西门子810D加工中心黑屏故障诊断与维修--《机床与液压》2012年18期
西门子810D加工中心黑屏故障诊断与维修
【摘要】：显示器黑屏是数控机床的一种典型故障。介绍黑屏产生的原因及常用的排除方法,通过典型实例深入分析显示模块的组成结构和工作原理,借助相关测量设备,实现了故障定位,给出了故障的维修方案并排除了故障,为黑屏故障的诊断与维修提供了参考。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TG659【正文快照】：
液晶显示器是操作者与数控机床交流的接口,具有工作电压低、显示信息量大、可显示复杂的文字和图形等优点。在数控机床使用中,如果液晶屏不能显示或者显示不正常,操作者将不能获得必要的信息,会使整个数控系统的调试和运行无法进行。黑屏是一种常见的典型机床故障,故障诊断和
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【参考文献】
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西门子840D_810D轮廓监控报警故障实例
机械问题导致轮廓监控报警
机械方面造成轮廓监控错误的原因有:
（1）联轴器松动或皮带打滑;
（2）传动系统阻力大或机械爬行;
（3）负载过大，或切削力过大特别是断续切削时电机瞬时过载;
（4）机械部分润滑情况
（5）机械部件干涉造成移动困难或行程不足。
排除方法: 首先检查联轴器是否松动、皮带是否打滑。在使用一定时间后出现25050报警的数控机床机械故障中, 联轴器松动或皮带打滑占相当大的比例，也包括编码器的联轴器松动。确认连接牢固无松动打滑后慢速转移动轴, 然后观察机械部件之间是否存在干涉, 确保轴能够在全行程、正反方向正常运动 ( 包括工件、夹具、护罩、挡块和配重平衡块等) 。&
对切削力过大特别是断续切削，应减小进刀量和进给速度，如报警消失，说明是切削力过大，也许是材料硬度过大或硬度不均匀造成，需要改进切削工艺解决。对于传动系统阻力大或机械爬行，可以通过测量轴电机电流来发现。比较正常和出现故障时的电机电流变化来判断。通常滚珠丝杠、丝母、镶条、导轨与传动齿轮润滑和机械磨损容易造成传动阻力大或机械爬行。
当润滑状况不好，负载导轨上润滑油不足时；或当电机转动时，由于润滑不好，静态摩擦造成负载没有立刻随着电机走，此时也会出现轮廓监控报警。只要加大润滑油量，即可消除报警。
例1 一台镗铣床（840D 系统）X 轴运行到一个比较固定的区域时产生&25050&报警。根据此故障现象，首先排除由于电气系统或参数丢失而引起报警，然后检查导轨和丝杠润滑以及机械传动系统，发现丝杠有一端固定轴承托架的两个螺栓松动，重新紧固后，故障消失。分析此故障原因可知，由于固定丝杠的轴承托架松动，使得丝杠螺母在运行到某一区域时不再与丝杠同心，产生较大的夹角，而使螺母卡死，从而触发报警。
例2& 由重型装备分厂5&15 米数控龙门铣床经常加工大型机架, 当滑板开到两侧, 并用&P40 的钻头进行钻孔, 如不下铁屑则不出现报警, 而下铁屑以后则立刻出现25050 报警, 此时需观察操作面板上驱动服务菜单, 不下铁屑时电机的电流值一般在额定电流的4%左右, 而下铁屑时电机的电流值在19%左右, 如若电机的电流值达到21%时则会立即出现25050 报警, 此时应及时查找原因。由于滑板在设计时仅采用润滑, 而无任何保护措施, 长年使用将造成轨道中间磨损并呈现凹形, 在滑板两侧造成磨损小而摩擦力加大的状态, 当用钻头吃刀钻孔时, 由于负载加大, 电机转动而负载跟随不上便发生了报警。因此, 将滑板销板重新调整, 降低下铁屑时电机的电流值即可消除报警。
测量元件故障导致轮廓监控报警
一般测量元件都接在负载上，当电机转动时，测量元件随负载上一起运动，由于测量元件把合位置不当或测量元件松动，当负载运动时，测量元件没有跟随上负载，此时NC 系统没有来自位置环反馈信号，则立刻会出现25050 报警。将测量元件重新维修好, 即可消除报警。
例3 一台用840D 系统改造的车床，在加工过程中X 轴突然出现&25050&报警。经查润滑和传动系统均正常，遂按检测流程逐步进行，脱开电机与传动系统连接，并改为半闭环运行后，电机运转正常，于是怀疑为光栅尺故障。将光栅尺送往海登汉公司检修，重新安装后故障消失。
驱动模块和电机问题导致轮廓监控报警
在伺服驱动器通电显示运行的情况下，造成轮廓监控错误主要原因有:
（1）驱动器&使能&信号异常；
（2）伺服系统位置、速度调节器响应特性不良；
（3）伺服电机性能或制动器故障。
对于SIMODRIVE 611系列的电源模块, 如果只有黄色指示灯亮, 说明&使能&信号正常。如果只有绿灯亮或绿灯与黄灯都亮, 说明&使能&信号不正常。电源模块端子63 ( 脉冲使能) 、64 ( 驱动使能) 分别对地测量都应有24VDC。根据测量结果，再查找PLC梯形图的信号输出条件是否满足，并加以排除。
对调节器性能不良的驱动器，首先要利用驱动优化的手段重新优化驱动器数据，主要对速度环动态特性进行优化调整，然后调整位置环性能。
电机制动器好坏一般较容易判断，由于伺服电机性能一般用户不容易测试，简单的办法是用相同规格的电机互换来判别。
机床参数设置错误或丢失导致轮廓监控报警
（1）扩大MD36400 公差带轮廓监控
由于出现25050 轮廓监控报警是受监控系统在速度轻微变化超出公差带轮廓监控MD36400的阈值而产生的，只需把MD36400 公差带轮廓监控放大即可。但只有偶尔出现轮廓监控报警时，修改此参数, 该方法才会有效果。
（2）改变机床数据MD32200 伺服增益系数的设定
若只有在停车时才会出现25050 报警，说明此时在制动时，轴不能在规定时间内达到要求的速度，产生的原因很可能是系统Kv系数设定不当。检查MD32200 数值, 采取提高MD32200 数值；或者检查伺服系统转速调节器响应特性；或者重新对伺服系统进行优化处理等方法加以解决。但是如果MD32200 数值太高，坐标轴将不稳定而使机床的机械部分承担不必要的应力，最高的实用系统Kv系数将决定于传动装置的一般响应和机床的质量。
（3）改变MD32300 轴加速设定
当出现25050 报警时, 首先检查MD32300 的设定值是否过大, 如果由于加速度很大而使电流值达到极限值, 位置调节回路将被断开。一旦位置调节回路又被再次接通, 则&丢失&的实际值将以超调的形式被恢复。适当降低MD32300 数值, 观察25050 报警是否再出现。
例4 一台加工中心，在运行过程中厂房突然停电，恢复供电后，在准备重新运行机床时，X、Y 轴都出现了&25050&报警。由于在停电前机床可正常运行，所以可排除机械系统故障和其他电气系统硬件损坏的可能性，重点怀疑是否因突然停电而引起驱动器损坏或NC 参数的丢失。先将X、Y 轴都改为半闭环，运行正常，说明两个轴的驱动器皆正常，可以肯定是有关X、Y 轴第二位置测量系统的参数丢失。在回装了备份的NC 参数后，故障消失。
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西门子810d系统显示不正常维修
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西门子数控系统维修&
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&西门子810d系统显示不正常维修，西门子802S数控系统维修故障包括：维修故障包括：按键损坏，电源板故障、高压 板故障，液晶故障、主板坏、上电黑屏、花屏、暗屏、触摸失灵，不能正常开机、触摸问题、按键问题、屏幕显示问题（屏碎、花屏、白屏、黑屏等）、通讯问题 （触摸无反应、触摸反应慢等）、电源故障、主板问题、系统问题等工控机无法安装操作系统；工控机按下开关，可以看到指示灯亮，但屏幕无显示；工控机开机屏 幕出现英文或数字报错，无法进入系统；工控机不识别光驱、硬盘、软驱、串口、并口、网卡口等；工控机按下开关，没有任何反应（无法开机）；工控机经常死 机、掉电或自动重启；工控机密码遗忘，无法进入系统；工控机电池无法充电；
经过分析上述故障现象，MMC102板的硬盘上有逻辑坏道，造成报警文本文件丢失。一般可更换备份硬盘排除此故障，现介绍一种若没有备份硬盘，使用 ghost系统备份软件修复此硬盘逻辑坏道的方法（ghost软件具有修复硬盘逻辑坏道的功能）。 1.1
机床关机断电，将笔记本电脑硬盘从机床MMC102板上拆下。 1.2 关闭一台安装有Windows
98第二版操作系统的台式计算机。切断电源，打开机箱，将机床上硬盘通过插接式转换电路板连接到第二主硬盘位置。 1.3 使用Ghost
7.5软件进行硬盘分区数据备份 计算机开机以后，运行Ghost 7.5软件，进入Ghost
7.5软件后，在Local中选择&Partition&磁盘分区选项中的&To
Image&进行机床硬盘的C盘分区复制备份，按照屏幕提示依次选择源盘即机床硬盘，要备份的硬盘分区，再选择备份文件存放的路径与文件名（起名创建）， 保存后台式计算机的硬盘中。回车确定后，出现提示框点击&Fast&少量压缩，确认选择&Yes&，即开始执行复制。在复制时又出现提示&有坏语句是否继 续&，必须选择&Yes&，又出现提示&忽视后面的坏语句&，必须选择&No&，然后计算机自动完成硬盘分区数据复制，在计算机硬盘中生成一个扩展名为 gho的镜像文件。 1.4 使用Ghost 7.5软件进行硬盘分区数据恢复。 计算机中运行Ghost
7.5软件后，在Local中选择&Partition&磁盘分区选项中的&Form
Image&进行机床硬盘的C盘分区恢复还原，按照屏幕提示依次选择扩展名为gho的镜像恢复还原文件，要恢复还原文件的机床硬盘及C盘分区，选择 &Yes&执行完成机床硬盘的C盘分区恢复还原工作。 1.5 退出Ghost 7.5软件，关闭计算机，将机床硬盘从台式计算机上拆下。 1.6
将刚修复的硬盘装到机床MMC102板上，加电试机，机床能正常引导启动，进入机床工作界面，试运行若干个加工程序，一切正常，证明硬盘修复成功。 2
轴的屏蔽处理
数控系统在启动时，要对硬件进行检测，若电机或电缆损坏，将不能通过硬件检测，有报警机床不能正常工作。为不停止生产，此时可将该轴进行屏蔽处理，转换为 虚拟轴，使机床可以继续工作。例如屏蔽卧式加工中心机械手TC1轴，步骤如下： 2.1 启动界面中，输入制造商级口令&SUNRISE&。 2.2
改机械手TC1轴专用机床数据： 30130 CTRLOUT_TYPE=0，将控制输出禁止输出到端口； 30200
NUM_ENCS=0，将位置和速度反馈设为无编码器； 30240 ENC_TYPE=0，将位置和速度反馈设为模拟反馈；
修改完上述机床数据后，需做NCK RESET操作，SIN840D数控机床关机重启，使修改后的机床数据生效。 2.3
动配置中，屏蔽机械手TC1轴控制模块： 在驱动配置界面中，将TC1轴控制激活状态改为&No&。
这时，改轴就为虚拟轴，其相应的模块和电机就可以拆除进行检查维修，此时机床可以在没有机械手的情况下，运行其他轴工作。但改轴还有显示，如果不想显示改 轴，就需要修改通道机床数据。如果机械手TC1轴修复后要恢复，将上面的机床数据改回原来的值即可。 3 将全闭环控制轴转换为半闭环控制轴
在维修时会遇到位置检测反馈元件如光栅尺损坏，此时可将全闭环控制轴转换为半闭环控制轴，拆除光栅尺，使用电机编码器作为位置检测反馈元件，步骤如下：
3.1 在启动界面中，输入制造商级口令&SUNRISE& 3.2 修改此轴的轴专用机床数据 30230
ENC_INPUT_NR[0]=1，将编码器按住在模块的第一个上（电机测量口），若是光栅尺接在模块的第二个口上（外部测量口），此值为2；
31000 ENC_IS_LINEAR[0]=0，测量单元元件不是光栅尺，若是光栅尺此值为1； 31020 ENC_RESOL
[0]=2048，电机编码器的线数，此值对光栅尺无意义； 31040 ENC_ IS_DIRECT [0]=0，编码器没直接安装在机床上；
修改完上述机床数据后，需做NCK
RESET操作，SIN840D数控系统关机重启，使修改后的机床数据生效。这时，改轴就变为半闭环控制轴，可临时使用机床，待光栅尺修复后，将上面的机 床数据改回原来的值即可。 4 使用计算机键盘代替损坏的操作面板
在SIN840D数控系统的操作面板出现故障时，可临时用计算机键盘替代，SIN840D数控系统专用键替代方法如下： 操作面板 计算机键盘
8个水平软键 F1-F8 8个垂直软键 Shift+ F1-F8 回调按键 F9 扩展按键 Shift+F9 机床区按键 Shift+F10
操作区切换按键 F10 切换通道按键 F11 信息按键 F12 输入按键 回车键Enter 报警确认按键 Esc 编辑/取消按键 Insert
选择按键Toggle键 Num Lock 关闭，小键盘&5&
工控机维修故障包括：维修故障包括：按键损坏，电源板故障、高压板故障，液晶故障、主板坏、上电黑屏、花屏、暗屏、触摸失灵，不能正常开机、触摸问题、按 键问题、屏幕显示问题（屏碎、花屏、白屏、黑屏等）、通讯问题（触摸无反应、触摸反应慢等）、电源故障、主板问题、系统问题等工控机无法安装操作系统；工 控机按下开关，可以看到指示灯亮，但屏幕无显示；工控机开机屏幕出现英文或数字报错，无法进入系统；工控机不识别光驱、硬盘、软驱、串口、并口、网卡口 等；工控机按下开关，没有任何反应（无法开机）；工控机经常死机、掉电或自动重启；工控机密码遗忘，无法进入系统；工控机电池无法充电；
上海斯欲自动化设备有限公司专业维修西门子数控系统。维修系统包括802S数控系统、802C数控系统、802D数控系统、810T数控系统、810M数 控系统、810D数控系统、西门子840D 数控系统维修，SINUMERIK 801,SINUMERIK 802S base
line，SINUMERIK 802C base
line维修西门子PCU20、PCU50、PCU70、NCU.、6SN12、6SN45、6SN1146、 触摸屏、显示器、MCP操作面板、手轮、伺服控制器、PLC维修 西门子数控系统的维修方法： 1）电源接通后无基本画面显示
（a）电路板03840号板上无监控灯显示 （b）03840号电路板上监控灯亮
①监控灯闪烁。如果监控灯闪烁频率为1Hz，则EPROM有故障；如果闪烁频率为2Hz，则PLC有故障；如以4Hz频率闪烁，则保持电池报警，表示电压 已不足。 ②监控灯左灭右亮。表示操作面板的接口板03731板有故障或CRT有故障。
③监控灯常亮。这种故障，通常的原因有：CPU有故障；EPROM有故障；系统总线（即背板）有故障、电路板上设定有误、机床数据错误、以及电路板（如存 储器板、耦合板、测量板）的硬件有故障。 2）CRT上显示混乱 （a）保持电池（锂电池）电压太低，这时一般能显示出711号报警。
（b）由于电源板或存储曾被拔出，从而造成存储区混乱。这是一种软故障，只要将CNC内部程序清除并重新输入即可排除故障。
（c）电源板或存储器板上的硬件故障造成程序显示混乱。 （d）如CRT上显示513号报警，表示存储器的容量不够。 3）在自动方式下程序不能启动
（a）如此时产生351号报警，表示CNC系统启动之后，未进行机床回基准点的操作。 （b）系统处于自动保持状态。
（c）禁止循环启动。检查PLC与NC间的接口信号Q64.3。 4）进给轴运动故障 （a）进给轴不能运动。造成此故障的原因有： ①操作方式不对；
②从PLC传至NC的信号不正常； ③位控板有故障（如0，03315板有故障）。 ④发生22号报警，它表示位置环未准备好。
⑤测量系统有故障。如产生108，118，128，138号报警，这是测量传感器太脏引起的。如产生104，114，124，134报警，则位置环有硬件 故障。 ⑥运动轴处于软件限位状态。只要将机床轴往相反方向运动即可解除。
⑦当发生101，111，121，131号报警时，表示机床处于机械夹紧状态。 （b）进给轴运动不连续。 （c）进给轴颤动。
①进给驱动单元的速度环和电流环参数没有进行最佳化或交流电机缺相或测速元件损坏，均可引起进给轴颤动。 ②CNC系统的位控板有故障。
③机构磨擦力太大。 ④数控机床数据有误，有关机床数据的正确设定如下。 （d）进给轴失控。
①如有101，111，121，131号报警请对夹紧进行检查。 ②如有102，112，122，132号报警，则说明指令值太高。
③进给驱动单元有故障。 ④数控机床数据设定错误，造成位置控制环路为正反馈。 ⑤CNC装置输至驱动单元的指令线极性错误。
（e）103～133号报警。这是轮廓监控报警。速度环参数没有最佳化或者KV系数太大。
（f）105～135号报警。位置漂移太大引起的。移量超过500mv，检查漂移补偿参数N230～N233。 5）主轴故障
如果实际主轴转速超过所选齿轮的最高转速，则产生225号报警；如主轴位置环监控发生故障，则发生224号报警。 6）V&24串行接口报警
（a）20秒内仍未发送或接收到数据时： ①外部设备故障； ②电缆有误； ③03840板有故障。 （b）穿孔纸带信息不能输入，其原因有：
①操作面板上钥匙开关在关的位置，从而造成纸带程序不能输入； ②如果0384号板上的数据保护开关不在释放位置时，不能输入数据纸带；
③如果不能输入L80～L99和L900～L999号子程序，则多是由于PLC与NC接口信号Q64&3为&1&（循环禁止）引起的。进口泵阀门
（c）停止位错误。 ①波特率设定错误； ②阅读机有故障； ③机床数据错误。
西门子数控840D案例西门子840D数控系统本身性能稳定，故障率极低。配置西门子840D系统的数控设备调试和维修实践中，大部分故障源于设备的安装 调试和使用出现的问题，以下列举几个不同类型的维修实例以供参考。
　　例1一台840D系统的TH5840加工中心，在调试出现NCU报警，PS和PF红灯亮，报警是&12460通道%1程序段%2超出%3的符号最大数 目&和&15175通道%1程序段%2程序%3接口不能建立&，并且出现频次没有规律。查阅诊断手册，提示报警来自&用于循环程序定义扩展的内存不足 （PROC-指令）&。经修改并删除新的加工程序，报警未能消除，调整程序数目等相关机床参数故障依旧，基本排除是程序内存本身的原因。根据报警出现的频 次，且IM361接口模块的SF灯亮，怀疑故障和信号干扰有关，经检查IM361连接电缆，发现电缆屏蔽不良，重新做IM361的连接电缆屏蔽层，报警消 除。
　　例2一台840D系统的TH6363卧式加工中心，全闭环控制，在调试中Z轴坐标值显示漂移，实际上Z轴并没有移动，报警是&25050轴%1轮廓监 控&。该报警产生的直接原因是NCK对于坐标轴的每个插补点（设置点），根据内部模型计算出实际值，如果计算的实际值与真实的机床实际值之间的差别大于机 床数据36400CONTOUR_TOL中给定的值，则程序中止，并发出警报信息。诊断过程是：检查机床数据3的设置值正常；将Z轴 的伺服、电缆、光栅尺与X轴对调，报警出现在X轴；取消将Z轴全闭环，设置为半闭环，报警消除，判断是因为全闭环控制引起的报警，检查Z轴光栅尺的测量头 及光栅尺电缆的连接均正常，但电缆的屏蔽线连接不良，重新做好电缆的屏蔽后，报警消除，机床恢复正常。
　　例3一台840D系统的TH42160龙门加工中心，具有X、Y、Z三个进给和一个刀库T四个伺服轴。出现Z轴电机超温报警，伺服驱动器上报警红灯 亮。诊断过程是：系统监控页面显示Z轴电机温度150℃，而用手触碰感觉Z轴电机和环境温度相差不大，说明系统没有正确检测到Z轴电机的真实温度，判断是 Z轴电机温度传感器不良或Z轴电机反馈电缆连接问题。将Z轴电机的动力及信号电缆与Y轴做对调，Z轴伺服驱动器上报仍然闪亮，说明Z轴电机及电缆是正常 的。将Z轴伺服驱动器与一台正常工作的同型号TH42160龙门加工中心对调，疑是故障的Z轴伺服驱动器报警红灯熄灭，可以运行，而对调过来好的Z轴伺服 驱动器出现了报警红灯，说明也不是Z轴伺服驱动器的问题。至此，Z轴伺服驱动器、电机、电缆等硬件均检查正常，而此故障又和机床参数无关，经观察，刀库T 轴和Z轴共用一块双轴伺服驱动器，故怀疑是刀库轴的故障而误造成Z轴的报警显示。检查T轴电机连接，发现电缆插头中渗进很多的冷却液，进一步把电机的后盖 打开，发现其中也渗进很多的冷却液，连电机编码器都被浸泡腐蚀。更换T轴电机后，故障消除，机床恢复正常。此故障案例说明在使用双轴模块时，一个轴的故障 可能会反映到另一个轴上，造成误判。
　　例4一台840D系统的TOM850立式加工中心，机床在回参考点方式下旋动倍率开关时，会突然出现3000号急停报警，同时伴有%1轴回参考点异常 报警；在自动方式下运行程序时，调整倍率机床明显抖动。诊断过程是：通过对故障现象的观察和分析，故障均是在倍率发生变化时出现，检查并清洗倍率开关后， 故障依然存在。检查PLC输入输出信号状态，发现倍率开关从一个倍率挡位旋转到下一个倍率挡位的过渡过程中存在输入信号全都为零的瞬间状况，机床瞬时速度 信号失而复得，电机频繁加减速，造成机床抖动。经重新编制倍率控制PLC程序，在倍率开关切换过程中保持上一状态，机床恢复了正常。因此，建议在使用操作 面板倍率开关为格雷码时，应避免开关调整瞬间产生的误动作。
　　例5一台840D系统的TK42200龙门数控镗铣床，主轴低速运行正常，实际转速和指令转速匹配，在大于1000r/min，实际转速只有700r /min左右，并且指令转速增加而实际转速也基本不变化；更换主轴伺服放大器，故障仍然出现，检查电缆的连接也正常；因工件的加工方式为齿状排刀在钢件上 开槽，冲击较大，故怀疑是电机编码器经长期冲击造成损坏，经更换电机编码器后，故障消除，机床恢复正常。
　　综上所述，充分掌握信息、仔细分析对机床调试维修非常重要。系统自诊断功能越强大，给调试维修提供的帮助和参考也越大，但不能完全受其束缚，有很多的 故障和报警信息并没有直接的关联，应根据现场情况仔细观察，开阔思路，冷静思考，提高调试维修效率。
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