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淺談數控係統的故障診斷

發布者: 雕刻機廠家|緬甸99貴賓會數控   發布時間:2017-7-1 17:32:58

  (1)初步判別 通常在資料較全時,可通過資料分析判斷故障所在,或采取接口信號法根據故障現象判別可能發生故障的部位,而後再按照故障與這一部位的具體特點,逐個部位檢查,初步判別。在實際應用中,可能用一種方法即可查到故障並排除,有時需要多種方法並用。對各種判別故障點的方法的掌握程度主要取決於對故障設備原理與結構掌握的深度。
  (2)報警處理
①係統報警的處理:數控係統發生故障時,一般在顯示屏或操作麵板上給出故障信號和相應的信息。通常係統的操作手冊或調整手冊中都有詳細的報警號,報警內容和處理方法。由於係統的報警設置單一、齊全、嚴密、明確、維修人員可根據每一警報後麵給出的信息與處理辦法自行處理。
②機床報警和操作信息的處理:機床製造廠根據機床的電氣特點,應用PLC程序,將一些能反映機床接口電氣控製方麵的故障或操作信息以特定的標誌,通過顯示器給出,並可通過特定鍵,看到更詳盡的報警說明。這類報警可以根據機床廠提供的排除故障手冊進
  (3)無報警或無法報警的故障處理 當係統的PLC無法運行,係統已停機或係統沒有報警但工作不正常時,需要根據故障發生前後的係統狀態信息,運用已掌握的理論基礎,進行分析,做出正確的判斷。下麵闡述這種故障診斷和排除辦法。
  常規檢查法
  目測 目測故障板,仔細檢查有無保險絲燒斷,元器件燒焦,煙熏,開裂現象,有無異物斷路現象。以此可判斷板內有無過流,過壓,短路等問題。
  手摸 用手摸並輕搖元器件,尤其是阻容,半導體器件有無鬆動之感,以此可檢查出一些斷腳,虛焊等問題。
  通電 首先用萬用表檢查各種電源之間有無斷路,如無即可接入相應的電源,目測有無冒煙,打火等現象,手摸元器件有無異常發熱,以此可發現一些較為明顯的故障,而縮小檢修範圍。
  例如:在哈爾濱某工廠排除故障時,機床的數控係統和PLC運行正常,但機床的液壓係統無法啟動,用編程器檢查PLC程序運行正常,各所需信號狀態均滿足開機條件。進一步檢查中發現,PLC信號狀態與圖紙和設備上的標記不一致,停機拔出電路板檢查,發現PLC兩塊輸出板編址不對,與另兩塊位置搞錯,經交換後,機床正常運轉。對於發生這個故障的機床所采用的SIMATIC S5—150K可編程控製器,隻要編址正確,無論將線路板的位置怎樣排列,係統均能正常運轉,但相應地執行元件和信號源必須正確地對應,一旦對應錯誤就會發生故障,甚至毀壞機床。另外,根據用戶提供的故障現象,結合自己的現場觀察,運用係統工作原理亦可迅速做出正確判斷。
  儀器測量法 當係統發生故障後,采用常規電工檢測儀器,工具,按係統電路圖及機床電路圖對故障部分的電壓,電源,脈衝信號等進行實測判斷故障所在。如電源的輸入電壓超限,引起電源監控可用電壓表測網絡電壓,或用電壓測試儀實時監控以排除其它原因。如發生位置控製環故障可用示波器檢查測量回路的信號狀態,或用示波器觀察其信號輸出是否缺相,有無幹擾。例如,上海某廠在排除故障中,係統報警,位置環硬件故障,用示波器檢查發現有幹擾信號,緬甸99貴賓會在電路中用接電容的方法將其濾掉使係統工作正常。如出現係統無法回基準點的情況,可用示波器檢查是否有零標記脈衝,若沒有可考慮是測量係統損壞。
  用可編程控製器進行PLC中斷狀態分析:可編程序控製器發生故障時,其中斷原因以中斷堆棧的方式記憶。使用編程器可以在係統停止狀態下,調出中斷堆棧和塊堆棧,按其所指示的原因,查明故障所在。在可編程序控製器的維修中這是最常用有效和快速的辦法。
  接口信號檢查:通過用可編程序控製器檢查機床控製係統的接口信號,並與接口手冊的正確信號相對比,亦可查出相應的故障點。
  診斷備件替換法:現代數控係統大都采用模塊化設計,按功能不同劃分不同模塊,隨著現代技術的發展,電路的集成規模越來越大技術也越來越複雜,按常規方法,很難把故障定位到一個很小的區域,而一旦係統發生故障,為了縮短停機時間,緬甸99貴賓會可以根據模塊的功能與故障現象,初步判斷出可能的故障模塊,用診斷備件將其替換,這樣可迅速判斷出有故障的模塊。在沒有診斷備件的情況下可以采用現場相同或相容的模塊進行替換檢查,對於現代數控的維修,越來越多的情況采用這種方法進行診斷,然後用備件替換損壞模塊,使係統正常工作。盡最大可能縮短故障停機時間,使用這種方法在操作時注意一定要在停電狀態下進行,還要仔細檢查線路板的版本,型號,各種標記,跨接是否相同,對於有關的機床數據和電位計的位置應做好記錄,拆線時應做好標誌。
  利用係統的自診斷功能判斷:現代數控係統尤其是全功能數控具有很強的自診斷能力,通過實施時監控係統各部分的工作,及時判斷故障,給出報警信息,並做出相應的動作,避免事故發生。然而有時當硬件發生故障時,就無法報警,有的數控係統可通過發光管不同的閃爍頻率或不同的組合做出相應的指示,這些指示配合使用就可幫助緬甸99貴賓會準確地診斷出故障模板的位置。如SINUMERIK 8係統根據MS100 CPU板上四個指示燈和操作麵板上的FAULT燈的亮滅組合就可判斷出故障位置。
  上述診斷方法,在實際應用時並無嚴格的界限,可能用一種方法就能排除故障,亦可能需要多種方法同時進行。其效果主要取決於對係統原理與結構的理解與掌握的深度,以及維修經驗的多少。 
  數控係統的常見故障分析
  根據數控係統的構成,工作原理和特點,結合緬甸99貴賓會在維修中的經驗,將常見的故障部位及故障現象分析如下。
  (1)位置環 這是數控係統發出控製指令,並與位置檢測係統的反饋值相比較,進一步完成控製任務的關鍵環節。它具有很高的工作頻度,並與外設相聯接,所以容易發生故障。
  常見的故障有:
①位控環報警:可能是測量回路開路;測量係統損壞,位控單元內部損壞。
②不發指令就運動,可能是漂移過高,正反饋,位控單元故障;測量元件損壞。
③測量元件故障,一般表現為無反饋值;機床回不了基準點;高速時漏脈衝產生報警可能的原因是光柵或讀頭髒了;光柵壞了。
  (2)伺服驅動係統 伺服驅動係統與電源電網,機械係統等相關聯,而且在工作中一直處於頻繁的啟動和運行狀態,因而這也是故障較多的部分。 
  其主要故障有:
①係統損壞。一般由於網絡電壓波動太大,或電壓衝擊造成。我國大部分地區電網質量不好,會給機床帶來電壓超限,尤其是瞬間超限,如無專門的電壓監控儀,則很難測到,在查找故障原因時,要加以注意,還有一些是由於特殊原因造成的損壞。如華北某廠由於雷擊中工廠變電站並竄入電網而造成多台機床伺服係統損壞。
③加工時工件表麵達不到要求,走圓弧插補軸換向時出現凸台,或電機低速爬行或振動,這類故障一般是由於伺服係統調整不當,各軸增益係統不相等或與電機匹配不合適引起,解決辦法是進行最佳化調節。
④保險燒斷,或電機過熱,以至燒壞,這類故障一般是機械負載過大或卡死。
  (3)電源部分 電源是維持係統正常工作的能源支持部分,它失效或故障的直接結果是造成係統的停機或毀壞整個係統。一般在歐美國家,這類問題比較少,在設計上這方麵的因素考慮的不多,但在中國由於電源波動較大,質量差,還隱藏有如高頻脈衝這一類的幹擾,加上人為的因素(如突然拉閘斷電等)。這些原因可造成電源故障監控或損壞。另外,數控係統部分運行數據,設定數據以及加工程序等一般存貯在RAM存貯器內,係統斷電後,靠電源的後備蓄電池或鋰電池來保持。因而,停機時間比較長,拔插電源或存貯器都可能造成數據丟失,使係統不能運行。
  (4)可編程序控製器邏輯接口 數控係統的邏輯控製,如刀庫管理,液壓啟動等,主要由PLC來實現,要完成這些控製就必須采集各控製點的狀態信息,如斷電器,伺服閥,指示燈等。因而它與外界種類繁多的各種信號源和執行元件相連接,變化頻繁,所以發生故障的可能性就比較多,而且故障類型亦千變萬化。
  (5)其他 由於環境條件,如幹擾,溫度,濕度超過允許範圍,操作不當,參數設定不當,亦可能造成停機或故障。有一工廠的數控設備,開機後不久便失去數控準備好信號,係統無法工作,經檢查發現機體溫度很高,原因是通氣過濾網已堵死,引起溫度傳感器動作,更換濾網後,係統正常工作。不按操作規程拔插線路板,或無靜電防護措施等,都可能造成停機故障甚至毀壞係統。 
  一般在數控係統的設計、使用和維修中,必須考慮對經常出現故障的部位給予報警,報警電路工作後,一方麵在屏幕或操作麵板上給出報警信息,另一方麵發出保護性中斷指令,使係統停止工作,以便查清故障和進行維修。
  故障排除方法
  (1)初始化複位法 一般情況下,由於瞬時故障引起的係統報警,可用硬件複位或開關係統電源依次來清除故障,若係統工作存貯區由於掉電,拔插線路板或電池欠壓造成混亂,則必須對係統進行初始化清除,清除前應注意作好數據拷貝記錄,若初始化後故障仍無法排除,則進行硬件診斷。
  (2)參數更改,程序更正法 係統參數是確定係統功能的依據,參數設定錯誤就可能造成係統的故障或某功能無效。例如,在哈爾濱某廠轉子銑床上采用了測量循環係統,這一功能要求有一個背景存貯器,調試時發現這一功能無法實現。檢查發現確定背景存貯器存在的數據位沒有設定,經設定後該功能正常。有時由於用戶程序錯誤亦可造成故障停機,對此可以采用係統的塊搜索功能進行檢查,改正所有錯誤,以確保其正常運行。
  (3)調節,最佳化調整法 調節是一種最簡單易行的辦法。通過對電位計的調節,修正係統故障。如某軍工廠維修中,其係統顯示器畫麵混亂,經調節後正常。在山東某廠,其主軸在啟動和製動時發生皮帶打滑,原因是其主軸負載轉矩大,而驅動裝置的斜升時間設定過小,經調節後正常。
  最佳化調整是係統地對伺服驅動係統與被拖動的機械係統實現最佳匹配的綜合調節方法,其辦法很簡單,用一台多線記錄儀或具有存貯功能的雙蹤示波器,分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應關係。通過調節速度調節器的比例係數和積分時間,來使伺服係統達到即有較高的動態響應特性,而又不振蕩的最佳工作狀態。在現場沒有示波器或記錄儀的情況下,根據經驗,即調節使電機起振,然後向反向慢慢調節,直到消除震蕩即可。
  (4)備件替換法 用好的備件替換診斷出壞的線路板,並做相應的初始化啟動,使機床迅速投入正常運轉,然後將壞板修理或返修,這是目前最常用的排故辦法。
  (5)改善電源質量法 目前一般采用穩壓電源,來改善電源波動。對於高頻幹擾可以采用電容濾波法,通過這些預防性措施來減少電源板的故障。
  (6)維修信息跟蹤法 一些大的製造公司根據實際工作中由於設計缺陷造成的偶然故障,不斷修改和完善係統軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員。以此做為故障排除的依據,可正確徹底地排除故障。 
  維修中應注意的事項
  (1)從整機上取出某塊線路板時,應注意記錄其相對應的位置,連接的電纜號,對於固定安裝的線路板,還應按前後取下相應的壓接部件及螺釘作記錄。拆卸下的壓件及螺釘應放在專門的盒內,以免丟失,裝配後,盒內的東西應全部用上,否則裝配不完整。 
  (2)電烙鐵應放在順手的前方,遠離維修線路板。烙鐵頭應作適當的修整,以適應集成電路的焊接,並避免焊接時碰傷別的元器件。 
  (3)測量線路間的阻值時,應斷電源,測阻值時應紅黑表筆互換測量兩次,以阻值大的為參考值。 
  (4)線路板上大多刷有阻焊膜,因此測量時應找到相應的焊點作為測試點,不要鏟除焊膜,有的板子全部刷有絕緣層,則隻有在焊點處用刀片刮開絕緣層。 
  (5)不應隨意切斷印刷線路。有的維修人員具有一定的家電維修經驗,習慣斷線檢查,但數控設備上的線路板大多是雙麵金屬孔板或多層孔化板,印刷線路細而密,一旦切斷不易焊接,且切線時易切斷相鄰的線,再則有的點,在切斷某一根線時,並不能使其和線路脫離,需要同時切斷幾根線才行。 
  (6)不應隨意拆換元器件。有的維修人員在沒有確定故障元件的情況下隻是憑感覺那一個元件壞了,就立即拆換,這樣誤判率較高,拆下的元件人為損壞率也較高。 
  (7)拆卸元件時應使用吸錫器及吸錫繩,切忌硬取。同一焊盤不應長時間加熱及重複拆卸,以免損壞焊盤。 
  (8)更換新的器件,其引腳應作適當的處理,焊接中不應使用酸性焊油。 
  (9)記錄線路上的開關,跳線位置,不應隨意改變。進行兩極以上的對照檢查時,或互換元器件時注意標記各板上的元件,以免錯亂,致使好板亦不能工作。 
  (10)查清線路板的電源配置及種類,根據檢查的需要,可分別供電或全部供電。應注意高壓,有的線路板直接接入高壓,或板內有高壓發生器,需適當絕緣,操作時應特別注意。
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