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1、FANUC AI电源模块通/断控制故障维修8例FANUC AI电源模块通/断控制故障维修8例例13浪涌吸收器不良引起的故障维修故障现象：某配套FANUC 0MC的立式加工中心，在外部突然断电后再开机时，出现系统电源无法正常接通的故障。分析及处理过程：经检查，该机床的系统采用了输入单元集成式FANUC AI电源单元(A16B-1211-0100)，其外形以及与外部的连接如图4-4所示。AI电源单元是FANUC公司生产的输入单元与电源集成一体的电源控制单元，它既具有普通FANUC系统电源单元(如：FANUC电源单元A、电源单元B、B2)的功能，又具有前述的FANUC输入单元的系统电源通/断控制功能
2、。这种模块体积小，使用方便，可靠性好，因此在数控机床上使用较多。FANUC AI电源单元的输入/输出连接如下：CPl：AC200V(220V/230V/240V)电源输入；CP2：与系统电源ON/OFF同步的AC200V(220V/230V/240V)电源输出：CP3：电源单元的控制信号输入，包括：系统电源ON/OFF开关触点输入(ON 、OFF、COM)；外部报警信号触点输入(AL、OFF)；电源单元报警输出(FA、FB)；CPl2：向主板提供的+5V、+15V、15V、+24V、+24VE电源输出；CPl5：向CRT提供的+24V电源输出。模块正面有PIL(绿)与ALM(红)两只指示灯，指
3、示灯状态的含义如下：PIL(绿)：电源指示灯。当外部AC电源加入，且内部输入单元的DC24V辅助控制电源电压正常时，指示灯亮。ALM(红)：报警指示灯。灯亮时表明电源单元内部存在故障或外部报警信号(AL、OFF)触点闭合。FANUC AI电源单元的系统、伺服电源接通/断开控制部分的原理如图4-5、图4-6所示。图4-5 AI电源模块主回路原理图 由图4-5可见，外部电源经输入端子CPl的R、S端加入，经熔断器P11、F12(7.5A)，浪涌电压吸收器VSll、继电器触点RY3、RY4，控制AC200V。这一AC200V电压，经CP2上的200R、200S端输出到模块外部，使外部获得与电源单元同
4、步接通/断开的200V控制电压。在通常情况下，CP2上的AC200V输出电压用来接通伺服驱动的主接触器MCC，从而实现伺服驱动器和系统的同步通/断控制。 在电源单元内部，200V(200R、200S)控制电压又经电源滤波器NFl、二极管整流桥DSl、滤波电容C12、C13产生开关电源的直流母线电压(V+/V-)。 输入单元内部的DC24V辅助控制电压、开关主电源的DCl5V控制电压，由单独的集成开关电源控制模块M11进行控制。M11的开关信号经变压器T1输出，通过D1整流、C2滤波以及ZDl、Q1组成稳压环节，在A24上获得DC24V的输入单元辅助控制电压。当DC24V电源正常后，发光二极管P
5、IL正常发光。同时，24V辅助控制电压又经过熔断器P1(0.3A)、浪涌电压吸收器VSl以及ZD2、Q3、C4组成的稳压、滤波环节产生用于开关主电源的DCl5V控制电压A15。 图4-6为AI内部输入单元的电源通、断控制回路，它由中间继电器RYlRY5、RYl2等组成。其原理与FANUC 6/11所使用的FANUC输入单元相类似，线路中考虑了MDI/CRT单元上的系统电源ON/OFF控制、外部报警(E.ALM信号)、内部电源模块的报警等多种条件，为用户使用提供了便利。 由图4-6可见，AI内部输入单元的电源通、断控制过程如下：1)通过系统MDI/CRT单元上的系统ON按钮使RY2RY4得电；2
6、)RY3、RY4的常开触点闭合，AC200V电源(200R、200S)接通，开关电源主回路开始工作，产生系统所需要的DC5V、DC24V、DC15V等电源电压；3)通过CP2上的200R、200S输出，可以同时接通外部的主接触器MCC，接通伺服驱动电源。图4-6 AI内部电源通断控制回路 输入单元的电源接通条件如下： 1)MDI/CRT单元上的电源切断OFF按钮触点闭合； 2)外部报警触点断开、系统内部开关主电源DC5V、DC24V、DC15V无故障。 注：在外部报警触点闭合或内部开关主电源故障时，通过电源单元内部的电压监控电路，将使继电器RYl2接通，并通过晶闸管CRl接通报警继电器RYl，
7、断开系统电源。在本例中，经检查发生故障时，图4-5中的熔断器F11、F12已熔断。再进一步测量发现，熔断器F11、F12间发生短路，原因是浪涌电压吸收器VSll短路。由于当时无备件，为了保证机床的正常生产，维修时暂时取下了浪涌电压吸收器VSll，并更换F11、F12后，机床故障排除。例14主接触器短路引起的故障维修故障现象：某配套FANUC 0MC的数控铣床，在加工过程中突然断电，再开机时，系统电源无法正常接通。分析及处理过程：经检查，图4-5中的熔断器F11、F12已熔断：通过测量，R、S间无短路，证明浪涌电压吸收器VSll以及辅助电源控制模块M11无故障。但200R、200S间存在短路现象
8、，表明故障是由于NFl、DSl或外部200R、200S间的短路引起的。为了判别短路部位是在电源单元内部或外部，当时拔下了插头CP2，断开了200R、200S与外部的连接。通过检查发现短路消失，确认AC200V短路是由于外部200R、200S短路引起的。进一步检查200R、200S上的各元器件，最终找到故障原因是由伺服主接触器发生短路引起的，更换接触器及F11、F12后，故障排除，机床恢复正常。例15整流桥不良引起的故障维修故障现象：某配套FANUC 0M的数控铣床，在加工过程中，车间突然断电，恢复供电后开机，系统电源无法正常接通。 分析及处理过程：分析过程同前例，经检查，图4-5中的熔断器F1
9、1、F12已熔断；通过测量，R、S间无短路，证明浪涌电压吸收器VSll以及辅助电源控制模块M11无故障。拔下了电源模块的插头CP2测量，在本例中短路现象未消失，则确认AC200V短路原因在电源单元内部。 进一步检查发现，二极管整流桥DSll短路，由于当时无FANUC备件DSll，为了保证机床的正常生产，维修时直接利用了同规格的二极管整流桥进行取代，经过重新安装，并更换F11、F12后，机床故障排除。例16. 控制模块M11不良引起的故障维修故障现象：某配套FANUC 0MC的数控铣床，在加工过程中突然断电，重新开机，系统电源无法正常接通。分析及处理过程：分析过程同前，经检查，图4-5中的熔断器
10、F11、F12已熔断；换上熔断器F11、F12，再次测量电源进线R、S，发现线路中存在短路；但浪涌电压吸收器VSll正常。测量开关电源次级回路无故障，显然，短路原因在内部输入单元的集成开关电源控制模块M11上。直接更换FANUC备件后，机床故障排除。例17外部报警引起的故障维修故障现象：某配套FANUC 0T的数控车床，正常关机后，开机出现系统电源无法起动的故障。分析及处理过程：经检查，该机床电源单元的发光二极管PIL与ALM灯同时亮。由原理图4-6可知，PIL指示灯亮，证明内部输入单元的辅助DC24V正常，引起故障的原因是来自系统内部的+24V/15V/+5V电源模块报警或外部报警信号E.A
11、LM接通，使继电器RYl吸合，引起RY24的互锁而无法吸合。进一步检查发现，故障原因来自外部报警信号E.ALM接通。根据机床电气原理图，逐一检查外部报警信号E.ALM的接通条件，最终确认故障是由于液压电动机过载引起的，排除液压电动机故障后，机床恢复正常。例18熔断器不良引起的故障维修故障现象：某配套FANUC 0T的数控车床(二手设备)，初次开机时，系统电源无法正常接通。分析及处理过程：经检查，该机床电源单元的发光二极管PIL不亮，电源单元的熔断器F1已熔断。由于机床为二手设备，故又对照原理图4-5，逐一测量电源模块内部线路与各相关元器件C2、D1、Q1等，在确认无误后，通电测量输入单元的辅助
12、控制电源A24端子上的DC24V正常，F1的输出端与A0间无短路，初步判定电源单元无故障。更换FANUC备件F1后，故障排除，电源正常接通。例19ON/OFF信号不良引起的故障维修故障现象：某配套FANUC 0T的数控车床(二手设备)，初次开机时，系统电源无法正常接通。分析及处理过程：经检查发现输入单元的发光二极管PIL灯亮，表明电源模块输入正常。但按下系统电源起动按钮，伺服主回路接触器未能够正常接通。对照原理图4-6，测量发现图中MDI/CRT单元CP3上的COM-OFF间开路，根据机床的实际连接，逐一检查线路，最终找出原因是电源切断OFF按钮触点断开。进一步检查发现系统的OFF按钮连接脱落
13、，重新接线后，机床恢复正常。例20外部互锁引起的故障维修故障现象：某配套FANUC 0T-Mate-E的数控车床，开机时，系统电源无法正常接通。分析及处理过程：经检查发现输入单元的发光二极管PIL灯亮，但按下系统电源起动按钮，伺服主回路未接通。测量发现图中MDUCRT单元上的电源切断OFF与COM间断开，但操作面板上的CNC OFF按钮动作正常。由于维修现场无机床电气原理图，只能根据实际机床接线检查。检查发现，该机床电源单元的COM(CP3-3)与OFF(CP3-2)间通过了辅助线路进行连接，COM与EOF间串联了面板上的CNC OFF按钮常闭触点、电柜门开关触点、主轴传动系统防护门开关等多个
14、接通条件。逐一检查以上条件，在确认全部条件都满足，COM与EOF间触点闭合后，重新起动，机床恢复正常。维修体会与维修要点：1)FANUC电源单元AI由于体积小、可靠性高，在0系列系统中使用较广。在该单元的电源不能接通的故障维修中，通过测绘内部输入单元的电气原理图，再对照原理图进行维修是最有效、最可靠的方法。2)由于电源单元AI体积小、控制电压种类较多，在进行测量维修处理，特别是更换元器件时，必须十分谨慎，以防止损坏其他控制元器件。3)除以上实例中的常见故障现象外，电源单元AI可能发生的故障还有以下几种可能的原因与现象：F11、F12熔断，其原因有：a)系统开关电源主回路的开关管D14、D15损坏：b)系统开关电源主回路的开关管续流二极管D33、D34损坏；c)整流回路的滤波电容器C12、C13损坏；d)电源模块内部直流主回路的短路；e)辅助控制电源一次侧短路，等等。F1熔断的其他原因：a)系统输入单元辅助电源回路的稳压、滤波器件Q3、ZD2、C4损坏；b)浪涌电压吸收器VSl损坏；c)控制信号ON/OFF、外部报警信号、AC电源等接线的错误；d)电源模块内部15V电源短路；e)电源模块内部15V电源滤波电容C4损坏，等等。
