SINUMERIK840D/810D数控系统故障分析方法总结

1.SINUMERIK 840D、810D系统报警类型及代码

以0、1、3开头的报警属于系统性报警（0—NCK报警，1—MMC报警和信息，3—611D报警），均可通过西门子诊断手册查到相关内容和解决办法。

以5～7开头的报警或信息均可由机床制造厂定义和编辑，且一一对应DB2数据块中某位。

以6开头的报警主要用来使各轴或主轴取消使能、停止运行。

以5开头的报警相对复杂，包含内容较多，有进给禁止类、读入禁止类、NC启动禁止类、进给停止几何轴类等报警，而且均以不同通道分类，可从西门子调试手册上查到。

2.SINUMERIK 840D故障维修实例

实例1：采用SINUMERIK 840D系统的外圆磨床X轴滑台振动

故障分析与检查：该机床投入使用几个月后，当X轴运动停止，便产生X轴滑台振动，而且越来越严重。X轴的伺服电动机通过传送带连接滚珠丝杠，拆开伺服电动机护罩，发现电动机轴带动连接传送带和滑台一起振动，用手按一下传送带，振动停止，故怀疑机床使用一段时间后，机械阻尼变小，而伺服环的增益没有变，所以使伺服系统产生振荡。

故障处理：将X轴的增益机床数据MD1407从0.95下调到0.70时，机床稳定运行。

实例2：采用SINUMERIK 840D系统的数控内圆磨床在执行加工程序起动主轴时出现“700024 WORKHEAD SPINDLE STILL FROM IFM-141SQ2”报警，主轴无法起动

故障分析与检查：在出现故障进行检查时还有报警“700022 AXIS DETACH”，“2162 Channel 1 Axis S1/SP1 VDI-Signal‘Drive Enable Reset’”和“300600 AxisSP1 Drive Fault”。

700024报警指示传感器IFM-141SQ2检测主轴停止，为了确认是否是传感器失灵引起主轴停转，对传感器IFM-141SQ2进行检查，结果正常。检查工件主轴也未发现问题，通过机床数据MD1719观察主轴起动，当电流超过4.8A后，就出现报警。检查机床数据MD1122，设定的电流最大值为4.8A，因为主轴起动时电流已超出极限，所以出现300600和2162报警，使主轴停转，从而产生700024和70022报警。

故障处理：因为驱动模块的功率还允许，并且主轴机械机构没有发现问题，所以将电流极限机床数据MD1122从4.8改为6.8后，主轴起动正常，加工正常进行。但过几天又出现报警，检查电流实际电流值MD1719在起动主轴时超过了6.8A，对主轴机械机构进行调整后，使主轴起动电流低于5A。这时机床工作正常，再也没有出现这个故障。

实例3：采用SINUMERIK 840D系统的一台数控外圆磨床在启动加工程序加工时，执行几段程序后，出现“12550 Channel 1 block name ZY_ROLL not defined or option not installed”报警，指示子循环程序ZY_ROLL不存在

故障分析与检查：检查加工程序，在主程序中调用了子循环ZY_ROLL，检查程序存储器没有发现这个程序，可能是操作者误将其删除。

故障处理：将子循环ZY_ROLL存入系统后，机床加工程序恢复正常运行。

实例4：一台数控磨床开机，X轴回参考点时出现“25050 Axis X Contour Monitoring”报警，移动Y轴和Z轴都出现这个故障

故障分析与检查：因为所有伺服轴都不动，说明是伺服系统的公共问题，首先检查电源模块，整流输出电压（540VDC）正常；检查各个使能信号都正常。更换伺服驱动模块和总线未发现问题；重新配置伺服轴也没解决问题；检查电源模块，发现端子9和112之间的西门子公司出厂短接片的一个脚断裂，使端子9和112没有短接。

故障处理：用导线将端子9与112短接，这时开机，机床恢复正常工作。

实例5：SINUMERIK 840D数控系统的“2001 PLC has not start up”和“120202、120201 waiting for a connection to the NC/PLC”报警是通信网络的故障

SINUMERIK 840D数控系统有OPI、MPI、SIMATIC X111三种网络。其中，OPI、MPI网络均遵循MPI协议：单元无顺序连接，每个单元有唯一节点地址，NCU单元（NCK+PLC）的节点地址是固定的（在OPI网络是13，在MPI网络是3），如图6-89所示；连接每个单元的电缆插头设有终端电阻，是否接入终端电阻靠开关控制，连接电缆尽量短。

图6-89 SINUMERIK 840D数控系统网络

现以OPI网络为例，说明数控系统出现2001、120202、120201报警（MCP面板灯闪烁）时的解决方法。

①检查NCU模块接口X101所接的MCP、MMC（PCU××）、HHU、Dis_- tributor Box、NCU、NCU Box、通信电缆、电源模块的设备总线、屏蔽线以及OPI网络连接单元的终端电阻设置（始、终端单元终端电阻开关必须设置为ON，中间单元终端电阻开关设置为OFF）。

②在LED上检查OPI网络节点地址。按“Start-up”软键→按“MMC”软键→按“Operator Panel”软键，操作面板显示接口参数：

Connection：标准1∶1

Bus：OP（11.5M Baud）

Highest Bus Address：最大31

MMC Address：默认1

NCK Address：默认13

PLC Address：13

确认后，按“Save”软键→按“OK”软键→按“NCK Reset”软键，设置生效。

③MCP单元上S3开关第1位设置决定其地址：ON—OPI，OFF—MPI。

④在LED上检查NCK地址。按“Start-up”软键→按“NC”软键→按“NCK”软键，此时显示的NCK地址要与②中一致。如果地址发生冲突，有可能输入口令会无效，显示页面空白，不能加载NC/PLC，一般出现120202报警。

⑤清除并重装系统NCK（NC）和PLC数据（清除之前必须做好数据备份！）。

a.清除NCK数据。可在LED或NCU模块上进行，后者的方法是：开机状态下，将NCU模块的S3开关拨到“1”位置，然后按“Reset”键，此时NCU显示“6”，只有PR和+5V两个绿色信号灯亮，表示RAM清空，随后将S3开关拨回“0”。

b.清除PLC数据。可用S7编程软件和NCU模块进行，后者的方法是：先将S4开关拨到“2”位置（PS红灯亮），再将其转到“3”位置，保持大约3s，直至红灯灭了又亮，然后在3s内将S4开关先转到“2”，再转到“3”，再转回到“2”位置，这个过程PS灯先闪亮，然后持续亮。随后将S4开关转到“0”位置，这时PS红灯灭，PR绿灯亮，PLC数据即被清除。

c.回装数据（在Service级别下）。按“Service”软键→按“>”软键→按“Series start-up”软键→按“Read start up archive”软键→选择NC/PLC文件→按“Start”软键→按“Yes”软键，开始回装数据。

⑥如果以上方法不能解除报警，可更换NCU模块或NCU Box后再重装数据。更换NCU模块时，若出现右侧PLC所有灯闪亮（FC、FB功能块调用顺序混乱），可将S3拨到“1”，S4拨到“3”，按NCU板上“RESET”键。没有NCU模块，可将OPI网络（X101）接入MPI网络（X122），具体操作略。

实例6：采用SINUMERIK 840D的立式五坐标铣床出现“2001 PLC has not start up”报警

故障分析：通常加载PLC数据此报警即可解除，但该机床加载数据后不能保持并出现120202、120201报警，NCU板上的显示不断重新启动，更换NCU板，故障依旧，检查MMC至NCU板间电缆，手轮等正常，最后发现NCU板显示灯异常（闪烁），确认NCU板的电源模块NCU Box故障，更换后报警解除。

实例7：采用SINUMERIK 840D的龙门式五坐标机床加工时出现120202报警

通常先检查PCU50显示的MMC、NCK、PLC地址和波特率，发现NCK地址从13变为2，改回13后报警解除。

实例8：采用SINUMERIK 840D的五坐标机床加工时出现120202报警，页面空白，软键灰色，数据不能加载

先检查PCU50显示的MMC、NCK、PLC地址和波特率，再检查电缆、手轮均正常，更换NCU板后报警解除。

实例9：采用SINUMERIK 840D的卧式五坐标机床加工时瞬间出现120202、120201报警，几秒后恢复正常，故障复现

检查PCU50显示的MMC、NCK、PLC地址、波特率、终端电阻、电缆、手轮均正常，更换NCU板、NCU Box模块，故障依旧。怀疑PCU50至NCU板间电缆接触不良，改接临时短电缆，报警解除，故障原因是原电缆较长，造成信号衰减。将其多余部分剪去后重新接入机床，开机运行正常。

实例10：数控车削中心的SINUMERIK 840D数控系统工作时出现了死机

该机床在一次正常起动的过程中突然电网断电，等电网正常后，重新起动，系统在引导Start Win95…后出现蓝屏，没有以前熟悉的数据装载引导框和任何信息，处于死机状态。重新起动，状态依旧。

故障分析：是由于在起动过程中突然断电，对系统造成破坏，引起死机。SINUMERIK 840D数控系统是一个多微处理器的数控系统，由NCU（NC部分）、MMC人机通信和PLC（可编程序逻辑控制器）模块三部分构成。经过仔细观察发现，上电后NCU上的指示灯处于正常工作状态，PLC模块的I/O口状态指示正常。因此，故障肯定出在MMC上，系统突然断电造成某些文件缺损。

重新启动后进入DOS界面，观察MMC文件夹下的文件是否完整。在和车间的另一台铣削加工中心的SINUMERIK 840D系统上的MMC文件夹下的文件进行比较后，发现缺少MMC.INI文件和MMCCOLOR.INI文件。将其复制至有故障的系统，重新起动后，出现了熟悉的数据引导界面。但又产生了新的问题，提示有一些机床数据文件找不到。经分析知，该铣削加工中心的系统软件为V5.3，而车削中心的版本为V4.4，故加载数据文件有差异。随即和西门子服务工程师取得联系，重新装载标准的4.4版本的两文件，起动后工作正常。

实例11：意大利产数控磨床，配SINUMERIK 840D系统，工作中突然停机，屏幕上出现“Communication to NC failed”报警

检查数控系统NCU板，发现板上故障及状态指示灯无一点亮，测量面板端子上的电压，发现无输出，因此判定电源板已坏。拆下损坏电路板进行检查，发现板上存在短路，引起输出保护，后查出短路元件并清除后，电源板电压输出正常，装机后系统恢复正常。

实例12：SINUMERIK 840D系统开机后，NCU（数控单元）不能顺利起动，状态数码管的数字在0-1-9步反复循环不能结束（正常起动成功后应显示6），NCU板上的所有故障及状态指示灯全亮。报警提示“Communication to NC failed”

经检查和分析，故障应是NCU板上所引起，灯都亮，表示电源板正常。故障在第一次出现时，根据报警说明，检查了板上有关部分电路和连接，因报警是通信不能连接，分析有可能是软件卡故障，但更换后也一样。检查电缆正常，后查看板上发现在软件卡插座上因风扇吹风粘有许多灰尘，因此认为可能是短路。将其清除后开机启动成功，对机床进行格式化，装载NC、PLC后系统正常。

实例13：SINUMERIK 840D系统格式化方法

①将S4开关从“0”转到“2”位，PS LED灯亮，按RESET键。

②转动开关到“3”，并在这个位置上维持约3s，直到PS STOP灯灭掉后再次点亮。

③3s内，将开关S4按“2-3-2”的顺序转动，PS灯以2Hz的频率连续闪亮。

④在PF和PS点亮后转动S4开关到“0”位，PS和PF灭，PR灯（绿）亮。PLC存储器清除，PLC在（CYCLE）循环模式运行。(www.xing528.com)

⑤PLC的重新起动：将PLC起动开关S4从“2”转到“1”或“0”。

⑥然后打开服务工作区，按要求输入用户密码，拷贝PLC、NC、工件程序到指定文件夹，机床即正常。

3.SINUMERIK 810D系统故障维修实例

实例1：西门子数控加工中心SINUMERIK 810D上电开机后，操作界面上显示“Waiting for NCK connecting…”，控制面板指示灯持续闪烁，系统启动不了

故障分析：这类故障属于无故障代码类，需要从原理上分析。SINUMERIK810D的数据分为三种：NCK数据主要完成传统NC控制，如加工程序块的预处理、插补运算、连接伺服驱动单元、实现位置控制等功能；MMC数据主要完成人机通信功能，如控制整个系统的操作、显示及外部数据交换、加工程序的输入/输出、系统自诊断、模拟加工等功能；PLC数据主要完成由用户来编制的控制程序，如机床的操作显示、运行控制、监控机床故障等功能。机床的起动顺序是PLC→NCK→MMC。

产生上述故障的原因可能有：NCK通信电路故障；PLC与MMC之间通信故障；NCK机床数据丢失；PLC数据有故障存在。

故障排除方法：

①检查起动中所有的指示灯及报警信号，发现机床背面NCU模块上SF报警指示灯（红灯）亮，同时PLC输出模块上PS故障灯（红灯）也亮。

②检查NCK通信电路以及周边电路均正常。

③经以上检查后，分析判断可能是NCK机床数据与PLC内部数据丢失或损坏。这时必须对系统进行一次总清或总复位，才能保证系统的正常启动。系统总清包括NCK总清与PLC总清，操作顺序为：先进行NCK总清，再进行PLC总清。

NCK总清（也称为NC总清）操作步骤：

a.系统上电重启后，将NCU模块上的S3开关从“0”拨到“1”。

b.按NCU上的“RESET”键（NCU状态显示数码管闪烁“5”“6”）。

c.当数码管显示的值为“6”后，将S3开关由“1”拨回到“0”，NCK总清执行完成。

NCK总清后，SRAM内存中的内容被全部清掉，所有机器数据（Machine Data）被预置为缺省值。

PLC总清操作步骤：

a.S4开关从“0”拨到“2”（PR绿灯灭，PS红灯亮）。

b.S4开关从“2”拨到“3”（PS红灯先灭后亮，在PS灯重新亮起之后的3s内完成下一步）。

c.S4开关从“3”拨到“2”，再从“2”→“3”→“2”（PS红灯开始闪烁，证明PLC数据正在被清空中）。

d.当PS红灯停止闪烁后，将S4开关从“2”拨到“0”（PR绿灯亮，PS红灯灭），PLC总清执行完成。

PLC总清后，PLC程序可通过STEP7软件传至系统，如PLC总清后屏幕上有报警，可作一次NCK复位（热起动）。

④系统总清完毕，准备回装NCK与PLC数据。在一个机床的工程项目完成后，当前的有效数据，包括机床数据、PLC程序、NC编程数据（刀具补偿、零偏、R参数等）都保存在SINUMERIK 810D NCU模块的SRAM中。当系统断电时，由一块3.6V的锂电池提供掉电保护。当电池失效、数据丢失或更换模块后，必须重新恢复这些数据，原来备份的这些数据保存在机床上的NC卡中。

将NC卡中的备份数据回装到NCU RAM区，操作如下：

a.重新上电，起动机床。

b.进入“Service”区域中“Series Start-up”，选择垂直菜单“Read Start-up Archive”。

c.指定待装的压缩文件，选择垂直菜单“Start”启动回装。

回装数据成功后，关闭机床。重新启动后，系统自动加载NCK与PLC数据，起动成功，故障排除。

实例2：SINUMERIK 810D系统能正常起动，但不能正常运行。运行后，操作界面上显示主轴报警，内容为：“21612通道1轴S1/SP1 VDI信号伺服使能位移时被复位”，机床立即停止运行。

故障分析：系统启动正常，表明PLC检测到所有的设备，主要是输入/输出设备均正常。但是正常工作时，需要满足许多其他的外部条件，系统才能正常工作。进行加工时，系统首先进行自检，发现故障，进行报警。针对此故障现象，故障原因可能有：编码器电路断路或短路；编码器已损坏；编码器信号受到干扰；加工编制的零件程序有问题。

故障排除方法：

①检查编码器电路（控制柜侧）、插头等均正常。

②检查编码器周边密封良好。

③检查编码器电路（主轴电动机侧），均无短路或断路现象。

④取下编码器，接上5V直流电源，使用示波器、手动旋转编码器轴，观察其波形，发现无零点脉冲输出信号，可以断定是编码器故障。

更换型号为ERN：1387.020-2048-G3的同一型号编码器后，故障排除。

实例3：计算机向西门子数控加工中心SINUMERIK 810D进行实时传输数据时产生故障，操作界面上显示“RS232传输错误”

故障分析：由于SINUMERIK 810D系统不带硬盘，所以在遇到大的加工程序的时候，系统只能采用实时传输模式，即程序输入到RAM中缓存，达到25436Byte左右后，暂停传送程序。如果从电脑发送程序到缓存后不能暂停，则发送的数据只能被丢弃，这时西门子系统就会报警，造成RS232传输故障。针对此故障现象，故障原因可能有：RS232通信设置不正确；RS232接口有问题；通信信号受到干扰；系统电源电压不稳定。

故障排除方法：

①检查RS232通信设置，均为西门子的默认设置，正常。

②更换新的RS232通信电缆与计算机，故障依旧。

③检查周围并没有干扰源。

④更改RS232参数设置，以确保数据的正常传输。经过大量试验，总结出一组稳定的通信数据设置，方法为：分别在SINUMERIK 810D操作面板上、数据传送软件和设备管理器中，进行以下参数更改，并保存设置，即将“数据位8位”更改为7位；“奇偶校验无”更改为“偶校验”；“停止位1位”更改为“停止位2位”。

上述处理后，重新传送文件，故障消失。

实例4：SINUMERIK 810D系统起动时，显示700041故障，一闪而过，加工中心能够加工，但偶尔会连续出现21612、25201、300508报警，致使机床停止加工。

故障分析：700041故障，属于用户故障代码，根据机床诊断说明书，该故障很可能与刀库有关。加工中心能够加工，说明编码器没有严重的硬件故障。系统启动后，首先进行自检，如果遇到严重故障会以红字显示，并停止系统继续运行下去。针对此故障现象，从刀库入手，产生故障的原因可能有：刀库接线有故障；系统气路有故障；系统设置有问题；程序编制有问题。

故障排除方法：

①检查发现，刀库反转，接线反了，更改相序，刀库转动正常。

②此时冷却器反转，再次更改冷却器相序，冷却器也恢复正常，特别要注意冷却器与刀库相序要保持一致。

③检查机床气路系统，发现气管堵塞严重。更换气管，重新接好并检查DB104.DBB2数据为00000100，恢复正常。

④检查系统设置，发现零点偏置（G54）的值大大超过了1600，为1789.217。

⑤编程时采用了高速高精度模式，却没有加上以下语句：

FWW ON；

Soft；

G64；

…

FWW OFF；

Soft；

G64；

更改以上设置，重新启动系统，故障消失。