案例：美國(guó)吉丁斯路易斯臥式加工中心Y軸突然向下掉的故障分析

故障現(xiàn)象

有一臺(tái)美國(guó)吉丁斯路易斯的RT-1600臥式加工中心，數(shù)控系統(tǒng)采用西門子SINUMERIK 840D。用戶加工過程中，加工程序執(zhí)行快完成時(shí)，因刀片損壞，更換后繼續(xù)調(diào)用加工程序，操作時(shí)發(fā)生了Y軸（主軸箱）以G0的速度迅速下掉，主軸撞倒工作臺(tái)卡死，出現(xiàn)報(bào)警為27001：Y軸交叉校對(duì)錯(cuò)誤，代碼44，NCK值118072，伺服116926。同時(shí)出現(xiàn)報(bào)警300911：Y軸伺服2交叉檢查時(shí)出錯(cuò)，重復(fù)斷電重啟，抱警不能消除，但液壓可以啟動(dòng)。

機(jī)床檢查與操作

對(duì)于這個(gè)報(bào)警現(xiàn)象，筆者分析用戶需要從如下幾方面進(jìn)行分析排查：（1）使能、抱閘、參數(shù)。（2）檢查硬件部分，包括NCU模塊、安全功能的快速DMP模塊（也可能是PROFISAFE模塊）、安全功能涉及的接近開關(guān)、急停信號(hào)、報(bào)閘信號(hào)、使能信號(hào)等，將報(bào)警原因定位在與安全有關(guān)的信號(hào)上，然后再查閱840D的相關(guān)接口信號(hào)，進(jìn)一步查閱PLC程序，找到這些信號(hào)接通的邏輯條件。（3）檢查各軸驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，看有無異常，可能某軸運(yùn)動(dòng)異常，比如編碼器、機(jī)械等可能原因。運(yùn)行的NC程序，尤其是在那個(gè)程序段出現(xiàn)故障，此時(shí)NC程序上涉及到機(jī)床輔助功能。最好是機(jī)床廠能夠詳細(xì)指導(dǎo)，找到原因，以免今后再出現(xiàn)類似故障。（4）另外，總清NC/PLC，然后回裝正確的NC/PLC，以排除相關(guān)的參數(shù)紊亂或者導(dǎo)致出錯(cuò)（雖然不是人為修改，但是因?yàn)橛行﹨?shù)值讀取系統(tǒng)的相關(guān)值）。

故障分析

機(jī)床如果使用了安全集成功能，比如安全靜止公差，如一旦超出安全靜止公差，那么就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的報(bào)警27023、27024。盡管停止了電機(jī)，但是此時(shí)電機(jī)處于使能狀態(tài)，軸也處于一個(gè)微動(dòng)的過程，這時(shí)候要保持一個(gè)安全靜止的范圍（這個(gè)范圍也就是系統(tǒng)安全功能的靜止公差）。如果超出這個(gè)范圍，則報(bào)警27023、27024。機(jī)床運(yùn)行程序時(shí)，處于程序停止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)電機(jī)應(yīng)該是處于使能狀態(tài)。如果由于機(jī)械電氣硬件、參數(shù)或者系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?nèi)存RAM紊亂，那么就會(huì)導(dǎo)致超出安全靜止公差過多，并且積累在系統(tǒng)的RAM中，而下次一旦啟動(dòng)程序運(yùn)行，軸運(yùn)動(dòng)，那么積累在系統(tǒng)內(nèi)部RAM的位置積累誤差則輸出到系統(tǒng)的插補(bǔ)器，這樣導(dǎo)致軸會(huì)突然迅速運(yùn)動(dòng)（通常是最大加速度），直到撞上機(jī)械部分。

NCK側(cè)可能出現(xiàn)相應(yīng)的錯(cuò)誤代碼，隨后的報(bào)警是驅(qū)動(dòng)報(bào)警，如300911。通常這類報(bào)警應(yīng)該是機(jī)床處理了安全集成功能，在操作過程中沒有遵守機(jī)床廠的安全操作規(guī)程，或者雖然是遵守了安全操作規(guī)程，但由于系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)某些中斷（比如突然斷電、急停、程序運(yùn)行過程中停止等），而此時(shí)正好導(dǎo)致NCU系統(tǒng)內(nèi)部安全功能運(yùn)算的兩個(gè)監(jiān)控通道有差異，這就可能導(dǎo)致機(jī)床異常動(dòng)作。

當(dāng)下次有同樣的操作，又有可能引起機(jī)床異常動(dòng)作，主要因?yàn)闄C(jī)床系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行程序?qū)τ谟脩羰且粯拥?。但由于出現(xiàn)故障時(shí)，動(dòng)作觸發(fā)的時(shí)序不一樣，系統(tǒng)內(nèi)部的內(nèi)存數(shù)據(jù)值會(huì)有區(qū)別。另外，在正常情況下模擬操作，機(jī)床制造商考慮安全功能時(shí)已經(jīng)考慮進(jìn)去了，所以一般不會(huì)出現(xiàn)異常動(dòng)作。

在線問答之西門子PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線

問：西門子PROFIBUS DP從站分為哪些類型？

答：西門子PROFIBUS DP從站常用的有如下類型。

（1）模塊型從站ET 200M：ET 200M包含一個(gè)IM153-1接口，它被連接到S7/M7-PROFIBUS主站中。所有通過P總線選址的S7-300模塊都可以插入到ET 200M中。每個(gè)ET 200M的最大地址空間是：輸入/輸出都是128/128個(gè)字節(jié)，最大傳輸速率是12M。

（2）緊湊型從站ET 200L和ET 200B：ET 200L和ET 200B都包含一個(gè)終端塊和一個(gè)電子塊。電子塊都有數(shù)字和模擬信道。ET 200L被用在需要較少的輸入和輸出點(diǎn)且波特率大于1.5M的場(chǎng)合。ET 200B被用在裝配深度有限的地方，最大波特率是12M。

（3）緊湊型從站ET 200C：具有較高保護(hù)等級(jí)IP66/IP77的緊湊型ET 200C是為惡劣的工業(yè)操作而嚴(yán)格設(shè)計(jì)的(可露天使用)。對(duì)數(shù)字的輸入/輸出，它的最大波特率是12M；而模擬的輸入/輸出最大波特率是1.5M。

（4）模塊型從站ET 200X：具有較高保護(hù)等級(jí)IP65/IP67 的ET 200X是一個(gè)緊湊的I/O站，它包括一些基本模塊和一些擴(kuò)展模塊，例如輸入/輸出模塊、AS接口主站、負(fù)載饋電線模塊、氣動(dòng)模塊、SITOP電源。

（5）模塊型從站ET 200S：保護(hù)等級(jí)IP 20的ET 200S是一個(gè)分布式的I/O站。它的高模塊化設(shè)計(jì)使之可迅速和完善地適應(yīng)任何應(yīng)用。ET 200S包含一個(gè)PROFIBUS-DP接口模塊、數(shù)字和模擬電子模塊、技術(shù)功能模塊 (如計(jì)算、定位解碼) 和負(fù)載饋電模塊。

（6）智能從站：例如帶有從站功能的CPU 315-2、CP 342-5 或S5-95-PROFIBUS-DP 。

（7）驅(qū)動(dòng)裝置：帶有DP選件卡或具備DP通信協(xié)議的驅(qū)動(dòng)裝置，如MM440、MM420、6ES70系列、SIMODRIVE 611U、SINAMICS等。

（8）非Siemens的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備：遵守EN 50 170標(biāo)準(zhǔn)的帶有PROFIBUS連接器的設(shè)備。

問：西門子STEP7項(xiàng)目中如何組態(tài)第三方的PROFIBUS DP從站？

答：支持PROFIBUS協(xié)議的設(shè)備廠商可以提供一個(gè)GSD文件，這是一種設(shè)備描述文件，通常以“*.GSD”或者“*.GSE”為后綴，描述了設(shè)備的功能參數(shù)，用來使不同廠家支持PROFIBUS產(chǎn)品集成在一起。在工程開發(fā)過程中用兩個(gè)獨(dú)立的STEP7項(xiàng)目來實(shí)現(xiàn)同一個(gè)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)通信，也可以借助GSD文件的方法來實(shí)現(xiàn)。

用戶在西門子STEP7項(xiàng)目中，組態(tài)第三方的PROFIBUS DP從站，只需要從設(shè)備廠家獲得GSD文件，然后在硬件組態(tài)窗口中安裝GSD文件。這樣就可以在PROFIBUS DP的硬件信息中查看到該設(shè)備，從而在項(xiàng)目的硬件組態(tài)中組態(tài)該設(shè)備。