西门子840D数控系统故障诊断与维修

韩蜀良

（兰州兰石石油装备工程股份有限公司，甘肃兰州 730000）

0 引言

西门子840D数控系统在制造企业中的应用较为广泛，该系统主要分为数控与驱动系统及人机界面两部分，系统的正常运行需要这两部分的协调配合。在实际生产过程中，该系统具备稳定性强、使用寿命长等优势，但也会受到多种外界因素的影响，引发多种类型的故障，影响正常运行。结合实例，分析系统故障。

1 西门子840D数控系统故障诊断方法

1.1 西门子840D数控系统故障诊断方法

（1）感官分析法。西门子840D数控系统出现故障时，运维人员经常会使用五官进行故障的分析，找出故障的类型以及故障发生的部位，运维人员可以根据故障现场的气味和温度进行故障分析。

（2）自我诊断预警。在西门子840D数控系统中，液晶显示器运行了自我诊断机制，当系统出现故障时，会进行自我诊断预警，为运维人员故障诊断与维修提供帮助。

（3）参数的校对。对西门子840D数控系统而言，数控参数会对其功能造成直接影响，因此运维人员需要定期进行参数的校对，根据参数的变化状况，分析故障的部位及原因，这种故障诊断方法具备较高的可信度，可以正确且高效地诊断出系统的故障。

（4）备份元件的更换。系统出现故障时，运维人员可以通过更换备用元件的方法，更换存在疑点的元件，从而找出故障部位，将故障损失降到最低。

（5）逻辑分析法。在进行西门子840D数控系统的故障诊断时，运维人员还会用到逻辑分析法。逻辑分析主要是通过对西门子840D数控系统的工作原理分析，从逻辑的角度对数控系统逻辑电平以及相关特征参数进行分析，了解故障发生的部位和原因。这种故障诊断方法对运维人员专业素养的要求较高，只有运维人员深入了解西门子840D数控系统的各个部分及各个部件，才能够保障逻辑分析方法的有效性。

2 西门子840D数控系统故障维修方法

2.1 零点调整

运维人员在进行西门子840D数控系统的维修时，可以利用通用性技术提高故障维修效率，如零点调整技术。零点调整操作主要包括3个步骤：①将设备的后盖拆卸之后，露出内部的编码器，通过对编码器的调节实现零点调整；②重新设置编码器的相关参数；③对编码器的参数进行校正，因为第二步设置的参数与以往的参数存在差距，运维人员需要将两者的差距作为参考点偏移，将参考点偏移的数据输入编码器，完成西门子840D数控系统的零点调整。

2.2 检查功率模块

在西门子840D数控系统的故障中，功率模块故障所占比例相对较高，运维人员需要定期进行功率模块的检查，保障其稳定运行。一般来说，功率模块主要使用万能表进行检查，因为万能表可以准确地测量出系统的电流值及电压值等参数，通过测量值与标准参数的对比，可以了解系统的故障状况。西门子840D数控系统正常运行状况下，万能表测量的电阻值为无穷大。

2.3 优化驱动

对于西门子840D数控系统而言，对其驱动进行优化，就是对电流环、位置环与速度环进行优化。电流环的优化措施相对简单，因为电流环出厂时，生产厂家已经按照最优原则进行参数的设置，运维人员对电流环的优化就是对电流环参数的检查与运行试验；位置环的优化措施需要运维人员根据实际运行状况，采取相应的优化措施；速度环的化措施需要从速度和材料两方面入手，运维人员可以通过最佳速度的设定进行优化，西门子840D数控系统的最优速度是10 m/s，速度环的材料需要满足标准要求且具备良好驱动性能，这样才能够保障速度环的稳定运行。

3 西门子840D数控系统故障诊断与维修的实例

3.1 器件松动或堵塞故障

（1）西门子840D数控系统正常运行时，Z轴出现振动、定位不精准故障。故障发生时，系统仍处于正常运行状态，因此判断系统的电气部分不会存在故障，故障由机械部分引起，拆卸传动箱后发现齿轮没有出现异常状况，但尺座的螺钉出现晃动，存在移位错位现象。重新拧紧固定螺钉后，重启西门子840D数控系统，设备运行正常。

（2）西门子840D数控系统运行过程中，润滑突然暂停，系统预警报警开始闪烁，系统停止运行。因为系统具备状态监控功能，可以对系统润滑体系进行全面监控，所以故障可以由以下原因引起：①润滑油不足，引起开关自动关闭；②润滑油路泄漏：③润滑油油路堵塞；④润滑油泵电机过量加载；⑤压力开关敏感性降低。故障维修时，首先检查压力开关，发现压力开关没有异常状况，能够正常使用，然后进行油箱被润滑部分的检查，发现该部分没有被润滑油润滑，进一步检查发现油管管道堵塞，将堵塞物清除后，系统恢复正常。

（3）某工厂假期后复工，西门子840D数控系统重新启动时，3个给进轴都没有正常反应，但系统指示灯处于亮起状态。一般情况下，系统3个给进轴的运动状态始终保持一致，这一故障出现的原因在于总控制位置出现异常。首先打开系统电气柜进行检查，发现电气柜板面有预警提示以及低压提示，由此可以看出，系统电源或者电压出现故障。使用万用表依次测量3个给进轴的电压，测量的结果显示，1轴的电压远小于另外两轴的电压，在深入检查1轴之后发现该轴接线位置有松动现象，将电气接线位置重新加固后，西门子840D数控系统恢复正常。

3.2 主轴异常响动

（1）在611D伺服驱动下，系统主轴旋转时发出哒哒的异常声响，调低主轴转速后，仍旧存在异常声响，声响维持一段时间后系统报警。首先对主轴机械部位进行全面检查，没有发现任何机械损伤；使用万能表检查主轴的电机线圈正常。判断故障部位是主轴驱动器或编码器，拆卸驱动器后发现该器件散热孔被灰尘覆盖，IGBT模块在高温状况下被烧毁。将驱动器维修后启动西门子840D数控系统，系统恢复正常运行。由此得出，运维人员需要定期进行系统维护，清理灰尘，保障系统的稳定运行。

（2）系统正常运行时，当主轴的转速设置＜430 r/min时出现异常声响，且系统功率出现较大变化，当主轴的转速设置为1200 r/min时，异常声响消失，过程中系统没有报警。一般情况下，判断故障可能由控制器、控制电机或变速箱引起。依次检查元器件，控制器和电机正常。当检测传动装置时，主轴转速设定为低速（300 r/min）或高速（2100 r/min）时，电机的转速一致，但当主轴低速运行时，主要是根据变速箱内的齿轮进行减速，表明主轴异常声响由变速箱引起。更换变速箱后，系统恢复正常。

3.3 电源故障

611D伺服驱动时，将主轴转速设定为3000 r/min，进行设备的启动，此时系统处于正常运行状态，但当系统转速＞3000 r/min进行转刹车时，611D电源单元出现错误，进行过电压的报警，系统停止运行。对系统进行全面的检查后没有发现机械异常状况，电路板与元件均处于正常状态，更换611D电源单元之后，出现故障转移现象，更换出现故障的电源单元后，系统恢复正常运行。

4 结语

西门子840D数控系统的应用十分广泛，要求运维人员掌握其维护保养、故障诊断和故障维修方法。运维人员可以通过感官分析法、参数校正法以及逻辑方法进行故障诊断，并根据故障的具体状况，采取相应的维修措施，保障系统的稳定运行。