西门子611D驱动功能分析及故障诊断
SINUMERIK840D/810D 配置的驱动一般采用 SIMODRIVE 611D，它包括两部分，即电源模块和驱动模块。
本文通过分析介绍两种模块的工作原理和功能，驱动模块的 检测方法，结合实际工作中电源和驱动模块出现的故障现 象，针对不同的故障原因，提出相应的故障诊断和维修方 [关键词]数控机床电源模块 驱动模块 故障，诊断 TM 前言西门子SIMODRIVE 611 系列驱动系统是一种高性能驱 动系统，能满足数控机床对驱动系统的稳定性和技术性能方 面等要求，包括高要求的动态响应，速度整定范围以及平 滑运行特性，通常用于西门子802D、840D、810D 以及海德汉 等数控系统中，实现机床的驱动功能。
611D 电源模块主要功 能是提供直流母线电压、电子电源、使能信号以及故障监控 功能。驱动模块一般由功率模块和控制模块以及驱动总线组 成，实现伺服对位置、速度和电流三个闭环控制。
电源模块西门子SIMODRIVE 611D 系列电源模块，通常也称为馈 电模块，主要为数控单元和进给驱动装置提供控制和驱动用 的电源，即产生直流母线电压和电子电源，同时监测电源和 模块的状态，通常直流母线电压根据馈电模块的类型，电源 模块分为不可控电源模块称为UI 电源模块，可控电源模块称 电源模块。
可控馈电模块直流母线电压稳定在600VDC，而不可控馈电模块的直流母线电压在490―644VDC 范围内波动，电子电源主要有+15VDC，-15VDC，24VDC 5VDC，由DEVICEBUS 设备总路线输出，供数控单元和驱动模 块内部工作使用。
1.1 不可控馈电模块 不可控电源模块采用不可控的功率二极管来实现整流 功能，把外部三相380V 交流供电电源整流为直流电源，通常 直流电压的经验为UDC=1.35UAC。UI 不可控馈电模块的直流 母线电压不可调节，适用于低压应用场合，通常有5KW，10KW 以及28KW 等级。
在UI 型馈电模块中，因为采用功率二极管 进行整流，所以当电机制动或减速时，直流母线上产生的制 动能量不能回馈到电网，这种制动能量可以存储在直流母线 上的大电容里。
1.2 可控馈电模块 可控馈电模块大的特点是直流母线电压可调节，直 流母线上的制动能量可以反馈到供电电网实现再生。它的整 流部分采用IGBT 功率晶体管实现整流。
1.3 电源模块常见故障分析
1.3.1 5V，5V 故障灯亮 公司中捷FK125 数控机床，采用西门子611 驱动，电 源模块上的15V，5V 红色指示灯亮，说明这两种电源电压出 现故障，故障原因有两个方面：电源模块本身电子电源转换 电路有问题；所联接的外部负载出现问题。首先关断电源， DC-Link 电压降到安全范围，断开X151（轴模块上），断开 端子X121、X141、X161、X171，上电，这时候故障消失，说 明电源模块本身没有问题，可能在端子接口中有短路情况存 在。
然后将端子依次加上去，发现是X151 扁平电缆的问题。 当加到W 轴模块时出现两红色指示灯亮起，说明驱动模块有 问题，将模块的控制板取出来，更新，这时故障排除。
1.3.2 外部供电电源故障灯亮 公司043-017 号昆明道斯数控加工中心，出现电源模 个指示灯中左边下面红色指示灯亮，说明外部电源有故障。首先要确定故障出现在上电时（Power up）还是在 使能时（Enable）。
如果在上电时，检查端子U1、V1、W1 X181是否缺相，并检查一下供电电压是否正常。如机床是在 使能时出现红色指示灯亮，则有可能是功率模块的故障，或 者电源模块本身故障。断开电源，等到DC-Link 电压降到安 全范围，从电源模块处断开直流母排的连接端，这样就将所 有的驱动模块从直流母线上脱开。然后上电检查电源模块。
故障依旧，说明驱动模块没有问题，故障应该出现在电源模 块，更换电源模块后故障排除。 驱动模块611D 数字控制模块用于控制1FT6/1FK7/1FN1/1FE1 1PH电机的运行，611D 结构有单轴模块和双轴模块两种。
驱动模块分为功率单元和数字闭环控制单元，通过设备总线与 驱动总线连接到系统。由于611D 数字控制单元结 SINUMERIK840C 或SINUMERIK840D 才能发挥其作用，所以 611D 的控制参数要通过840C 或840D 数控系统设定。
2.1 驱动模块连接 驱动模块上的脉冲使能触点T663/9 是一个输入信号， 当T663/9 触点闭合时，驱动模块各进给轴控制回路开始工 作，控制信号对该模块上的所有轴都有效。“脉冲使能”信 号由PLC 控制，有条件地使能各个驱动模块，如果直接短 接，则系统一旦上电，驱动模块的控制立即进入工作状态。
2.2 功率单元的检测方法 如果功率模块发生故障，那么集成在内部的半导体器 件（IGBT）就会有反应，可以通过电阻测试很容易地检测出 来。从图04 可以看出驱动模块功率单元的工作原理，功率 单元实现电源逆变主要靠6 个IGBT 晶体管的导通/关断动作 以及续流二极管的导通.关闭驱动的电源，等直流母线放电结 束，断开电机的连接端子（U2、V2、W2）。直流母线M600、 P600 上把模块与其他相邻的模块断开。用万用表的正极测试 M600 端，负极测试P600 端，如图05 所示。万用表显示的两 个二极管的压降值大约在0.7V ，如果显示的压降值在0V 者大于2.2V，则说明模块有故障。
2.3 进驱动模块常见故障分析
2.3.1 功率模块故障 公司FK110 数控机床，在加工的过程中出现“25201” 伺服故障报警。产生故障的原因有多方面的，如伺服电机、电缆出现问题；机械传动部分阻力过大；功率模块内部 故障等等。首先重启机床，上电完成后没有出现报警，说明 模块通过了自检，如有报警基本上可以肯定是驱动模块损 坏。第二步，加上驱动模块的使能后，如果马上产生报警， 原因主要是伺服电机、动力电缆短路或接地，说明功率模块 本身有问题。第三步，选择JOG 模式，进给倍率选择在低速 区，正、负方向移动一下就出现25201 号报警，通过轴驱动 参数1708 号查看负荷率，负荷率在移动瞬间只有40%多，说 明机械传动部分正常。
2.3.2 散热器温度报警 公司奥地利EMCO 数控车床出现300515 号报警，功率 单元大温度超出，这是功率模块常见报警之一。原因有 两方面，机械传动阻力过大，造成电流值过大，功率单元的 散热器温度过高；还有就是功率模块散热风扇坏。其监控机 制如图06 所示。在实际的维修工作中，特别夏季出现频繁， 绝大多数是因为散热风扇不工作造成的报警，通过更换风扇 故障排除。 结束语 在对模块故障诊断前，必须熟知各模块接口的定义， 掌握模块好坏的检测方法。特别是对于驱动模块，同一个报 警代码可能产生故障的原因有很多种，如出现25201 伺服故 障报警时，有可能是功率模块本身有故障，也有可能是电缆 线，伺服电机损坏，也有可能是机械传动部分出问题，也有 可能是测量系统有故障造成的，等等。要根据其它的报警提 示，结合模块监控参数，观察模块的指示灯状态，听传动部 位声音等手段来综合诊断故障点。
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