工作人员也不了解故障发生的过程，可以让操作人员进行故障再现，在故障再现的过程中注意机床和操作人员的安全防护。仔细观察故障发生的过程，记录故障是在什么情况下发生的，怎么发生的，故障带来什么样的后果。只有搞到了第一手的信息，才能有利于故障的排除。故障现象搞清楚了，故障也就解决一半了。然后根据机床和数控系统的工作原理，有针对性的确定故障问题所在，尽快使设备恢复正常工作。

2 直观观察法

直观观察法就是利用人的耳朵、眼睛、手、鼻子等感官来查找故障原因。这是一种非常实用的维修方法。下面介绍常见的几种方法：

（1）目测方法，目测故障板，仔细检查有无保险丝烧断，元器件受到烟熏、开裂、烧焦现象，有无线头断路、线头断裂等现象，以此来判断电路板内有无过压、短路、过流等问题。

（2）通电观察，首先用万用表检查各种各电源模块之间有无短路现象发生，如没有即可逐步接入相应电源，并目测有无打火、冒烟等现象，在确保不会发生触电的情况下用手触摸各元器件有无异常发热现象，以此来判断一些明显的故障，从而缩小诊断范围。

（3）手摸方法，用手去轻摇各元器件，看有无松动、虚焊等现象。如有可直接把断脚或虚焊等故障处理。

3 利用PLC的状态信息进行故障诊断

数控机床的有些故障可以直接根据故障现象和机床的电气原理图来查看PLC相关输入、输出状态来确诊故障。

举一个实例，西门子系统数控铣床开机后出现Z轴超限位报警，但仔细观察Z轴位置，发现并未出现超限位现象，并且Z轴行程开关也未压下。但利用数控系统的PLC状态显示功能检测，发现Z轴限位开关的输入值状态为“1”。行程开关确实已经闭合，说明行程开关确实出现了问题，更换新的开关后，机床故障消除。

4 机床参数检测法

数控机床有些故障是由于在使用一段时间以后参数需要调整，或者在学生使用设备进行实训时随意修改了机床部分参数而造成的。遇到这类故障应将机床参数进行修改为合适值，然后数控机床故障得以排除。

5 采用互换法来确定故障点

对于一些设计驱动器、变频器、控制系统等大型精密部件的故障检测时，有时不容易知道故障是元器件的那一部分有问题，在确保不能造成更大损毁的前提下，使用备用控制元器件来代替被怀疑的有问题的元器件也是比较高效的诊断方法。有时找不到合适的备用元件，也可以与其他机床上同类型的控制设备进行互换，并进行必要参数的更改，以达到快速诊断故障的目的。

6 原理分析法

原理分析法是数控机床故障诊断过程中最基本的诊断方法之一，当其他较为快速的解决方法不能解决实际问题时，可以从机床和数控系统的工作原理出发，一步一步的进行检测，最终查出故障原因。该种方法要求维修人员对该机床有比较系统的了解，并有丰富的解决故障的经验，否则用此类方法查找故障一般需要较长的时间进行。

以上6种方法并不是各自独立的，维修人员在诊断故障时可结合掌握的机床实际状况进行综合利用，以达到快速高效解决故障的目的。

故障实例1：西门子数控铣床开机后各轴都不能移动

故障现象；机床在开机后所有轴都不动，且不能进行回参考点的操作，手动移动各轴也不能移动。

故障分析与检查：对伺服系统检查发现Z轴伺服驱动模块上的红色报警灯亮，指示Z轴过载。伺服过载原因很多，包括机械卡死或阻力过大、电机出现问题、伺服驱动出现问题等。本着先易后难的处理原则，步骤如下：

（1）用手转动Z轴发现没有机械卡死问题。

（2）检查驱动电源电压，发现均正常，且其他轴驱动模块没有故障显示。

（3）更换Z轴伺服控制模块，故障不变，说明伺服控制模块没有问题。

（4）对伺服驱动模块进行检测，首先将模块上的直流电源母线拆下，然后拆下电机的三相电源。

使用万用表测量电机的三相电源输出电压，发现正常。测量三相电源之间的电阻值发现正常。确定驱动器无故障。对Z轴伺服电机进行测量，结果如下：

①三相绕组电阻平衡。

②用500V绝缘摇表测量电机绕组对地电阻，只有0.1M欧。

因其他检查未见异常，所以电机绕组对地绝缘为0.1M欧有些偏小是疑点。当时未找到这个电机的相关指标，但根据普通三相交流异步电动机的技术要求可知绕组绝缘电阻应高于0.5M欧，所以怀疑是Z轴伺服电机有问题。对电机进行拆卸检查，发现电机接口绝缘端子有烧损现象。

处理方案措施：更换伺服电机接线绝缘端子，再次开机运行后，机床报警消除恢复正常工作。

故障原因分析:伺服电机绝缘端子烧损，使各相绕组绝缘程度下降，可能是由于长期使电机处于超载或高压下工作导致。建议后续使用机床过程中避免使机床处于过载状态，并确保接入机床电源电压不超过额定值的10%。

故障实例2：西门子数控系统出现轮廓监控报警故障维修

西门子数控系统“轮廓监控”报警为西门子系统通用报警，该报警内容的原因一般是伺服轴加速太慢或者减速太慢，另外在机床相关数据设置不当也会出现该故障。

故障现象：当数控机床在X轴正向运动过程中，工作正常，但当进行反方向运动时却出现025050报警号报警，提示X向“伺服环未准备好”，并停止进给。

故障检查与分析：西门子802C系统的025050号报警时X轴轮廓监控报警，根据操作手册对该报警进行分析，其描述为机床在运动时所插补计算的实际坐标值与机床实际运行反馈的实际值差别太大，大于在MDCONTOUR_TOL中存储的数值，则程序终止运行并发出报警[11]。因此导致这种故障的原因可能有以下几种：

（1）速度环机床数据设定不合理。但这台机床已经运行很多年，在平时运行过程中从未出现过该报警故障，为慎重起见，对有关的基础数据进行重新核对，发现并没有问题，这种可能性被排除。

（2）当机床加速或减速过程中，在规定的时间内没有达到应该达到的速度，也会出现这样的报警内容，这个时间是有KV系统参数决定的。为此对NC系统进行相关的线路进行检测，且更换了数控系统的伺服单元和伺服控制面板，但该故障依然没有解除。

（3）通过分析可知，伺服反馈系统出现问题也会引起该报警内容。为此更换NC系统伺服测量面板，但也未能解除该故障。

（4）对伺服检测反馈元件进行检测，旋转编码器在反馈信号时如果出现问题，如脉冲丢失或丢转。为此对脉冲编码器进行检测，查看其是否损坏，当把脉冲编码器从伺服电动机拆下时，发现联轴器在径向上有一点裂纹。根据故障进行分析，由于脉冲编码器的联轴器出现裂纹，当电机进行正向旋转时，联轴器上的裂纹没有承受过大的力，编码器不失转，机床能够进行正常运行；而电动机进行反向旋转时，裂纹受力张开，致使编码器丢转，出现025050号报警。

故障处理：更换新的脉冲编码器联轴器，故障随之排除。

[1]葛晓阳等.数控机床故障诊断与排除方法[J].设备管理与维修，2009.2.

[2]牛志斌等.西门子数控系统加紧监控报警故障处理[J].设备管理于维修，2012.10.

Typical Fault Diagnosis and Troubleshooting Siemens 802C System

GU Zhenyu
（Yongcheng Vocational College,Yongcheng 476600）

With the author's own ideas and solutions in dealing with the process of system failure,this paper classifies and exemplifies the system which is prone to fail.Typical system failures are discussed in conjunction with different problems.For example,the shafts could not move after Siemens CNC milling machine boot,and each servo axis alarm after starting.

fault diagnosis,troubleshooting,Siemens 802C system