王德周

（大同電力機(jī)車有限責(zé)任公司資產(chǎn)管理部 山西大同）

西門子810T數(shù)控系統(tǒng)中坐標(biāo)軸夾緊檢測(cè)報(bào)警（clamping monitoring，也有卡緊檢測(cè)、夾緊監(jiān)控等其他譯法，意思相差不大）在維修實(shí)踐中經(jīng)常遇到，其報(bào)警號(hào)為112*（*可以是數(shù)字0或1，代表坐標(biāo)軸編號(hào)）。該報(bào)警涉及原因很多，說明書無法全部描述清楚，維修現(xiàn)場(chǎng)情況更是千變?nèi)f化，有些狀態(tài)在技術(shù)資料里未介紹，處理難度很大。

1.故障現(xiàn)象

數(shù)控立式車床，橫梁可升降，最大切削直徑1600 mm。機(jī)床配置：采用西門子SINUMERIK810T數(shù)控系統(tǒng)，6SN1123-1AB00伺服驅(qū)動(dòng)模塊；兩臺(tái)1FT5074交流伺服電機(jī)（18 N·m、2000 r/min），其中1臺(tái)帶抱閘；配置X軸和Z軸，其中Z軸為豎直軸；主軸傳動(dòng)采用法國TE公司ATV-66D64N4VC變頻器和YVP-250M-8-B3變頻電機(jī)（30 kW、300 r/min）。機(jī)床頻繁出現(xiàn)X軸夾緊檢測(cè)報(bào)警，不能正常工作，以下為常見現(xiàn)象。

（1）手動(dòng)方式下，正負(fù)方向移動(dòng)X軸，移動(dòng)過程中正常，偶爾在停止時(shí)發(fā)生報(bào)警。

（2）自動(dòng)方式下執(zhí)行加工程序期間，偶爾在執(zhí)行斜線插補(bǔ)指令時(shí)出現(xiàn)報(bào)警。

（3）無論自動(dòng)方式還是手動(dòng)方式，單獨(dú)移動(dòng)Z軸，幾乎每次均出現(xiàn)報(bào)警。

2.故障處理

查閱西門子技術(shù)手冊(cè)可知處理辦法。

（1）結(jié)果。禁止NC啟動(dòng)；速度給定置零；達(dá)到156#機(jī)床參數(shù)設(shè)定的時(shí)間后，撤銷伺服使能信號(hào)；進(jìn)入跟隨模式。

（2）原因。機(jī)械性夾緊的坐標(biāo)軸被強(qiáng)力驅(qū)離正確位置；位置反饋極性錯(cuò)誤；控制裝置、測(cè)速發(fā)電機(jī)、伺服電機(jī)、機(jī)械部件或NC檢測(cè)回路硬件故障。

（3）解釋。移位期間，在156#機(jī)床參數(shù)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，跟隨誤差沒有變小；夾緊定位期間，超出了2120#機(jī)床參數(shù)規(guī)定的限制。

（4）處理。2120#機(jī)床參數(shù)（夾緊定位允差）必須大于2040#機(jī)床參數(shù)（精確停止限制粗略值）；跟隨誤差必須在155#機(jī)床參數(shù)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)得到減抑。

上述內(nèi)容可表述為：若某個(gè)坐標(biāo)軸在需要有位置移動(dòng)時(shí)未在規(guī)定時(shí)間內(nèi)移動(dòng)；或者在不需要移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了位置移動(dòng)，均可引起該坐標(biāo)軸的夾緊報(bào)警，導(dǎo)致設(shè)備不能正常工作。這些情況出現(xiàn)的原因，有的在于數(shù)控系統(tǒng)外部，如過大的切削力、機(jī)械方面卡阻、外力（如豎直方向坐標(biāo)軸的重力）推動(dòng)等；也有的在于數(shù)控系統(tǒng)本身，如位置反饋、控制裝置和檢測(cè)回路等有問題。

按照這個(gè)思路，首先在一定范圍內(nèi)加大2120#機(jī)床參數(shù)和155#機(jī)床參數(shù)（位置環(huán)采樣間隔），試圖以犧牲微量的定位誤差和快速性能為代價(jià)，避免報(bào)警發(fā)生。但調(diào)試未見效果，將這些機(jī)床參數(shù)恢復(fù)到原來數(shù)值。考慮加工工藝和加工程序方面，加工工件、加工條件、加工程序以及加工數(shù)據(jù)均未變動(dòng)，可排除這些方面影響。本著先機(jī)械后電氣的原則，測(cè)量有關(guān)機(jī)床幾何精度，也均在允許范圍內(nèi)；X軸導(dǎo)軌平直光滑，未見異常；機(jī)床液壓系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)工作正常；現(xiàn)場(chǎng)沒有明顯異常氣味，機(jī)床動(dòng)作時(shí)也沒有異常響聲；報(bào)警坐標(biāo)軸是X軸，并非豎直方向，不存在外力推動(dòng)；詢問操作者，確認(rèn)未發(fā)生碰撞、打刀等現(xiàn)象；據(jù)此也可基本排除控制系統(tǒng)外部機(jī)械方面的原因。使用百分表檢查，顯示的坐標(biāo)變化與實(shí)際機(jī)械位移量一致，可確認(rèn)位置檢測(cè)元件和反饋電纜沒有問題。

繼續(xù)檢查，發(fā)現(xiàn)手動(dòng)方式下移動(dòng)Z軸時(shí)，X軸有一定移動(dòng)，緊接著出現(xiàn)X軸夾緊報(bào)警，使用百分表測(cè)量，這種移動(dòng)量有時(shí)可達(dá)1 mm左右。從機(jī)床拆卸下伺服電機(jī)，單獨(dú)對(duì)數(shù)控控制系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)檢查，發(fā)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)方式下，在出現(xiàn)X軸夾緊報(bào)警前，X軸伺服電機(jī)均有一定程度轉(zhuǎn)動(dòng)，但此時(shí)沒有X軸的移動(dòng)指令，即不需要其移動(dòng)。據(jù)此判斷報(bào)警出現(xiàn)的真正原因是X軸產(chǎn)生了異常運(yùn)動(dòng)，首先懷疑是伺服驅(qū)動(dòng)模塊。使用同型號(hào)模塊進(jìn)行替換試驗(yàn)，結(jié)果相同。由于該機(jī)床所用系統(tǒng)是老品種，加之現(xiàn)有維修備件條件有限，做不到對(duì)控制單元和伺服電機(jī)進(jìn)行替換試驗(yàn)和量化檢查，只能做一些外圍工作。

該機(jī)床所用伺服系統(tǒng)為模擬系統(tǒng)，其速度給定信號(hào)是±10 V直流電壓。X軸夾緊報(bào)警出現(xiàn)前伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在伺服驅(qū)動(dòng)模塊的速度給定端子上，使用電壓表可測(cè)量到微小電壓。故確認(rèn)X軸異常運(yùn)動(dòng)的原因是該速度給定電壓，不是伺服驅(qū)動(dòng)模塊的問題。由于此時(shí)并沒有X軸的位移指令，控制單元不應(yīng)該給出這個(gè)電壓，而且根據(jù)當(dāng)時(shí)狀態(tài)，控制單元良好，因此該電壓來源只能是干擾。工程現(xiàn)場(chǎng)的干擾源多種多樣，甚至電纜電線的走向、電氣元件的排列位置和附近的電火花等均可能引起干擾。一般的維修條件，很難做到精確檢查，更談不上采取量化措施，只能進(jìn)行一些最基本的經(jīng)驗(yàn)性工作。由于在第一步檢查速度給定信號(hào)電纜時(shí)，發(fā)現(xiàn)該電纜的屏蔽層與插頭外殼之間有接觸不良的跡象，認(rèn)真處理后故障消除，有關(guān)消除干擾的其他檢查和排除措施也就沒有必要進(jìn)行。

3.故障總結(jié)

在給出Z軸位移指令時(shí)，Z軸速度給定信號(hào)線上有1個(gè)從0 V到一定數(shù)值的變化，由于屏蔽不良，平行布置在1個(gè)線束中的X軸速度給定信號(hào)線上產(chǎn)生了1個(gè)感應(yīng)電壓，使X軸在不應(yīng)該移動(dòng)時(shí)移動(dòng)，導(dǎo)致報(bào)警。分析信號(hào)線屏蔽不良的原因一是當(dāng)初焊接質(zhì)量問題，二是在以前維修和保養(yǎng)過程中，插頭拔插操作不當(dāng)。另外，西門子3、810M、840C、850和840D等數(shù)控系統(tǒng)，均有夾緊檢測(cè)報(bào)警，只是報(bào)警號(hào)和叫法不同，技術(shù)資料中的描述也是大同小異，具體處理方法可以相互借鑒參考。