搬迁导致机床异常故障的案例分析.pdf

2 0 1 4年 1 1月 第4 2卷 第 2 2期 机床与液压 MACHI NE T0OL ＆ HYDRAUI 』 CS NO V ． 2 01 4 V0 1 ． 4 2 No ． 2 2 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 4 ． 2 2 ． 0 5 5 搬迁导致机床异常故障的案例分析 宓方玮，董春强，陈滨 中国工程物理研究院机械 制造工艺研究所 ，四川绵阳 6 2 1 9 0 0 摘要 针对搬迁设备异常故障这一特殊案例，介绍了整个维修过程以及查找、解决问题的具体办法，对设备搬迁工作 提出了相应建议。 关键词设备搬迁异常故障；西门子 8 0 2 D数控系统；电机缺相 中圈分类号T H1 7 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 某单位机床搬迁后出现异常，无法正常使用。作 者到现场检修了2天才最终发现故障原因，中间被故 障现象的奇特引导，走了一些弯路。事后回顾整个检 修过程 ，觉得非常有必要做一次总结 ，让同行分享其 中的经验和教训 。 1 故障现象 2 0 1 3年 3月，某公司的重大头车 C K 6 1 1 0 0搬迁 到新工号就位后，出现伺服轴乱跑的现象，具体为 机床上电后执行回零操作 ， 轴没有动作 ，z轴则随 机 向一个方 向以最大速度移 动一段距离后 出现2 5 0 4 0 、 2 5 2 0 1 、2 6 1 0 0 、3 0 0 5 0 0 、3 0 0 6 0 8 、2 0 0 0 5等 报 警 号， 按复位键 z轴也出现上述现象。 2 故障分析 2 ． 1 报警号分析 2 5 0 4 0报警含义轴轮廓监控错 误，是指 N C K 输出的指令值与机床的实际值超 出了机床数据参数 MD3 6 4 O 0 CONT OUR _T O L中设定的数值。 解决办法 检测 M D 3 6 4 0 0 C O N T O U R T O L中设 定的公差值是否太小；检查位置控制器的优化 机 床数据 3 2 2 0 0 P O S C T R L G A I N中的 K V系数 ，确定 轴是否跟踪给定的设定点 ，否则速度控制器优化必须 提高或者 K V伺服增益系数必须减小 ；检测 M D 3 2 2 0 0 MAX AXA C C E L中的加速，如果由于过量加速而达 到电源限制 ，那么位置控制因此切断。一旦控制循环 关闭，那么 “ 丢失的”实际值 以过调形式恢复；提 高速 度控制 器优 化 ；检 测 机械 部分 平 稳运 行 、惯 量质量 。 2 5 2 0 1 报警含义轴驱动故障，是指驱动发出一 级严重故障信号 Z K 1 ，故障可以通过鉴定下列额 外输 出 的驱 动报 警 来 识 别报 警 3 0 0 5 0 0 ，报 警 3 0 0 5 0 23 0 0 5 0 5 ，报警 3 0 0 5 0 8 ，报警 3 0 0 5 1 5 ，报警 3 0 0 6 0 8 ，报 警 3 0 0 6 1 2 ，报 警 3 0 0 6 1 4 ，报警 6 0 0 7 0 1 ． 3 0 0 7 6 1 ，报警 3 0 0 7 9 9 。 解决办法 测定上述列出的驱动报警 ，按复位键 消除此方式组所在通道内报警。 2 6 1 0 0报警含义轴的寿命符号消失，是指驱动 控制在每个控制循环中增加 1 个 “ 寿命符号元件” ， 此元件在插补循环 中由伺服检查变化情况 ，如果元件 不变 ，报警产生。 解决办法其他故障信息也用此报警显示 系 统故障，如栈溢出 ，可访 问它们 以确定故障原因。 如果此报警重复发生，除机床分析外，留意其他报警 显示 。 3 0 0 5 0 0报警含义 轴％ 1 驱 动％2系统错 误 ，错 误代码％3 ， ％4 P O WE R O N，是指驱动已发出系统错 误信号。 3 0 0 6 0 8 报警含义 轴％1驱动％2速度控制器处 于极 限，是指 由于超时 ，速度控制器输 出已处于极限 1 6 0 5 M D A P E E D C T R L L I MI T T I M E 。扭矩 设 置点超出扭矩限制 电流限定 ；当速度设置点低于 MD 1 6 0 6 M D S P E E D C T R L L I M I T T H R E S H O L D 中 的速度阈值时监控系统才生效。 解决办法 电机受 阻 ；检 查 电机 编码 器及 电缆 ； 检查电机编码器电缆上 的屏蔽 连接 ；检查 电机接 地 ； 检查电机换 向器连接 相位消失，旋转场不正确 ； 检查编码器分辨率；检查编码器轨迹旋转方向；检查 电机保护；检查驱动器连接；检查直流母线电压和螺 钉连接；是否激活 【 ， 监控线路；根据轴的机械和动 态特 性 修 改 MD 1 6 0 5和 MD 1 6 0 6 F D D 的默 认 值 M D 1 6 0 5为 2 0 0 m s 、MD 1 6 0 6为 8 0 0 0 r ／ ra i n ，M S D的 默认值 MD 1 6 0 5为 2 0 0 m s 、M D 1 6 0 6为3 0 r ／ m i n 。 2 0 0 0 5报警含义通道轴％1驱动％2参考点逼 近失败，是指不能对所有所述的坐标轴都完成回参考 点 例如由于失去调节器使能，测量系统的切换 、 方 向 键 释 放 等 而 造 成 异 常 中 止 。如 果 在 MD3 4 0 0 0REF P C AMI SA C T I V中设置值 1 参 考挡 块并且满足一个消除故障的条件 ，则在距离编码 的测量系统中也会 出现报警 。 收稿 日期 2 0 1 31 01 6 作者简介宓方玮，本科，高级工程师，研究方向为工业自动化及数控机床维护。Em a i l 3 6 5 3 5 7 7 2 7 q q ． c o m。 第 2 2期 宓方玮 等搬迁导致机床异常故障的案例分析 1 7 5 解决办法检查伺服允许信号丢失 D B 3 1 - 4 8 ， D B X 2 ． 1 ；测 量 系统 切 换 D B 3 14 8 ，D B X 1 ． 5和 D B X 1 ． 6 ；方 向键 或 一丢失 D B 3 1 4 8 ，D B X 4 ． 6 和 D B X 4 ． 7 ；进给超控为0 ；进给禁止有效；坐标轴 专用的 MD 3 4 1 1 0 R E F P C Y C L E N R确定哪些坐标轴涉 及通道专用参考点设置功能 。 一 1 无 通道专 用的参 考点设 置功能 ，N C在没有 参考点设置功能的情况下起动。 0 无通道专用的参考点设置功能，N C在具有参 考点设置功能的情况下起动。 1 8 通道专用的参考点设置功能。这里输入的 数字与参考点设置顺序相对应 当具有 内容 1的所 有坐标轴达到该参考点时 ，接着具有内容 2的各坐标 轴起动 ，依次类推 。 2 ． 2 报警分析 该机床采用的是西门子 8 1 0 D数控系统 ，在搬迁 前尚可正常使用，搬迁就位上电调试 ，出现上述故 障 ，很 明显是 由于搬 迁导致 。产生故 障的原因应该 有 下面几个接线错误；电缆线断线 ；电机编码器损坏 等。从故障现象来看 z轴存在飞车现象，是正反馈 所导致 ，而 轴不能动作 ，也没有报警 ，可能存 在 轴、z轴相互连接错误的现象。 3 检修过程 首先检查伺服系统的连接。检查发现各连接电缆 和动力线的连接均没有错误 ，但是 C C U 3上的 x 4 1 1 接 口插座的第 2 3管脚插针处于不正常状态，已经被 插头压弯 ，扳正的过程中折断。由于无法断定是以前 就是这种状态还是作者在修理过程中造成的，咨询西 门子 ，专家认为 X 4 1 1 上的针脚折断无法补救 ，需要 更换 C C U 3 ，这使作者非常担心如果是 由于作者操 作不慎导致 X 4 1 1 上的针脚折断，那么就要重新购买 C C U 3 ，先撇开 C C U 3价值好几万不说 ，这属于责任 事故 。 首先想到的办法是在 2 3脚上焊线接到相应的插 头管脚上，但是专家认为这个办法不妥，而且作者以 前维修过编码器电缆断线的故障，作者最先采取的办 法就是用飞线的办法替代磨断的信号线，但是会导致 报警 ，最后还是购买新 的电缆解决了问题 ，看来这个 想法不可靠；第二个办法是更换 X 4 1 1 接 口插座，但 是这个办法需要焊板，比较麻烦，况且手上没有合适 的插座；作者采取的是第三个办法，利用以前更换下 来 的 C C U 1的前接 口面板 替换 目前 C C U 3上前接 口面 板，替换非常方便，装上机床，出现了新的问题系 统 N C启动失败和 P L C连接失败。作者总清了系统数 据和 P L C数据，利用备份数据重新安装系统 ，但依 然出现上述故障，无奈换回原接 口面板后，故障又恢 复到原来的状况。这样可以肯定方法三也是不行的， 既然机床通信都出现了中断，说明 C C U 1的前接 V l 面 板与 C C U 3上前接 口面板不能互换。 上网查询西门子 8 1 0 D相关资料，作者发现 x 4 1 1 接口插座的第 2 3管脚没有定义，现在看来这个管脚 应该是很早就意外折弯的，由于没有定义，故而不影 响设备使用。虚惊一场。同时也排除了该因素导致机 床故障的可能性。 接下来检 测 了 z轴 电机 三相 绕组 、电机 编码 器 并更换编码器电缆线均没有发现问题 ，故障也没有排 除。再一个步骤就是在驱动器侧更换三相相序，先换 了两相 ，无效 ，再换两相故障还是没有解决。至此能 想到的办法都用到了，维修陷入了困境。 晚上加班，周围的环境安静下来 ，继续维修。这 时发现了新的现象z轴电机在运行时有较轻微的啸 叫和振动的现象，而且在报警清除、电机处于待机状 态时，用手攀丝杠居然能够转动，电机 “ 没劲” 作 者突然反应过来 这现象 明显是电机缺相 。通过 校电 机动力线 ，发现驱动器侧本应接地的黄绿线居然 连接 到了电机动 力线 插头 的 u相 ，电机动 力线 插 头接 到 了驱动器侧输出接头的 w相。故障原因明确了上 述接法无论怎 么更换相序 ，总会缺一相 。重新接好 动 力线故障排除。 事后查明，原来是电工在搬迁时不慎把 z轴 电 机动力线插头的芯子拔了出来 ，又没有检查核对就随 便把芯子插了回去。 上述案例暴露出一个问题西门子 6 1 1 D伺服驱 动系统设计上存在安全隐患，没有缺相或短路检测， 发生缺相无法及时报警 ，特别是有 相线接 到了伺服 电 机的接地端上依然没有报警 ，只是运 动时产生 飞车后 才出现其他内容的报警，不直观，给故障判断带来不 少麻烦 。 4 结束语 该设备维修完成不久，另一台设备搬迁后也出现 了一伺服轴上电飞车的现象，同时也有 3 0 0 6 0 8等报 警号出现 ，现场调试人员打电话咨询作者，作者给他 们的建议就是对该伺服轴换相 ，他们调了两次相线 后 ，机床就恢复了正常。 通过这两次案例维修 ，说明在设备搬迁工作中不 够严谨 ，特别是在拆线时没有全部做好标识，结果在 设备就位调试时出现不少莫名其妙的故障，给生产和 维修带来不必要的麻烦和影响。所以对于机床电器而 言，搬迁时要特别注意对电线电缆的防护，避免受到 拉扯、挤压、磨损；对光栅尺等重要检测元件要避免 碰撞 、挤 压。 参考文献 [ 1 ]C K 6 1 1 0 0机床说明书[ M] ． [ 2 ]西门子 8 1 0 D简明调试手册[ M] ．