《數(shù)控機(jī)床故障分析與維修》課件第3章

第3章數(shù)控機(jī)床故障分析的一般方法3.1“孤立體法”與獨(dú)立單元分析法3.2觀察檢查法3.3自診斷功能法3.4接口信號(hào)分析法與信號(hào)追蹤法3.5PLC程序法3.6NC與PLC間信號(hào)交換檢查法3.7參數(shù)檢查法3.8更改狀態(tài)識(shí)別法3.9功能程序測試法3.10測量比較法與信號(hào)強(qiáng)制輸入法3.11試探交換法(替代法、交換法)3.12其它方法與名稱3.1“孤立體法”與獨(dú)立單元分析法

3.1.1獨(dú)立單元分析法獨(dú)立單元的涵義：

獨(dú)立單元——具有一定功能與簡單適配關(guān)系的、可與系統(tǒng)中其它部分/環(huán)節(jié)相結(jié)合的獨(dú)立部分。獨(dú)立部分

可以是一個(gè)裝置、一個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)元器件。甚至一根電纜或一個(gè)節(jié)/接點(diǎn)。一定功能

獨(dú)立部分具有特定的傳遞、放大與轉(zhuǎn)換等功能。適配關(guān)系

是指各獨(dú)立部分本身只對(duì)特定的輸入與輸出信號(hào)作用，而I/O信號(hào)之間具有一定的匹配關(guān)系(大多為比例關(guān)系)。在分析工作中，經(jīng)常利用獨(dú)立單元的I/O接口信號(hào)狀態(tài)分析來判定它是否有故障，稱之為“獨(dú)立單元分析法”。

獨(dú)立單元分析法當(dāng)獨(dú)立單元輸出不正常時(shí)，先查其輸入正常與否。如果輸入正常，則獨(dú)立單元本身有故障。

——因它喪失了應(yīng)有的特定功能(喪失了I/O信號(hào)間確定關(guān)系)。如果輸入不正常，則向前追查前一個(gè)獨(dú)立單元或考慮“負(fù)載效應(yīng)”。從圖3.1.1中，應(yīng)該注意到下面幾個(gè)特點(diǎn)：

(1)

獨(dú)立單元的輸入包括：正常輸入與干擾信號(hào)輸入。正常輸入：先了解所關(guān)心的獨(dú)立單元是有源的還是無源的。

——即：是否需要?jiǎng)恿υ?例如電源)。

·

有源獨(dú)立單元的正常輸入包括：電源輸入與信號(hào)輸入。

——所以，分析時(shí)電源不可忘！

例如：數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，可看作：電源系統(tǒng)、控制與位檢系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)放大、電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)等四個(gè)大獨(dú)立單元組成。

·

不同性質(zhì)的電源，有不同的輸入與輸出。干擾信號(hào)是一種不正常的輸入。因此，為保證獨(dú)立單元正常工作，除了單元本身完好之外，獨(dú)立單元應(yīng)該具有良好的防止干擾與抗干擾的措施。

圖3.1.1獨(dú)立單元可能有的輸入與輸出

(2)

數(shù)控機(jī)床中有三種電源：交流電源、直流電源或電池。

·

直流電源與直流電壓：數(shù)控機(jī)床上數(shù)控系統(tǒng)(包括CRT)工作電壓常見要求為±5?VDC。數(shù)控系統(tǒng)的I/O接口電路與一些直流電器工作電壓要求：±12?VDC、±24?VDC。這些直流電壓由一個(gè)或多個(gè)直流穩(wěn)壓電源供給。

·

交流電源與交流電壓：控制電路中交流電器的工作電壓可能要求為36VAC、48?VAC、11?VAC、220?VAC等，或者三相380?VAC。各種交流電壓是通過變壓器與低通濾波器等組成的供電系統(tǒng)提供的。需要了解主軸與各驅(qū)動(dòng)軸電機(jī)是直流電機(jī)、單相還是三相交流電機(jī)等。它們分別要求不同的電源及其電壓。需注意供電系統(tǒng)是集中供電還是分散供電、正常電源信號(hào)輸入與輸出的電壓及其波形。

·

電池：電池供電系統(tǒng)，由電池、電池夾及其充電電路(充電器)等組成。電池本身有壽命問題——有充電次數(shù)的限止。超過壽命極限，電池喪失化學(xué)反應(yīng)與存儲(chǔ)電能的能量——失效。另外，還有電池質(zhì)量與性能好壞問題，性能下降或質(zhì)量不好，會(huì)是短壽的。當(dāng)用直流電壓表測得電池輸出電壓不足時(shí)，為確定是否電池本身問題與是否需要更換電池，必須查電池輸入——即查前級(jí)充電器的輸出與電池夾的接觸是否良好。

充電器的輸出不正常就與其輸入的各種因素有關(guān)。例如無輸入或輸入不正常，可造成電池失電時(shí)間過長(或充電時(shí)間過短)有關(guān)。成因可能是：交流失電、充電器的輸入接口或上級(jí)直流電源輸出故障，或者充電器本身故障。充電電路給電池的輸入是直流電壓，電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng)存儲(chǔ)電能，輸出為一定電壓的直流電(例如1.25V)。//例如，MNC863T系統(tǒng)主板可充電電池有三節(jié)，每節(jié)電池正常時(shí)1.25V。每月累計(jì)開機(jī)時(shí)間必須>10小時(shí)，否則，電池存儲(chǔ)能量不夠，輸出電壓不足。//當(dāng)排除電池輸入的各種問題后，則是電池本身失效故障。

(3)

電纜線可分成兩類：電源電纜與信號(hào)電纜。

一根電纜線可看作一個(gè)獨(dú)立單元，一般應(yīng)該是1:1地傳輸輸入信號(hào)。電源電纜與信號(hào)電纜，顯然具有不同的性質(zhì)與特點(diǎn)。電源電纜線不僅具有電阻還有分布電容。電源電纜因電流熱效應(yīng)會(huì)發(fā)熱。它對(duì)電磁波有感應(yīng)效應(yīng)。它具有額定的電容量。它的外皮材料因溫度效應(yīng)而老化、因機(jī)械效應(yīng)而出現(xiàn)疲勞與蠕變等等。數(shù)字信號(hào)或開關(guān)信號(hào)電纜要求有抗電磁干擾的屏蔽層并且屏蔽層可靠接地。因此，電纜線的截面與長度、電阻大小、有無屏蔽與接地的特殊要求，是必須了解的。還必須分清電源線與電源地、信號(hào)線與信號(hào)地、屏蔽地。

一個(gè)節(jié)點(diǎn)/觸頭/接點(diǎn)也可看作一個(gè)獨(dú)立單元。線纜的接插點(diǎn)或接線的接點(diǎn)、機(jī)床電器的觸點(diǎn)都可以當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立單元。當(dāng)某點(diǎn)無輸出時(shí)，查其有無輸入信號(hào)。如某點(diǎn)輸入正常而無輸出，則為該點(diǎn)接觸不良故障。成因有：虛焊/虛接、氧化或腐蝕、污染等等。接觸不良還會(huì)產(chǎn)生交流噪聲(例如常在電動(dòng)機(jī)與變壓器的接線端子出現(xiàn))。接觸點(diǎn)電化學(xué)反應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生電噪聲(例如：一些接地點(diǎn))。特別是：接地點(diǎn)分成“模擬地”、“數(shù)字地”/“邏輯地”、“功率地”、“機(jī)床地”等，分別有不同的接線與電阻要求。

(4)必須了解所關(guān)心的獨(dú)立單元正常功能、正常I/O信號(hào)的類型與狀態(tài)。

一個(gè)大系統(tǒng)又可由許多小的獨(dú)立單元所組成。獨(dú)立單元的大小是按照診斷分析進(jìn)程的需要來劃分的。從故障大定位到故障精確定位過程，實(shí)際上是逐漸細(xì)分獨(dú)立單元、逐步逼近故障點(diǎn)的過程。為了分析系統(tǒng)輸出變化規(guī)律及其成因，系統(tǒng)框圖提供了直觀而簡潔的視圖——用來顯示系統(tǒng)由哪些獨(dú)立單元/環(huán)節(jié)所組成與相互的連接關(guān)系，便于分析與追蹤信號(hào)。

3.1.2各類框圖表示法獨(dú)立單元之間按照一定適配關(guān)系連接起來，可以構(gòu)成一個(gè)具有某種特定功能的“系統(tǒng)”——即一個(gè)較大的獨(dú)立單元。獨(dú)立單元的連接圖，就是“系統(tǒng)框圖”。由于可以根據(jù)需要來選擇獨(dú)立單元的大小。所以，系統(tǒng)框圖也可分成全部與局部。粗略分析時(shí)采用粗略的框圖，精定位時(shí)采用局部框圖。

常見框圖種類：

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系統(tǒng)組成框圖按功能件(裝置)/獨(dú)立功能單元組成。注重于“功能”。

·

系統(tǒng)連接框圖反映器件/裝置/獨(dú)立單元間電纜或接線關(guān)系。注重于“連線”。

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系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖以模塊/獨(dú)立電路結(jié)構(gòu)為獨(dú)立單元。注重于“構(gòu)件”。

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控制系統(tǒng)框圖按信號(hào)的控制與反饋關(guān)系的系統(tǒng)框圖。注重于“控制與反饋”。圖3.1.2所示的系統(tǒng)組成框圖，主要顯示步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

圖3.1.2KHD200型數(shù)控銑床的系統(tǒng)組成框圖

圖3.1.3KHD200型數(shù)控銑床系統(tǒng)連接框圖

圖3.1.4MNC863T數(shù)控車床系統(tǒng)組成框圖

圖3.1.5MNC863T數(shù)控車床的外部連接關(guān)系框圖

圖3.1.6數(shù)控車床(兩軸系)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖3.1.7一般液壓伺服控制系統(tǒng)框圖

一般來說，在初步故障類型判別(機(jī)/電、強(qiáng)電/弱電、硬/軟)與大定位(機(jī)床側(cè)/CNC系統(tǒng)側(cè)、伺服驅(qū)動(dòng)部分/位置檢測部分)時(shí)，選用系統(tǒng)組成框圖。例如：圖0.1.1～圖0.1.3，都是系統(tǒng)組成框圖，只是涉及的范圍不同。這種粗略的系統(tǒng)組成框圖，對(duì)所有的數(shù)控機(jī)床都適用，可以認(rèn)作是共性的東西，是需要記住并且應(yīng)該隨手可畫出的。

然后，進(jìn)一步分析時(shí)，可采用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。例如：CNC裝置的結(jié)構(gòu)框圖，可以清楚地了解具體構(gòu)件，也具有共性。有時(shí)，往往同時(shí)把它們的連接關(guān)系也表示出來，以利分析。例如下節(jié)中的圖3.2.1所示MNC863T的電源連接關(guān)系框圖——就是一種采用結(jié)構(gòu)與連接的組合框圖——即有共性，又有個(gè)性。在查閱系統(tǒng)框圖中需要注意個(gè)性的反映：變壓器、直流電源是共用一個(gè)，還是各自配有的；CNC裝置是與PLC、位置控制器是分立的還是組合成主板的。再如：傳動(dòng)裝置是皮帶、齒輪還是電磁離合器。電動(dòng)機(jī)是步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)或交流電機(jī)。以及，電磁抱閘還是電磁離合器制動(dòng)等等。

然后，進(jìn)一步分析時(shí)，可采用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。例如：CNC裝置的結(jié)構(gòu)框圖，可以清楚地了解具體構(gòu)件，也具有共性。有時(shí)，往往同時(shí)把它們的連接關(guān)系也表示出來，以利分析。例如下節(jié)中的圖3.2.1所示MNC863T的電源連接關(guān)系框圖——就是一種采用結(jié)構(gòu)與連接的組合框圖——即有共性，又有個(gè)性。在查閱系統(tǒng)框圖中需要注意個(gè)性的反映：變壓器、直流電源是共用一個(gè)，還是各自配有的；CNC裝置是與PLC、位置控制器是分立的還是組合成主板的。再如：傳動(dòng)裝置是皮帶、齒輪還是電磁離合器。電動(dòng)機(jī)是步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)或交流電機(jī)。以及，電磁抱閘還是電磁離合器制動(dòng)等等。

有關(guān)獨(dú)立單元之間連接關(guān)系問題，在粗略的框圖上是看不出來的。所以，在利用系統(tǒng)框圖分析故障成因時(shí)，應(yīng)該注意以下三個(gè)方面的問題：

(1)

I/O的匹配關(guān)系。有不少獨(dú)立單元間有專門的I/O裝置或稱I/O接口裝置。例如：變壓器、光電耦合器、RC阻抗器等。接口裝置的良好與否關(guān)系到信號(hào)的傳遞。有的只是簡單地要求接有匹配的輸入或輸出電阻。

(2)

有連接就有接觸問題。接觸不良是最為常見的故障。

(3)

獨(dú)立單元間一般由導(dǎo)線或電纜連接。用作信號(hào)線的電纜可分成：同軸電纜(高頻信號(hào)用)、多線的帶屏蔽層的電纜(有屏蔽接地問題與屏蔽良好與否的問題)、與扁平電纜(應(yīng)該注意折斷問題)等。

3.2觀察檢查法

這是一種“現(xiàn)象分析法”，或稱“常規(guī)檢查法”。凡在現(xiàn)場，維修人員根據(jù)感官(眼、耳、鼻與手)感覺來分析、判斷故障的，均可歸入此種方法內(nèi)。所以，這種方法，既包括了修前準(zhǔn)備中現(xiàn)場調(diào)查的內(nèi)容，還包括了電源及其接口的檢查、電纜的屏蔽與接地檢查、機(jī)床參數(shù)設(shè)置的檢查、狀態(tài)參數(shù)檢查等。

常規(guī)檢查內(nèi)容

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外觀檢查——即“直觀法”。先靜后動(dòng)，先外后內(nèi)原則，檢查機(jī)床外觀有無異常。不少故障表面上是系統(tǒng)故障，實(shí)際上是機(jī)械與接觸故障，易用直觀法找出故障部位及發(fā)現(xiàn)成因。

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預(yù)查軟故障——先一般后特殊、先軟后硬原則。首次使用的機(jī)床中，較多見的軟故障為開關(guān)位置錯(cuò)誤；調(diào)試階段易出現(xiàn)參數(shù)設(shè)置與程序錯(cuò)誤、環(huán)路中電位器設(shè)定錯(cuò)誤、短路銷選擇錯(cuò)誤；維修后機(jī)床的線路修改錯(cuò)誤等。所以，可按照技術(shù)手冊(cè)與控制中邏輯關(guān)系來檢查。

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電源及其接口檢查——先公后專原則，檢查LED狀態(tài)、保險(xiǎn)絲、電壓與波形。新/剛修后機(jī)床，應(yīng)查直流電源與接口電路阻抗匹配問題。電源板故障大多由穩(wěn)壓管損壞引起。老的或久置后的機(jī)床應(yīng)注意接口檢查。

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接地與屏蔽檢查——是否符合技術(shù)要求，有無接觸不良情況。

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接線、電纜與接插件檢查：交流負(fù)載的電纜相序是否正確、移動(dòng)電纜損傷與斷線、線路板污染后的短路、接插件的接觸不良等等。

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機(jī)床數(shù)據(jù)的檢查——故障出現(xiàn)時(shí)CRT上顯示的數(shù)據(jù)信息。

(注意：實(shí)際中，具體問題具體分析，可以跳過某些內(nèi)容與步驟。)

1.外觀檢查在現(xiàn)場調(diào)查中的外觀檢查——直觀法檢查時(shí)，維修人員先用人體的感官，采用望、聞、嗅等來注意發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生時(shí)所伴隨的各種聲(噪聲)、光、熱(異常發(fā)熱)、氣(焦糊味)、色(發(fā)熱元件表面的過熱變色、煙熏黑或燒焦、金屬燒結(jié)的亮點(diǎn)等)、形(磨損、破損、斷裂、移位、松動(dòng)、脫開/壓合、形變)、異動(dòng)(沖擊振動(dòng)與爬行)等異?，F(xiàn)象，由外向內(nèi)地(遵守“先外后內(nèi)”的原則)觀察設(shè)備的外貌與外部連接以及內(nèi)部器件的形貌，以判斷故障可能發(fā)生的部位。有些故障采用這種方法往往可以迅速找到故障成因。例如，驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)的電容與大功率管容易被擊穿，就可能在驅(qū)動(dòng)印刷板上有黑煙痕跡并留下焦味。

利用視覺在電氣方面，可分別觀察：熔絲是否熔斷以及熔斷后的顏色(見表4.1.3)；空氣斷路器與熱繼電器等保護(hù)裝置是否脫扣；接觸器、繼電器與各類開關(guān)的觸點(diǎn)是否燒蝕或壓力失常；大功率管與電解電容、變壓器等發(fā)熱器件有無發(fā)熱變色與膨脹變形；各線路板上元器件有無發(fā)熱變色、松動(dòng)、移位、破損、斷線或脫線；冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)是否正常；移動(dòng)線纜的外形是否老化折裂；各電纜接口有無異常；接地點(diǎn)有無銹蝕等等。在機(jī)械方面，注意觀察：傳動(dòng)鏈組件間是否間隙過大；固定鎖緊裝置是否松動(dòng)或銹??；工作臺(tái)導(dǎo)軌面、滾珠絲杠、齒輪及傳動(dòng)軸等表面的潤滑是否正常；運(yùn)動(dòng)器件是否有明顯的磨損、碰撞與變形現(xiàn)象等。

加工后工件表面有振紋情況：振紋具有明顯周期性以及周期的大小可以反映是傳動(dòng)鏈中故障所在；而周期性不明顯的，如果細(xì)密則可能是環(huán)的增益或刀顫問題；如果無規(guī)則振紋，則可能是傳動(dòng)鏈中的松動(dòng)或傳感器的松動(dòng)、刀具磨損等所致。

例3.2.1KMC-3000SD型龍門式加工中心，在安裝調(diào)試后不久，Z軸運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)偶爾報(bào)警：軸的實(shí)際位置與指令不符。直觀法發(fā)現(xiàn)：Z軸編碼器外殼被撞變形。故懷疑編碼器受損接觸不良。故障點(diǎn)測試表明成因?qū)賹?shí)，更換新的后故障排除。

//在新機(jī)床開箱檢查、安裝及運(yùn)行前應(yīng)該進(jìn)行機(jī)床外觀有無受損方面的檢查。//

例3.2.2

XHK716立式加工中心，在安裝調(diào)試時(shí)，時(shí)而出現(xiàn)故障現(xiàn)象：突然CRT顯示器無顯示，而機(jī)床還在繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；停機(jī)后重新開機(jī)一切正?！，F(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)：每當(dāng)車間門式起重機(jī)經(jīng)過機(jī)床上方時(shí)，往往就出現(xiàn)此故障現(xiàn)象。初步判斷為基礎(chǔ)振動(dòng)造成顯示板接口接觸不良故障。檢查顯示板上電路與器件的外觀與接線。發(fā)現(xiàn)：有一晶振的引腳缺少焊錫。停機(jī)斷電，取下顯示板，補(bǔ)上焊錫、將上面所有集成塊向插座緊壓一遍、用藥棉蘸無水酒精清理接插頭與插座后，重新插好。故障排除。

//顯然，是調(diào)試前的清理與檢查未作好，留下的隱患。//

例3.2.3

一臺(tái)數(shù)控磨床，在程序運(yùn)行中，進(jìn)行修整砂輪后，程序不再往下進(jìn)行，無報(bào)警顯示。外觀檢查操作面板各開關(guān)正常位置時(shí)，發(fā)現(xiàn)鑰匙開關(guān)置錯(cuò)位置。糾正后一切正常。

//不熟悉操作面板開關(guān)位置時(shí)，先在維修手冊(cè)上查出相關(guān)開關(guān)的代號(hào)與地址，現(xiàn)場可以調(diào)用診斷畫面，查對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，狀態(tài)對(duì)比后，可以得出操作錯(cuò)誤的信息。//

利用聽覺利用聽覺來發(fā)現(xiàn)各種因故障而產(chǎn)生的異常聲響并尋找聲源。例如，電氣方面：電源變壓器、阻抗變換器與電抗器等，會(huì)因鐵芯松動(dòng)或銹蝕等引起鐵片振動(dòng)發(fā)出吱吱聲；繼電器、接觸器等磁路間隙過大、短路環(huán)斷裂以及動(dòng)靜鐵芯或銜鐵軸線偏差、線圈欠壓運(yùn)行等原因會(huì)出現(xiàn)電磁嗡嗡聲；接線或觸點(diǎn)的接觸不良出現(xiàn)的呲呲聲；電氣元器件因?yàn)檫^流或者過壓失常運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的擊穿爆炸聲；電刷嚴(yán)重磨損等出現(xiàn)的絲絲聲等等。

在機(jī)械方面、氣控器件或液控器件的異常聲響，主要表現(xiàn)為傳動(dòng)副之間缺少潤滑而研磨的摩擦聲；零件的松動(dòng)、運(yùn)動(dòng)部件表面的點(diǎn)蝕或者相對(duì)表面間存有異物時(shí)出現(xiàn)的撞擊聲；漏油、漏氣或漏液出現(xiàn)的泄漏聲等；以及軸的動(dòng)不平衡、不對(duì)中或彎曲等產(chǎn)生的異常聲與振動(dòng)都屬于低頻振動(dòng)。當(dāng)軸不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也出現(xiàn)的高頻異常聲響或者軸的擺動(dòng)，并且與運(yùn)轉(zhuǎn)速度無關(guān)的，一般與電流環(huán)或者速度環(huán)的增益過大有關(guān)。因此，根據(jù)異常聲音的頻率，以及對(duì)比相同構(gòu)件的運(yùn)行與聲響，可以初步判斷故障類型及其部位，并決定故障點(diǎn)測試的合理手段與方法

例3.2.4JCS-018立式加工中心，在加工過程中Z軸突然出現(xiàn)異常振動(dòng)與噪聲，無報(bào)警顯示。立即停機(jī)，分開絲杠(故障隔離)后試車時(shí)仍有振動(dòng)——排除了機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)故障，大定位為Z軸伺服系統(tǒng)電氣故障。由于Z軸伺服單元無報(bào)警，所以懷疑是Z軸電機(jī)故障。將Z軸伺服單元來驅(qū)動(dòng)Y軸電機(jī)(試探交換法)時(shí)無故障現(xiàn)象。故斷定Z軸電機(jī)故障，更換之故障排除。

//注意：采用交換法時(shí)應(yīng)該避免產(chǎn)生“擴(kuò)大故障”的后果。這里如果用Y軸伺服單元來驅(qū)動(dòng)Z軸，顯然振動(dòng)依舊——習(xí)慣上稱作“故障轉(zhuǎn)移法”。我們不建議采用轉(zhuǎn)移故障方法，因?yàn)檫@樣有可能因電機(jī)的“負(fù)載效應(yīng)”會(huì)將好的伺服單元損壞。//

2.預(yù)查軟故障外觀檢查時(shí)，要深入調(diào)查。查閱操作記錄與維修檔案，與操作人員詳細(xì)交談，了解故障發(fā)生的背景情況，以充分掌握機(jī)床信息。這些調(diào)查無疑對(duì)迅速排除故障是有利的。例如，是否有人動(dòng)過機(jī)床，更改過機(jī)床參數(shù)、程序、短路選擇、電位器設(shè)定、線路以及軟件開關(guān)等等。并且在現(xiàn)場，需要對(duì)這些可能被修改的內(nèi)容逐一檢查。這些內(nèi)容，顯然是屬于“軟性故障”。所以，這部分工作也就稱它為“預(yù)查軟故障”。

例3.2.5

某單位數(shù)控加工是三班工作制。一次在接班后，一臺(tái)數(shù)控車床一進(jìn)行加工即出現(xiàn)刀具急劇磨損、加工質(zhì)量差現(xiàn)象。換刀后故障依舊。無任何報(bào)警。操作員(一位實(shí)習(xí)學(xué)生)馬上調(diào)出機(jī)床參數(shù)畫面，檢查參數(shù)設(shè)定。發(fā)現(xiàn)電流參數(shù)被修改而影響了刀具壽命與加工的穩(wěn)定性。原來是人為設(shè)置的故障。

例3.2.6

某廠8N系統(tǒng)在調(diào)試時(shí)出現(xiàn)多出10排孔的錯(cuò)誤。原以為是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的故障。計(jì)劃了故障判別流程。最后在檢查R參數(shù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)是計(jì)算出錯(cuò)而造成的編程錯(cuò)誤。

//顯然，對(duì)的CNC系統(tǒng)首次使用時(shí)出現(xiàn)的故障，絕大多數(shù)是屬于軟性故障，即編程與參數(shù)設(shè)定方面的問題。所以，應(yīng)該“先軟后硬”先查相關(guān)的軟件與參數(shù)。//

3.電源及其接口檢查讀懂電氣圖：在修前技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)應(yīng)該查閱機(jī)床的電氣手冊(cè)，了解設(shè)備的供電系統(tǒng)的組成、分布與連接，元器件的技術(shù)裝備及其備件情況。因?yàn)?，?shù)控系統(tǒng)組成的各個(gè)部分都需要電源供給，并且各自的電源要求不同。

例如，在閱讀電氣圖后，可以畫出機(jī)床的電氣連接框圖。圖3.2.1為MNC863T數(shù)控車床電源連接框圖。由圖可知：總電源是否正常，不僅與電網(wǎng)輸入是否正常有關(guān)，還與機(jī)床鑰匙開關(guān)、機(jī)柜總空氣開關(guān)以及機(jī)柜門微動(dòng)開關(guān)的位置正常與否有關(guān)；三相濾波器工作狀態(tài)是與輸入電源電壓是否受干擾相關(guān)；后續(xù)電源供給受控于空氣開關(guān)的正常工作；兩個(gè)伺服軸共享一個(gè)三相伺服變壓器，該變壓器不正常，兩軸系就均不能正常運(yùn)行；配電盤變壓器將380V交流電分別轉(zhuǎn)換成220V與24V交流電為直流電源與24V電源板供電，直流電源的兩種輸出分別為主機(jī)主控板(包括顯示器)以及I/O電路供電，24V電源小板為控制電路中電器供電。注意：電氣連接圖上的每根連線應(yīng)該理解為兩對(duì)接點(diǎn)與一條線。這里又可劃為6個(gè)大獨(dú)立單元(圖3.2.1中每個(gè)虛線框?yàn)橐粋€(gè)大獨(dú)立單元)。所以，讀懂電氣圖是診斷工作的基本功。

圖3.2.1MNC863T數(shù)控車床電源連接框圖

·

診斷中電源不可忘記！當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，要根據(jù)故障現(xiàn)象分析與故障大定位后，來決定先檢查哪部分的電源供給系統(tǒng)。

//就像電視機(jī)不亮，首先你會(huì)查電視機(jī)的電源指示燈亮不亮。不亮，你會(huì)查同一線路的燈亮不亮？燈亮，表明總電源是好的。接著你才會(huì)查插頭是否插好、是否電視機(jī)保險(xiǎn)絲熔斷……如果電源沒問題，你就會(huì)看看別的電視機(jī)有無音頻與視頻信號(hào)……//

·

電源供給的不同類型(交流電源、直流電壓或電池)系統(tǒng)及其不同技術(shù)指標(biāo)。

·

當(dāng)數(shù)控裝置系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，(根據(jù)獨(dú)立單元分析法)首先檢查它的直流電源輸入是否正常。

也就是將數(shù)控系統(tǒng)的直流電源插頭拔下，測量插頭的直流電源各輸出點(diǎn)電壓是否正常。如果不正常，在斷電情況下，檢查＋5V與0V點(diǎn)間的直流電阻應(yīng)該在40

左右。如果不正常，需要修理該直流電源。如果直流電源輸出電阻正常，則應(yīng)查直流電源的輸入——交流輸入電壓及其波形。交流電源電壓波動(dòng)一般在－15％～＋10％范圍內(nèi)波動(dòng)。如果不正常，需要查交流電源的濾波器、或考慮安排與其它設(shè)備分離的專用電源線、或安裝交流穩(wěn)壓電源，以克服電網(wǎng)的大波動(dòng)與干擾。如果交流電輸入正常，則表明直流電源存在問題。直流電源中故障大是多由穩(wěn)壓管損壞引起，部分是由于電容的擊穿問題。

·關(guān)于電源線連接。數(shù)控系統(tǒng)的I/O信號(hào)接口電路需要的直流電源電壓，往往是可以分別選擇＋5V、＋12V或＋24V。不同的直流電源電壓，分別需要在系統(tǒng)的I/O接口電路與電源端口間串接不同的電阻，以滿足阻抗匹配。例如，KND-200系列的數(shù)控系統(tǒng)，必須分別串接1.8k

去連接＋24V，100

去連接＋5V。所以，對(duì)于新機(jī)床或維修后的機(jī)床的電源檢查中必須注意直流電源與接口電路阻抗匹配問題。再根據(jù)情況，需要檢查各級(jí)的電源線連接情況、交流輸入線是否與外殼連通、邏輯地是否(應(yīng)該是)與直流地及外殼接通，等等。

4.接地與屏蔽檢查

·

NC上所有接地導(dǎo)線是否按照說明書規(guī)定的足夠截面(例如：＞2mm2)與限定的長度(例如：＜20M)，以保證接地電阻足夠的小(例如：CNC裝置的接地電阻不能大于1Ω)。(在后面章節(jié)將詳細(xì)介紹接地問題。)

·

接地導(dǎo)線不能構(gòu)成回路。

·

屏蔽線是否良好接地等。

不同數(shù)控機(jī)床可能有不同的接地要求。

//例如MNC863系統(tǒng)的要求為：

a.保證電氣設(shè)備、帶電金屬外殼與機(jī)床總接地端子間的阻抗＜0.1

。

b.系統(tǒng)的“邏輯地”與“伺服地”在機(jī)床側(cè)就近單獨(dú)接地，以保證“邏輯地”與大地間阻抗＜0.1

。具體做法是：從主機(jī)柜中數(shù)控系統(tǒng)的接地點(diǎn)引一根粗銅線接大地。

c.系統(tǒng)機(jī)殼應(yīng)與機(jī)床外殼接通(接線電阻＜0.1

)

d.系統(tǒng)＋5V不應(yīng)與外殼接通；保證系統(tǒng)＋5V對(duì)“邏輯地”的電阻＞35

。

e.配電盤＋24V與24V地均不應(yīng)與機(jī)床外殼接通。

f.伺服變壓器輸出的AC220V線不得與機(jī)床外殼接通；保證各AC220V線與保護(hù)接地端子間的絕緣電阻＞50M

。

g.?NC端所有電纜的屏蔽點(diǎn)均與機(jī)床外殼接通。//

5.接線、電纜與接插件檢查對(duì)于調(diào)試階段與剛維修后的機(jī)床需要檢查：是否按照接口說明書的設(shè)計(jì)來安裝電纜插件，以及電纜與模塊接插是否牢固；線路板連接是否正確；是否所有集成電路上器件正常而無變形等等。長期閑置或缺少維護(hù)的老機(jī)床，電纜的疲勞破損、接線點(diǎn)的氧化與腐蝕等會(huì)造成信號(hào)傳遞中的各種故障。

//例如，圖3.1.5

MNC863T數(shù)控車床的外部連接關(guān)系框圖，采用了國際上流行的大模塊多總線式結(jié)構(gòu)。它主板上的86芯總線包括了三個(gè)總線插槽：X10、X20與X30插槽，它們分別與對(duì)應(yīng)相同號(hào)的模板接插。每個(gè)插腳都有對(duì)應(yīng)的信號(hào)定義與具體說明，便于故障分析與檢查。//

6.機(jī)床數(shù)據(jù)的檢查根據(jù)故障現(xiàn)象分析，如果懷疑是軟件故障，可以分別檢查機(jī)床的數(shù)據(jù)或參數(shù)是否正常、有無被修改、設(shè)置有無錯(cuò)誤。必要情況下，由外接計(jì)算機(jī)、利用專有的系統(tǒng)軟件，可以執(zhí)行數(shù)控裝置中機(jī)床數(shù)據(jù)的清除或初始化，之后，再重新將正確備份數(shù)據(jù)輸入。檢查是否可以消除故障。

//例如，對(duì)于SINUMERIK802S數(shù)控系統(tǒng)，可以通過它的軟件工具盒中的TRANS802.BAT與機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行通訊，可以加載或卸載各種數(shù)據(jù)。//

3.3自診斷功能法

自診斷顯示的形式與故障信息軟件報(bào)警：CRT上顯示的報(bào)警號(hào)或報(bào)警信息。硬件報(bào)警：系統(tǒng)裝置(例如伺服單元)、模板(例如電壓模板、伺服板)/印刷板上的指示燈、七段數(shù)碼管與報(bào)警燈。信號(hào)診斷的實(shí)時(shí)狀態(tài)表：CRT上調(diào)用診斷畫面，或主控板上、或伺服單元上的七段數(shù)碼管相應(yīng)段的點(diǎn)亮或不亮來顯示實(shí)時(shí)狀態(tài)的ON/OFF，來獲得如下有關(guān)的信息(參見表2.3.4)。a.面板各開關(guān)/按鈕/旋鈕等器件與接線實(shí)時(shí)狀態(tài)。b.內(nèi)部狀態(tài)信號(hào)診斷的顯示。c.?CNC與MT間、CNC與PLC間、PLC與MT間的I/O接口狀態(tài)。例如：SINUMERIK802S這種經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)器上，以發(fā)光二極管進(jìn)行硬件報(bào)警。另外，它的PLC實(shí)用程序(LAP)除了對(duì)NC、機(jī)床面板的信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)施對(duì)急停及超程信號(hào)的監(jiān)控，對(duì)坐標(biāo)軸、軸、架、冷卻與潤滑等功能進(jìn)行控制之外，也在被監(jiān)控的信號(hào)存在問題時(shí)進(jìn)行報(bào)警。通過CRT屏幕上的報(bào)警文本(如表3.3.1所示)，可以了解有關(guān)報(bào)警號(hào)的故障成因及其排除方法。

表3.3.1SINUMERIK802S報(bào)警文本

MR-J2型伺服放大器(其前板面如圖3.3.1所示)，是一種數(shù)字式伺服放大器。在其前蓋下有七段顯示器與四個(gè)設(shè)置鍵。可以通過模式切換(MODE鍵)、設(shè)置按鈕(SET鍵)、向上鍵(UP)與向下鍵(DOWN)，在七段顯示器上進(jìn)行伺服參數(shù)的設(shè)置。又可查閱各參數(shù)設(shè)置情況。在選擇信號(hào)強(qiáng)制輸出模式(OUTPUTSIGNALFORCEDOUTPUT)下，進(jìn)行手動(dòng)進(jìn)給、伺服電機(jī)轉(zhuǎn)向試驗(yàn)與速度調(diào)試，以及不啟動(dòng)電機(jī)的情況下檢查伺服放大器的輸出等。在選擇報(bào)警模式(ALARMMODE)時(shí)可以在七段顯示器上顯示報(bào)警號(hào)來顯示欠壓、過壓、過流與過載等硬件報(bào)警內(nèi)容。它還能外接報(bào)警器或報(bào)警燈。

在線狀態(tài)下，七段顯示器的“8”字上半部線段分別可以顯示是否力矩達(dá)極限、位控、清除、復(fù)位、伺服啟動(dòng)、急停與正反限位等輸入信號(hào)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。其下半部線段分別可以顯示它的輸出信號(hào)狀態(tài)，諸如：編碼器反饋脈沖信號(hào)、扭矩報(bào)警、到位、扭矩達(dá)極限、零速信號(hào)與伺服準(zhǔn)備好等。

圖3.3.1MR-J2型伺服放大器

圖3.3.2MNC863T數(shù)控車床加工時(shí)CRT的顯示畫面

圖3.3.2所示為MNC863T數(shù)控車床加工時(shí)CRT的顯示畫面。CRT上部顯示：按復(fù)位鍵后自動(dòng)方式停止時(shí)加工的程序段(當(dāng)進(jìn)入自動(dòng)方式后，若加工區(qū)中無加工程序時(shí)就會(huì)顯示“FILL”)、采用絕對(duì)坐標(biāo)系、加工的工件計(jì)數(shù)，錯(cuò)誤信息No.2——加工程序出錯(cuò)的程序序號(hào)；下部顯示：現(xiàn)時(shí)工件坐標(biāo)值(ABS中)、主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速、當(dāng)前刀位號(hào)、系統(tǒng)已執(zhí)行過的輔助功能、現(xiàn)時(shí)機(jī)床拖板的移動(dòng)速度、故障出現(xiàn)時(shí)的時(shí)間以及報(bào)警號(hào)。顯然，如果操作員記錄下故障發(fā)生時(shí)的CRT畫面內(nèi)容，查維修說明書上關(guān)于報(bào)警號(hào)的說明，將有利于故障分析與定位。

例3.3.1

MNC863T數(shù)控系統(tǒng)，通電后出現(xiàn)不能動(dòng)作故障，無任何報(bào)警顯示。

修前技術(shù)準(zhǔn)備

·

查閱維修記錄：這是一臺(tái)處于正常使用期的老機(jī)床，無此類故障記錄。

·

查閱技術(shù)資料與維修手冊(cè)，以機(jī)床為研究對(duì)象，畫出與機(jī)床輸入與輸出動(dòng)作相關(guān)的系統(tǒng)框圖，如圖3.3.3所示。(機(jī)床MC，在這里包括了主軸與伺服單元等所有運(yùn)動(dòng)軸系。)

·

備好常用工具與維修手冊(cè)、電氣圖與電器說明書等資料。準(zhǔn)備好電源連接圖(見圖3.2.1)。

圖3.3.3與機(jī)床動(dòng)作有關(guān)的系統(tǒng)框圖

現(xiàn)場工作修前調(diào)查(先靜后動(dòng))得知：故障發(fā)生前未發(fā)生停電，電源電壓顯示正常；工作地環(huán)境如常。日常維修記錄似乎完整。老操作工正常。外觀檢查(先外后內(nèi))無明顯異常與無任何危險(xiǎn)跡象。機(jī)柜門的微動(dòng)開關(guān)完好。合上總電源給系統(tǒng)上電后，CRT顯示正常；電柜內(nèi)系統(tǒng)主板右下方主控板硬件報(bào)警紅燈不亮，說明主控板正常。據(jù)理析象故障特征：正常使用期老機(jī)床、主控板與CRT正常，但不能動(dòng)作。故障類型：初步定為硬件故障。

由獨(dú)立單元分析法：正常電源輸入而機(jī)床不動(dòng)作——無輸出。

MC有輸出：按指令規(guī)定的順序/路徑/參數(shù)作各種動(dòng)作/運(yùn)動(dòng)——正常輸出報(bào)警顯示的正常輸出MC無輸出：不動(dòng)作、不報(bào)警輸入→MC→輸出對(duì)于正常使用期的老機(jī)床，容易出現(xiàn)器件、線路或線纜故障。

羅列成因

以機(jī)床(包括所有軸系在內(nèi)的整臺(tái)機(jī)床)為獨(dú)立單元來分析。有故障不報(bào)警是一種無輸出，不動(dòng)作也是機(jī)床的一種無輸出。它們都是輸出不正常問題。根據(jù)獨(dú)立單元分析法，輸出不正常先查輸入。先公后專、先輸入后負(fù)載地分析機(jī)床的輸入。注意：“不能動(dòng)作”是所有的執(zhí)行運(yùn)動(dòng)部件都不工作。所以，最可能的成因必然是與共同的主電源回路(見圖3.2.1)、液壓、潤滑與冷卻系統(tǒng)、主控器、總線及其裝置以及主令電器有關(guān)(后面以“相關(guān)”來代替這些最可能的成因。)圖3.3.4機(jī)床(MC)輸入

啟動(dòng)自診斷不報(bào)警的可能成因分析：①?CNC主板電源或主板本身故障(這里，在外觀檢查中已排除)；②總線與I/O接口不良造成指令信號(hào)不能下達(dá)以及后續(xù)單元故障信號(hào)不能反饋；③故障成因不屬于報(bào)警顯示內(nèi)容范圍。(需要查維修手冊(cè)，系統(tǒng)的報(bào)警內(nèi)容)；④偶然干擾造成的參數(shù)混亂；⑤

報(bào)警系統(tǒng)繼電器及其線路不良而不能報(bào)警。

由觀察檢查可排除總電源回路、主控板與總線故障，以及機(jī)柜保護(hù)用微動(dòng)開關(guān)故障。最可能的故障成因：參數(shù)混亂，以及主令開關(guān)、液壓、潤滑或冷卻系統(tǒng)故障。——因?yàn)樗鼈冴P(guān)系全局(主令開關(guān)有：機(jī)床啟/停、急停、機(jī)床鎖住、復(fù)位。)確定步驟首先考慮：機(jī)床輸入有硬件動(dòng)作信號(hào)輸入與軟件(程序與參數(shù))輸入。先軟后硬——先查參數(shù)。先公后專——?先關(guān)心共有的器件，以判斷故障性質(zhì)究竟是軟的還是硬的。因?yàn)镃RT顯示正常，主板正常。雖無“啟動(dòng)診斷”報(bào)警，但可調(diào)用診斷畫面。查維修手冊(cè)上“報(bào)警一覽表”有關(guān)主令開關(guān)、液壓、潤滑或冷卻系統(tǒng)故障不在表格中——說明故障超越了啟動(dòng)診斷報(bào)警的內(nèi)容范圍，所以，無報(bào)警。確定診斷步驟與方法如下：

調(diào)用參數(shù)設(shè)置畫面

因?yàn)槭沁B續(xù)使用，又無停電事故，參數(shù)無混亂現(xiàn)象。

接口分析法

·

列出最懷疑部位：潤滑與冷卻系統(tǒng)、機(jī)床啟/停、急停、機(jī)床鎖住與復(fù)位開關(guān)。

·查出(從維修手冊(cè)上)相關(guān)部位信號(hào)標(biāo)志位代號(hào)及其意義，如表3.3.2中帶框字?？刹榈孟嚓P(guān)診斷位地址含義，系統(tǒng)采用正邏輯：“1”即“ON”,“0”即“OFF”。

表3.3.2MNC863T數(shù)控系統(tǒng)自診斷各位的定義

續(xù)表

確定正常/標(biāo)準(zhǔn)邏輯狀態(tài)：根據(jù)機(jī)床電控特點(diǎn)，開機(jī)時(shí)相關(guān)接口信號(hào)應(yīng)該具有的狀態(tài)(見表3.3.3)。

表3.3.3狀態(tài)對(duì)比表

表3.3.3狀態(tài)對(duì)比表

調(diào)出診斷畫面(見圖3.3.5)：查相關(guān)接口信號(hào)的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。

·狀態(tài)對(duì)比——對(duì)照兩種信號(hào)狀態(tài)(見表3.3.3)，發(fā)現(xiàn)：39C8-2、PB17-3與PB17-0信號(hào)實(shí)時(shí)狀態(tài)為“1”。而標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)應(yīng)為“0”。

故障定位：潤滑系統(tǒng)故障報(bào)警而導(dǎo)致機(jī)床急停。

由電氣原理圖了解該系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的器件——是潤滑油路、潤滑電機(jī)及其單相空氣開關(guān)(單相斷路器)QF12以及電纜(見圖3.2.1)。

·

故障點(diǎn)測試：因?yàn)闈櫥收蠄?bào)警來自斷路器QF12開關(guān)。所以先查之。??發(fā)現(xiàn)該斷路器脫扣。

追查脫口原因：潤滑油路堵塞是斷路器脫口的原因(不查成因不能馬上合閘！)。又在斷路器合閘時(shí)發(fā)現(xiàn)其彈簧機(jī)構(gòu)生銹。排除故障更換斷路器，疏通油路，故障排除，設(shè)備可正常運(yùn)行。

//需要補(bǔ)充說明：狀態(tài)對(duì)比之后可知，系統(tǒng)實(shí)際處于“急?！睜顟B(tài)。是潤滑系統(tǒng)斷路器QF12的脫口動(dòng)作給PLC輸入了潤滑故障報(bào)警信號(hào)，PLC才發(fā)出急停信號(hào)。脫口——是斷路器的的動(dòng)作輸出。一般根據(jù)“先查輸入后查負(fù)載”的原則，查電源輸入正常。再查負(fù)載的反饋效應(yīng)——?潤滑油泵電機(jī)是否過載——?查該電機(jī)的輸入油路是否堵塞。如果都正常，則應(yīng)該是斷路器的誤動(dòng)作——?本身失效故障。本案例中，顯然是因油路堵塞，潤滑油泵電機(jī)過載，造成了斷路器的脫口。//3.4接口信號(hào)分析法與信號(hào)追蹤法

接口信號(hào)分析法，是一種利用機(jī)床各環(huán)節(jié)(獨(dú)立單元)I/O接口信號(hào)實(shí)時(shí)邏輯狀態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)(正常)邏輯狀態(tài)對(duì)比分析，找出故障點(diǎn)的方法。前面已經(jīng)介紹過，系統(tǒng)框圖中的每個(gè)獨(dú)立單元，都具有特定的輸入與輸出信號(hào)。雖然信號(hào)可以分成各種類型，但是所有信號(hào)都只有兩種狀態(tài)：正常狀態(tài)與不正常狀態(tài)。如果按照正邏輯：可以將所有正常狀態(tài)定義為“1”，不正常狀態(tài)定義為“0”。那么，無論什么類型的信號(hào)狀態(tài)都只有兩種：“1”與“0”狀態(tài)。

接口信號(hào)分析法，首先需要進(jìn)行故障大定位，才能在眾多的接口信號(hào)中選擇相關(guān)的幾個(gè)進(jìn)行分析。而故障大定位，必須在觀察檢查法之后才可確定。另外，在接口信號(hào)分析中，實(shí)際上又需要結(jié)合自診斷功能法、獨(dú)立單元分析法與信號(hào)追蹤法等。所以，實(shí)際上接口信號(hào)分析法是一種綜合分析方法。所謂信號(hào)追蹤法，是根據(jù)電氣控制中下位單元的狀態(tài)是受控于上位單元邏輯狀態(tài)及其傳輸結(jié)果的原理，某單元輸入信號(hào)不正常就追查其上位單元輸出信號(hào)，如此逐級(jí)追查直到故障定位的方法。

接口信號(hào)分析法的步驟

·

勾畫系統(tǒng)框圖，是由系統(tǒng)工作與控制原理出發(fā)，依據(jù)與故障現(xiàn)象相關(guān)的分析勾畫。以便于故障的初步定位——判出最懷疑的部位——故障大定位。

·

查出與懷疑部分相關(guān)的I/O信號(hào)的意義與標(biāo)志位。(CRT上或維修手冊(cè)上查)

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獲得與懷疑部分相關(guān)的I/O信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)邏輯狀態(tài)，可從系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置中或從維修手冊(cè)上查到。也可從電氣圖上分析出每個(gè)器件正常時(shí)輸入與輸出的邏輯狀態(tài)。

·

獲得有關(guān)I/O信號(hào)的實(shí)時(shí)邏輯狀態(tài)，需要在主控板與顯示器處于正常的情況下，在調(diào)用的診斷畫面上查到。

·

狀態(tài)對(duì)比，將有關(guān)I/O信號(hào)的實(shí)時(shí)邏輯狀態(tài)與其標(biāo)準(zhǔn)邏輯狀態(tài)的對(duì)比中，判出故障器件。

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故障點(diǎn)測試，確定真正故障成因，排除故障。

接口信號(hào)分析法也是一種硬件故障診斷方法。其核心在于接口信號(hào)的狀態(tài)對(duì)比。因此，它的使用是有條件的。接口信號(hào)分析法的使用條件：

·

完成故障大定位：在與故障現(xiàn)象相關(guān)的系統(tǒng)框圖上確定懷疑的環(huán)節(jié)/接口。

·

具備狀態(tài)對(duì)比的依據(jù)：有相關(guān)部分的電氣控制圖與電器說明書及相關(guān)部件的I/O邏輯狀態(tài)說明書。如果沒有，需要測繪。

·可調(diào)用診斷畫面，以檢查相關(guān)信號(hào)的實(shí)時(shí)狀態(tài)：CRT與主控板必須是完好的。

如果不可調(diào)用診斷畫面時(shí)，則可以根據(jù)相關(guān)獨(dú)立單元間的信號(hào)連接與控制動(dòng)作流程圖，結(jié)合信號(hào)追蹤法與獨(dú)立單元分析法，向前進(jìn)行逐級(jí)測量分析與故障定位?；蛘哂枚搪蜂N(短路棒)等方法將所懷疑的環(huán)節(jié)進(jìn)行逐級(jí)隔離。采用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)強(qiáng)制輸入法，來觀察其輸出是否正常。應(yīng)用接口信號(hào)分析法的注意事項(xiàng)

1.同一個(gè)獨(dú)立單元往往有多個(gè)I/O接口，須清楚它們的位地址代號(hào)及其含義，并作記錄。

2.接口信號(hào)的狀態(tài)是隨程序流程進(jìn)行而發(fā)生變化的。往往需要重演故障，監(jiān)視診斷畫面來記錄程序各環(huán)節(jié)變化時(shí)刻的I/O信號(hào)狀態(tài)變化。如果不可重演故障，或不可顯示診斷畫面(如果原來或故障發(fā)生后無此功能)時(shí)，就必須用推理方法來得出。無論哪一種情況，預(yù)先畫好接口信號(hào)狀態(tài)變化的流程圖是必要的。

3.下位單元的輸入，即是上位單元的輸出。下位單元的輸入受控于上位單元的邏輯控制。所以，某單元輸出不正常而報(bào)警成為報(bào)警點(diǎn)時(shí)，實(shí)際故障點(diǎn)可能是它的上位單元輸出不正常。因此報(bào)警點(diǎn)≠故障點(diǎn)

例3.4.1

SINUMERIC850系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床中斷運(yùn)行，CRT上報(bào)警顯示：“1040DACLIMITREACHED”修前技術(shù)準(zhǔn)備

查報(bào)警含義為：“X軸放大器

數(shù)模轉(zhuǎn)換

達(dá)到極限”。即：由于X軸模擬量＞10V(極限值)而出現(xiàn)X軸閉環(huán)中斷。畫出相關(guān)的閉環(huán)控制系統(tǒng)的原理框圖，如圖3.4.1所示。

圖3.4.1X軸閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖

現(xiàn)場工作修前調(diào)查

X軸正向運(yùn)行中，油泵突然關(guān)閉，中斷運(yùn)行而發(fā)生上述報(bào)警。按“復(fù)位”，報(bào)警消失。重啟動(dòng)X軸不動(dòng)。油泵重又關(guān)閉。再次報(bào)警。故障特征：X＋移中突發(fā)中斷，軟件報(bào)警——X模擬輸出超限。外觀、電源與環(huán)境檢查一切正常。手動(dòng)電機(jī)軸無異常聲響與振動(dòng)、無機(jī)械阻力。

據(jù)理析象報(bào)警內(nèi)容為：X軸伺服放大器輸出不正常。根據(jù)獨(dú)立單元分析法，要考慮它的輸入與負(fù)載效應(yīng)(電機(jī)與制動(dòng)問題)。故障大定位：X速度環(huán)。根據(jù)閉環(huán)工作原理與報(bào)警機(jī)理，分析故障現(xiàn)象：

·可以軟件報(bào)警，表明：CRT與主控板完好。

·

復(fù)位可以消除報(bào)警，但X不動(dòng)，然后油泵停止。表明：由X軸停止引起油泵突然停止。所以，可以排除油路故障。

·

報(bào)警機(jī)理：滿足上述不等式。如果參數(shù)設(shè)置正確，成因就是X軸伺服放大器輸出過大。

由閉環(huán)原理，成因有三個(gè)：輸入不正常、負(fù)載效應(yīng)或伺服放大器本身故障。伺服放大器的輸入：包括正輸入與負(fù)輸入(見圖3.3.4)。正輸入：除了電源輸入(電源檢查正常)外，是來自PLC的指令信號(hào)。負(fù)輸入：反饋信號(hào)與機(jī)械阻力(傳動(dòng)阻力或剎車保護(hù)裝置的制動(dòng)力)外觀檢查時(shí)，沒有發(fā)現(xiàn)非常機(jī)械傳動(dòng)阻力與非法制動(dòng)。“負(fù)載”中：伺服電機(jī)沒有過熱、過載、異常振動(dòng)與噪聲，可排除在外。

有反饋信號(hào)——如果無反饋信號(hào)伺服單元會(huì)有“伺服未準(zhǔn)備好”報(bào)警。所以，反饋信號(hào)故障也可排除。

·

由經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：凡“突發(fā)”性故障，大多為“接觸性”故障。因此判定，故障類型：硬件故障。羅列成因

X進(jìn)給鍵跳開故障造成制動(dòng)、PLC控制器或其I/O接口故障、制動(dòng)裝置故障后突然誤動(dòng)作以及伺服放大器的調(diào)節(jié)器單元故障。確定采用接口信號(hào)分析法。

接口信號(hào)分析法

(1)列出懷疑部位為：X進(jìn)給鍵、PLC控制器、制動(dòng)裝置以及伺服調(diào)節(jié)器。

(2)查相關(guān)的接口信號(hào)位地址及其標(biāo)準(zhǔn)邏輯狀態(tài)：在CRT上調(diào)出X軸專用接口數(shù)據(jù)塊DB32。由說明書查得：X軸地址為k＝0，X軸報(bào)警地址為n＝8200。在CRT菜單下，查到有關(guān)禁止X軸進(jìn)給的報(bào)警地址及其內(nèi)容的提示畫面，有兩個(gè)頁面是與所懷疑單元的有關(guān)。于是，分別在DW3(因?yàn)閗＝0，禁止位DWK＋3＝DW3)與DW1(禁止位DWK＋1)兩個(gè)模塊接口數(shù)據(jù)畫面上查到所有有用數(shù)據(jù)，列于表3.4.1中的左邊四個(gè)欄目。

(3)

接口信號(hào)動(dòng)作流程及其邏輯狀態(tài)分析：從系統(tǒng)框圖上分析接口信號(hào)傳遞關(guān)系——接口信號(hào)的上下位關(guān)系與流程(見表3.4.1中的右邊三個(gè)欄目)；先搞清相關(guān)接口信號(hào)在CRT診斷畫面上自右向左插腳號(hào)(Bit)排序中的位置，列于表3.4.2中。

表3.4.1相關(guān)單元的接口數(shù)據(jù)

表3.4.2正常情況下接口信號(hào)的狀態(tài)

(4)

重演故障。CRT上調(diào)用有關(guān)接口信號(hào)狀態(tài)的診斷畫面——這里是重新啟動(dòng)X軸，來觀察實(shí)時(shí)接口信號(hào)。可能需要重復(fù)多次觀察才行。相關(guān)接口信號(hào)的實(shí)時(shí)狀態(tài)畫面情況列于表3.4.3。

表3.4.3實(shí)時(shí)接口信號(hào)的狀態(tài)

(5)

狀態(tài)對(duì)比。結(jié)果是：DW1的Bit10為“0”，而其上位信號(hào)(在DW3中)狀態(tài)正常。伺服驅(qū)動(dòng)單元不能使能故障。故障定位：伺服單元的輸入接口為故障點(diǎn)。

(6)故障點(diǎn)測試與故障排除。故障特征為“突發(fā)性”，多為接觸不良。懷疑伺服單元輸入接口接觸性故障。停機(jī)。擰開伺服單元上該信號(hào)接線端子，進(jìn)行接點(diǎn)清理，并重新擰緊。再次機(jī)床通電，啟動(dòng)X軸，一切恢復(fù)正常。故障排除。

3.5PLC程序法

PLC程序法，是根據(jù)機(jī)床電氣控制部分的程序化特點(diǎn)(梯形圖或控制流程圖)，結(jié)合系統(tǒng)電氣連接圖與系統(tǒng)自診斷，進(jìn)行信號(hào)邏輯狀態(tài)對(duì)比分析，找出故障點(diǎn)的方法。

這種方法要求能讀懂電氣圖、能根據(jù)控制原理勾畫梯形圖以及充分應(yīng)用自診斷。

PLC程序法特點(diǎn)

·

它的分析原理等效于傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制電路分析法。

——理論依據(jù)

·

與傳統(tǒng)的電路圖分析法不同。

——它還可處理PLC直接報(bào)警點(diǎn)以外的間接報(bào)警點(diǎn)。

·

它是利用自診斷或電器動(dòng)作狀態(tài)來獲知信號(hào)實(shí)時(shí)邏輯狀態(tài)。

——與信號(hào)正常標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的狀態(tài)對(duì)比來判出故障點(diǎn)。

·它遵守診斷流程執(zhí)行的步驟。

由于PLC程序是機(jī)床制造廠根據(jù)機(jī)床電氣控制特點(diǎn)而編制設(shè)計(jì)的，也就是說，PLC程序的邏輯是完全符合機(jī)床電氣控制原理(電氣控制流程)的。因此，PLC程序法，是與繼電器邏輯控制電路圖分析法等同，是一種控制信號(hào)邏輯狀態(tài)分析法。也因此，PLC程序法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床報(bào)警與用戶報(bào)警的全面處理。PLC程序法診斷步驟來保證故障定位的準(zhǔn)確性與高效性，所以具有廣泛的適用性。

PLC的用戶編程語言常用的是STE-5編程語言。PLC編程時(shí)常采用三種表達(dá)形式：語句表(STD-StatementList)、梯形圖(LAD-LadderDiagram)和控制流程圖(CSF，ControlSystemFlowchart)。程序編制時(shí)一般采用“模塊化結(jié)構(gòu)”，即是把總程序分為單獨(dú)的、閉合型的程序模塊：組織模塊(OB)、程序模塊(PB)、功能模塊(FB)、步進(jìn)模塊(SB)與數(shù)據(jù)模塊(DB)。其中，功能模塊是包括了專用控制器的報(bào)警功能、計(jì)算功能與調(diào)試功能等?？赏ㄟ^“語言”來調(diào)用這些程序模塊，實(shí)現(xiàn)組合程序。

PLC程序法的核心也是接口信號(hào)的狀態(tài)對(duì)比。接口信號(hào)分析法是在故障大定位之后，對(duì)懷疑的幾個(gè)接口信號(hào)進(jìn)行分析。PLC程序法在程序流程分析后就可以進(jìn)行故障大定位，之后再采用了接口信號(hào)分析法。因此，它們?cè)诮涌谛盘?hào)狀態(tài)對(duì)比分析上的原理是相同的。

PLC程序法的步驟步驟一：按PLC報(bào)警號(hào)或程序停止的環(huán)節(jié)，找出：報(bào)警點(diǎn)的輸入與輸出點(diǎn)，及其對(duì)應(yīng)的標(biāo)志位、計(jì)數(shù)器或計(jì)時(shí)器。步驟二：查找與報(bào)警點(diǎn)有關(guān)的所有的程序段/塊、梯形圖或動(dòng)作控制流程圖，獲得相關(guān)信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)邏輯狀態(tài)。步驟三：調(diào)用診斷畫面，或編程器，讀取相關(guān)信號(hào)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。步驟四：兩種信號(hào)狀態(tài)對(duì)比，判出異常信號(hào)位置即為故障點(diǎn)。

步驟五：查出故障點(diǎn)對(duì)應(yīng)的元器件——故障器件，進(jìn)行故障點(diǎn)測試。步驟六：排除故障。根據(jù)不同故障：性能/功能/連接或接觸故障來決定修復(fù)或換件。

注意·

報(bào)警點(diǎn)≠故障點(diǎn)·

報(bào)警點(diǎn)是受上位邏輯運(yùn)算影響的·

對(duì)應(yīng)同一報(bào)警點(diǎn)可涉及多個(gè)程序模塊

在應(yīng)用PLC程序法時(shí)，根據(jù)機(jī)床電氣控制原理圖，可以在主機(jī)上調(diào)出其梯形圖或控制流程圖(具體取決于它編程中采用的表達(dá)方式)，找出與控制現(xiàn)象有關(guān)的模塊。從維修手冊(cè)上查找有關(guān)器件的標(biāo)志位、代號(hào)及其信號(hào)的正常邏輯狀態(tài)。(但是，需要注意的是，日本的數(shù)控機(jī)床的梯形圖往往采用日本自己特有的語言。只有對(duì)PLC基本功能、基本表達(dá)形式與基本模塊結(jié)構(gòu)了解的情況下，才能通過觀察控制過程與工藝流程后，破譯它而不需要會(huì)日文。)當(dāng)資料不全時(shí)，需要測繪畫出梯形圖，或者根據(jù)機(jī)床的控制動(dòng)作流程，畫出控制動(dòng)作流程圖。

顯然，從PLC程序法的內(nèi)容與步驟上看，PLC程序法是有使用條件的：

·

完整的電氣控制圖與電器說明書，以及有關(guān)控制件邏輯狀態(tài)的說明書。如果沒有，需要測繪。

·

可調(diào)用診斷畫面——CRT與主控板應(yīng)該是完好的。

·

適用于程序中斷故障停機(jī)時(shí)?？梢允怯蠵LC報(bào)警顯示，或者是沒有報(bào)警形式的情況。

然而，實(shí)際應(yīng)用中，無論有無PLC報(bào)警，只要PLC可編程控制器、主控板正常，就都可以應(yīng)用PLC程序法。這是因?yàn)镻LC程序法是基于機(jī)床電氣控制部分的程序化特點(diǎn)與PLC程序的邏輯關(guān)系的。無報(bào)警時(shí)，可調(diào)出程序停止時(shí)相關(guān)的程序模塊或梯形圖來，(即使沒有現(xiàn)成的梯形圖與程序模塊，也可以分析機(jī)床控制動(dòng)作過程。)畫出動(dòng)作控制流程圖。然后，找出程序停止的環(huán)節(jié)——作為“故障大定位”環(huán)節(jié)，將它作為一個(gè)獨(dú)立單元來分析其輸入與輸出。找出該環(huán)節(jié)相關(guān)的所有器件及其信號(hào)的代號(hào)與正常邏輯狀態(tài)。如果不可調(diào)用診斷畫面，也可根據(jù)實(shí)際情況判出信號(hào)的實(shí)際邏輯狀態(tài)。之后，同樣可以進(jìn)行狀態(tài)對(duì)比，進(jìn)行故障定位。

從PLC報(bào)警文本內(nèi)容看，雖是由CRT顯示的軟件報(bào)警方式，實(shí)際可涉及軟件故障與硬件故障。在調(diào)試階段，才可能出現(xiàn)程序與參數(shù)設(shè)置方面的故障。在正常使用期，往往在斷電后、電磁干擾、老機(jī)床RAM及其電池的失效時(shí)才出現(xiàn)參數(shù)與加工程序混亂或丟失的軟件故障。當(dāng)環(huán)境正常與供電正常的情況下，程序中斷故障停機(jī)，多由硬件故障引起。在正常使用期的機(jī)床，軟件故障一般容易檢查出來，而硬件的性能與功能性故障往往不易檢查。這時(shí)，當(dāng)判定故障類型為硬件故障后，PLC程序法不失為一種有效的硬件故障分析法(例如前面的例2.3.3)。

例3.5.1

一臺(tái)在正常使用期的SIMENS880系統(tǒng)的德國UFZ6加工中心出現(xiàn)機(jī)械手不能自動(dòng)換刀故障。故障現(xiàn)象：機(jī)械手進(jìn)入刀座后，機(jī)床自動(dòng)中斷，CRT報(bào)警顯示“讀禁止”。修前技術(shù)準(zhǔn)備該機(jī)床的床身較大。根據(jù)技術(shù)資料與維修手冊(cè)了解到自動(dòng)換刀工作：其主軸有兩種換刀方式——?立式與臥式。由機(jī)械手從刀庫自動(dòng)取刀換刀，自刀庫機(jī)械手在約3M長的導(dǎo)軌上滑向主軸，并可上下翻動(dòng)來滿足主軸不同換刀方式的需要。滑動(dòng)是由液壓驅(qū)動(dòng)。機(jī)械手的換刀動(dòng)作共分28步。每一步都是在PLC裝置接收到來自相應(yīng)位置接近開關(guān)的檢測到位后的反饋信號(hào)。感應(yīng)式接近開關(guān)分別安裝于機(jī)械手的不同位置，每個(gè)接近開關(guān)上都有指示燈來顯示其電源接通。根據(jù)自動(dòng)換刀控制工作原理，畫出與故障現(xiàn)象相關(guān)階段的機(jī)械手換刀動(dòng)作控制流程圖，如圖3.5.1所示。

圖3.5.1機(jī)械手換刀動(dòng)作控制流程圖

機(jī)械手移動(dòng)接近刀庫而進(jìn)入刀座。機(jī)械手的拔刀動(dòng)作是在夾刀繼電器動(dòng)作之后。該繼電器是由PLC裝置先后接收到接近開關(guān)動(dòng)作信號(hào)與到位信號(hào)這兩個(gè)反饋信號(hào)之后發(fā)出的指令。因此，機(jī)械手進(jìn)入刀座后程序停止的環(huán)節(jié)為“夾刀繼電器的夾刀動(dòng)作”。繼電器不動(dòng)作，可能是無輸入——PLC未發(fā)出指令、信號(hào)受阻或者正常時(shí)輸入繼電器本身故障。

修前調(diào)查

外觀與環(huán)境檢查正常、各接近開關(guān)電源指示燈都正常。手動(dòng)夾刀繼電器動(dòng)作正常。據(jù)理析象由修前調(diào)查可知，程序停止的環(huán)節(jié)應(yīng)該為“到位發(fā)訊”。故障機(jī)理分析由機(jī)械手進(jìn)入刀座的事實(shí)，PLC未能發(fā)出夾刀繼電器動(dòng)作指令，有兩種情況：一種情況：雖然機(jī)械手進(jìn)入刀座，但是未能到位就中止了?？赡芤?yàn)椋簷C(jī)械手因機(jī)械故障而受阻；或是移近刀庫時(shí)PLC未接收到接近開關(guān)動(dòng)作發(fā)訊的反饋信號(hào)，以致PLC中止了機(jī)械手的動(dòng)作。

另一種情況，機(jī)械手進(jìn)入刀座后到位，PLC未能收到到位信號(hào)；或者是PLC在接收到到位信號(hào)之前卻未接收到接近開關(guān)動(dòng)作發(fā)訊的反饋信號(hào)。無論哪種情況，在排除了機(jī)械手本身可能存在的機(jī)械故障之外，其成因都出自兩個(gè)反饋信號(hào)的發(fā)出、接收與傳遞環(huán)節(jié)。即可能成因?yàn)椋航咏_關(guān)或位置開關(guān)未能發(fā)訊。反饋信號(hào)受阻或PLC相應(yīng)的反饋接口不能接收信號(hào)。故障大定位：機(jī)械手反饋回路(見圖3.5.1中陰影部分)。故障類型：硬件故障。

羅列成因

無反饋信號(hào)可能成因：

·

接近開關(guān)或位置開關(guān)的損壞或移位，不能發(fā)訊。

·

反饋線纜或接頭故障，未能傳遞反饋信號(hào)。

不能接收反饋信號(hào)的可能成因?yàn)镻LC反饋輸入接口故障。確定步驟

因?yàn)槭浅绦蛑袛?，硬件故障，故決定采用PLC程序法。

PLC程序法先查出相關(guān)器件及其信號(hào)的名稱與地址位： 接近開關(guān)S17 位置開關(guān)S07

PLCInput

E25.5

E24.6查出信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)邏輯狀態(tài)： 1 1調(diào)出診斷畫出上接口信號(hào)實(shí)時(shí)狀態(tài)：0 1狀態(tài)對(duì)比： 判出故障點(diǎn)：S17故障點(diǎn)測試：S17——松動(dòng)移位，與感應(yīng)鐵塊距離過大，無法感應(yīng)信號(hào)，從而無反饋信號(hào)發(fā)出。

排除故障

調(diào)整好開關(guān)S17位置并固定牢靠。故障排除。在該案例中應(yīng)該注意到：

·

機(jī)械手上不同部位安裝多個(gè)感應(yīng)接近開關(guān)、位置開關(guān)或光電傳感器。

·

拖架的頻繁移動(dòng)與振動(dòng)，易使傳感器松動(dòng)或移位和污染、電纜的彎折疲勞出現(xiàn)短路和斷路、電纜接頭的松動(dòng)或污染而接觸不良。

·凡程序中斷出現(xiàn)在機(jī)械手該動(dòng)作而無動(dòng)作時(shí)，應(yīng)該首先檢查傳感器及其電纜。

常見機(jī)械手故障現(xiàn)象

·

不動(dòng)作(不能抓刀、不能自動(dòng)換刀等)；

·

動(dòng)作不到位；

·

動(dòng)作過位撞機(jī)；

·

動(dòng)作不穩(wěn)(振動(dòng))(松動(dòng)及電機(jī)振動(dòng)!)。

3.6NC與PLC間信號(hào)交換檢查法

NC與PLC間信號(hào)變換檢查法是利用NC與PLC之間的信號(hào)交換關(guān)系來進(jìn)行故障大定位于PLC還是NC裝置的一種綜合診斷方法。

工作思路：數(shù)控機(jī)床在自動(dòng)加工進(jìn)行中，發(fā)生程序中斷停機(jī)故障，在系統(tǒng)仍通電的情況下，調(diào)用診斷畫面：

先查PLC輸出信號(hào)狀態(tài)正常與否？ →查PLC的輸入信號(hào)狀態(tài)正常與否？ →再查對(duì)應(yīng)NC輸出信號(hào)狀態(tài)正常與否？ →來確定故障部位是在PLC還是NC裝置故障。這種方法，其實(shí)是綜合利用了自診斷功能法、獨(dú)立單元分析法、接口信號(hào)分析法與信號(hào)追蹤法等方法。該方法之所以會(huì)被單獨(dú)取名，可能就在于它的目的是解決故障大定位于NC側(cè)或PLC側(cè)的問題。

這種方法，關(guān)心的是PLC與NC之間交換的接口信號(hào)。數(shù)控機(jī)床復(fù)雜的多I/O接口，集中地表現(xiàn)在PLC的輸入與輸出板上。因此，在這種方法分析中，除了要畫出相關(guān)信號(hào)的流程關(guān)系圖之外，還需要畫出相鄰單元對(duì)應(yīng)交換的信號(hào)交換框圖。

例3.6.1

一臺(tái)處于正常工作期的西門子8M數(shù)控機(jī)床不能進(jìn)給故障。故障現(xiàn)象在程序自動(dòng)運(yùn)行中，主軸啟動(dòng)后進(jìn)給軸不動(dòng)，“進(jìn)給保持”紅燈點(diǎn)亮。修前技術(shù)準(zhǔn)備

故障特征：自動(dòng)工作中“進(jìn)給保持”紅燈亮，表明為硬件報(bào)警。查閱資料關(guān)于該硬件報(bào)警機(jī)理，從而畫出報(bào)警系統(tǒng)框圖(如圖3.6.1所示)與接口信號(hào)控制流程圖(如圖3.6.2上部所示)。

圖3.6.1“進(jìn)給保持”燈報(bào)警系統(tǒng)

據(jù)理析象根據(jù)報(bào)警機(jī)理與故障特征分析：

(1)進(jìn)給軸系問題，畫出相關(guān)的系統(tǒng)框圖(即如圖3.4.1的閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖)。而由圖3.6.1可知，這是PLC輸出的硬件報(bào)警。

(2)主軸可自動(dòng)啟動(dòng)表明不是軟件故障，判定故障類型：硬件故障。

(3)系統(tǒng)可以進(jìn)行自診斷并報(bào)警，表明PLC芯片是好的；能下自動(dòng)指令，表明NC主板完好。

(4)若是伺服單元與檢測系統(tǒng)故障，伺服單元應(yīng)有硬件報(bào)警或軟件顯示。但無。

(5)進(jìn)給保持鍵自鎖或剎車未釋放，可能造成NC有“進(jìn)給保持”指令輸出。(注意：如果新程序調(diào)試階段，需要考慮程序中指令錯(cuò)誤。)

故障大定位：PLC的I/O接口、進(jìn)給鍵與剎車裝置。

羅列成因進(jìn)給鍵自鎖(未釋放)、NC與PLC之間有關(guān)“進(jìn)給釋放”的通訊接口或連線故障、剎車不能釋放。確定步驟外觀檢查→重演故障→采用接口信號(hào)分析法與NC與PLC之間的信號(hào)交換法進(jìn)行故障大定位于PLC、NC還是其它部位?！收宵c(diǎn)測試→排除故障。現(xiàn)場工作

外觀與環(huán)境、電源檢查，都正常。釋放進(jìn)給鍵，無危險(xiǎn)檢查后，開機(jī)重演故障。

接口信號(hào)分析法

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查出所懷疑單元的相關(guān)接口信號(hào)代號(hào)與標(biāo)志位(查技術(shù)資料或調(diào)用CRT上)標(biāo)于圖3.6.1上：PLC的輸出接口信號(hào)F13.0與其輸入接口信號(hào)19.0。

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畫出并分析相關(guān)接口信號(hào)控制流程圖(圖3.6.1中箭頭連線以及圖3.6.2第一行)。

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查找或分析相關(guān)接口信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)邏輯狀態(tài)，如圖3.6.2所示。

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調(diào)用相關(guān)的診斷畫面。查出相關(guān)接口信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)邏輯狀態(tài)。見圖3.6.2。

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狀態(tài)對(duì)比：由圖3.6.2可見，以PLC裝置作為研究對(duì)象(獨(dú)立單元)：

PLC裝置輸出不正常是由于其輸入信號(hào)19.2不正常所致。

圖3.6.2與“進(jìn)給保持”燈相關(guān)的接口信號(hào)動(dòng)作流程與狀態(tài)

NC與PLC間信號(hào)交換法

PLC輸入不正常是否就可認(rèn)為是NC裝置問題呢？這里需要進(jìn)行故障大定位：是NC裝置問題還是PLC輸入板問題。首先了解NC與PLC間交換的信號(hào)是什么。診斷畫面上PLC輸入信號(hào)19.2實(shí)時(shí)狀態(tài)，是PLC對(duì)其輸入板接口的巡查測試的結(jié)果，而不是來自NC的高電平指令信號(hào)。正常狀態(tài)下PLC應(yīng)該接收NC的高電平指令信號(hào)，為＋24VDC，對(duì)應(yīng)正常邏輯狀態(tài)為“1”。

事實(shí)上，來自NC的指令信號(hào)是經(jīng)過了幾個(gè)中間環(huán)節(jié)，才輸入給PLC的(如圖3.6.3所示)。中間環(huán)節(jié)，包括了NC的輸出接口接插件、電纜與PLC輸入板接口電路與接插件。可以將中間環(huán)節(jié)又分成PLC輸入板的內(nèi)與外。NC與PLC間信號(hào)的交換看作在輸入板的“信號(hào)交換點(diǎn)”進(jìn)行。這里“信號(hào)交換點(diǎn)”包括了PLC輸入電路板接口與接插件。應(yīng)該將“信號(hào)交換點(diǎn)”作為一個(gè)“獨(dú)立單元”來分析(見圖3.6.3)。其輸入信號(hào)為指令信號(hào)，輸出信號(hào)為19.2。這樣的部位劃分合理，信號(hào)關(guān)系清晰。

圖3.6.3NC→PLC輸入板間信號(hào)通道上的中間環(huán)節(jié)

交換信號(hào)測試將圖3.6.1中PLC輸入板間相關(guān)信號(hào)19.2的插頭拔開，查NC的輸出信號(hào)——也就是“信號(hào)交換點(diǎn)”的輸入信號(hào)。斷開后，測量電纜端口輸出信號(hào)——也即交換點(diǎn)的輸入信號(hào)。實(shí)測為＋24VDC，其對(duì)應(yīng)的實(shí)際邏輯狀態(tài)為“1”。所測結(jié)果表明：“信號(hào)交換點(diǎn)”的輸入信號(hào)正常。

故障大定位：PLC輸入板及其接插件座故障(交換點(diǎn)輸入正常而輸出不正常)。斷電，清潔輸入板接插件，重新接插后再通電故障依舊(不能修復(fù)！)。

故障定位：為PLC輸入板接口電路故障。

排除故障

更換PLC輸入板后，故障排除。

3.7參數(shù)檢查法

參數(shù)檢查法是在CRT上調(diào)用參數(shù)設(shè)置畫面，利用檢查參數(shù)來判定故障類型、確定診斷與排除故障的方法。在前面觀察檢查法中介紹的“預(yù)查軟故障”，是在現(xiàn)場調(diào)查中，根據(jù)調(diào)查內(nèi)容與故障現(xiàn)象，往往需要先軟后硬先查參數(shù)。這種方法的使用前提是：實(shí)際故障現(xiàn)象是與參數(shù)相關(guān)，而參數(shù)畫面是可被調(diào)用的。

機(jī)床參數(shù)是“設(shè)計(jì)思想的窗口”。了解與掌握這些參數(shù)，可以提高機(jī)床使用與性能水平，可以提高維修效率，還可以評(píng)價(jià)數(shù)控機(jī)床質(zhì)量。例如：齒輪補(bǔ)償量設(shè)定值較大——表明機(jī)械零件質(zhì)量不夠好；升降速時(shí)間常數(shù)設(shè)定值過大——表明重要零部件加工精度或裝配精度不夠高，等等。不僅新機(jī)床或新工序的調(diào)試階段，需要設(shè)置與調(diào)整機(jī)床參數(shù)，在機(jī)床使用一段時(shí)間后，也應(yīng)該對(duì)某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，否則會(huì)出現(xiàn)一些故障。所以熟悉機(jī)床參數(shù)是維修人員的一項(xiàng)基本功。

機(jī)床參數(shù)可以分成動(dòng)態(tài)參數(shù)與恒定參數(shù)兩類。動(dòng)態(tài)參數(shù)，是運(yùn)行中信號(hào)狀態(tài)變化的參數(shù)——也稱“狀態(tài)參數(shù)”。恒定參數(shù)，是在一定設(shè)置范圍內(nèi)直接寫入真實(shí)數(shù)值的參數(shù)，或者是設(shè)置的數(shù)值都為某種參數(shù)的比例系數(shù)。恒定參數(shù)的設(shè)置中又分成可由機(jī)床用戶設(shè)置與修改的可設(shè)定的用戶參數(shù)以及由系統(tǒng)公司設(shè)定后不可修改的機(jī)床系統(tǒng)數(shù)據(jù)。顯然，與使用者與維修者相關(guān)的參數(shù)就是：狀態(tài)參數(shù)與可設(shè)定的用戶參數(shù)。

無論是可設(shè)定的機(jī)床參數(shù)(用戶參數(shù))，還是信號(hào)狀態(tài)參數(shù)，一般都存儲(chǔ)于可讀寫與擦去的RAM存儲(chǔ)器中。RAM需要有正常的充電電路來為充電電池提供充足工作電壓。一旦電池充電不足、充電電池及其電路故障，或受外界某種干擾，RAM中存儲(chǔ)的參數(shù)或狀態(tài)數(shù)據(jù)就會(huì)出現(xiàn)丟失或變化，從而使數(shù)控系統(tǒng)不能正常工作。突然停電、長期不通電的機(jī)床會(huì)造成RAM電池充電不足；長期閑置的機(jī)床以及老機(jī)床容易出現(xiàn)充電電池及其電路故障；系統(tǒng)的屏蔽與接地不良，以及臨近有感性負(fù)載或與之共電源主線，會(huì)導(dǎo)致RAM受電磁場干擾。另外，在新機(jī)床、新工藝新材料、新加工程序調(diào)試階段參數(shù)設(shè)置的失匹，或者人為不合理的參數(shù)修改，可以造成系統(tǒng)的不能動(dòng)作、失控、加工誤差大等不正常(見例3.4.1的成因分析)的故障現(xiàn)象，以及同時(shí)出現(xiàn)多種報(bào)警或者一些可報(bào)警的故障現(xiàn)象出現(xiàn)后卻不報(bào)警的現(xiàn)象。

多種報(bào)警共存例3.7.1

一臺(tái)調(diào)試后投入使用的FANUC-7CM系統(tǒng)的XK715F數(shù)控立銑床，開機(jī)后不久同時(shí)出現(xiàn)了#7(伺服未準(zhǔn)備好)、#20～#23(X、Y、Z與U軸速度超限)等5個(gè)報(bào)警。對(duì)多種報(bào)警共存現(xiàn)象，先查參數(shù)。在CRT上調(diào)用參數(shù)畫面，發(fā)現(xiàn)參數(shù)混亂。將存儲(chǔ)器格式化與存儲(chǔ)區(qū)重新分區(qū)后，將參數(shù)紙帶重新輸入。開機(jī)后報(bào)警消失，機(jī)床恢復(fù)正常。注意：必須根除參數(shù)混亂的真正原因，否則故障還會(huì)重演。

現(xiàn)在以RAM存儲(chǔ)器為研究對(duì)象——獨(dú)立單元，來分析其輸出不正常的成因(參數(shù)混亂的故障機(jī)理)，如圖3.7.1所示。

圖3.7.1RAM存儲(chǔ)器的輸入與輸出示意圖

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存儲(chǔ)器本身壽命或質(zhì)量故障導(dǎo)致其部分或全部功能的喪失，但也與機(jī)床的使用年齡與維護(hù)相關(guān)。(見前面的例2.3.2)

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存儲(chǔ)器是有源器件。存儲(chǔ)器電池充電回路故障、輸出線斷/短路或與電池夾接觸不良，造成的存儲(chǔ)器電源輸入不正常?！?/p>

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存儲(chǔ)器的分區(qū)或使用不當(dāng)、數(shù)據(jù)輸入裝置故障，會(huì)造成數(shù)據(jù)或參數(shù)信號(hào)的“寫”數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤。

·電磁場脈沖的干擾輸入，沖亂了存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)與參數(shù)，這與附近感性負(fù)載(干擾源)的存在、電網(wǎng)濾波不良、突然停電，以及系統(tǒng)屏蔽與接地不良有關(guān)。

輸出不正常時(shí)，先查輸入。存儲(chǔ)器的輸入是多種的。這里包括了電源輸入、數(shù)據(jù)輸入與干擾輸入。其中數(shù)據(jù)輸入中又包括了輸入裝置(硬性)與輸入操作(軟性)兩種可能的故障。先軟后硬的作法，往往可以避免了許多硬件追蹤法的復(fù)雜過程。但是，首先必須排除環(huán)境與電網(wǎng)干擾。前面的例2.3.1是正常使用期機(jī)床上啟動(dòng)診斷時(shí)未監(jiān)測到磁泡存儲(chǔ)器初始化信息的故障報(bào)警案例，雖然用重新初始化的方法排除了故障，但是，還應(yīng)該檢查為什么出現(xiàn)這樣的故障。必須從存儲(chǔ)器的輸入來分析，找出并根除真正的故障源，否則，類似的故障還會(huì)發(fā)生。