数控机床用户成功的“吉祥三宝”
数控机床专卖：数控机床、工具配件、测量仪器
数控技工培训：加工中心、数控车床、模具设计
数控机床维修：大修、保质期服务、年保维修
常州兰生数控机床销售服务集团奉献

热线:0519-88113113 88116544
网址:www.lanshengcnc.com

3. 3. 1  I/ O信号的构成
  根据系统型号的不同，各SIEMENS系统的I/O(输入/输出)信号构成有所区别，对于常用的系统，一般有使用I/O模块与直接使用SIEMENS标准PLC的软、硬件两种结构形式。前者一般用于功能较简单、控制轴数较少的数控系统，如：SIEMENS 810/820/802等：而后者一般用于功能较强、控制轴数较多的数控系统，如：SIEMENS 810D/840D等。
  SIEMENS 810/820M/802D是使用I/O模块的结构形式。在SIEMENS 810/820M系统中，I/O信号是通过I/O子模块直接与系统的I/O总线连接的。根据机床的不同要求，I/O模块的数量可以增减，最大为4个I/O模块，每一子模块的I/O点为64/32点(见图3-6)。在SIEMENS802D系统中，I/O信号子模块直接作为系统PROFIBUS总线的外设，因此，称之谓PP(PROFIBUS Peripheral)。根据机床的不同要求，PP模块的数量是1个或2个模块，每一子模块的I/O点为72/48点(见图3-7)。
  IEMENS 810D/840D系统是直接使用SIEMENS标准PLC的软、硬件结构形式。系统中的I/O信号子模块直接使用SIMATIC S7-300的软件与硬件，PLC的CPU集成在系统的NCU(或CCU)中，I/O模块与系统间通过SIMATIC S7-300IM连接电缆与系统的I/O总线相连接。在840D中最大可以连接3个SIMATIC S7-300扩展模块框架，每个扩展模块框架最大可以安装8个I/O子模块。SIMATIC S7-300I/O子模块的I/O点数与输入/输出规格要求，可以根据机床的不同要求选配，每个SIMATIC S7-300I/O子模块最多可以有16点输入或16点输出。

  几乎所有的SIEMENS 802/810/840系统(例外的有SIEMENS PRIMOS等经济型系统)，由于系统都有内部PLC功能，所以各I/O模块上的I/O信号的用途与意义无规定。
 3.3.2I/O信号状态的显示与输出模拟
  (1)I/O信号的状态诊断  对于SIEMENS各种常用系统，其I/O信号的诊断操作步骤如下:
  1)SIEMENS 810/820
  ①根据系统CRT上提示，按菜单键〖DIAGNOSE〗，系统显示诊断页面；
  ②按菜单键〖PLC-STATUS〗，系统显示PLC状态诊断页面；
  ③根据需要，通过菜单键〖KIW〗、〖QW〗、〖FW〗、〖T〗、〖C〗选择输入、输出、内部继电器、定时器、计数器、数据字的状态显示；
  ④通过〖PAGE〗键、〖CURSOR〗 (光标移动)键，逐页显示诊断信号的状态；
  2)SIEMENS 802S
  ①按〖诊断〗功能键，进入诊断页面，当无〖诊断〗功能键显示时，可以通过操作面板的“区域转换”键，使〖诊断〗功能键在显示器上显示；    、
  ②按诊断页面的〖调试〗功能键，进入调试页面；
  ③按〖PLC状态〗功能键，显示PLC状态页面，当页面无〖PLC状态〗功能键显示时，可以通过“菜单扩展”键，使〖PLC状态〗功能键在页面上显示；
  ④输入需要检测的I/O信号地址字节，如：需要检测I 1.0、Q1.0、VB38000000.1时，应输入信号地址字节IB1、QBl、VB38000000等；
  ⑤按MDI面板上的“输入”键，系统显示对应字节上的8位信号的状态。
  3)SIEMENS 802D
  ①同时按系统操作面板上的“SHIFT”与“SYSTEM”键，进入系统页面：
  ②按〖PLC〗功能键，显示PLC页面；
  ③按〖PLC状态〗功能键，显示PLC状态页面，当页面无〖PLC状态〗功能键显示时可以通过“菜单扩展”键，使〖PLC状态〗功能键在页面上显示：
  ④输入需要检测的I/O信号地址字节，如：需要检测I 1.0、Q1.0、VB38000000.1时，应输入信号地址字节IBl、QBl、VB38000000等；
  按MDI面板上的“输入”键，系统显示对应字节上的8位信号的状态。
  4)对于SIEMENS 810D/840D系统，输入、输出信号的诊断操作如下：
  ①根据系统CRT上提示，按菜单键〖DIAGNOSE〗，系统显示诊断页面；
  ②按菜单键〖PLC-STATUS〗，系统显示PLC状态诊断页面；
  ③根据需要，选择I、Q、F、T、C、DB，以选择输入、输出、内部继电器、定时器、计数器、数据字的状态显示；      
  ④通过〖PAGE〗键，逐页显示诊断信号的状态。
  (2)I/O信号的模拟  对于SIEMENS各种常用系统，其I/O模拟操作步骤如下：
  1)SIEMENS 802S/C
  ①按I/O信号状态诊断步骤显示相应的信号；
  ②调节光标到信号状态显示区域；
  ⑧按功能键〖修改〗；
  ④输入所需要的模拟值；
  ⑤按功能键〖接收〗，输入的数据传送到PLC中。
  2)SIEMENS 802D
  ①按I/O信号状态诊断步骤显示相应的信号；
  ②调节光标到信号状态显示区域；
  ⑧按功能键〖编辑〗；
  ④输入所需要的模拟值；
  ⑤按功能键〖确认〗，输入的数据传送到PLC中。
  3)SIEMENS 810D/840D
  ①根据系统CRT上提示，按菜单键〖DIAGNOSE〗，系统显示诊断页面：
  ②按菜单键〖PLC-STATUS〗系统显示PLC状态诊断页面；
  ③根据需要，选择I、Q、F、T、C、DB，以选择输入、输出、内部继电器、定时器、计数器、数据字的状态显示；
  ④按菜单键〖CHANGE〗，进入修改；
  ⑤按菜单键〖OPERRAND+〗〖OPERRAND－〗键，可以变换地址：
  ⑥按菜单键〖DEFAULT  FORMAT〗可以选择数据格式：B一二进制，H—十六进制
  D一十进制；
  ⑦输入需要模拟输出的值，按菜单键〖ACCEPT〗，输入值生效。
  3.3.3系统自诊断
  SIEMENS系统设有较强的自诊断功能，能及时识别NC、PLC和机床中的故障，从而避免发生事故。监控范围包括程序读入、程序格式、系统处理器、串行接口、控制电压、温度、驱动、位置反馈回路及位置传感器、NC与PLC之间的数据传送、加工的轮廓、系统存储器、主轴等多个方面。以810/820系统为例，系统监控主要有以下内容。
  (1)CPU监控  810/820的CPU监控通过CPU模块上的红色发光二极管(LED)指示。正常情况下，接通系统后在6～7s内LED闪烁，然后熄灭，系统启动完成，进入正常工作状态。如果LED一直发光无闪烁，则系统不能正常启动，CRT通常无显示，维修时可从以下几个方面查找故障原因：
  1)CPU模块中有硬件故障；
  2)CPU模块中短接端设定错误；
  3)EPROM存储器故障；
  4)系统总线板损坏；
  5)机床参数设定错误；
  6)启动芯片安装错误或损坏。
  如果在运行过程中LED发光，则表明：
  1)模块中出现硬件故障；
  2)CPU循环出错。
 (2)EPROM自诊断  810/820的基本系统软件存储于EPROM存储器中，它是系统正常工作的前提。每次启动系统，系统都要自动对存储器的内容进行检查，一旦发现错误，系统可以显示文字报警，并指出出错的芯片号。在维修过程中，EPROM存储器损坏的情况并不多见，引起此类故障的原因一般有：
  1)存储器模块或EPROM芯片插接不良、安装位置错；
  2)不同版本、不同型号、不同种类的软件混用。
  对于以上情况，维修时只要进行纠正，并重新启动系统，故障即可排除。
 (3)报警的处理  系统监控的结果大部分是以报警显示的方式进行指示，对于极大多数故障，系统有固定的报警号和文字显示给予提示。同时，根据故障的情况，系统可以自动撤消NC准备好信号，或者是进入“进给保持”状态。
  一般来说，大部分报警显示的含义清晰，处理方法也较明了。但也有部分报警的含义较广泛，现将故障可能原因及处理方法列举如下，以供维修人员参考。
  1)ALMl~15报警：它是系统本身的故障，提示的含义较明确，但需要注意以下几点：
  ①ALMl报警：提示系统存储器的电池即将用完，应尽快更换电池。更换电池必须在系统通电的情况下进行，否则存储内容会丢失。
  ②ALM 6报警：指示数据存储器子模块电池用尽，替换时，应以新的子模块替换。更换必须在系统断电的情况下进行，否则会引起系统故障。子模块调换后，需重新对存储内容进行加载。
  ③ALM 3报警：表明PLC处于停止状态，此时，系统的I/O接口信号被封锁，机床不能工作。对于本报警，一般应使用PLC的编程器读出中断堆栈的内容，才能查明故障原因。对于偶然出现的故障，当维修现场无编程器时，可以通过系统初始化的方法，重新启动PLC使机床恢复工作。
  2)ALMl6~48报警：ALMl6~48报警为RS-232C(V.24)接口报警，810/820系统有两个RS-232C接口，可以通过设定数据SD5010-SD5028，使它与不同外部设备进行数据传输。数据传输与电缆连接、系统与传输设备的状态、数据格式、传输识别符以及传输波特率等有关，16~48号报警是对数据传输过程进行监控。
  其中，ALM22报警“时间监控生效”，表示系统在60s内没有输出或收到传输字符，它一般与外部设备的状态或设定、电缆连接等因素有关。ALM28报警为“环行存储器溢出”，表明系统不能及时处理读入的字符，可能的原因是传输速度太快，应降低系统与外设的传输波特率等等。
  以上报警在排除后，用数据输入/输出操作中的“STOP”功能键即可以清除报警，无须进行关机操作。
  3)进给轴专用报警：ALM 100*~196*(其中*=轴号，为0、1、2、3、4)。这类报警反映机床的位置控制闭环中的某个环节存在故障，是维修中较容易出现的报警。其中：
  ①ALMl04*：坐标轴指令值到达了数模转换极限。它表示对应轴要求处理的指令值已高于机床数据268*中规定的数/模转换极限值，系统无法对这样的数字指令值实现数/模转换。应通过降低速度，或检查位置反馈传感器，或检查MD268*的设定，或检查伺服驱动单元等措施解决。
  ②ALMll6*：轮廓监控出错。它表示轴运行速度高于机床数据MD336*规定的轮廓监控速度，且超过了MD332*规定的允差；也有可能是制动时，轴不能在规定时间内达到要求的速度引起的。产生以上故障的原因一般是系统的Kv参数设置不当，维修时应检查MD332*的设定，Kv值(MD252*)的设定，检查伺服系统转速调节器的响应特性，或重新对伺服系统进行优化处理等等。
  ③ALMl32*：位置反馈回路硬件故障。它表示系统检测到的位置反馈信号的错误。维修时应检查测量回路电缆是否断路、脱落；必要时可以通过插上测量回路短路插头，判断位置控制模块是否有故障。通过示波器，可以测量位置反馈信号的波形，进而判断电缆与位置传感器是否存在故障。
  ④ALMl68*：来自PLC用户程序“进给使能”信号被撤消。应根据PLC程序检查PLC程序的逻辑关系，以及有关接口信号的状态，查明故障原因。
  以上报警在排除原因后，可以用机床控制面板上的复位键消除。
  4)程序报警：ALM 2000~2999。该类报警一般在运行程序时出现，主要是指出程序编制中的错误。报警不仅指明了故障类型，而且还可以指出出错的程序段。
  报警在排除原因后，用机床控制面板上的复位键消除。
  5)程序模拟报警：ALM3000~3050。报警指示内容和方式与程序报警相似，区别是此类报警发生在程序模拟时。报警在排除原因后，用“报警应答”键清除。
  6)机床报警：ALM 6000~6031。这些报警是机床设计人员在编制PLC程序时，结合机床的具体要求设计的故障信息。报警显示的文字内容由报警文本(％PCA)输入。维修时应根据PLC用户程序进行分析，查找故障原因。
  报警在排除原因后，用报警应答键清除。
  7)PLC报警：ALM6032~6039。它是系统为PLC设置的报警，主要是给PLC设计者的提示。在机床使用中一般不会出现。
  8)机床操作信息：7000~7031。7000~7031是操作者信息，它不属于故障，而是设计者在PLC程序中设计的操作者提示信息，显示的文字内容由％PCA文件设定，称为操作者提示文本。
  操作者信息不需要清除，在相应状态消失后，显示会自行消除。
  对于SIEMENS 810D/840D以及802S/802D等系统，系统出厂资料中有专门的“诊断手册”，用于分析、诊断故障原因。由于该资料内容丰富，描述具体，维修时可以根据系统的实际情况，参照进行，在此不再一一进行描述。