工控文章

一、前言

西门子 SINUMERIK 系列数控系统在机床控制领域中应用广泛，OP 015A 操作面板作为人机交互的重要窗口，其显示状态直接影响设备的正常使用。然而，在长期运行过程中，部分用户会遇到面板显示异常的情况，其中“白屏伴随竖纹”是较为典型的一种。本文结合实际案例，对 OP 015A 白屏竖纹故障进行深入分析，并给出详细的排查及维修方案。

二、设备基本信息

• 操作面板型号：Siemens SINUMERIK Operator Panel OP 015A

• 分辨率：1024 × 768

• 屏幕型号：LG Display LM201WE2 系列（20.1 英寸工业液晶屏）

• 配套主控单元：Siemens SINUMERIK TCU 30.3（Thin Client Unit）

• 工作电压：24V DC（面板与主控均为此电压供电）

OP 015A 主要负责显示 CNC 界面与加工信息，其内部液晶模组通过 LVDS 信号线与 TCU 单元连接，由 TCU 完成数据处理与画面输出。

三、故障现象描述

在开机后，面板背光正常点亮，但屏幕整体呈现白色背景，并在画面中央及部分区域出现若干条竖直彩色或灰色细线。无论 CNC 系统是否正常启动，屏幕均无文字、图标或界面显示，且无进一步变化。

典型特征：

1. 背光正常，说明背光电路与电源供给基本正常。

2. 白屏状态下有竖纹，说明液晶驱动部分未能正常接收到完整的图像信号。

3. 故障为持续性，断电重启无改善。

四、故障原因分析

结合液晶显示原理及设备结构，白屏竖纹现象通常由以下几类原因引起：

1. 液晶面板本体故障

LM201WE2 液晶面板内部集成有 T-CON 驱动板，通过驱动 IC 控制屏幕的行列扫描。如果 T-CON 板元件损坏，或屏与驱动板之间的 COF/COG（Chip On Film / Chip On Glass）柔性连接出现断裂、虚焊，都会导致信号无法正常传输，从而出现白底加竖纹的症状。

2. 信号线（LVDS）连接异常

液晶面板与 TCU 30.3 之间通过 LVDS 线缆传输视频信号。若线缆接触不良、插头松动、针脚氧化，或线缆内部断股，会造成信号缺失或干扰，从而引发花屏、竖纹、白屏等问题。

3. 主控单元输出异常

如果 TCU 30.3 内部的显控处理芯片或相关供电电路故障，即便液晶屏与排线完好，也无法输出正常视频信号，导致面板仅显示白底。

4. 电源供电问题

液晶显示模块通常需要稳定的 5V 或 3.3V 电压作为逻辑电源，如果电压异常（过低、过高或波动大），可能会造成显示芯片无法正常工作，表现为白屏竖纹。

五、故障排查步骤

为快速定位问题，建议按照以下顺序进行排查：

1. 外观与基础检查

• 检查 OP 015A 外部是否有明显冲击、进水、腐蚀痕迹。

• 确认电源灯、温度灯状态正常，确保 24V 输入电压稳定。

2. 连接线缆检查

• 断电后，打开 OP 015A 外壳，检查液晶屏与信号板之间的 LVDS 排线插头是否松动。

• 检查插针是否有氧化、变形、烧蚀现象。

• 必要时用酒精清洁插针，并重新牢固插回。

3. 交叉互换法

• 使用一台正常的 OP 015A 面板接入故障现场的 TCU 30.3，观察是否恢复正常显示。

• 将故障 OP 015A 面板接入正常 TCU，判断是面板问题还是 TCU 输出问题。

4. 液晶面板检测

• 若确认是面板问题，可将 LM201WE2 单独拆下，用同规格的测试信号板进行点屏测试。

• 如果测试依旧白屏竖纹，则液晶面板或其 T-CON 驱动板损坏。

5. 电压检测

• 用万用表测量液晶逻辑供电（5V/3.3V）是否正常。

• 若电压异常，需进一步检查面板内部电源模块或 TCU 供电输出。

六、维修与解决方案

方案一：更换液晶面板

• 选购相同型号（LM201WE2）或兼容型号的工业液晶屏（注意接口类型、背光参数一致）。

• 价格参考：单块全新面板在 200~260 美元之间，部分高端或光面版本可达 300 美元以上。

• 更换时注意防静电操作，避免排线受损。

方案二：维修液晶驱动板（T-CON）

• 如果确定是驱动板故障，可更换驱动板或对损坏元器件进行更换（如电容、驱动 IC）。

• 这种方式成本低，但需要较高的焊接与检测能力。

方案三：修复信号线/接口

• 若是 LVDS 排线接触不良，可直接更换全新线缆。

• 清洁接口并加固固定卡扣，防止振动松脱。

方案四：维修/更换 TCU 30.3

• 如果是 TCU 视频输出电路损坏，可更换板卡或送至专业维修机构检修。

• 此类故障往往涉及 BGA 芯片，更换难度较大。

七、预防与维护建议

1. 保持环境干燥洁净，避免灰尘和油雾进入面板内部，防止接口氧化。

2. 避免频繁断电开机，防止电压冲击对驱动电路造成损伤。

3. 定期检查并固定排线，减少机械振动带来的松动风险。

4. 设备长期停机时，应定期上电运行，保持屏幕与驱动板工作状态。

八、结语

白屏竖纹是西门子 SINUMERIK OP 015A 操作面板较为常见的显示故障，主要原因集中在液晶屏本体、信号传输链路以及主控输出三个方面。通过系统化的排查流程，可以快速锁定问题源，并采取相应的维修或更换措施。对于生产设备而言，及时修复显示系统不仅可以恢复正常操作，也能避免因盲控造成的安全风险。