西門子于上世紀(jì)九十年代研發(fā)出SINUMERIK 840D，這款具有高性能的數(shù)控系統(tǒng)由三個(gè)主要部分構(gòu)成，即數(shù)控和驅(qū)動(dòng)單元，MMC 以及PLC 模塊。三大組成部分在功能方面既有明確分工，又相互提供支持。SINUMERIK 840D 的特點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)數(shù)字化驅(qū)動(dòng)、軸控的規(guī)模大、能夠進(jìn)行五軸聯(lián)動(dòng)、視窗化的操作系統(tǒng)、軟件具有豐富的內(nèi)容且功能十分強(qiáng)大、具備遠(yuǎn)程診斷的功能、具有完善的保護(hù)功能、硬件實(shí)現(xiàn)了高度的集成化、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了模塊化、內(nèi)部裝有PLC 系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成

　　計(jì)算機(jī)通過對跟隨誤差的計(jì)算，獲得NC 位置給定，并得出其與位置實(shí)際值之差以完成輪廓監(jiān)控。在差值處于軸數(shù)據(jù)MD36400 ：CONTOUR_ TOL( 輪廓監(jiān)控勻差帶) 已設(shè)定值之外，就將觸發(fā)報(bào)警，與此同時(shí)，軸將按照當(dāng)前所設(shè)定的制動(dòng)斜度產(chǎn)生制動(dòng)。SINUMERIK 810D / 840D 系統(tǒng)當(dāng)中的 PLC 部分所使用的軟件和模塊是西門子 SIMATIC S7-300，在同一導(dǎo)軌上，從左到右分別為電源模塊，接口模塊和信號模塊。PLC 中的 CPU 同NC 中的CPU 均集成于 CCU 或集成于NCU 當(dāng)中，如圖1 所示：

圖 1 SINUMERIK 840D 系統(tǒng)連接圖

2 故障原因

　　2.1 機(jī)械系統(tǒng)方面的原因。主要集中體現(xiàn)為導(dǎo)軌和絲杠潤滑性差，或傳動(dòng)系統(tǒng)有問題，使得軸在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)遇到很大阻力，導(dǎo)致位控元件所獲得實(shí)際值和給定的值之間產(chǎn)生很大的差異而觸發(fā)報(bào)警。

　　2.2 電氣系統(tǒng)方面的原因。主要體現(xiàn)在：第一，裝備的抱匣在伺服電機(jī)軸時(shí)，不能正確打開抱匣。第二，檢測部位的實(shí)際值的編碼器出現(xiàn)問題，或光柵尺有問題。第三，編碼器或者光柵尺的電纜存在問題。第四，軸驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)的故障。第五，伺服電機(jī)存在故障。

　　2.3 NC 參數(shù)失真或數(shù)據(jù)丟失。相關(guān)的NC 參數(shù)有：第一，輪廓監(jiān)控允差帶。第二，位置控制器增益KV 因子設(shè)置這項(xiàng)參數(shù)，為了得到較大閉環(huán)增益，但KV 因子大小有限制，不會(huì)使得位置控制器發(fā)生振蕩，為避免輪廓發(fā)生誤差，要求插補(bǔ)的所有軸都該有相同的KV 因子。第三，軸加速度。

　　數(shù)控機(jī)床當(dāng)中的CNC 系統(tǒng)，能夠使得刀具對工件的各坐標(biāo)軸具有幾何運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)字控制， 當(dāng)中有插補(bǔ)計(jì)算和刀具補(bǔ)償?shù)葦?shù)據(jù)處理，此外還具備大量輔助性功能，例如主軸產(chǎn)生的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以及停止，包括進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的開啟和停止，以及刀庫和機(jī)械手的換刀控制、溫度冷卻和排屑裝置，工件的裝夾等大量應(yīng)答式開關(guān)量控制，這些操作都可以運(yùn)用數(shù)控機(jī)床中的可編程控制器來控制。

　　可編程控制器（PLC）在數(shù)控機(jī)床上的作用是將機(jī)床與 CNC相連接，接受CNC 發(fā)出的控制命令，根據(jù)機(jī)床側(cè)的控制信號，通過內(nèi)部的程序控制，向機(jī)床端發(fā)出控制指令，對電磁閥、繼電器和指示燈等實(shí)施控制，將狀態(tài)信號發(fā)到CNC ；同時(shí)，在處理開關(guān)信號中，如果出現(xiàn)一條信號誤差，或存在某種故障，都將導(dǎo)致機(jī)床產(chǎn)生故障。

3 PLC 的調(diào)試

　　對PLC 程序進(jìn)行調(diào)度時(shí)，要對下列內(nèi)容進(jìn)行了解：

　　(1) 編制的FC 塊或者FB 塊若在OB 塊當(dāng)中不調(diào)用，說明這個(gè)程序塊不執(zhí)行。

　　(2) 對程序進(jìn)行修改的最佳狀態(tài)是離線狀態(tài)，要求改后保存，之后再下傳。

　　(3)STEP7 中的PLC 程序經(jīng)過多次編輯，在運(yùn)行后應(yīng)適時(shí)進(jìn)行壓縮。具體操作步驟：在線 PLC 模塊信息(Module Information) 內(nèi)存(Memory)壓縮。

　　(4) 新建Project 的方法為：在File NEW 輸入 Project名稱，確認(rèn)，雙擊Insert Station Simatic 300 Station，打開該站點(diǎn)online 鈕，點(diǎn)擊Hardware PLC Unload station，然后就可將基本程序內(nèi)容復(fù)制到該站當(dāng)中。

　　(5) 報(bào)警文本的編寫：報(bào)警文本的編寫應(yīng)使用Dos 條件下Microsoft 的ASC Ⅱ編輯器，按照Dos 提示符鍵入Edit，就開啟了ASC Ⅱ編輯器。報(bào)警文本要有一定的格式和語法。( 見下表1)

　　報(bào)警故障代碼 300500

　　在下列故障代碼 1 后可能還有故障代碼數(shù)據(jù) 2，這用于說明終端塊 / 模塊的十六進(jìn)制號碼。

　　故障代碼 0001H

　　故障文本 故障在：P -RAM

　　附加信息 1 -

　　附加信息 2 故障地址

　　注釋 在引導(dǎo)啟動(dòng)中測試程序存儲器時(shí)確定，寫入的位示例不能讀回。

　　原因：控制組件上硬件故障。

　　僅對于驅(qū)動(dòng)軟件 V1.x （EPROM 版本）故障。故障在下列下載版本中由系統(tǒng)故障 F034

　　或者 F035 替代。

　　補(bǔ)救措施 更換控制組件

　　故障代碼 0002H

　　故障文本 在 X 中故障：或者 Y ：-RAM

　　附加信息 1 -

　　附加信息 2 故障地址

　　注釋 在引導(dǎo)啟動(dòng)中測試數(shù)據(jù)存儲器時(shí)確定，寫入的位示例不能讀回。

　　原因：控制組件上硬件故障。補(bǔ)救措施 更換控制組件

4 故障實(shí)例

　　西門子公司 840D 系統(tǒng)的數(shù)控磨床在應(yīng)用中，一個(gè)時(shí)期內(nèi)常產(chǎn)生 7000 號報(bào)警，報(bào)警一旦發(fā)生，機(jī)床便不能做其他項(xiàng)操作。在按復(fù)位鍵后或在關(guān)機(jī)重開后，故障可能消除。故障的分析和檢查。產(chǎn)生報(bào)警后應(yīng)檢查機(jī)床控制部分的熱繼電器，若未發(fā)現(xiàn)出問題。按照數(shù)控系統(tǒng)的工作原理，產(chǎn)生 7000 號報(bào)警，PLC 相應(yīng)標(biāo)志位F108.0 應(yīng)置“1”。

圖2 PLC 輸入 I2.0 電氣連接圖

　　6 個(gè)熱繼電器的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)之后接入PLC 輸入端子的，在出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，PLC 輸入12.0 的狀態(tài)確實(shí)變?yōu)椤?”，這時(shí)在線測量熱繼電器常閉觸點(diǎn)接線端子上的電壓，2MCB6B 上的1107 號接線端子上有電壓，而2MCB7 上的1107 號接線端子卻沒有電壓，檢查端子間的連線時(shí)發(fā)現(xiàn)，1107 號導(dǎo)線在2M CB6B 的接線端子上虛接。故障處理：緊固2MCB6B 的接線端子后，這個(gè)故障不再發(fā)生。