SIEMENS系統(tǒng)的基本檢查與信號(hào)診斷
I/ O信號(hào)的構(gòu)成
根據(jù)系統(tǒng)型號(hào)的不同，各SIEMENS系統(tǒng)的I/O(輸入/輸出)信號(hào)構(gòu)成有所區(qū)別，對(duì)于常用的系統(tǒng)，一般有使用I/O模塊與直接使用SIEMENS標(biāo)準(zhǔn)PLC的軟、硬件兩種結(jié)構(gòu)形式。前者一般用于功能較簡(jiǎn)單、控制軸數(shù)較少的數(shù)控系統(tǒng)，如：SIEMENS 810/820/802等：而后者一般用于功能較強(qiáng)、控制軸數(shù)較多的數(shù)控系統(tǒng)，如：SIEMENS 810D/840D等。
SIEMENS 810/820M/802D是使用I/O模塊的結(jié)構(gòu)形式。在SIEMENS 810/820M系統(tǒng)中，I/O信號(hào)是通過(guò)I/O子模塊直接與系統(tǒng)的I/O總線連接的。根據(jù)機(jī)床的不同要求，I/O模塊的數(shù)量可以增減，最大為4個(gè)I/O模塊，每一子模塊的I/O點(diǎn)為64/32點(diǎn)。在SIEMENS802D系統(tǒng)中，I/O信號(hào)子模塊直接作為系統(tǒng)Profibus總線的外設(shè)，因此，稱之謂PP(PROFIBUS Peripheral)。根據(jù)機(jī)床的不同要求，PP模塊的數(shù)量是1個(gè)或2個(gè)模塊，每一子模塊的I/O點(diǎn)為72/48點(diǎn)。
SIEMENS 810D/840D系統(tǒng)是直接使用SIEMENS標(biāo)準(zhǔn)PLC的軟、硬件結(jié)構(gòu)形式。系統(tǒng)中的I/O信號(hào)子模塊直接使用SIMATIC S7-300的軟件與硬件，PLC的CPU集成在系統(tǒng)的NCU(或CCU)中，I/O模塊與系統(tǒng)間通過(guò)SIMATIC S7-300IM連接電纜與系統(tǒng)的I/O總線相連接。在840D中最大可以連接3個(gè)SIMATIC S7-300擴(kuò)展模塊框架，每個(gè)擴(kuò)展模塊框架最大可以安裝8個(gè)I/O子模塊。SIMATIC S7-300I/O子模塊的I/O點(diǎn)數(shù)與輸入/輸出規(guī)格要求，可以根據(jù)機(jī)床的不同要求選配，每個(gè)SIMATIC S7-300I/O子模塊最多可以有16點(diǎn)輸入或16點(diǎn)輸出。
幾乎所有的SIEMENS 802/810/840系統(tǒng)(例外的有SIEMENS PRIMOS等經(jīng)濟(jì)型系統(tǒng))，由于系統(tǒng)都有內(nèi)部PLC功能，所以各I/O模塊上的I/O信號(hào)的用途與意義無(wú)規(guī)定。
3.3.2 I/O信號(hào)狀態(tài)的顯示與輸出模擬
(1) I/O信號(hào)的狀態(tài)診斷 對(duì)于SIEMENS各種常用系統(tǒng)，其I/O信號(hào)的診斷操作步驟如下:
1) SIEMENS 810/820
① 根據(jù)系統(tǒng)CRT上提示，按菜單鍵〖DIAGNOSE〗，系統(tǒng)顯示診斷頁(yè)面；
② 按菜單鍵〖PLC-STATUS〗，系統(tǒng)顯示PLC狀態(tài)診斷頁(yè)面；
③ 根據(jù)需要，通過(guò)菜單鍵〖KIW〗、〖QW〗、〖FW〗、〖T〗、〖C〗選擇輸入、輸出、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)字的狀態(tài)顯示；
④ 通過(guò)〖PAGE〗鍵、〖CURSOR〗 (光標(biāo)移動(dòng))鍵，逐頁(yè)顯示診斷信號(hào)的狀態(tài)；
2) SIEMENS 802S
① 按〖診斷〗功能鍵，進(jìn)入診斷頁(yè)面，當(dāng)無(wú)〖診斷〗功能鍵顯示時(shí)，可以通過(guò)操作面板的“區(qū)域轉(zhuǎn)換”鍵，使〖診斷〗功能鍵在顯示器上顯示； 、
② 按診斷頁(yè)面的〖調(diào)試〗功能鍵，進(jìn)入調(diào)試頁(yè)面；
③ 按〖PLC狀態(tài)〗功能鍵，顯示PLC狀態(tài)頁(yè)面，當(dāng)頁(yè)面無(wú)〖PLC狀態(tài)〗功能鍵顯示時(shí)，可以通過(guò)“菜單擴(kuò)展”鍵，使〖PLC狀態(tài)〗功能鍵在頁(yè)面上顯示；
④ 輸入需要檢測(cè)的I/O信號(hào)地址字節(jié)，如：需要檢測(cè)I 1.0、Q1.0、VB38000000.1時(shí)，應(yīng)輸入信號(hào)地址字節(jié)IB1、QBl、VB38000000等；
⑤ 按MDI面板上的“輸入”鍵，系統(tǒng)顯示對(duì)應(yīng)字節(jié)上的8位信號(hào)的狀態(tài)。
3) SIEMENS 802D
① 同時(shí)按系統(tǒng)操作面板上的“SHIFT”與“SYSTEM”鍵，進(jìn)入系統(tǒng)頁(yè)面：
② 按〖PLC〗功能鍵，顯示PLC頁(yè)面；
③ 按〖PLC狀態(tài)〗功能鍵，顯示PLC狀態(tài)頁(yè)面，當(dāng)頁(yè)面無(wú)〖PLC狀態(tài)〗功能鍵顯示時(shí)可以通過(guò)“菜單擴(kuò)展”鍵，使〖PLC狀態(tài)〗功能鍵在頁(yè)面上顯示：
④ 輸入需要檢測(cè)的I/O信號(hào)地址字節(jié)，如：需要檢測(cè)I 1.0、Q1.0、VB38000000.1時(shí)，應(yīng)輸入信號(hào)地址字節(jié)IBl、QBl、VB38000000等；
按MDI面板上的“輸入”鍵，系統(tǒng)顯示對(duì)應(yīng)字節(jié)上的8位信號(hào)的狀態(tài)。
4) 對(duì)于SIEMENS 810D/840D系統(tǒng)，輸入、輸出信號(hào)的診斷操作如下：
① 根據(jù)系統(tǒng)CRT上提示，按菜單鍵〖DIAGNOSE〗，系統(tǒng)顯示診斷頁(yè)面；
② 按菜單鍵〖PLC-STATUS〗，系統(tǒng)顯示PLC狀態(tài)診斷頁(yè)面；
③ 根據(jù)需要，選擇I、Q、F、T、C、DB，以選擇輸入、輸出、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)字的狀態(tài)顯示；
④ 通過(guò)〖PAGE〗鍵，逐頁(yè)顯示診斷信號(hào)的狀態(tài)。
(2) I/O信號(hào)的模擬 對(duì)于SIEMENS各種常用系統(tǒng)，其I/O模擬操作步驟如下：
1) SIEMENS 802S/C
① 按I/O信號(hào)狀態(tài)診斷步驟顯示相應(yīng)的信號(hào)；
② 調(diào)節(jié)光標(biāo)到信號(hào)狀態(tài)顯示區(qū)域；
⑧ 按功能鍵〖修改〗；
④ 輸入所需要的模擬值；
⑤ 按功能鍵〖接收〗，輸入的數(shù)據(jù)傳送到PLC中。
2) SIEMENS 802D
① 按I/O信號(hào)狀態(tài)診斷步驟顯示相應(yīng)的信號(hào)；
② 調(diào)節(jié)光標(biāo)到信號(hào)狀態(tài)顯示區(qū)域；
⑧ 按功能鍵〖編輯〗；
④ 輸入所需要的模擬值；
⑤ 按功能鍵〖確認(rèn)〗，輸入的數(shù)據(jù)傳送到PLC中。
3) SIEMENS 810D/840D
① 根據(jù)系統(tǒng)CRT上提示，按菜單鍵〖DIAGNOSE〗，系統(tǒng)顯示診斷頁(yè)面：
② 按菜單鍵〖PLC-STATUS〗系統(tǒng)顯示PLC狀態(tài)診斷頁(yè)面；
③ 根據(jù)需要，選擇I、Q、F、T、C、DB，以選擇輸入、輸出、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)字的狀態(tài)顯示；
④ 按菜單鍵〖CHANGE〗，進(jìn)入修改；
⑤ 按菜單鍵〖OPERRAND+〗〖OPERRAND－〗鍵，可以變換地址：
⑥ 按菜單鍵〖DEFAULT bbbbAT〗可以選擇數(shù)據(jù)格式：B一二進(jìn)制，H—十六進(jìn)制
D一十進(jìn)制；
⑦ 輸入需要模擬輸出的值，按菜單鍵〖ACCEPT〗，輸入值生效。
3.3.3 系統(tǒng)自診斷
SIEMENS系統(tǒng)設(shè)有較強(qiáng)的自診斷功能，能及時(shí)識(shí)別NC、PLC和機(jī)床中的故障，從而避免發(fā)生事故。監(jiān)控范圍包括程序讀入、程序格式、系統(tǒng)處理器、串行接口、控制電壓、溫度、驅(qū)動(dòng)、位置反饋回路及位置傳感器、NC與PLC之間的數(shù)據(jù)傳送、加工的輪廓、系統(tǒng)存儲(chǔ)器、主軸等多個(gè)方面。以810/820系統(tǒng)為例，系統(tǒng)監(jiān)控主要有以下內(nèi)容。
(1) CPU監(jiān)控 810/820的CPU監(jiān)控通過(guò)CPU模塊上的紅色發(fā)光二極管(LED)指示。正常情況下，接通系統(tǒng)后在6～7s內(nèi)LED閃爍，然后熄滅，系統(tǒng)啟動(dòng)完成，進(jìn)入正常工作狀
態(tài)。如果LED一直發(fā)光無(wú)閃爍，則系統(tǒng)不能正常啟動(dòng)，CRT通常無(wú)顯示，維修時(shí)可從以下幾個(gè)方面查找故障原因：
1) CPU模塊中有硬件故障；
2) CPU模塊中短接端設(shè)定錯(cuò)誤；
3) EPROM存儲(chǔ)器故障；
4) 系統(tǒng)總線板損壞；
5) 機(jī)床參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤；
6) 啟動(dòng)芯片安裝錯(cuò)誤或損壞。
如果在運(yùn)行過(guò)程中LED發(fā)光，則表明：
1) 模塊中出現(xiàn)硬件故障；
2) CPU循環(huán)出錯(cuò)。
(2) EPROM自診斷 810/820的基本系統(tǒng)軟件存儲(chǔ)于EPROM存儲(chǔ)器中，它是系統(tǒng)正常工作的前提。每次啟動(dòng)系統(tǒng)，系統(tǒng)都要自動(dòng)對(duì)存儲(chǔ)器的內(nèi)容進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，系統(tǒng)可以顯示文字報(bào)警，并指出出錯(cuò)的芯片號(hào)。在維修過(guò)程中，EPROM存儲(chǔ)器損壞的情況并不多見，引起此類故障的原因一般有：
1) 存儲(chǔ)器模塊或EPROM芯片插接不良、安裝位置錯(cuò)；
2) 不同版本、不同型號(hào)、不同種類的軟件混用。
對(duì)于以上情況，維修時(shí)只要進(jìn)行糾正，并重新啟動(dòng)系統(tǒng)，故障即可排除。
(3)報(bào)警的處理 系統(tǒng)監(jiān)控的結(jié)果大部分是以報(bào)警顯示的方式進(jìn)行指示，對(duì)于極大多數(shù)故障，系統(tǒng)有固定的報(bào)警號(hào)和文字顯示給予提示。同時(shí)，根據(jù)故障的情況，系統(tǒng)可以自動(dòng)撤消NC準(zhǔn)備好信號(hào)，或者是進(jìn)入“進(jìn)給保持”狀態(tài)。
一般來(lái)說(shuō)，大部分報(bào)警顯示的含義清晰，處理方法也較明了。但也有部分報(bào)警的含義較廣泛，現(xiàn)將故障可能原因及處理方法列舉如下，以供維修人員參考。
1)ALMl~15報(bào)警：它是系統(tǒng)本身的故障，提示的含義較明確，但需要注意以下幾點(diǎn)：
①ALMl報(bào)警：提示系統(tǒng)存儲(chǔ)器的電池即將用完，應(yīng)盡快更換電池。更換電池必須在系統(tǒng)通電的情況下進(jìn)行，否則存儲(chǔ)內(nèi)容會(huì)丟失。
②ALM 6報(bào)警：指示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器子模塊電池用盡，替換時(shí)，應(yīng)以新的子模塊替換。更換必須在系統(tǒng)斷電的情況下進(jìn)行，否則會(huì)引起系統(tǒng)故障。子模塊調(diào)換后，需重新對(duì)存儲(chǔ)內(nèi)容進(jìn)行加載。
③ALM 3報(bào)警：表明PLC處于停止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)，系統(tǒng)的I/O接口信號(hào)被封鎖，機(jī)床不能工作。對(duì)于本報(bào)警，一般應(yīng)使用PLC的編程器讀出中斷堆棧的內(nèi)容，才能查明故障原因。對(duì)于偶然出現(xiàn)的故障，當(dāng)維修現(xiàn)場(chǎng)無(wú)編程器時(shí)，可以通過(guò)系統(tǒng)初始化的方法，重新啟動(dòng)PLC使機(jī)床恢復(fù)工作。
2)ALMl6~48報(bào)警：ALMl6~48報(bào)警為RS-232C(V.24)接口報(bào)警，810/820系統(tǒng)有兩個(gè)RS-232C接口，可以通過(guò)設(shè)定數(shù)據(jù)SD5010-SD5028，使它與不同外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸與電纜連接、系統(tǒng)與傳輸設(shè)備的狀態(tài)、數(shù)據(jù)格式、傳輸識(shí)別符以及傳輸波特率等有關(guān)，16~48號(hào)報(bào)警是對(duì)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。
其中，ALM22報(bào)警“時(shí)間監(jiān)控生效”，表示系統(tǒng)在60s內(nèi)沒(méi)有輸出或收到傳輸字符，它一般與外部設(shè)備的狀態(tài)或設(shè)定、電纜連接等因素有關(guān)。ALM28報(bào)警為“環(huán)行存儲(chǔ)器溢出”，表明系統(tǒng)不能及時(shí)處理讀入的字符，可能的原因是傳輸速度太快，應(yīng)降低系統(tǒng)與外設(shè)的傳輸波特率等等。
以上報(bào)警在排除后，用數(shù)據(jù)輸入/輸出操作中的“STOP”功能鍵即可以清除報(bào)警，無(wú)須進(jìn)行關(guān)機(jī)操作。
3) 進(jìn)給軸專用報(bào)警：ALM 100*~196*(其中*=軸號(hào)，為0、1、2、3、4)。這類報(bào)警反映機(jī)床的位置控制閉環(huán)中的某個(gè)環(huán)節(jié)存在故障，是維修中較容易出現(xiàn)的報(bào)警。其中：
① ALMl04*：坐標(biāo)軸指令值到達(dá)了數(shù)模轉(zhuǎn)換極限。它表示對(duì)應(yīng)軸要求處理的指令值已高于機(jī)床數(shù)據(jù)268*中規(guī)定的數(shù)/模轉(zhuǎn)換極限值，系統(tǒng)無(wú)法對(duì)這樣的數(shù)字指令值實(shí)現(xiàn)數(shù)/模轉(zhuǎn)換。應(yīng)通過(guò)降低速度，或檢查位置反饋傳感器，或檢查MD268*的設(shè)定，或檢查伺服驅(qū)動(dòng)單元等措施解決。
② ALMll6*：輪廓監(jiān)控出錯(cuò)。它表示軸運(yùn)行速度高于機(jī)床數(shù)據(jù)MD336*規(guī)定的輪廓監(jiān)控速度，且超過(guò)了MD332*規(guī)定的允差；也有可能是制動(dòng)時(shí)，軸不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到要求的速度引起的。產(chǎn)生以上故障的原因一般是系統(tǒng)的Kv參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，維修時(shí)應(yīng)檢查MD332*的設(shè)定，Kv值(MD252*)的設(shè)定，檢查伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的響應(yīng)特性，或重新對(duì)伺服系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化處理等等。
③ ALMl32*：位置反饋回路硬件故障。它表示系統(tǒng)檢測(cè)到的位置反饋信號(hào)的錯(cuò)誤。維修時(shí)應(yīng)檢查測(cè)量回路電纜是否斷路、脫落；必要時(shí)可以通過(guò)插上測(cè)量回路短路插頭，判斷位置控制模塊是否有故障。通過(guò)示波器，可以測(cè)量位置反饋信號(hào)的波形，進(jìn)而判斷電纜與位置傳感器是否存在故障。
④ ALMl68*：來(lái)自PLC用戶程序“進(jìn)給使能”信號(hào)被撤消。應(yīng)根據(jù)PLC程序檢查PLC程序的邏輯關(guān)系，以及有關(guān)接口信號(hào)的狀態(tài)，查明故障原因。
以上報(bào)警在排除原因后，可以用機(jī)床控制面板上的復(fù)位鍵消除。
4) 程序報(bào)警：ALM 2000~2999。該類報(bào)警一般在運(yùn)行程序時(shí)出現(xiàn)，主要是指出程序編制中的錯(cuò)誤。報(bào)警不僅指明了故障類型，而且還可以指出出錯(cuò)的程序段。
報(bào)警在排除原因后，用機(jī)床控制面板上的復(fù)位鍵消除。
5) 程序模擬報(bào)警：ALM3000~3050。報(bào)警指示內(nèi)容和方式與程序報(bào)警相似，區(qū)別是此類報(bào)警發(fā)生在程序模擬時(shí)。報(bào)警在排除原因后，用“報(bào)警應(yīng)答”鍵清除。
6) 機(jī)床報(bào)警：ALM 6000~6031。這些報(bào)警是機(jī)床設(shè)計(jì)人員在編制PLC程序時(shí)，結(jié)合機(jī)床的具體要求設(shè)計(jì)的故障信息。報(bào)警顯示的文字內(nèi)容由報(bào)警文本(％PCA)輸入。維修時(shí)應(yīng)根據(jù)PLC用戶程序進(jìn)行分析，查找故障原因。
報(bào)警在排除原因后，用報(bào)警應(yīng)答鍵清除。
7) PLC報(bào)警：ALM6032~6039。它是系統(tǒng)為PLC設(shè)置的報(bào)警，主要是給PLC設(shè)計(jì)者的提示。在機(jī)床使用中一般不會(huì)出現(xiàn)。
8) 機(jī)床操作信息：7000~7031。7000~7031是操作者信息，它不屬于故障，而是設(shè)計(jì)者在PLC程序中設(shè)計(jì)的操作者提示信息，顯示的文字內(nèi)容由％PCA文件設(shè)定，稱為操作者提示文本。
操作者信息不需要清除，在相應(yīng)狀態(tài)消失后，顯示會(huì)自行消除。
對(duì)于SIEMENS 810D/840D以及802S/802D等系統(tǒng)，系統(tǒng)出廠資料中有專門的“診斷手冊(cè)”，用于分析、診斷故障原因。由于該資料內(nèi)容豐富，描述具體，維修時(shí)可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況，參照進(jìn)行，在此不再一一進(jìn)行描述。
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