伺服系统故障实例与诊断技巧

【例5-42】 一台数控球道磨床出现报警1681 Servo enable trav.axis（轴向运动伺服使能）。

数控系统：西门子810M系统。

故障现象：这台机床在运行工件自动加工程序时，出现1681报警，指示Y轴伺服使能信号取消，在手动移动Y轴时并不产生报警。在自动加工时，Y轴机械手每次都是在向夹具位置旋转的途中出现报警，自动循环终止。

故障检查与分析：根据故障现象分析，因为手动运动Y轴没有报警，而自动运行程序时就出现Y轴报警，可能是Y轴运行的伺服条件没有满足。

有关Y轴伺服使能Q112.2的梯形图如图5-41所示。在运行加工程序时，监视梯形图的运行，发现Y轴的使能条件是由于F24.0的状态变为“1”而失效。根据系统的工作原理，F24.0是NC系统故障信号，它的状态为“1”，说明是因为NC系统报警使Y轴的伺服使能条件被破坏。检查NC系统还有报警2065 N20 Pos.behind SW overtravel（位置在软件开关后面），指示执行N20语句时会超软件限位。

图5-41 Y轴伺服使能Q112.2的梯形图

对加工程序进行检查，在出现故障时执行程序的N10语句，移动Y轴，下一个语句为

N20 G01 Z R370

让Z轴移动到R370指定的位置，为此对R参数R370进行检查，发现R370设置过大超出Z轴软件限位。在执行N10语句时，NC系统检测下一个语句N20，发现问题后，产生报警并使Y轴伺服使能条件被破坏，产生1681报警，指示Y轴运行停止。

故障处理：将参数R370按照规定的数值设置后，机床加工恢复正常运行。

【例5-43】 数控外圆磨床，出现报警6006“Servo not ready”（伺服没有准备）。

数控系统：西门子810G系统。

故障现象：这台机床采用西门子SIMODRIVE 611伺服系统，机床开机后起动伺服系统时，出现6006报警，指示伺服系统没有准备。

图5-42 6006的报警梯形图

故障检查与分析：检查伺服使能信号Q84.7，在按下伺服系统起动按键时，其状态变为1，说明数控系统部分没有问题。根据西门子810系统PLC的报警机理，6006报警是由于PLC标志位F100.6状态为1，根据图5-42所示的报警梯形图，检查F100.6的状态为1，是因为PLC输入I5.7状态为0，PLC输入I5.7连接见图5-43，连接到伺服系统的72号端子上。该机床的伺服系统采用西门子SIMODRIVE611系统，72号端子连接的是伺服系统准备好继电器的常开触点。其信号为0，说明伺服系统没有准备好。测量伺服系统的24V电源，在端子9、48之间没有电压，怀疑伺服电源模块损坏，但更换后并没有排除故障。当摘下伺服电源与放大器之间的连接电缆时，端子9、48之间电压恢复。因此，确定为伺服放大器损坏。

图5-43 PLC输入I5.7的连接图

故障处理：更换伺服放大器，机床故障排除。

【例5-44】 数控磨床，在X轴回参考点时不动。

数控系统：西门子3M系统。

故障现象：X轴回参考点时不动。

故障检查与分析：查看机床的报警信息，有X轴超负向限位的报警信息，将取消限位的开关（OVERRIDING ENDPOSITION）打开，手动让X轴向正向运动，但也不动。查看X轴的伺服使能Q69.2，发现其状态为0。根据如图5-44所示的关于X轴伺服使能的PLC梯形图进行检查，发现I52.5的状态为1，F92.4的状态为0，使使能条件不能满足，F92.4是出现故障后变为0的，这时无法改变其状态。而PLC输入I52.5连接的是一个上料开关，现打到“不用”位置。

图5-44 X轴伺服使能的PLC梯形图

故障处理：将这个开关打到“使用位置”后，伺服使能满足。首先将X轴走回，然后机床三轴回参考点正常运行。

【例5-45】 数控球道磨床，B轴不回参考点。

数控系统：西门子3M系统。

故障现象：在机床开机回参考点时，X轴和Y轴回参考点没有问题，B轴回参考点不动。

图5-45 B轴进给使能Q72.3的梯形图

故障检查与分析：手动试验，X轴和Y轴都可以正常运动，但B轴不动。认为可能是B轴使能没有加上。根据西门子3系统的工作原理，PLC输出Q72.3是B轴进给使能信号，检查这个信号为0，确实有问题。

B轴进给使能的梯形图在PB25的36段中，如图5-45所示。利用系统PLC功能检查PLC的状态，发现Q72.3的状态为0的原因是标志位F122.4的状态为0。F122.4的梯形图在PB25中的32段中，见图5-46。继续用PLC状态显示功能查看相应的梯形图中各元件的状态，发现标志位F105.6的状态为0是由于标志位F122.4的状态为0的缘故。

图5-46 标志位F122.4的梯形图

标志位F105.6的梯形图在PB25的28段中，见图5-47。利用系统PLC状态显示功能逐个检查梯形图中各个元件的状态，发现T8的状态为0是由于标志位F105.6的状态为0的缘故。

图5-47 标志位F105.6的梯形图

T8的梯形图在PB25的23段中，见图5-48。检查梯形图相应元件的状态，发现由于输入I3.6的状态为0，使定时器T8没有工作。

图5-48 定时器T8的梯形图

PLC输入I3.6连接的是继电器K36的常开触点信号，见图5-49。K36是受接近开关B36控制的，接近开关检测的是分度装置在位信号，它的状态为0，说明分度装置没有到位，但检查发现分度装置已经到位。经检查接近开关B36已经松动，不能正确反映分度装置的到位状况。

图5-49 PLC输入I3.6的连接图

故障处理：将B36接近开关位置调整好且紧固后，机床B轴正常回参考点，没有问题，机床故障被排除。

另外，如果零点开关与零点脉冲之间的距离没有调整好，也会出现回参考点故障或者参考点不准。

【例5-46】 一台数控外圆磨床X轴找不到参考点。

数控系统：西门子805系统。

故障现象：这台机床在开机返回参考点操作时，X轴找不到参考点。

故障检查与分析：这台机床在回参考点时，X轴必须先回参考点，然后其他轴再回。先观察返回参考点的操作过程，按下X轴返回参考点的按键时，X轴开始运动，压上零点开关后，反向运动，走了一段距离后，X轴就停止运动了，但X轴的坐标值不是通常的225，而是任意数值。之后按回Z轴参考点的按键时，出现报警7012 Xaxis not in basic position（X轴没有在原始点），Z轴不动，系统没有确认X轴已经找到参考点。(www.xing528.com)

用系统DIAGNOSIS功能检查零点开关12.1的状态，在压上时变为“1”，正常没有问题，而X轴压上零点开关后可以反向运动并且自动停止运动，说明位置编码器也没有什么问题。因此判断可能系统数据或者软件出现问题。

故障处理：因为怀疑机床数据有问题，所以准备清除现有数据，并重新装入原始数据。首先使系统进入初始化菜单，西门子805系统在主机控制板的左下角有一个16档设定开关，0位置是系统正常工作方式，2位置是初始化调整方式。

在机床断电的情况下将这个开关从0位置拨到2位置，系统通电进入初始化菜单，将机床数据清除掉，然后系统断电，将设定开关拨回0位，系统重新通电，进入正常工作页面。按功能转换键，找到DATA TRANSFER功能，按下面的软键，系统进入数据传输菜单，如图5-50所示。

首先设定传输口的参数，在这个菜单下面有一个PARAMETER（参数）功能，按下面的软键进入图5-51所示的通信口参数设定菜单。通过按下面的四个软键可以将DEVICETYPE（装置类型）设置为RTS-LINE，BAUD RATE（波特率）设置为9600，STOP BITS（停止位）设置为2，PARITY（奇偶校验）设置为EVEN（偶校验），其他不用更改。

然后在计算机一侧启动PCIN软件，设置通信参数如下：

图5-50 西门子805系统数据传输菜单

图5-51 西门子805系统通信口参数设定菜单

COM NUMBER1

BAUD RATE：9600（波特率）

PARITY：EVEN（奇偶校验：偶校验）

2：STOPBIT（停止位）

7：DATABIT（数据位）

BINFILE：OFF

选定机床数据文件，然后启动输出。

在西门子805系统侧，在图5-50所示菜单下，按READINSTART（输入开始）软键，系统就可以接收到计算机传来的机床数据。

机床数据传输结束之后，系统断电重新起动，机床X轴回参考点正常运行，机床故障被排除。

【例5-47】 一台数控外圆磨床出现报警7006Failure：Motorcontroller（电动机控制器故障）。

数控系统：西门子805系统。

故障现象：开机就出现7006报警，指示电动机控制器有故障。X轴和Z轴运行正常，只是砂轮主轴起动不了。

故障检查与分析：根据数控系统工作原理，7006报警是PLC报警，是PLC标志位F108.6为“1”引起的，根据报警梯形图检查，发现报警的原因是PLC输入I3.5的状态为“0”。

这台机床采用西门子SIMODRIVE 611A交流模拟伺服驱动装置，PLC输入I3.5的连接就是伺服系统的各种信号（见图5-52）。检查各触点的闭合情况，发现电源模块G0的准备好信号（72、73.1）没有闭合。因为X轴和Z轴运行正常，所以认为电源模块已经准备好，只是信号传递有问题。

图5-52 PLC输入I3.5连接图

故障处理：将伺服系统的电源模块拆开进行检查，发现准备好继电器的触点烧蚀，更换后，机床恢复正常工作。

【例5-48】 一台数控磨床三个轴都不动。

数控系统：西门子805系统。

故障现象：开机X轴回参考点，出现报警“1040D/A converter limit has been reached X-axis（X轴D/A转换器已经达到极限）”和“1560 Speed command value too high X-axis（X轴速度命令值太高）”，实际上轴没有动。Y轴和Z轴运动时，也不动，分别出现1041、1561和1042、1562报警。

故障检查与分析：这台磨床总计有三个轴，这三个轴都不走说明可能是伺服系统的共性问题。这台机床的伺服系统采用西门子611A交流模拟伺服驱动装置，每个轴都采用独立的驱动模块。在为某轴下达运动命令时，在这个轴的伺服驱动模块上测量给定信号，发现伺服驱动部分已经得到运动指令，说明问题出在伺服系统上。

首先更换伺服电源，但没有解决问题。接着将这台机床的驱动模块上的控制板逐个更换到好的机床上，当将Z轴的伺服控制模块更换到好的机床上时，也出现了这个故障，而这台机床的Z轴使用了其他机床上的伺服控制模块后恢复正常工作，说明是Z轴的伺服控制模块出现了问题。

故障处理：Z轴更换新的伺服控制模块后，机床恢复了正常工作。

【例5-49】 一台数控外圆磨床出现报警6006Servonotready（伺服没有准备）。

数控系统：西门子810G系统。

故障现象：机床开机后起动伺服系统时，出现6006报警，指示伺服系统没有准备。

故障检查与分析：因为故障报警指示伺服系统没有准备，首先检查伺服使能信号Q84.7，在按下伺服系统起动按键时其状态变为“1”，说明数控系统部分没有问题。

根据西门子810G系统PLC的报警机理，6006报警是由于PLC标志位F100.6状态为“1”。根据图5-53所示的报警梯形图，F100.6的状态为“1”是因为PLC输入I5.7状态为“0”。PLC输入I5.7连接图如图5-54所示，它连接到伺服系统的72号端子上。

图5-53 关于6006报警的梯形图

该机床的伺服系统采用SIMODRIVE611A交流模拟伺服驱动装置，72号端子连接的是伺服系统准备好继电器的动合触点。其信号为“0”说明伺服系统没有准备好。

测量伺服系统的24V电源，在端子9、48之间没有电压，怀疑伺服电源模块损坏，但更换后并没有排除故障。当拆下连接伺服驱动模块的设备总线电缆时，端子9、48之间电压恢复。因此怀疑为伺服驱动部分有问题。

图5-54 PLC输入I5.7的连接图

这台机床X轴和Z轴使用一块双轴驱动模块，与其他机床互换驱动模块，故障转移到另一台机床上，这台机床恢复正常，说明故障原因是驱动模块出现问题。

故障处理：更换伺服驱动模块，机床恢复正常工作。

【例5-50】 一台数控外圆磨床X、Y轴不动。

数控系统：西门子805系统。

故障现象：这台机床在开机走参考点时，首先移动X轴，发现屏幕X轴的坐标数值一直变化，但实际X轴没有动，手动运动也是如此。Y轴与X轴的故障相同，Z轴可以回参考点，没有问题。

故障检查与分析：这台机床的伺服系统采用西门子611A交流模拟伺服控制装置，在按下X轴移动键时，检查伺服控制模块端子56和14之间的给定信号为0，说明伺服系统没有得到运动指令，所以伺服系统没有问题。检查机床操作面板，所有按键状态都没有问题。因此怀疑机床数据有问题。对机床数据进行核对，发现MD2000从100变为20，MD2001从200变为50，MD2003没有变，还是300。原来是伺服轴设定数据发生了变化。

故障处理：将机床数据MD2000改回100，MD2001改回200，关机后再开机，机床恢复正常工作。