西门子802C系统如何排除故障

    一台自制BHC-50数控机床，控制系统采用西门子公司产802C系统，变频主轴。

    1.故障现象

    该机床交付使用一年多后，偶尔出现“025000X轴有源编码器硬件故障”或“025000Z轴有源编码器硬件故障”，有时两轴报警同时出现，但以Z轴报警较多。伺服驱动单元上电过程和显示正常，操作面板上除该报警外，其他正常。

    2.处理过程

    查阅西门子802C系统诊断手册和功能说明，为“该报警由有效编码器硬件故障，造成位置编码器的当前信号丢失、不同相或接地/短路引起。”需通过检查测量回路插头是否正确连接，检查编码器信号，在有错时更换编码器等措施消除。
    分析两个编码器不可能同时损坏，所以故障应该由两轴的公共控制部分引起。先检查了相关电缆，随后更换了611U控制模块，并应用SimoComU软件重新作了配置、优化，但故障依然出现。又更换了ECU模块，用试车数据重装系统后，故障还是偶尔出现。因Z轴的报警出现频次较高，分析X轴的报警可能因Z轴编码器故障连带引起，于是更换了Z轴电机，之后近一个月报警没有出现。
    随后，同样的报警又出现，且频次越来越高，有时X轴报警，有时Z轴报警，有时两个轴同时报警。为此，重新做了接地线、更换了所有有关电缆，在故障得不到排除的情况下，又将伺服电机、伺服电源模块、驱动模块等都与正常设备作了交换，但报警还是出现。
    经用示波器检测611U模块的X461和X462上的输出信号，与正常设备比较，所有编码器输出脉冲信号均有，只是幅值小一些，再加上除24V开关电源外其他相关电缆、器件均已更换过，于是怀疑故障是否由于24V开关电源性能不好引起。
    用万用表检查24V开关电源输出电压正常。又用示波器检查开关电源的输出电压，发现在报警出现时，电源有一个小的降低脉冲，怀疑故障可能由于开关电源的容量不够造成，于是将原开关电源由5A换成一个10A的后，机床正常运行了8天，之后同样报警又出现。
    再用示波器检查开关电源，在报警出现时，电源还是有一个小的降低脉冲，分析机床电路，开关电源不仅给ECU供电，还给连接到输入模块的外围开关供电，拆除24V电源上除ECU外的其他线路后，再开机，报警消除。逐个拆、接测试输入信号，当将外加的一个“工件夹紧/松开”开关线断开后测试，报警再没出现。
    该开关安装在一个塑料开关盒内，为方便操作者操作，塑料盒安装在机床防护罩内部。将开关盒打开后，发现盒内积满了切屑，清理切屑后，恢复接线，开机机床恢复正常。

    3.故障原因分析

    （1）该故障系因24V开关电源的输出电压被拉低，伺服电机的编码器不能正常工作引起。
    （2）因外加“工件夹紧/松开”开关的安装盒在机床防护罩内，尽管防护较好，但因切屑较细，切屑和切削液从缝隙内溅入。
    （3）因安装盒为塑料盒，所以内部的切屑不会造成与机床外壳的短接，但会造成开关触点与机床外壳间的泄漏电流，使得24V电源的电压被拉低。
    （4）因盒内的切屑很松散，只有随着机床的振动造成开关触点和机床外壳接通时才出现上述现象，从而构成了时有时无的“软故障”现象。
    （5）开始盒内溅入的切屑少，故障发生频率低，随着溅入盒内切屑的增多，故障频次也相应增加。
    （6）更换开关电源后，当时开关盒内切屑没有短接，造成的泄漏电流稍小，电机编码器尚能正常工作，所以机床又正常工作了8天。

    4.总结

    该故障历时一个半月才得以解决，严重影响生产并造成大量废品。后来同型号机床再出现同样故障，都得到了及时解决。同时更改了机床设计，避免了该故障在新机床上的发生。

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