數(shù)控機床總線故障的診斷及處理

余 緯 田 軍 胡 秋

(中國工程物理研究院機械制造工藝研究所，四川綿陽 621900)

現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)通常采用工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)，總線網(wǎng)絡上的任何一處節(jié)點或通訊電纜連接故障，都會造成整個數(shù)控系統(tǒng)無法工作，查找故障要求較強的專業(yè)能力。下面摘取兩個西門子系統(tǒng)總線故障的維修案例，來分析和總結(jié)準確判斷和排除總線故障的不同方法。

1 CK5125B數(shù)控立式車床400000#和400015#報警的維修

1.1 故障現(xiàn)象

開機后，屏幕顯示 400000#報警：PLC停止；400015#報警：Profibus_DP I/O出錯，邏輯地址9。機床操作面板上按鈕均無效，所有指示燈都沒有點亮，按RESET鍵、熱啟動或冷啟動系統(tǒng)，均不能清除報警。

1.2 故障分析及處理

該機床數(shù)控系統(tǒng)采用SINUMERIK 802D系統(tǒng)，配置SIMODRIVE 611UE伺服驅(qū)動系統(tǒng)，由PROFIBUSDP現(xiàn)場總線實現(xiàn)設備級控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信，主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息，還提供智能化現(xiàn)場設備所需的非周期性通信以進行組態(tài)、診斷和報警處理。

根據(jù)報警號查找西門子802D系統(tǒng)診斷說明書，400000#報警反映PLC不處于循環(huán)方式，消除方法有測試PLC程序的正確性和消除其它 PLC報警；而400015#報警反映PLC用戶程序中使用的I/O地址不存在，并且指示邏輯地址為“9”的部件出錯。

在CK5125B數(shù)控立車上，802D主站通過PROFIBUS-DP總線串連了兩塊PP 72/48 I/O板和一塊雙軸控制模塊，802D主站通過總線給DP從站分配地址。PROFIBUS-DP總線連接見圖1所示。

結(jié)合兩個報警的內(nèi)容，因機床已正常工作數(shù)年，可以排除PLC程序有錯誤的可能；查找有關PROFIBUS總線地址的NC參數(shù)，MD11240設為“4”，設置也沒有錯誤。據(jù)此故障點指向了邏輯地址是“9”的一塊PP 72/48 I/O板。該I/O板位于離802D最近的操作臺內(nèi)部，打開操作臺，發(fā)現(xiàn)印刷板上用撥碼開關設置的地址無誤，而積塵很厚，待清除了積塵后，開機故障依舊。

基于對PROFIBUS-DP總線工作機理的分析，我們決定采用縮小范圍法來找出故障點。第一步將地址為“9”的總線插頭上終端電阻開關撥到“ON”，斷開后面總線上的設備，開機后PLC程序運行正常，說明該I/O板和這一段PROFIBUS總線通訊完好；第二步把地址“9”的總線插頭上終端電阻開關恢復到“OFF”，把地址為“8”的 I/O板總線插頭撥到“ON”，PLC程序運行正常；第三步把前面的改動全部恢復，把地址“12”的雙軸控制模塊上的總線插頭脫開，PLC程序運行依然正常，但在將總線插頭插回時，原來PLC停止的報警又出現(xiàn)了。由于此時控制模塊并沒有上電工作，據(jù)此我們判斷報警不應是控制模塊引起的，而是這個總線插頭有故障。打開該總線插頭，發(fā)現(xiàn)PROFIBUS電纜的一根線芯有斷裂痕跡，在插頭插上、拔下的過程中或有其它外界振動的情況下，總線通訊極易發(fā)生中斷，造成PLC程序運行停止。我們重新連接好PROFIBUS總線電纜后，故障徹底消除了。

2 PT305數(shù)控旋壓機床43#報警的維修

2.1 故障現(xiàn)象

機床加工過程中發(fā)生43#報警，報警顯示“PLCCPU not ready for operation”，PLC板LED紅燈持續(xù)點亮，機床操作面板等完全失效，重啟后，報警不能消除。

2.2 故障分析及處理

該機床數(shù)控系統(tǒng)是SINUMERIK 840C系統(tǒng)，PLC型號為PLC-CPU 135WB2，主控制器由母板上插CSB(central service board)板、NC 板、PLC 板、MMC 板、位控板組成，PLC通過通訊總線連接兩塊DMP(Distributed machine peripheral)接口模塊、操作面板和手持單元，PLC通訊總線連接示意圖見圖2所示。

從43#報警信息和LED紅燈亮可知PLC始終處于停止狀態(tài)。查找840C系統(tǒng)的診斷手冊，導致43#報警的原因有四種：PLC或I/O接口存在硬件或軟件錯誤；DMP I/O模塊24VDC電源斷開；PLC機床數(shù)據(jù)有錯誤或與PLC程序不符；PLC程序有錯誤。我們進行逐項排除，經(jīng)檢查PLC程序和PLC數(shù)據(jù)都沒有錯誤，DMP模塊24VDC電源正常，這樣報警原因只可能出現(xiàn)在PLC或I/O接口存在硬件或軟件錯誤上。

查找PLC維修界面的錯誤代碼及其附加錯誤詳述，完全正常時應全部顯示“0000”，而現(xiàn)在顯示為：

錯誤代碼“6F”指明是DMP模塊未打開或設定地址旋轉(zhuǎn)開關不正確，F(xiàn)0001地址的“04”表示使用DMP模塊，F(xiàn)0002地址的“03”表示接口模塊號，F(xiàn)0003地址的“03”表示DMP模塊號，F(xiàn)0004地址表示DMP模塊的線號。我們從錯誤代碼數(shù)值推斷出接口模塊號為“03”的DMP模塊有錯誤，而西門子資料顯示模塊號“03”對應地址為“C”，可以斷定地址為“C”的第二塊DMP板出現(xiàn)了故障。

拆開DMP 2板，發(fā)現(xiàn)整塊電路板有明顯水跡，其中一塊集成電路芯片的管腳銹蝕嚴重，清潔和烘干該DMP板后，機床恢復了正常。

3 結(jié)語

從兩例總線通訊故障的排除過程，啟示我們在查找類似故障原因時要弄清當前所使用總線的通訊原理，優(yōu)先運用排除法爭取縮小故障范圍，對相同的總線設備可運用替換法，結(jié)合更改地址和觀察報警顯示變化等方法，就可以使原本模糊的故障原因逐漸變得清晰起來。

［1］機電一體化技術(shù)手冊編委會.機電一體化技術(shù)手冊(第二版)［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1999.

［2］馮勇.現(xiàn)代計算機數(shù)控系統(tǒng)［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1996.