840D数控系统PLC无法启动故障的处理

2015-04-08郭志业

设备管理与维修 2015年11期

关键词：电源线插头数控系统

郭志业

（中国第一重型机械集团公司设备维修分公司黑龙江齐齐哈尔）

一、840D数控系统PLC控制原理

840D数控系统采用S7-300系列PLC，PLC的CPU集成在840D的NCU单元中，连接方式为从NCU的simatic端口X111连接到PLC模组的IM361上。

通过STEP7软件连接到NCU的X122端口上，即可访问PLC的CPU，进行硬件组态和PLC编程。在PLC无法启动的时候，用STEP7软件连接CPU，读取CPU故障诊断信息，可以有指向性的发现PLC的故障根源。

二、PLC无法启动故障原因分析与实例

1.PLC 程序存在错误，编译无法完成

STEP7的程序语言较复杂，在编程时容易出现逻辑错误、程序冲突、文法不对等问题，这些问题下载到CPU内时，就容易发生PLC启动失败故障。这类问题一般都发生在机床调试时。

一台意大利产数控深孔钻大修时由原来西门子3ME数控系统改造为840D数控系统，将提前编制好的PLC程序一次性下载到CPU后发现CPU工作停止。由于下载程序前，硬件及CPU运行均正常，因此只能是程序错了。于是先全部屏蔽OB1组织块中调用的FC块、FB块等，只下载调用了FC2基本功能块的OB1组织块，CPU正常工作，然后，一个一个地恢复调用的功能块，发现编制的FC33块下载后，CPU又停止工作。于是打开FC33检查每句话，发现其中有一句调用的接口信号没书写完全，已有红字提示，故下载后即引起CPU停止工作。修正错误后，故障消除。

根据以上案例，在大修调试机床时，还应该一个块一个块地下载程序，一次性下载所有程序，容易出现由于PLC程序编制的不合理造成不可预知的情况发生，给维修带来麻烦。

2.硬件连接存在问题

IM361与NCU使用的是两芯屏蔽的Profibus通信电缆进行通信，信号线为红色、绿色，连接用的插头是西门子专用的插头，内有标识明确的接线端子。一般来说，按照接线端子接线就不会出现连接问题。但是，不能排除日常使用中线破皮、虚接、断线等问题的出现。

这种故障发生是有征兆的，比如机床运动到固定位置引发PLC停止工作、操纵盘上下左右移动时引发PLC停止工作等等，这类现象多数都是插头松动或者电缆问题引发的故障。

一台德国科堡公司生产的Multitec 2000数控动梁龙门铣床正常工作中，当Y轴开动时，频繁引发PLC停止报警，而且，只要报警就是在一个比较固定的位置，前后位移相差约100 mm，因此怀疑是profibus电缆随Y轴链条移动时有破皮或者虚接的情况。检查电缆，发现有一处线被挤，用电工刀割开，发现有一根信号线与屏蔽搭上了，处理完毕后，故障消除。

另外在西门子profibus网络里，每个profibus插头带一个终端电阻，一般在网络起始和结尾的插头处终端电阻设置为“ON”，在网络中间的插头设置为“OFF”，如果设置错误，也是造成PLC无法工作的原因之一。

3.硬件组态与硬件实物不符

如果PLC带了多个从站，每个从站都有自己的地址，每个从站带一个IM361通信模块，通信模块之间用profibus连接，最终连到NCU上。在SETP7中要对这样复杂的硬件结构做组态，定义每个模块的地址。如果硬件组态与实际硬件的连接无法对应，也会引发PLC无法启动。

这种原因引发的PLC停止也是有征兆的，观察IM361上的状态指示灯，如果红色报警灯亮，说明该从站的硬件组态有问题。比如型号不一致、模块数量不一致、模块背后的U形连接器未连接等等都可能造成这个问题。

一台数控龙门铣大修改造，该机床带了一个主站，两个从站，其中主站地址为1，从站地址分别为2、3，手动配置完硬件组态并下载后，就发现主站和3号从站通信模块上绿色指示灯亮，而2号从站红灯报警。这说明1、3号站的硬件组态正确，而2号站的硬件组态有问题。核对每个模块的型号、点数、电压等级，未发现与硬件组态不符的。用PLC在线访问CPU单元，发现是2号站的4号槽元件有问题。将该PLC模块拆下，后面的U形连接器正常，无奈更换了一块新PLC模块，故障消除。再仔细观察该PLC模块，发现这是一块输出模块，前面板被换成了输入模块的面板，导致怎么检查也没发现问题。

4.PLC输入点引入强电流或强电压

PLC模块具有过压或过流保护，如果PLC输入点引入强电流或强电压，PLC模块就会停止工作。导致过压或过流的原因较多，如混线、24 V电源线或PLC信号线接地等。

如果碰到PLC模块上的指示灯忽明忽暗或者灯亮得特别暗，有可能是过压或过流了。此时，只要将PLC的前连接器摘下，排除过压或过流因素，就能看到PLC瞬间启动。

如果外部信号接地或者24 V电源接地，则需排查各处电源，一点点摘除，最终锁定故障点。一般来说，正在工作的机床突然PLC停止工作，它会停在发生故障的状态，这时要先询问操作者发生故障时哪个轴在运动，然后查随着该轴移动的电线都有哪些，再顺藤摸瓜就不难找到接地点。如果实在不能明确24 V接地的地方，就从端子排一根一根地摘除电源，找到有问题的电源后，送电，在屏幕上读取各部分状态或者读报警，也能有指向性的发现故障的根源。

一台意大利PAMA公司生产SPEEDRAM II型160数控镗床，在工作中突然发生PLC停止故障。现场操作者反映故障发生时3轴正在联动，每个轴都在动，无法确定具体问题在哪个轴上。于是在电柜端子排上摘除电源线，确定了一根电源线有问题。先不接这根电源线，送电，PLC启动，进入系统界面，发现有多个报警，全部与Y轴有关，可以确定这根电源线是去Y轴的，检查Y轴拖链及各部分限位、压力点等，发现Y轴正向限位24 V电源线在接线盒处破皮接地，处理后，故障消除。