西門子 840D 系統(tǒng)換刀故障診斷與維修
2021-6-1 來源： 北京航星機器制造有限公司 作者：趙明園
摘要：對西門子 840D 系統(tǒng)數(shù)控機床機械手換刀故障進行分析，針對換刀過程中出現(xiàn)的故障報警，借助 SIMATIC Manager 軟件查找相關(guān)程序，分析故障原因，通過修改 DB 數(shù)據(jù)，使故障得到解決，為同業(yè)人員再針對此故障問題時提供維修思路。
關(guān)鍵詞：840D 數(shù)控系統(tǒng)；機械手換刀；PLC 診斷維修
0 引言
隨著制造業(yè)的飛速發(fā)展，各大制造企業(yè)均采用了數(shù)控機床加工的模式，數(shù)控加工有著很多的優(yōu)點，例如加工精度高、工藝集成度高等。機械手換刀裝置是數(shù)控機床的重要組成部分，同時也是數(shù)控機床能夠高精度、高效率工作的重要原因。近年來，借助機械手換刀裝置，各行業(yè)的細(xì)小、復(fù)雜零部件均得到有效加工，對于提高零部件加工水平具有重要的意義。但是，機械手換刀裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可能會因為諸多因素的影響出現(xiàn)各種故障，影響數(shù)控機床的工作效率。在數(shù)控機床維修過程中，換刀故障十分常見，因此對西門子 840D 系統(tǒng)數(shù)控機床中的機械手換刀裝置故障及維修方法進行分析，對出現(xiàn)的問題進行歸納總結(jié)。
1、 換刀故障描述
公司一臺國產(chǎn)臥式加工中心采用西門子公司 840D 數(shù)控系統(tǒng)，各進給軸為全閉環(huán)控制，反饋配置增量式脈沖編碼器。在執(zhí)行換刀程序時，機床各軸按順序回到第二參考點，主軸定向停止后，機械手不動作，數(shù)秒過后機床報警“700114，換刀位置錯誤”。根據(jù)現(xiàn)場了解的情況，該設(shè)備有一年多沒有進行過自動換刀了，這次換刀是因為工藝需要才使用了自動換刀功能。
2 、換刀故障原因分析
機床發(fā)生故障，首先要檢查是否有報警信息，該報警是 PLC用戶報警。該報警信息是由機床生產(chǎn)廠家自行編寫定義的。根據(jù)報警信息內(nèi)容了解到應(yīng)該是機床的換刀位置出現(xiàn)了問題，所以無法進行換刀。通過查看換刀宏程序，沒有發(fā)現(xiàn)問題，并且各軸所在的換刀位置也是參數(shù)設(shè)定的位置。初步分析機床廠家在PLC 程序里添加了檢測條件，只有當(dāng)所有設(shè)定條件滿足時，才可以執(zhí)行換刀動作，因此需要借助 PLC 程序來進行故障診斷。既然機床出現(xiàn)了報警信號可以通過 700114 這個報警號來對 PLC故障原因進行分析。
西門子用戶報警是在 DB2 數(shù)據(jù)區(qū)域。通過查找西門子840D 調(diào)試手冊 PLC 接口信號部分，經(jīng)過計算，該報警信息對應(yīng)的點為 DB2.DBX189.6，當(dāng)該信號為 1 時就觸發(fā) 700114 號報警。使用 SIMATIC Manager 軟件，將機床 PLC 程序上載到電腦內(nèi)，點擊選項菜單選擇參考數(shù)據(jù)，進入交叉參考界面，搜索 DB2.DBX189.6，查找到該信號線圈位置。查找并提煉出與報警相關(guān)的 PLC 程序如下：
根據(jù)以上程序分析，只有當(dāng) M55.4、M55.5 信號同時為 0 并且 M29.0 為 1 時，經(jīng)過 T99 定時器設(shè)定的時間延時后觸發(fā) DB2.DBX189.6 報警。
首先對 M29.0 信號進行跟蹤，確認(rèn)該程序段觸發(fā)邏輯，DB21.DBX194.6 也就是執(zhí)行 M6 指令后 ， 當(dāng) M54.0、DB200.DBX7.3、DB200.DBX7.7 同時為 0 時，將 M29.0 信號置 1，在 T99設(shè)定的時間內(nèi)，如果 M29.0 不能在這段時間內(nèi)被復(fù)位掉，那么就會觸發(fā)報警。而在下方程序段 M29.0、M55.4、M55.5 同時為 1 時就可將 M29.0 復(fù)位掉，很顯然故障點在 M55.4 和 M55.5 這兩個中間寄存器這里。跳轉(zhuǎn)到 M55.4 和 M55.5 這兩個信號的應(yīng)用程序段，查看 M55.5 信號，它是由 M25.3 寄存器為 1 時接通，M25.3 由 M24.3 和 M23.3 同時都為 1 時接通，通過在線診斷功能，查看 M23.3 為 1 信號狀態(tài)正常，M24.3 信號為 0，繼續(xù)查找M24.3 觸發(fā)邏輯，根據(jù)程序段分析，DB37.DBX60.5 和 DB37.DBX61.4 兩個信號都為 1，代表主軸停止并且定向完成，DB90.DBD16 和 DB90.DBD68 這兩個是浮點型數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換 F 格式，數(shù)據(jù)顯示，這兩個數(shù)據(jù)邏輯判斷錯誤，根據(jù)邏輯判斷要求DB90.DBD16≥DB90.DBD68，這樣才能輸出為 1。實際診斷的結(jié)果DB90.DBD68>DB90.DBD16，其中 DBD90.DBD16 是采集主軸編碼器的反饋數(shù)據(jù)，而 DBD90.DBD16 是之前出廠設(shè)定的數(shù)據(jù)，因此第一個故障點確定了。繼續(xù)檢查 M55.4 的導(dǎo)通條件是M25.1 和 M25.4 都為 1 時導(dǎo)通，根據(jù)在線診斷，發(fā)現(xiàn) M25.4 為0，繼續(xù)向上查找 M25.4 導(dǎo)通條件是當(dāng) M23.4 和 M24.4 都為 1時導(dǎo)通，根據(jù)診斷信號，M23.4 為 0，查找 M23.4 觸發(fā)邏輯，根據(jù)程序段分析 DB34.DBX60.5 和 DB34.DBX61.4 兩個信號都為 1代表 W 軸到位置，DB90.DBD12 和 DB90.DBD72 與上面 DB90數(shù)據(jù)類型相同，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)顯示這兩個信號邏輯判斷錯誤，根據(jù)邏輯要求是 DB90.DBD12≥DBD90.DBD72 信號，實際診斷是 DBD90.DBD12<DBD90.DBD72，DBD90.DBD12 是采集的W 軸當(dāng)前位置數(shù)據(jù)，DB90.DB72 是出廠設(shè)置的參數(shù)，至此兩個故障點全部確定。
3 、機床換刀故障處理
根據(jù) PLC 在線診斷的數(shù)據(jù)結(jié)果，首先將 DBD90.DBD72 由12.55 改為-12.75，此時 M23.4 和 M24.4 都為 1，M55.4 信號為1；將 DBD90.DBD16 由 2 改成 27，此時 M23.3 和 M24.3 都為 1，M55.5 信號為 1。再次執(zhí)行換刀程序，此時換刀動作正確，機床無任何報警，多次執(zhí)行換刀程序，機床無異常，故障解除。修改前后數(shù)值見表 1。
表 1 修改前后數(shù)值
4、 結(jié)語
事后經(jīng)過多方了解，該設(shè)備曾經(jīng)更換過主軸編碼器，但是因為當(dāng)時并沒有換刀的工藝需求，維修人員僅僅是在調(diào)整過定向角度后就結(jié)束了維修工作，當(dāng)時也并沒有進行自動換刀測試。在之前維修過程中，沒有考慮機床廠家編寫 PLC 程序時，為安全起見在換刀點位置做了邏輯判斷，經(jīng)過此次深入了解和維修后，將其故障分析維修過程進行總結(jié)，也是希望這次維修過程能夠?qū)ν瑯I(yè)人員再遇到此類問題時，提供參考與幫助。
投稿箱：
如果您有機床行業(yè)、企業(yè)相關(guān)新聞稿件發(fā)表，或進行資訊合作，歡迎聯(lián)系本網(wǎng)編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有機床行業(yè)、企業(yè)相關(guān)新聞稿件發(fā)表，或進行資訊合作，歡迎聯(lián)系本網(wǎng)編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
更多相關(guān)信息
業(yè)界視點
| 更多
行業(yè)數(shù)據(jù)
| 更多
- 2025年4月 新能源汽車銷量情況
- 2025年4月 新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年4月 基本型乘用車（轎車）產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年4月 軸承出口情況
- 2025年4月 分地區(qū)金屬切削機床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年4月 金屬切削機床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年1月 新能源汽車銷量情況
- 2024年12月 新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 基本型乘用車（轎車）產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 軸承出口情況
- 2024年12月 分地區(qū)金屬切削機床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 金屬切削機床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年11月 金屬切削機床產(chǎn)量數(shù)據(jù)