西門子于上世紀九十年代研發(fā)出SINUMERIK 840D，這款具有高性能的數控系統(tǒng)由三個主要部分構成，即數控和驅動單元，MMC 以及PLC 模塊。三大組成部分在功能方面既有明確分工，又相互提供支持。SINUMERIK 840D 的特點是：實現數字化驅動、軸控的規(guī)模大、能夠進行五軸聯動、視窗化的操作系統(tǒng)、軟件具有豐富的內容且功能十分強大、具備遠程診斷的功能、具有完善的保護功能、硬件實現了高度的集成化、設計實現了模塊化、內部裝有PLC 系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成

　　計算機通過對跟隨誤差的計算，獲得NC 位置給定，并得出其與位置實際值之差以完成輪廓監(jiān)控。在差值處于軸數據MD36400 ：CONTOUR_ TOL( 輪廓監(jiān)控勻差帶) 已設定值之外，就將觸發(fā)報警，與此同時，軸將按照當前所設定的制動斜度產生制動。SINUMERIK 810D / 840D 系統(tǒng)當中的 PLC 部分所使用的軟件和模塊是西門子 SIMATIC S7-300，在同一導軌上，從左到右分別為電源模塊，接口模塊和信號模塊。PLC 中的 CPU 同NC 中的CPU 均集成于 CCU 或集成于NCU 當中，如圖1 所示：

圖 1 SINUMERIK 840D 系統(tǒng)連接圖

2 故障原因

　　2.1 機械系統(tǒng)方面的原因。主要集中體現為導軌和絲杠潤滑性差，或傳動系統(tǒng)有問題，使得軸在轉動時遇到很大阻力，導致位控元件所獲得實際值和給定的值之間產生很大的差異而觸發(fā)報警。

　　2.2 電氣系統(tǒng)方面的原因。主要體現在：第一，裝備的抱匣在伺服電機軸時，不能正確打開抱匣。第二，檢測部位的實際值的編碼器出現問題，或光柵尺有問題。第三，編碼器或者光柵尺的電纜存在問題。第四，軸驅動器出現的故障。第五，伺服電機存在故障。

　　2.3 NC 參數失真或數據丟失。相關的NC 參數有：第一，輪廓監(jiān)控允差帶。第二，位置控制器增益KV 因子設置這項參數，為了得到較大閉環(huán)增益，但KV 因子大小有限制，不會使得位置控制器發(fā)生振蕩，為避免輪廓發(fā)生誤差，要求插補的所有軸都該有相同的KV 因子。第三，軸加速度。

　　數控機床當中的CNC 系統(tǒng)，能夠使得刀具對工件的各坐標軸具有幾何運動規(guī)律的數字控制， 當中有插補計算和刀具補償等數據處理，此外還具備大量輔助性功能，例如主軸產生的正轉和反轉運動，以及停止，包括進給運動的開啟和停止，以及刀庫和機械手的換刀控制、溫度冷卻和排屑裝置，工件的裝夾等大量應答式開關量控制，這些操作都可以運用數控機床中的可編程控制器來控制。

　　可編程控制器（PLC）在數控機床上的作用是將機床與 CNC相連接，接受CNC 發(fā)出的控制命令，根據機床側的控制信號，通過內部的程序控制，向機床端發(fā)出控制指令，對電磁閥、繼電器和指示燈等實施控制，將狀態(tài)信號發(fā)到CNC ；同時，在處理開關信號中，如果出現一條信號誤差，或存在某種故障，都將導致機床產生故障。

3 PLC 的調試

　　對PLC 程序進行調度時，要對下列內容進行了解：

　　(1) 編制的FC 塊或者FB 塊若在OB 塊當中不調用，說明這個程序塊不執(zhí)行。

　　(2) 對程序進行修改的最佳狀態(tài)是離線狀態(tài)，要求改后保存，之后再下傳。

　　(3)STEP7 中的PLC 程序經過多次編輯，在運行后應適時進行壓縮。具體操作步驟：在線 PLC 模塊信息(Module Information) 內存(Memory)壓縮。

　　(4) 新建Project 的方法為：在File NEW 輸入 Project名稱，確認，雙擊Insert Station Simatic 300 Station，打開該站點online 鈕，點擊Hardware PLC Unload station，然后就可將基本程序內容復制到該站當中。

　　(5) 報警文本的編寫：報警文本的編寫應使用Dos 條件下Microsoft 的ASC Ⅱ編輯器，按照Dos 提示符鍵入Edit，就開啟了ASC Ⅱ編輯器。報警文本要有一定的格式和語法。( 見下表1)

　　報警故障代碼 300500

　　在下列故障代碼 1 后可能還有故障代碼數據 2，這用于說明終端塊 / 模塊的十六進制號碼。

　　故障代碼 0001H

　　故障文本 故障在：P -RAM

　　附加信息 1 -

　　附加信息 2 故障地址

　　注釋 在引導啟動中測試程序存儲器時確定，寫入的位示例不能讀回。

　　原因：控制組件上硬件故障。

　　僅對于驅動軟件 V1.x （EPROM 版本）故障。故障在下列下載版本中由系統(tǒng)故障 F034

　　或者 F035 替代。

　　補救措施 更換控制組件

　　故障代碼 0002H

　　故障文本 在 X 中故障：或者 Y ：-RAM

　　附加信息 1 -

　　附加信息 2 故障地址

　　注釋 在引導啟動中測試數據存儲器時確定，寫入的位示例不能讀回。

　　原因：控制組件上硬件故障。補救措施 更換控制組件

4 故障實例

　　西門子公司 840D 系統(tǒng)的數控磨床在應用中，一個時期內常產生 7000 號報警，報警一旦發(fā)生，機床便不能做其他項操作。在按復位鍵后或在關機重開后，故障可能消除。故障的分析和檢查。產生報警后應檢查機床控制部分的熱繼電器，若未發(fā)現出問題。按照數控系統(tǒng)的工作原理，產生 7000 號報警，PLC 相應標志位F108.0 應置“1”。

圖2 PLC 輸入 I2.0 電氣連接圖

　　6 個熱繼電器的常閉觸點串聯之后接入PLC 輸入端子的，在出現報警時，PLC 輸入12.0 的狀態(tài)確實變?yōu)椤?”，這時在線測量熱繼電器常閉觸點接線端子上的電壓，2MCB6B 上的1107 號接線端子上有電壓，而2MCB7 上的1107 號接線端子卻沒有電壓，檢查端子間的連線時發(fā)現，1107 號導線在2M CB6B 的接線端子上虛接。故障處理：緊固2MCB6B 的接線端子后，這個故障不再發(fā)生。