Resolución del Fallo de Hardware NCK en Siemens: Alarmas 2110, 2120 y 2130

Introducción

Una caída repentina del contacto del relé NC ready durante una operación de fresado pesado provoca inmediatamente que todos los ejes de avance entren en modo de seguimiento (follow-up), forzando una parada brusca e incontrolada en el canal activo. Esta interrupción crítica a nivel de emergencia ocurre cuando el núcleo de control numérico (NCK) de SINUMERIK detecta una anomalía de hardware, como un sobrecalentamiento del armario eléctrico o un fallo del ventilador del gabinete. La consecuencia física en planta es grave: un eje de sujeción (clamp) puede perder instantáneamente su posición de retención, o un cabezal (spindle) de alta velocidad puede experimentar una desaceleración incontrolada. En el peor escenario posible, el sistema interpreta esta inestabilidad eléctrica como un embalamiento mecánico del cabezal, lo que resulta en una pieza dañada en el mandril (chuck) o una herramienta rota en la torreta (turret) a medida que los ejes se desplazan fuera de las tolerancias de funcionamiento seguro.

Resumen Técnico

Especificación	Detalles
Códigos de Comando / Alarmas	2110, 2120, 2130
Grupo Modal / Categoría	NCK / Hardware Diagnostics
Marcas Soportadas	Siemens (SINUMERIK 840D sl, 808D ADVANCED)
Parámetros Críticos	MD10100 $MN_PLC_CYCLIC_TIMEOUT, MD10120 $MN_PLC_RUNNINGUP_TIMEOUT
Restricción Principal	Límites de temperatura (60°C +/- 2.5°C), umbral de velocidad del ventilador (7500 rpm), re-referenciación de ejes por pérdida de alimentación

Lectura Rápida

• Umbral de Temperatura: La temperatura ambiente del armario de control nunca debe superar el umbral de 60°C para evitar daños térmicos.
• Restablecimiento del Sensor: La temperatura interna debe disminuir al menos 7°C antes de que se pueda restablecer la alarma de temperatura 2110.
• Monitoreo de Velocidad del Ventilador: El ventilador de refrigeración de 24 VDC activa la alarma 2120 si su velocidad de rotación cae por debajo de 7500 rpm.
• Fallo de Voltaje del Encóder: La alarma 2130 indica una pérdida grave de alimentación del encóder (5V/24V) o un fallo de suministro del convertidor D/A (+/- 15V).
• Re-referenciación Completa: Se debe realizar una re-referenciación completa de los ejes después de recuperarse de un fallo de voltaje del encóder para mantener la precisión espacial.
• Límite Cíclico del PLC: Un bucle colgado en el programa de usuario del PLC que no incrementa el contador de vida cada 10 ms activa un tiempo de espera de señal de vida (sign-of-life timeout).

Conceptos Básicos

Los controladores CNC de Siemens utilizan sistemas de monitoreo de hardware para proteger las delicadas placas de procesador y la electrónica de retroalimentación contra fallos catastróficos. Cuando ocurren fallos de hardware del NCK, como la alarma de temperatura 2110 o la alarma de ventilador 2120, el control ejecuta una parada de seguridad inmediata para detener el movimiento. El relé NC ready se desactiva instantáneamente y los ejes son forzados a entrar en modo de seguimiento (follow-up). Esto evita que la degradación térmica dañe permanentemente la Unidad de Control Numérico (NCU), pero introduce graves riesgos de producción en la planta.

En entornos de mecanizado extremos, gestionar la temperatura del gabinete es una tarea operativa clave. Si el armario alcanza los 60°C ± 2.5°C, el NCK activa una advertencia de seguridad. Sin embargo, si el ventilador de refrigeración activo se degrada por debajo de 7500 rpm (de su velocidad nominal estándar de aproximadamente 8700 rpm), el calor se acumula rápidamente. Si se producen cortocircuitos en los cables de alimentación, estos activan la alarma 2130 de subtensión del encóder, lo que detiene inmediatamente el control de los ejes. Sin una alimentación continua de retroalimentación, un eje de sujeción (clamp) puede perder su posición de retención, lo que provoca que las piezas de trabajo se desprendan bajo cortes pesados, o un cabezal (spindle) podría girar sin control, de manera similar a la alarma ds1512-excess-velocity-alarm que se encuentra en otros controladores de movimiento.

Los programadores y operadores deben recordar que estas alarmas del sistema no son simples condiciones de software que se pueden borrar presionando RESET en el panel del operador. Resolver una alarma de temperatura 2110 requiere reducir la temperatura física del sensor al menos 7°C. Del mismo modo, recuperarse de un fallo de subtensión del encóder 2130 requiere una comprobación física de los cables del encóder en busca de cortocircuitos, seguida de una re-referenciación manual obligatoria de todos los ejes en ese canal para garantizar la precisión dimensional.

Estructura de Comandos

El NCK monitorea los módulos de hardware y las fuentes de alimentación a bajo nivel, independientemente del programa de G-code activo. Cuando se detecta una anomalía, el control genera un mensaje del sistema para identificar el módulo y la fuente del error. Estas alarmas del sistema son distintas de las advertencias de geometría estándar porque se originan directamente en el núcleo del sistema (system kernel) y requieren atención operativa inmediata.

La salida de diagnóstico utiliza una plantilla parametrizada para transmitir detalles cruciales. En lugar de emitir cadenas estáticas simples, el control rellena variables en tiempo de ejecución que detallan qué canal de CNC está afectado, el número de error específico del sistema y los argumentos de diagnóstico que representan lecturas físicas internas.

Estructura de la Sintaxis

[Channel %1:] System error %2 %3 %4

Donde %1 es el número de canal, %2 es el número de error del sistema, y %3 y %4 representan parámetros de diagnóstico de seguridad interna.

Parámetros de Control

Nombre del Parámetro	Identificador	Función	Valor / Rango Estándar
Tiempo de espera cíclico del PLC (PLC Cyclic Timeout)	MD10100 $MN_PLC_CYCLIC_TIMEOUT	Define el marco de tiempo de monitoreo cíclico de señal de vida para que el PLC incremente su contador.	100 ms
Tiempo de espera de arranque del PLC (PLC Running-up Timeout)	MD10120 $MN_PLC_RUNNINGUP_TIMEOUT	Define el tiempo máximo permitido para que el PLC se inicie y envíe su primera señal de vida.	1.0 segundo
Límite de velocidad del cabezal (Spindle Velocity Limit)	MD35100 $MA_SPIND_VELO_LIMIT	Establece la velocidad máxima de rotación del cabezal (spindle) permitida para evitar daños en el mandril (chuck) o embalamiento del cabezal.	Dependiente de la máquina

Aplicaciones de Marca

Siemens

Siemens gestiona las rutinas de diagnóstico de hardware a través de un intercambio de señales (handshake) profundamente integrado entre el NCK y el PLC. Si el ventilador del gabinete del NCK falla, o si el entorno supera el límite de temperatura de 60°C, el controlador activa temporizadores de datos de máquina internos. Dependiendo de la serie exacta de control, el sistema responderá con medidas de seguridad agresivas para proteger sus costosos componentes físicos. En los sistemas Siemens, los fallos de hardware no se pueden anular ni omitir, lo que garantiza que los operadores resuelvan físicamente los problemas de ventilación del armario antes de continuar con la producción.

Comparación de Marcas

Característica / Comportamiento de Alarma	SINUMERIK 840D sl	SINUMERIK 808D ADVANCED
Acción ante Fallo de Ventilador	Apaga el módulo de forma automática y forzada después de un tiempo determinado para proteger la NCU de la destrucción térmica.	Cambia el NC al modo de seguimiento (follow-up), desactiva el NC Start en el canal y establece señales de interfaz.
Protección de Hardware	Autopreservación agresiva (apagado forzado de la placa del procesador).	Protección estándar de modo de seguimiento (follow-up).
Disponibilidad de NC Start	El NC Start no está disponible en absoluto ya que la unidad realiza un apagado físico completo (hard power-off).	El NC Start se desactiva en el canal activo mediante señales de interfaz.

Análisis Técnico

Los controles de Siemens se distinguen de otras marcas de CNC por sus rangos de códigos de alarma altamente granulares y estrictamente segmentados y por su sólida integración con el PLC. En primer lugar, Siemens divide explícitamente las alarmas según su origen de hardware o software subyacente. Por ejemplo, las alarmas específicas del canal se sitúan entre los rangos 010000 y 019999, mientras que los fallos de hardware y alertas térmicas específicos del accionamiento se enrutan a los bloques de alarma SINAMICS 200000 a 299999. Esta clara separación ayuda a los equipos de mantenimiento a identificar rápidamente si un fallo se origina en la capa de ejecución lógica o en los módulos inversores de alta potencia.

En segundo lugar, Siemens presenta una arquitectura NC/PLC profundamente entrelazada que monitorea activamente la integridad del sistema. El NCK supervisa el contador de señal de vida del PLC cada 10 milisegundos. Si el programa de usuario del PLC se cuelga —por ejemplo, al no incrementar el contador de la interfaz interna NC/PLC dentro del plazo definido por MD10100 $MN_PLC_CYCLIC_TIMEOUT—, el NCK interpreta erróneamente esta pausa como un bloqueo de hardware y activa un tiempo de espera de señal de vida del PLC (PLC sign-of-life timeout) para paralizar de forma segura la máquina antes de que ocurran daños físicos. A diferencia de los sistemas Fanuc que realizan el seguimiento de los fallos del PMC y del lado de la máquina a través de pmc-alarms-pc030-pc090-pc097, Siemens gestiona la integración PLC-NCK mediante estrictos tiempos de espera de señal de vida. En contraste con las paradas de seguridad de hardware del NCK, los errores estándar de geometría de programación, como una alarma ps0062-illegal-depth-rough-cut, solo bloquean la ejecución de ciclos fijos específicos sin desactivar el relé NC ready.

Finalmente, la arquitectura de hardware exhibe comportamientos agresivos de autopreservación. En el SINUMERIK 840D sl, la detección de un ventilador faltante o defectuoso activa una rutina de seguridad automática que apaga por completo y de forma forzada la placa del procesador, sacrificando el ciclo de mecanizado activo para proteger la costosa NCU. Por el contrario, el SINUMERIK 808D ADVANCED se apoya en el modo de seguimiento (follow-up), desactivando el NC Start en el canal y utilizando señales de interfaz para proteger la máquina mientras mantiene el control encendido.

Ejemplos de Programas

Ejemplo de G-Code de Siemens

; Verificación de Seguridad del Hardware NCK de Siemens
MSG ("Check ambient temperature before spindle start")
$A_OUT[7] = 1
M0
; El arranque del cabezal solo se ejecuta después de la verificación manual
M3 S1200
M5
M30

ejecución en seco (dry run)

Durante una ejecución en seco, el operador activa el programa sin una pieza de trabajo. El CNC muestra el texto Check ambient temperature before spindle start en la pantalla y establece la salida analógica/digital del sistema $A_OUT[7] en alto (1), lo que puede activar un ventilador de refrigeración externo del armario o un sistema de ventilación. Luego, el programa se encuentra con el comando de parada de programa M0, que interrumpe inmediatamente la ejecución del programa. El operador debe verificar físicamente la temperatura del gabinete. Una vez confirmada, al presionar el botón Cycle Start se reanuda el programa, arrancando el cabezal (spindle) a 1200 rpm (M3 S1200), seguido de una parada del cabezal (M5) y el fin del programa (M30).

Análisis de Errores

Código de Alarma	Condición de Activación	Síntoma para el Operador	Causa Raíz / Solución
Alarma 2110	El sensor de temperatura ambiente del gabinete alcanza el umbral de 60°C ± 2.5°C.	Mensaje en pantalla de alarma; el ciclo de mecanizado activo se detiene y los ejes caen al modo de seguimiento (follow-up).	Sobrecalentamiento del armario debido a calor externo o fallo del aire acondicionado. El sensor solo se puede restablecer después de que la temperatura física se reduzca al menos 7°C.
Alarma 2120	La velocidad del ventilador de refrigeración de 24 VDC del NCK cae por debajo de 7500 rpm (velocidad nominal: 8700 rpm).	Advertencia en pantalla de alarma; dependiendo de la serie (ej. 840D sl), la NCU puede apagarse de forma forzada.	Degradación del motor del ventilador o acumulación de polvo en la vía de refrigeración. Reemplace toda la unidad del ventilador y el conjunto de batería del NCK inmediatamente.
Alarma 2130	Fallo de suministro de energía en el encóder (5V/24V) o convertidor D/A (± 15V).	El relé NC ready se desactiva; los ejes se inmovilizan inmediatamente.	Cortocircuito en los cables del encóder o fallo del módulo de fuente de alimentación. Compruebe si hay cortes físicos en los cables y realice una re-referenciación completa de los ejes después de restablecer la alimentación.

Nota de Aplicación

La pérdida de posición en un eje de sujeción (clamp) representa un fallo catastrófico cuando falla la alimentación del encóder durante un corte crítico. Si un cortocircuito en la línea de alimentación activa la alarma 2130 de subtensión del encóder, el par de retención física se degrada drásticamente, lo que permite que la fuerza de sujeción libere la pieza de trabajo en el mandril (chuck) o la torreta (turret) mientras el cabezal (spindle) todavía está girando. Los operadores que intenten borrar rápidamente el error y presionar Cycle Start provocarán una colisión grave porque las posiciones físicas de los ejes ya no coinciden con las coordenadas del control. Para evitar daños estructurales en la torreta (turret) o el mandril (chuck), el personal de mantenimiento debe volver a referenciar completamente todos los ejes del canal (re-homing manual) antes de ordenar cualquier movimiento automático. Limitarse a restablecer la alarma en el panel no recupera la alineación de coordenadas; si ocurre una subtensión en el encóder, el sistema de coordenadas se considera perdido y el referenciado físico es el único camino seguro.

Red de Comandos Relacionados

• WAITP(x): Detiene el cambio de bloque para ejes de posicionamiento hasta que el eje especificado alcance su posición de destino exacta, evitando movimientos durante las fluctuaciones de retroalimentación del encóder.
• WAITS(x): Evita el cambio de bloque para cabezales (spindles) hasta que el cabezal de posicionamiento alcance su objetivo exacto, eliminando riesgos de embalamiento.
• MSG(string): Muestra mensajes de diagnóstico en el panel del operador para instruir a los usuarios a realizar comprobaciones físicas del gabinete antes de iniciar los ciclos automáticos.
• M00: Detiene la ejecución del programa de forma forzada, permitiendo a los operadores verificar la temperatura del armario y el funcionamiento del ventilador de refrigeración antes de reanudar el movimiento.
• $A_OUT[x]: Establece salidas de sistema digitales para activar equipos de seguridad externos, como ventiladores de refrigeración de gabinete, cuando aumenta el calor ambiente.

Conclusión

El mantenimiento preventivo de la ventilación del armario eléctrico y del cableado de los encóders es la única defensa fiable contra los fallos de hardware del NCK. En talleres con altas temperaturas, realizar comprobaciones periódicas de la velocidad del ventilador de 24 VDC y limpiar los filtros del gabinete evita paradas imprevistas y el desecho de piezas a medio mecanizar. Garantizar que la temperatura del armario se mantenga por debajo de los 60°C evita el prolongado tiempo de inactividad necesario para enfriar el sensor y restablecer la alarma 2110, manteniendo la productividad de la planta y los ejes correctamente alineados.

Preguntas Frecuentes (FAQ)

¿Cómo se restablece el sensor de temperatura tras una alarma Siemens 2110?

Para borrar la alarma 2110, la temperatura interna del armario debe reducirse físicamente al menos 7°C por debajo del umbral de advertencia de 60°C antes de poder presionar RESET. Si intenta borrarla antes por software, el control la mantendrá activa debido al diseño de histéresis del hardware; como acción práctica inmediata, abra las puertas del gabinete, use ventilación externa temporal y limpie los filtros obstruidos antes de reanudar el ciclo.

¿Qué se debe hacer cuando aparece el aviso de velocidad de ventilador baja (alarma 2120)?

La alarma 2120 indica que el extractor de 24 VDC ha caído por debajo del umbral crítico de 7500 rpm (velocidad nominal de 8700 rpm) por acumulación de suciedad o desgaste del motor. En un control SINUMERIK 840D sl, el sistema forzará un apagado automático del NCU tras unos minutos para evitar daños térmicos destructivos; solicite inmediatamente un kit de recambio de ventilador y batería NCK, y detenga el ciclo actual de forma segura para realizar el reemplazo físico antes de que la máquina sufra un apagado forzado a mitad del corte.

¿Por qué es obligatorio referenciar los ejes tras solucionar la alarma Siemens 2130 de encóder?

La alarma 2130 de subtensión del encóder (5V/24V) o del convertidor D/A (± 15V) corta el lazo de retroalimentación, provocando la pérdida instantánea del cero absoluto del control. Si se realiza un movimiento de mecanizado o cambio de herramienta sin antes realizar la puesta a cero manual en modo de referencia, la máquina colisionará o producirá piezas defectuosas debido al desfase de coordenadas; compruebe el estado físico de los cables del encóder buscando cortocircuitos por refrigerante y realice un ciclo completo de re-referenciación en cada eje afectado antes de volver al modo automático.