西门子840C系统加工程序不执行的故障排除实例

2022-02-24牛志斌刘淑荣

金属加工(冷加工) 2022年2期

牛志斌，刘淑荣

1. 东北工业集团公司吉林吉林 132021

2. 长春工程学院吉林长春 130012

1 序言

我公司一台从德国进口的采用西门子840C系统的数控主轴倒置式全自动硬车机床，一次长时间停机再运行时出现故障，加工程序执行中途进入死循环，在执行到子程序SPF80的N10语句时停止运行，如图1所示。这个语句内容是N10 M (NC010:PART CLAMPED IN CHUCK? YES/NO START!)，提示：“工件是否在夹具中被夹紧，YES/NO，起动”，要求机床操作人员按机床操作面板上应答键“YES”或“NO”，然后按起动按键。但无论按哪个按键，运行几段程序之后又回到这个语句，无法进行切削加工。

图1 加工程序执行停止页面

2 故障分析

这是一台专用机床，加工程序是由德国机床厂家编制的。根据机床工作原理、加工程序运行和故障现象进行分析，认为应该是工件夹具的状态出现了问题。这台机床采用夹具内胀夹紧工件，同时尾座顶尖顶紧工件柄部的中心孔。检查夹具的状态显示页面，如图2所示。观察夹具的状态，在工件夹紧时，数据显示的是夹紧，但信息显示的是释放（RELEASED）和超程（OVERSTROKE），显示信息与状态不符。

图2 夹具状态显示页面

观察顶尖套筒的状态显示页面，如图3所示，很多数据是0，数据没有传送过来。由此说明，夹具和顶尖的状态数据都有问题。

图3 顶尖套筒的状态显示页面

对加工程序进行分析，发现夹具和顶尖的功能是在子程序SPF403中用参数R813来预设置的，如图4所示。查阅机床说明书，R813是加工过程中夹紧装置预设置参数（Presel. clamping device for processing RP）。从SF403子程序可以看出：R813设置为0，夹紧和顶尖没有功能；R813设置为1，设置夹具外夹；R813设置为2，设置夹具内夹；R813设置为3，设置夹具外夹和顶尖同时动作；R813设置为3，夹具内夹和顶尖同时动作；R813设置为5，只用顶尖。在这个程序中R813已经设置为4，没有问题。

图4 夹具与顶尖功能设置

在执行加工程序过程中，观察参数R813的状态，其数值开始是0，瞬间变为4，但又变回0，说明工件夹紧预设置异常。

为便于观察，在子程序SPF403中R813赋值后，设置暂停指令G04 F300（见图5），暂停300s。然后执行加工程序，在程序执行暂停指令期间，检查R813的状态为4，说明已将R813赋值为4，没有问题。待暂停之后，执行其他程序时，R813又变为“0”[1]。

图5 SPF403增加暂停指令

这台机床的加工程序比较复杂，在执行加工主程序时，需要调用的子程序就有十几个，为了便于查阅和分析加工程序，将加工程序通过串行通信口下载到计算机中。

在计算机中用WORD打开下载的加工程序文件，进行检索查看，发现SPF5子程序（见图6）包含有关于参数R813的语句。

图6 子程序SPF5

根据编程手册对这段程序进行分析。@111 R813 K1 K10 K2 K20 K3 K30 K4 K40 K5 K50 @100 K90 语句的含义是：R813为1时跳转到N10语句，R813为2时跳转到N20语句，R813为3时跳转到N30语句，R813为4时跳转到N40语句，R813为5时跳转到N50语句，R819为其他数值时跳转到N90语句[2]。

因为之前R813设置为4，所以执行这段程序后应该跳转到N40语句。继续分析如下：N40 @122 R925 K0 K90 M94语句的含义是R925为0时跳转到N90语句，否则执行M94指令；N41 M13语句的含义是执行M13指令；N42 @100 K100语句的含义是跳转到N100语句。

如果R925的数值不是0，就应该执行M94（夹具与顶尖同时动作）、M13（设置内夹），将预置信号传递给PLC。由于检查参数R925的数值一直为0，所以执行N40语句时，程序不执行后面的M94和M13，直接就跳转到N90语句，将R813设置为0。至此，已经找到问题的关键是R925的数值被设置为

0[3]。

查阅机床说明书，参数R925为顶尖可用（Memory： tailstock available）设置参数。设置为0，系统程序认为顶尖不可用。继续检索程序发现在子程序SPF1（见图7）中对R925进行了处理。其中语句@308 R925 K8004 K6的含义是：将PLC用户数据位8004.6的数值送入参数R925[4]。