转:记一次长达一周的西门子设备故障排查过程

事件要追溯到2014年,下午120接到工厂电话求助说一台西门子数控设备(840Dsl系统)突然自动停机,产品工件(热模)仍然在模具内,无法再启动设备取出工件。到现场后现场操作人员反馈,设备在正常运行时,突然无辜停机,并伴有火光(描述为类似电气短路状况)。根据现场维护人员提示控制柜内有一个24V电源分配器其中一回路因短路(过电流)亮红灯(西门子电源诊断分配器6EP1961-2BA00)。检查负载无短路性故障且分配器上的熔断器无熔断现象,按电源诊断分配器reset键后能够复位该报警(变为绿色)说明这个过流是瞬间性的。虽然这时供电已恢复正常但是就是无法再启动系统。根据现场描述(火光现象)查找多处可能出现故障的电缆(怀疑控制电缆存在短路性故障)结果没有实质性的进展。想通过断电重新启动系统,让设备启动起来,断电后还是无法启动系统。

开始检查PLC控制程序,发现M100.0(系统启动标志位)值无法为1。继续查找相关控制条件为I140.1I140.2都为OFF状态(正常应该是ON状态),故怀疑安全继电器的输入可能是由于某一个条件没有得到满足。仔细检查发现那个曾经过载过的回路是有30Y130Y2等控制继电器控制一部分电气供电的,且也是由安全继电器所控制,因为没有这个皮尔兹(PILZ)安全继电器的授权,故无法在线监控诊断。

为解决设备故障的根本原因,只能先申请购买皮尔兹授权和编程电缆线,因为这个购买需要时长,只能在此过程中抱着缩短恢复设备故障时长的心态再到现场检查线路,看是否能够找到一些排除问题的参考。(花了很大的精力查了30Y1/30Y2/30Y33 个控制Z轴控制电磁阀位置检测传感器(接近开关位置检测方式),怀疑有电磁阀卡芯,最后都是进入了安全继电器的,没有条件监控程序只能做暂时放弃。

第二天下午再一次到现场,检查发现以前自己在这台设备上因工艺要求添加的那台喷墨机械手的润滑油泵一直在工作,打开控制柜观察,这个电源回路是连接于液压站45KW的油泵控制空余的辅助触点上,且这个辅助触点在设备停止状态下仍然被吸合了,从控制原理上分析这时应该是断开的,接触器(设备编号K64.5),断开总电源后也未发现那个接触器标志杆退出,吸合的原因似乎找到(是否是机械部分卡死),于是拆下这个接触器,发现有2相主触点已经被熔接了(过电流的原因造成),且上部有水渍(电柜空调凝结水下落造成),由于这个接触器2相熔接,顺着检修思路拆下熔断器也发现有2相开路了(100A),于是打开这台45KW西门子电机接线盒用万用表测量3相绕组正常。为抓紧修理时长,赶紧和采购部联系西门子3RT1036-1BB40接触器的购买和熔断器事宜。

空调凝结水容易产生的原因,图示:

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第三天上午,到现场落实昨天晚上回寝室后怀疑电机可能存在机械方面的原因引起赌转的可能,打开电机后风扇防护罩拨动电机风叶转动灵活。让维护人员做挡水板,排除以后使用时凝结水再次落到下面的控制电气上,这样只能等待到周六接触器到达后再测试了。

增加凝结水挡水板,图示:

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第四天下午,接触器(1台)到货,安装好接触器后监控程序各控制位输出正常了,启动系统测试电机运行正常、电流在范围。

接下来是需要将设备归原点的操作(系统采用多个增量型编码器控制位置),这个真是想不到啊,后来问题会那么多又那么蹊跷。因为设备故障停止时在下位,又有断电一次操作,这样只能采用机械方式(液压千斤顶,将Z轴升高)打开Z轴缸油管(卸压操作),经过多次举升无法使Z轴定位在一定的高度后再操作回原点。最后发现这时P1泵又没有运行了,造成系统液压阀无压力来锁定而无法定位。检查后发现P1泵熔断器2相已经被熔断掉了,赶紧再订购250A的熔断器(90KW西门子电机)。

第五天周末回家休息,整理思路等待配件。

第六天上午,熔断器到货后,确认电机控制回路无故障,更换熔断器试机,熔断器立即熔断。检查发现星三角转换交流接触器(星、三角运行又被同时吸合),拆下发现主触点已经被熔接了(接触器上部还是有水渍,相邻2个控制区)。于是赶紧继续订购交流接触器3RT5055-6AP366个,抢修和备件用)。

第七天中午,订购的交流接触器到货,安装后先测试控制回路部分,发现这时与前几天更换过的星三角控制回路没有再进行星三角的工作转换,监控PLC程序转换正常,当检查到硬件(16入、16出)6SM323-1BL0-0AA0模块,当执行程序后模块全部的输出指示灯亮,分析控制程序发现这时不可能出现这种状况。于是电话联系(借用)模块事宜,最后到一个朋友那里借到该模块,更换后再测试这时星三角转换变为正常。合上主回路熔断器,启动系统实际给各电机通电后检查运行正常、电流在范围。于是,启动系统进行归原点操作,设备Z轴归原点(西门子数控原点的宝马标志)出现。

第八天上午,正常生产至今。

近一周的日日夜夜,结束这次维修过程。这样一步一步地走来,虽然也走了这么多弯路,正是由前面一些维修判断的铺垫,同时也因为没有放弃而一直在现场谋求发现问题查找问题的信心存在,最终排除了这个离奇的由于模块故障引起的一系列问题。可能大家都会有一个疑问,为什么就2个星三角控制搞了这么多天?我想有如下原因,第一我是人不是神,思路有时也有不开窍的时候,没有进行多次测试各电机状况;第二可能是这个模块间隙性故障,引起一次一次的不同输出区域的故障重现,这个只能是猜测了,因为我再无法恢复还原到当时的模块状态。回到办公室打开这个模块,发现输出是晶体管输出型,输出驱动集成块有明显的烧焦迹象。再次到现场和生产部门沟通后,增加了2路星三角控制回路经中间继电器(菲尼克斯)过渡到交流接触器的改进工作(国人惯用的手法),排除后患。

大卫说:故障排查有时会一帆风顺,一查就准,但更多的是一个逐渐探索的过程。在这个过程中,只要付出努力,就一定能解决问题。

【本文转自西门子工业技术论坛,作者WWCWWC

【本文由大卫说电气修改发布,20171031日】

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