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1、第4章 数控系统故障诊断与维修,广东省科学技术职业技术学院 帅旗,单元四 数控系统故障诊断与维修,项目1 数控系统电源类故障诊断与维修 项目2 数控系统显示类故障诊断与维修 项目3 数控系统软件类故障诊断与维修 项目4 数控系统回参考点类故障诊断与维修 项目5 数控系统参数设定类故障诊断与维修 项目6 数控系统急停报警类故障诊断与维修 项目7 数控机床操作类故障诊断与维修 项目8 数控机床PLC类故障诊断与维修,电源的维护与保养,1.电源的组成： 三相输入线路、熔断器、电源开关、电源 变压器、控制变压器、断路器、各种继电 器、接触器等。 2.通过电源配置提供给数控机床所需要的 各种电源，以满足
2、不同负载的要求。 一般有：380V、220V、200V、24V以及 5V等。,电源的故障诊断,数控机床的电源装置通常出电源变压器、机床控制变压器、断路器、熔断器和开关电源等组成。通过电源配置提供给数控机床各种电源，以满足不向负载的要求。电网的电压波动，负载对地短路均会影响到电源的正常供给。,（3）电源单元结构,FS6稳压电源单元用于产生系统所需要的各种直流电压。常用“自立型”电气柜的电源单元主要有A14B-0061B001B002两种型号，其中以A14B-0061-B002为常见 1）+5V：提供用于逻辑线路、固态继电器的+5V电源。 2）+24V：提供用于纸带阅读机、IO信号，磁泡存储器、C
3、RT等的+24V电源。 3）+15V：提供用于位置控制线路的+15V电源。 4）-15V：提供用于位置控制线路、磁泡存储器的-15V电源。 5）TPll：稳压电源单元外部电源输入连接端 6）ALA、ALB：来自外部的报警信号输入。 7）CP34：稳压电源单元与输入单元CPl的连接信号。 8）CP35：稳压电源单元与系统主板的连接信号。,4华中世纪星数控系统电源,华中世纪星数控系统电源部分工作原理图如图4-12所示。 图4-12 华中世纪星数控系统电源部分工作原理图 从图中可以看出，AC380V电源经过总空气开关T-QF1、空气开关T-QF2、伺服变压器给伺服驱动装置、刀架电机提供电源。 取AC
4、380V中的两相通过控制变压器T-TC1、空开T-QF4、开关电源T-VC1给下列装置提供DC24V直流电源：,二、电源系统抗干扰技术,数控系统中常采用的干扰抑制措施有以下几种： 1物理隔离 2屏蔽 （1）静电屏蔽 （2）低频磁场屏蔽 （3）电磁屏蔽 3接地 （1）保护接地 （2）工作接地方式 (3)多点接地方式 4屏蔽接地 5滤波技术,数控机床的抗干扰,一、电磁波干扰 电火花、中、高频电加热设备的电源都会产 生强烈的电磁波，通过空间传播被附近的数 控系统所接受，如果能量足够就会干扰数控 机床的正常工作。（远离这些设备） 二、供电线路干扰 输入电压过压或欠压引起电源报警而停机 电源波形畸变引起
5、错误信息会导致CPU停止运行,数控机床的抗干扰,三、信号传输干扰 数控信号在传递过程中受到外界的干扰 串模干扰干扰电压叠加在有用信号上， 由绝缘不良、漏电阻及供电线路等引入。 共模干扰干扰电压对二根或以上信号线的干扰大小相等、相位相同。装置的共模抑制比较高，影响不大。当不平衡时，一部分转为串模。,抗干扰措施,1.减少供电线路的干扰 数控机床远离具有中、高频电源的设备 数控机床不要和大功率且频繁起、停的设备在同一供电干线上在电源电压波动较大的地区，加稳压电源动力线和信号线分开走线 信号线采用屏蔽线或双绞线控制线和电源线相交时，要采用直角相交,抗干扰措施,2.减少机床控制中的干扰 压敏电阻保护（浪
6、涌吸收器）可对线路中的瞬变、尖蜂等噪声进行保护 阻容保护交流接触器和电机频繁起停时，因电磁感应会在机床电路中产生浪涌或尖蜂，可抑制、吸收干扰噪声 续流二极管保护直流电感元件在断电时，在线圈着将产生较大的感应电动势并联的二极管可减少对控制电路的干扰,抗干扰措施,3.屏蔽技术（电磁、静电屏蔽） 信号线采用屏蔽线（铜质网状）、穿在铁质蛇皮管或铁管中 关键元件或组件采用金属容器屏蔽 4.保证“接地”良好 “接地”是数控机床安装中一项关键的抗干 扰技术措施。电网的许多干扰都是通过“接 地”对机床起作用的。,信号地用来提供电信号的基准电压（0V） 框架地是以安全性及防止外来噪声和内部噪声为目的的地线系统。
7、它是装置的面板、单元的外壳、操作板及各装置间接口的屏蔽线 系统地是将框架地和大地相连接 接地要可靠（接地电阻应小于10欧姆） 接地线要粗（应大于电源线的截面积） 数控机床的地线系统,地线设计 地线结构大致有保护地、系统地、机壳地（屏蔽地）、数字地、模拟地等。 在设计时，数字地和模拟地要分开，分别与电源端地线相连；屏蔽线根据工作频率可采用单点接地或多点接地；保护地的接地是指接大地。不能把接地线与动力线的零线混淆。,5滤波技术,滤波技术是用来抑制沿导线传输的传导干扰，主要用于抑制电源干扰和信号线干扰。滤波器是由电感、电容、电阻或铁氧体器件构成的频率选择性网络，可以插入传输线中，抑制不需要的频率进行
8、传播。 (1)采用电源滤波器抑制电源线传输电磁干扰 电源滤波器的作用是双向的，它不仅可以阻止电网中的噪声进入设备产生的噪声污染电网。也可以抑制设备。 2)采用吸收型滤波器抑制电源线中的快速瞬变脉冲串干扰。 采用隔离变压器供电，可以有效抑制电源中的脉冲串、雷击浪涌干扰。 3）隔离变压器是一种应用得相当广泛的电源线抗干扰器件，它最基本的作用是实现电路与电路之间的电气隔离，从而解决地线环路电流带来的设备与设备之间的干扰。 (4)采用交流稳压器 对于电网电压较长时间的欠电压、过电压和电压波动，需要安装交流稳压器给数控系统供电。,三、电源类故障诊断与维修,1常见电源类故障及排除 （1）电源指示灯不亮 电
9、源指示灯不亮，常见有以下原因造成： 1）没有提供外部电源，电源电压过低、缺相或外部形成了短路。排除方法是检查外部电源。 2）电源的保护装置跳闸或熔断形成了电源开路。排除方法是合上开关，找出故障原因，更换熔断器。 3）PLC地址错误或者互锁装置使用电源不能正常接通。排除方法是更改PLC地址或接线。 4）系统上电按钮接触不良或脱落。排除方法是更换按钮，重新安装。 5）电源模块不良、元器件的损坏引起故障。排除方法是更换元器件或电源模块。,（2）电源指示灯亮但系统无反应,电源指示灯亮但系统无反应可能有以下原因： 1）接通电源的条件未满足。排除方法是检查电源接通条件是否满足。 2）系统黑屏 3）系统文件
10、被破坏，没有进入系统。排除方法是修复系统。,（1）交流电压和频率的检查与确认 机床通电前必须检查交流电源的输入电压和频率是否与数控设备的设定参数相匹配。我国供电制式是交流380V、三相，交流220V、单相，频率均为50Hz。有些国家的供电制式与我国不同，如日本的供电制式为交流200V、三相，交流100V、单相，频率均为60Hz。,（2）交流电源电压波动的检查与确认 输入数控系统的单相电源电压波动范围超过规定时，电气干扰大大增加，故障率随之上升。数控系统通常规定其允许电源电压在额定值的-15%+10%之间波动。实践证明，对于电源电压波动太大的工作环境，采取配备交流稳压电源等措施后，将会明显地减少
11、发生故障的几率，提高数控设备的稳定性和可靠性。,（3）三相交流电源相序的检查与确认 对主轴和进给伺服系统中的交流伺服电机，如果相序不符合要求，则可能在接通电源时烧断速度控制单元的熔丝（放炮），导致电机不能启动。故在通电前，一定要认真检查输入电源的相序。检查方法很简单，可用相序表检查（表针顺时针方向旋转即为相序正确），也可采用双踪示波器观察两相之间的波形（两相间相位上相差120为正确）进行确认。当检查相序不符合要求时，只要将和T, S, R中任两个接线端子相连的接线对调位置即可。,（4）直流电源输出端是否短路的检查与确认 数控系统内部使用的+5V, 15V及24V等直流输出端电压，均系其直流稳压
12、电源提供，如果发生对地短路，则会烧坏该电源。因此，在通电前应使用万用表测量各输出端对地的阻值，发现短路必须查清原因并予以排除。,（5）熔断器的检查与确认 机床通电前，还必须仔细检查所有熔断器的质量和规格是否符合要求。熔断器是机床电路的“卫士”，除供电主线路外，几乎每一块电路板或电路单元都装有它。当电路超过额定负荷，电压过高或负载端发生意外短路时，熔断器能立即“熔断”并切断电源，起到保护电路安全的作用。故检查熔断器的工作不可忽视，也不允许用细铜丝等做熔断器的替代品，以免酿成大错。,（3）系统强电部分接通后马上跳闸,可能原因有： 1）机床使用了较大功率的变频器或伺服驱动，并且在变频器或伺服驱动的电
13、源进线前没有使用隔离变压器或电感器，变频器或伺服驱动在上强电时电流有较大的波动，超过了空气开关的限定电流，引起跳闸。排除方法是在使用时外接一电抗。 2）系统强电电源接通条件未满足。排除方法是逐步检查电源上强电所需要的各种条件，排除故障。,（4）电源模块故障,可能原因有： 1）整流桥损坏引起电源故障。排除方法是更换整流桥。 2）续流二极管损坏引起短路。排除方法是更换。 3）电源模块外部电源短路。排除方法是调整线路。 4）滤波电容损坏引起的故障。排除方法是更换。 5）供电电源功率不足使电源模块不能正常工作。排除方法是增大供电电源功率。,（5）系统在工作过程中突然断电,可能的原因有： 1）切削力过大
14、，使机床过载引起空气开关跳闸。排除方法有调整切削参数。 2）机床设计时选择的空气开关容量过小，引起空气开关跳闸。排除方法是更换空气开关。 3）机床出现漏电。排除方法是检查线路。,事例1： 故障现象： 一台进口卧式加工中心，开机时屏幕一片黑，操作面板上的NC电源开关已按下，红、绿灯都亮，查看电柜中开关和主要部分无异常，关机后重开，故障一样。 故障分析： 经查，确定其电源部分无故障，各处电压都正常，仔细检查发现数控系统有多处损坏，在更换了显示器，显示控制板后屏幕出现了显示，使机床能进入。,事例3： 一加工中心，开机后打开急停，系统在复位的过程中，伺服强电上去后系统总空开马上跳闸 该加工中心使用国产
15、数控系统，经对故障进行了检查分析，首先怀疑是否是空开电流选择过小，经过计算分析后确认所选择的空开有点偏小，但基本符合机床要求，然后用示波器观察机床上电时的电流的变化波形，发现伺服强电在上电时电流冲击比较大，也就是电流波形变化较大，进一步分析发现由于所选伺服功率较大，且伺服内部未加阻抗等装置，在使用时须外接一电抗与制动电阻，电气人员在设计时加了制动电阻，为了节省成本没有使用阻抗。按照要求加上阻抗后，系统上电恢复正常。,1系统上电后，屏幕显示暗淡但是可以正常操作，系统运行正常 1）系统显示屏亮度调节调节过暗 2）显示器或显示器的灯管损坏 3）显示控制板出现故障,2.系统上电后花屏或乱码： 原因：
16、1）系统文件被破坏 2）系统内存不足 3）外部干扰,3.系统上电后，NC电源指示灯亮但是屏幕无显示或黑屏 1）显示模块损坏， 2）显示模块电源不良或没有接通 3）显示屏由于电压过高被烧坏 4）系统显示屏亮度调节调节过暗,4. 运行或操作中出现死机或重新启动 1）参数设置错误或参数设置不当所引起 2）同时运行了系统以外的其他内存驻留程序； 3）系统文件受到破坏或者感染了病毒 4）电源功率不够 5）系统元器件受到损害,5 系统上电后，屏幕显示高亮但没有内容 1） 系统显示屏亮度调节调节过亮 2）系统文件被破坏或者感染了病毒 3）显示控制板出现故障,事例1： 故障现象： 一数控系统，机床送电，CRT无显示，查NC 电源+24V、+15V、-15V、+5V均无输出 故障分析： 此现象可以确定是电源方面出了问题，所以可以根据电气原理图逐步从电源的输入端进行检查，当检查到保险后的电噪声滤波器时发现性能不良，后面的整流、振荡电路均正常，拆开噪声滤波器外壳发现里面烧焦，更换噪声滤波器后，系统故障排除。,项目3 数控系统软件类故障
