摘要：介绍书本型SINAMICS S120模块，说明S120模块组成，提出IPM功率模块及驱动电路对比检测维修方法，对模块进行了芯片级维修。
一、前言
学院数控加工实训中心，有六台数控铣床，数控系统为802Dsl，伺服驱动为SINAMICS S120，应用中出现故障，没有技术资料，只能采用对比法测量，定位故障部位，查阅相关技术资料，判断元器件好坏。
二、S120模块组成
图1为802Dsl数控铣床模块连接。电源模块型号6SL3130-7TE21-6AA3，16kW，MM1为双轴电机模块，型号6SL3120-2TE21-8AA3，18A/18A，分别驱动主轴和Z轴交流伺服电动机，该电机模块与电源模块相邻放置；MM2为也双轴电机模块，型号6SL3120-2TE21-0AA3，9A/9A，分别驱动X轴和Y轴交流伺服电动机。
图中，ALM中X24外接直流24V电源，X1外接380～480V交流电，使用中要串联与其功率相对应的电抗器，X200通过DRIVE-CliQ与数控装置802D sl的X1连接，X201连接MM1中X200。MM1中X1、X2外接主轴和Z轴交流伺服电动机，X202、X203分别接主轴和Z轴电机编码器，X201连接MM2中X200。双轴电机模块MM2中X1、X2外接X轴和Y轴交流伺服电动机，X202、X203分别接X轴和Y轴电机编码器。
三、S120模块故障维修
1.调节型电源模块IPM烧毁
故障现象数控铣床电源模块报警，电源模块READY指示灯为红色，一致处于亮的状态。
拆下电源模块，用万用表测量IPM (FS75R12KE3_B3)控制极与集电极管压降，IPM驱动有六组，四组中正确数值为0.707V(红接1)及0.776V(红接2)，对比测量发现有一组与其他不同，判断IGBT模块损坏。IPM有34个管脚，线路板为多层，仔细清理焊盘，小心拆下。
通常IGBT烧毁导致驱动电路损坏，对比测量发现光耦元件A786J及外围电路，查找与A786J类似的HCPL-786J资料，图2为HCPL-786J光耦原理，用热风机吹焊下A786J，对照HCPL-786J测量，发现已击穿。同时检测驱动电路供电变压器5046X005、稳压二极管、电容等损坏。
经观察和分析，FS75R12KE3_B3击穿的原因是双轴电机模块过载短路引起。购买FS75R12KE3_B3模块及其他元件，修复线路板后，故障排除。
2.双轴电机模块IPM烧毁
故障现象为数控装置显示报警号207841，显示信息为“轴Z1 驱动4 驱动：取消供电运行”。电机模块READY指示灯红色报警。
电机模块型号6SL3120-2TE21-8AA3，18A/18A。拆下电机模块，发现换熔断器已断开，IPM(Skiip 25 AC126V1)已烧坏。测量IPM前级驱动线路，发现用于驱动隔离的光耦HCNW 4506已击穿。图3为HCNW 4506中驱动原理，HCNW 4506的2、3脚为输入信号，6脚为输出信号。
故障原因为漏雨，驱动器进水，引起局部放电短路。测量中，还发现因电流太大，将多层PCB中间连线烧断，只有通过跳线的方法修复线路板。
3.双单轴电机模块过载报警
故障现象为显示报警号23006，显示信息为“X1驱动3功率部件：I2T过载”，电机模块READY指示灯为红色报警。
快速熔断器断开，拆开功率模块触发板，发现IPM(Skiip13AC126V1)烧坏，且线路板上有放电痕迹。测量线路板，IPM驱动有六组，四组中正确数值为0.764(红接U)及1.882V(红接G1)，对比测量发现有一组正反向相同，发现光耦HCNW3120已击穿。图4为HCNW3120驱动原理，图中，2、3脚为输入信号，7脚为输出信号，5、8脚为电源。驱动电路中，图5为变压器5046X005原理，2、5为输入，7、8及11、12为输出，变压器输出交流信号，经二极管整流及稳压，电容滤波后给HCNW3120提供直流电源。
更换模块，修复线路板后，故障排除。
4.主轴电机模块报警
故障现象为显示报警号025201，报警信息为“轴SP伺服故障”。显示屏显示“编号207955，轴SP驱动1 驱动：电机已经更改，参数：301”。
采用交换法，将主轴与Z轴编码器反馈信号交换，发现故障转移到Z轴，重点检查主轴反馈信号电缆及连接件。发现连接主轴反馈信号的高速接口DRIVE-CliQ 插接件接触不良，DRIVE-CliQ插接件结构同网线的水晶头，用大头针清理接头中的杂物，再用无水酒精清洗，用热风机吹干，重新连接，故障排除。
数控加工实训中心，有六台数控铣床，数控系统为802Dsl，伺服驱动为SINAMICS S120，应用中出现故障，没有技术资料，只能采用对比法测量，定位故障部位，查阅相关技术资料，判断元器件好坏。
四、经验教训
数控机床带自诊断功能，但部分报警并不能准确指示故障所在，维修时要进行具体分析。由于数控机床伺服系统存在相同的元件和类似驱动电路，在没有技术资料前提下，只能采用对比法静态测量，大概判断故障点，然后，查阅相关技术资料，判断元器件好坏。同时数控机床电柜一定注意防水防潮、防尘等，平时要加强维保，降低设备故障率。