SIEMENS系統(tǒng)的基本檢查與信號診斷
I/ O信號的構(gòu)成
根據(jù)系統(tǒng)型號的不同，各SIEMENS系統(tǒng)的I/O(輸入/輸出)信號構(gòu)成有所區(qū)別，對于常用的系統(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、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信號是通過I/O子模塊直接與系統(tǒng)的I/O總線連接的。根據(jù)機床的不同要求，I/O模塊的數(shù)量可以增減，最大為4個I/O模塊，每一子模塊的I/O點為64/32點。在SIEMENS802D系統(tǒng)中，I/O信號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)機床的不同要求，PP模塊的數(shù)量是1個或2個模塊，每一子模塊的I/O點為72/48點。
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SIMATIC S7-300擴展模塊框架，每個擴展模塊框架最大可以安裝8個I/O子模塊。SIMATIC S7-300I/O子模塊的I/O點數(shù)與輸入/輸出規(guī)格要求，可以根據(jù)機床的不同要求選配，每個SIMATIC S7-300I/O子模塊最多可以有16點輸入或16點輸出。
幾乎所有的SIEMENS 802/810/840系統(tǒng)(例外的有SIEMENS PRIMOS等經(jīng)濟型系統(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信號的用途與意義無規(guī)定。
3.3.2 I/O信號狀態(tài)的顯示與輸出模擬
(1) I/O信號的狀態(tài)診斷 對于SIEMENS各種常用系統(tǒng)，其I/O信號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)顯示診斷頁面；
② 按菜單鍵〖PLC-STATUS〗，系統(tǒng)顯示PLC狀態(tài)診斷頁面；
③ 根據(jù)需要，通過菜單鍵〖KIW〗、〖QW〗、〖FW〗、〖T〗、〖C〗選擇輸入、輸出、內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)字的狀態(tài)顯示；
④ 通過〖PAGE〗鍵、〖CURSOR〗 (光標(biāo)移動)鍵，逐頁顯示診斷信號的狀態(tài)；
2) SIEMENS 802S
① 按〖診斷〗功能鍵，進入診斷頁面，當(dāng)無〖診斷〗功能鍵顯示時，可以通過操作面板的“區(qū)域轉(zhuǎn)換”鍵，使〖診斷〗功能鍵在顯示器上顯示； 、
② 按診斷頁面的〖調(diào)試〗功能鍵，進入調(diào)試頁面；
③ 按〖PLC狀態(tài)〗功能鍵，顯示PLC狀態(tài)頁面，當(dāng)頁面無〖PLC狀態(tài)〗功能鍵顯示時，可以通過“菜單擴展”鍵，使〖PLC狀態(tài)〗功能鍵在頁面上顯示；
④ 輸入需要檢測的I/O信號地址字節(jié)，如：需要檢測I 1.0、Q1.0、VB38000000.1時，應(yīng)輸入信號地址字節(jié)IB1、QBl、VB38000000等；
⑤ 按MDI面板上的“輸入”鍵，系統(tǒng)顯示對應(yīng)字節(jié)上的8位信號的狀態(tài)。
3) SIEMENS 802D
① 同時按系統(tǒng)操作面板上的“SHIFT”與“SYSTEM”鍵，進入系統(tǒng)頁面：
② 按〖PLC〗功能鍵，顯示PLC頁面；
③ 按〖PLC狀態(tài)〗功能鍵，顯示PLC狀態(tài)頁面，當(dāng)頁面無〖PLC狀態(tài)〗功能鍵顯示時可以通過“菜單擴展”鍵，使〖PLC狀態(tài)〗功能鍵在頁面上顯示：
④ 輸入需要檢測的I/O信號地址字節(jié)，如：需要檢測I 1.0、Q1.0、VB38000000.1時，應(yīng)輸入信號地址字節(jié)IBl、QBl、VB38000000等；
按MDI面板上的“輸入”鍵，系統(tǒng)顯示對應(yīng)字節(jié)上的8位信號的狀態(tài)。
4) 對于SIEMENS 810D/840D系統(tǒng)，輸入、輸出信號的診斷操作如下：
① 根據(jù)系統(tǒng)CRT上提示，按菜單鍵〖DIAGNOSE〗，系統(tǒng)顯示診斷頁面；
② 按菜單鍵〖PLC-STATUS〗，系統(tǒng)顯示PLC狀態(tài)診斷頁面；
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、定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)字的狀態(tài)顯示；
④ 通過〖PAGE〗鍵，逐頁顯示診斷信號的狀態(tài)。
(2) I/O信號的模擬 對于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信號狀態(tài)診斷步驟顯示相應(yīng)的信號；
② 調(diào)節(jié)光標(biāo)到信號狀態(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信號狀態(tài)診斷步驟顯示相應(yīng)的信號；
② 調(diào)節(jié)光標(biāo)到信號狀態(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)顯示診斷頁面：
② 按菜單鍵〖PLC-STATUS〗系統(tǒng)顯示PLC狀態(tài)診斷頁面；
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、定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)字的狀態(tài)顯示；
④ 按菜單鍵〖CHANGE〗，進入修改；
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一二進制，H—十六進制
D一十進制；
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)有較強的自診斷功能，能及時識別NC、PLC和機床中的故障，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、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)存儲器、主軸等多個方面。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)啟動完成，進入正常工作狀
態(tài)。如果LED一直發(fā)光無閃爍，則系統(tǒng)不能正常啟動，CRT通常無顯示，維修時可從以下幾個方面查找故障原因：
1) CPU模塊中有硬件故障；
2) CPU模塊中短接端設(shè)定錯誤；
3) EPROM存儲器故障；
4) 系統(tǒng)總線板損壞；
5) 機床參數(shù)設(shè)定錯誤；
6) 啟動芯片安裝錯誤或損壞。
如果在運行過程中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。
(2) EPROM自診斷 810/820的基本系統(tǒng)軟件存儲于EPROM存儲器中，它是系統(tǒng)正常工作的前提。每次啟動系統(tǒng)，系統(tǒng)都要自動對存儲器的內(nèi)容進行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)錯誤，系統(tǒng)可以顯示文字報警，并指出出錯的芯片號。在維修過程中，EPROM存儲器損壞的情況并不多見，引起此類故障的原因一般有：
1) 存儲器模塊或EPROM芯片插接不良、安裝位置錯；
2) 不同版本、不同型號、不同種類的軟件混用。
對于以上情況，維修時只要進行糾正，并重新啟動系統(tǒng)，故障即可排除。
(3)報警的處理 系統(tǒng)監(jiān)控的結(jié)果大部分是以報警顯示的方式進行指示，對于極大多數(shù)故障，系統(tǒng)有固定的報警號和文字顯示給予提示。同時，根據(jù)故障的情況，系統(tǒng)可以自動撤消NC準(zhǔn)備好信號，或者是進入“進給保持”狀態(tài)。
一般來說，大部分報警顯示的含義清晰，處理方法也較明了。但也有部分報警的含義較廣泛，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：
①ALMl報警：提示系統(tǒng)存儲器的電池即將用完，應(yīng)盡快更換電池。更換電池必須在系統(tǒng)通電的情況下進行，否則存儲內(nèi)容會丟失。
②ALM 6報警：指示數(shù)據(jù)存儲器子模塊電池用盡，替換時，應(yīng)以新的子模塊替換。更換必須在系統(tǒng)斷電的情況下進行，否則會引起系統(tǒng)故障。子模塊調(diào)換后，需重新對存儲內(nèi)容進行加載。
③ALM 3報警：表明PLC處于停止?fàn)顟B(tài)，此時，系統(tǒng)的I/O接口信號被封鎖，機床不能工作。對于本報警，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。對于偶然出現(xiàn)的故障，當(dāng)維修現(xiàn)場無編程器時，可以通過系統(tǒng)初始化的方法，重新啟動PLC使機床恢復(fù)工作。
2)ALMl6~48報警：ALMl6~48報警為RS-232C(V.24)接口報警，810/820系統(tǒng)有兩個RS-232C接口，可以通過設(shè)定數(shù)據(jù)SD5010-SD5028，使它與不同外部設(shè)備進行數(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、傳輸識別符以及傳輸波特率等有關(guān)，16~48號報警是對數(shù)據(jù)傳輸過程進行監(jiān)控。
其中，ALM22報警“時間監(jiān)控生效”，表示系統(tǒng)在60s內(nèi)沒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報警為“環(huán)行存儲器溢出”，表明系統(tǒng)不能及時處理讀入的字符，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警，無須進行關(guān)機操作。
3) 進給軸專用報警：ALM 100*~196*(其中*=軸號，為0、1、2、3、4)。這類報警反映機床的位置控制閉環(huán)中的某個環(huán)節(jié)存在故障，是維修中較容易出現(xiàn)的報警。其中：
① ALMl04*：坐標(biāo)軸指令值到達(dá)了數(shù)模轉(zhuǎn)換極限。它表示對應(yīng)軸要求處理的指令值已高于機床數(shù)據(jù)268*中規(guī)定的數(shù)/模轉(zhuǎn)換極限值，系統(tǒng)無法對這樣的數(shù)字指令值實現(xiàn)數(shù)/模轉(zhuǎn)換。應(yīng)通過降低速度，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)動單元等措施解決。
② ALMll6*：輪廓監(jiān)控出錯。它表示軸運行速度高于機床數(shù)據(jù)MD336*規(guī)定的輪廓監(jiān)控速度，且超過了MD332*規(guī)定的允差；也有可能是制動時，軸不能在規(guī)定時間內(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，或重新對伺服系統(tǒng)進行優(yōu)化處理等等。
③ ALMl32*：位置反饋回路硬件故障。它表示系統(tǒng)檢測到的位置反饋信號的錯誤。維修時應(yīng)檢查測量回路電纜是否斷路、脫落；必要時可以通過插上測量回路短路插頭，判斷位置控制模塊是否有故障。通過示波器，可以測量位置反饋信號的波形，進而判斷電纜與位置傳感器是否存在故障。
④ ALMl68*：來自PLC用戶程序“進給使能”信號被撤消。應(yīng)根據(jù)PLC程序檢查PLC程序的邏輯關(guān)系，以及有關(guān)接口信號的狀態(tài)，查明故障原因。
以上報警在排除原因后，可以用機床控制面板上的復(fù)位鍵消除。
4) 程序報警：ALM 2000~2999。該類報警一般在運行程序時出現(xiàn)，主要是指出程序編制中的錯誤。報警不僅指明了故障類型，而且還可以指出出錯的程序段。
報警在排除原因后，用機床控制面板上的復(fù)位鍵消除。
5) 程序模擬報警：ALM3000~3050。報警指示內(nèi)容和方式與程序報警相似，區(qū)別是此類報警發(fā)生在程序模擬時。報警在排除原因后，用“報警應(yīng)答”鍵清除。
6) 機床報警：ALM 6000~6031。這些報警是機床設(shè)計人員在編制PLC程序時，結(jié)合機床的具體要求設(shè)計的故障信息。報警顯示的文字內(nèi)容由報警文本(％PCA)輸入。維修時應(yīng)根據(jù)PLC用戶程序進行分析，查找故障原因。
報警在排除原因后，用報警應(yīng)答鍵清除。
7) PLC報警：ALM6032~6039。它是系統(tǒng)為PLC設(shè)置的報警，主要是給PLC設(shè)計者的提示。在機床使用中一般不會出現(xiàn)。
8) 機床操作信息：7000~7031。7000~7031是操作者信息，它不屬于故障，而是設(shè)計者在PLC程序中設(shè)計的操作者提示信息，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，顯示會自行消除。
對于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”，用于分析、診斷故障原因。由于該資料內(nèi)容豐富，描述具體，維修時可以根據(jù)系統(tǒng)的實際情況，參照進行，在此不再一一進行描述。
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