810T数控系统夹紧检测报警处理一例

王德周

（大同电力机车有限责任公司资产管理部 山西大同）

西门子810T数控系统中坐标轴夹紧检测报警（clamping monitoring，也有卡紧检测、夹紧监控等其他译法，意思相差不大）在维修实践中经常遇到，其报警号为112*（*可以是数字0或1，代表坐标轴编号）。该报警涉及原因很多，说明书无法全部描述清楚，维修现场情况更是千变万化，有些状态在技术资料里未介绍，处理难度很大。

1.故障现象

数控立式车床，横梁可升降，最大切削直径1600 mm。机床配置：采用西门子SINUMERIK810T数控系统，6SN1123-1AB00伺服驱动模块；两台1FT5074交流伺服电机（18 N·m、2000 r/min），其中1台带抱闸；配置X轴和Z轴，其中Z轴为竖直轴；主轴传动采用法国TE公司ATV-66D64N4VC变频器和YVP-250M-8-B3变频电机（30 kW、300 r/min）。机床频繁出现X轴夹紧检测报警，不能正常工作，以下为常见现象。

（1）手动方式下，正负方向移动X轴，移动过程中正常，偶尔在停止时发生报警。

（2）自动方式下执行加工程序期间，偶尔在执行斜线插补指令时出现报警。

（3）无论自动方式还是手动方式，单独移动Z轴，几乎每次均出现报警。

2.故障处理

查阅西门子技术手册可知处理办法。

（1）结果。禁止NC启动；速度给定置零；达到156#机床参数设定的时间后，撤销伺服使能信号；进入跟随模式。

（2）原因。机械性夹紧的坐标轴被强力驱离正确位置；位置反馈极性错误；控制装置、测速发电机、伺服电机、机械部件或NC检测回路硬件故障。

（3）解释。移位期间，在156#机床参数规定的时间内，跟随误差没有变小；夹紧定位期间，超出了2120#机床参数规定的限制。

（4）处理。2120#机床参数（夹紧定位允差）必须大于2040#机床参数（精确停止限制粗略值）；跟随误差必须在155#机床参数规定的时间内得到减抑。

上述内容可表述为：若某个坐标轴在需要有位置移动时未在规定时间内移动；或者在不需要移动时产生了位置移动，均可引起该坐标轴的夹紧报警，导致设备不能正常工作。这些情况出现的原因，有的在于数控系统外部，如过大的切削力、机械方面卡阻、外力（如竖直方向坐标轴的重力）推动等；也有的在于数控系统本身，如位置反馈、控制装置和检测回路等有问题。

按照这个思路，首先在一定范围内加大2120#机床参数和155#机床参数（位置环采样间隔），试图以牺牲微量的定位误差和快速性能为代价，避免报警发生。但调试未见效果，将这些机床参数恢复到原来数值。考虑加工工艺和加工程序方面，加工工件、加工条件、加工程序以及加工数据均未变动，可排除这些方面影响。本着先机械后电气的原则，测量有关机床几何精度，也均在允许范围内；X轴导轨平直光滑，未见异常；机床液压系统和润滑系统工作正常；现场没有明显异常气味，机床动作时也没有异常响声；报警坐标轴是X轴，并非竖直方向，不存在外力推动；询问操作者，确认未发生碰撞、打刀等现象；据此也可基本排除控制系统外部机械方面的原因。使用百分表检查，显示的坐标变化与实际机械位移量一致，可确认位置检测元件和反馈电缆没有问题。

继续检查，发现手动方式下移动Z轴时，X轴有一定移动，紧接着出现X轴夹紧报警，使用百分表测量，这种移动量有时可达1 mm左右。从机床拆卸下伺服电机，单独对数控控制系统进行试验检查，发现自动或手动方式下，在出现X轴夹紧报警前，X轴伺服电机均有一定程度转动，但此时没有X轴的移动指令，即不需要其移动。据此判断报警出现的真正原因是X轴产生了异常运动，首先怀疑是伺服驱动模块。使用同型号模块进行替换试验，结果相同。由于该机床所用系统是老品种，加之现有维修备件条件有限，做不到对控制单元和伺服电机进行替换试验和量化检查，只能做一些外围工作。

该机床所用伺服系统为模拟系统，其速度给定信号是±10 V直流电压。X轴夹紧报警出现前伺服电机转动时，在伺服驱动模块的速度给定端子上，使用电压表可测量到微小电压。故确认X轴异常运动的原因是该速度给定电压，不是伺服驱动模块的问题。由于此时并没有X轴的位移指令，控制单元不应该给出这个电压，而且根据当时状态，控制单元良好，因此该电压来源只能是干扰。工程现场的干扰源多种多样，甚至电缆电线的走向、电气元件的排列位置和附近的电火花等均可能引起干扰。一般的维修条件，很难做到精确检查，更谈不上采取量化措施，只能进行一些最基本的经验性工作。由于在第一步检查速度给定信号电缆时，发现该电缆的屏蔽层与插头外壳之间有接触不良的迹象，认真处理后故障消除，有关消除干扰的其他检查和排除措施也就没有必要进行。

3.故障总结

在给出Z轴位移指令时，Z轴速度给定信号线上有1个从0 V到一定数值的变化，由于屏蔽不良，平行布置在1个线束中的X轴速度给定信号线上产生了1个感应电压，使X轴在不应该移动时移动，导致报警。分析信号线屏蔽不良的原因一是当初焊接质量问题，二是在以前维修和保养过程中，插头拔插操作不当。另外，西门子3、810M、840C、850和840D等数控系统，均有夹紧检测报警，只是报警号和叫法不同，技术资料中的描述也是大同小异，具体处理方法可以相互借鉴参考。