典型数控装置的维修技术系列专题讲3

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1、典型数控装置的维修技术系列专题讲座第一篇日本FANUC公司数控装置第四章典型数控系统的故障分析在本章将以目前在我国应用得较多的F0系列为例给予具体的故障分析。首先 说明FO A系列的启动过程，然后详述简易型数控系统FO D系列可能出现的各种故障及其排除方法。（I ） F0系列启动过程通过对数控系统通电过程的了解，可以帮助分析数控系统在启动过程中出现的问题所在及其排除方法。（2） FO- D系列的故障分析现以FO- MD为例，具体介绍故障处理方法。其它系统也可仿照处理。I）返回参考点（基准点）异常一一90号报警这是由于返回参考点时没有满足“必须沿返回参考点方向 并距参考点不能过近（128个脉冲以

2、上）及返回参考点速度不能过低”的条件。对这类故障的处理步骤是：距参考点位置如果大于128个脉冲oa ）返回参考点过程中电机转了不到一转（即没有接收到一转信号） 。此时 首先要变更返回时的开始位置，然后在位置偏差量超过128个脉冲的状态下，在返回参考点方向上进行1转以上的快 速进给。按此可检测是否输入过1转信号；b ）返回参考点过程中电机转了一转以上，而又产生上述报警。这种情况多是使 用了分离型的脉冲编码器。此时，需要检查位置返回时的脉冲编码器的1转信号PCZ是否输入到了轴卡中。如果是， 则是轴卡不良。如果未输人，则先检查编码器用的电源电压是否偏低（允许电压波动在0.2V以内），否则是脉冲编码

3、器不良； 如果沿返回方向移动量小于128个脉冲，则要检查确认送给速度指令值，快速送给倍率信号，返回参考点减速信 号及外部减速信号是否正常； 距参考点位置如果小于128个脉冲。则变更返回时的开始位置，使其位置偏差量超过128个脉冲。 返回参考点速度过低。返回参考点速度必须为位置偏差量超过128个脉冲的速度。如果速度过低，电机的1转信号散乱，不可能进行正确的位 置检测。2 ）过载400号报警它表示伺服放大器或伺服电机过热，亦即发生了 0H报 警。此时可用诊断号DGN730- DGN733的第7位ALDF的状态来分析故障。如果ALDF二1,则 说明伺服电机方面过热，此时执行第1步即。如果ALDF二0

4、,则说明伺服放大器方面有问题，此时执行第2步，其 具体分析步骤如下： 切断电源，从伺服放火器上拆下产生0H报警轴的反馈电缆，确认电缆侧的连接器8,9脚之间的导通状态。如果导通，说明热控开关动作，其原因多是轴卡不良引起；如不导通，则观察电源接通时是否立即发生报警。如不是，则执行第3步。如是, 则执行第4步； 检查伺服放大器的0H报警是否点亮。如不亮，则进行“伺服放大器的电源 检测”（见故障13）；如亮，则首 先确认伺服放大器与S1短路棒的设置是否正确。当使用外部热控开关时设定为L,否则为Ho如设定 正确，则确认伺服放大器、伺服变压器、再生放电单元中是否有一个是热的。如有热的，则执行第3步O如无则

5、确认伺服放火器如、伺服变压器、再生放电单元间的0H电缆是否有hkC线或接线错误。没有问关题，则其原因在于伺服放大器、伺服变压器、再生效电单元的热控开不良；用伺服放大器的测试端子I R、 I S测量负载电流确认是否超过了额定电流值。 风不如超过的则执行第步O否则，请确认风扇电机周围的环境，多是由于通良引起确认反馈电缆是否有断线或接线错误。如有此错误，则修理、更换电缆。否则是由于电机内的热控开关不良引起的；检查电机负载是否大于电机的允许值。如是，则须检查机床侧的状态如机床装配不良等O或重新选择电机和放大 器或重新研究机床切削条件；如果负载未超过，则应检查加、减速是否频繁。如是，需重新研究机床切削条

6、件；否则，是电机不良或伺服放大器不良造成的O3） VRDY OFF故障4 0 1号报警它表示当NC将MCC接通信号送给伺服放大器时，伺服放大器却不返回已 准备好信号。此时应先解除其报警，然后按“伺服放大器的电源检测”（见故障问）进行检查。4 位置 止中 它可）位置偏差量过大 的误的位以4 X 0 , 4X 1报警它表示NC指令的位置与实际机床。当发生4X 0报警时，表示移动中的位置偏差偏差量否超过参数设定位置偏 差量）大于参数设定值 量过大。当发生4X 1报警时， D GN 80 0 DGN 803来确认位置表示量过停大。如移动PRM004-006, 35.过 行7, 37.则应观察轴是否移动

7、了。 动有关的参数（如则说明是轴卡不良；如超过，5步。否则，应检查与轴运0- 37. 2,45. 3, 504-506,512-520, 522- 524, 529, 593 595, 601 - 603 等）值没有是否合适或进给速度指令（F-）是否过大。如不是这个原因，则执行第2步。否则, 应变更参数或减少进给速度指令； 检查伺服放大器的三相200V输入电压是否在允许波动的范围之内（-15 % -+10 % ） o如不正常，则执行第4步 。否则，应检查8000号以后的参数，特别是电机的型式等是否正确。如正确，则执行第3步。否 则，应变更不正确的参数值； 检查指令线和反馈线是否有断线或接线错误

8、。如有问题，则更换或修理电缆。否则，应确认伺 服关断信号（用诊断号DGN105. 0- 105. 3来检查）是否有时有接通现象。如不正常，则要检查机床强电梯形图的逻辑关系。否则可能是由伺服放大器或轴控制 电路或电机不良引起的； 检查伺服电源变压器的输入电压。如正常，则确认伺服电源变压器的连接及连接电缆是否完 好、正常。如正常，则是伺服电源变压器不良； 确认轴操作中电机制动器是否有效。如制动器已抱闸，则应解除制动。否则应检查电机动 力线、伺服放大器及轴卡之间的连接电缆是否有断线 或接错线的现象。如都正常，则故障原因在 于电机不良或轴电路不良或伺服放大器不良。5 ） 4 X 4报警它是有关的各种报

9、警的总的表示。这些报警有可能是伺服放大器及伺服电机本身引起的，也可能是数控系统的参数设定不正确等原因造成的。在此着重介绍 由后者引起4X4报警的排除方法。对于4X 4报警的原因可通过诊断号DGN720- DGN723的第6位至第 2位来分别确认是否为LV、OVC、HC、HV、DC报警，然后检查与其报警对应的伺服放大器 上的报警指示灯LED是否点亮。如不亮，则参考“伺服放大器的电源检测”（见故障13）的 项目进行。否则，按其报警指示分别进行下述检查: 4X 4报警（LV报警） 。它表示在伺服放大器中发生了电压不足的报警。其分析步骤如下：a ）首先检查伺服放大器上的保险Fl是否熔断。如熔断，则更换

10、保险。若再次熔 断，则需考虑更换伺服放大器；b）检查伺服放大器的输入电压是否在允许波动的范围之内（-15 % - +1 0 %） o如电压 正常，则 是伺取 放大器不良；c ）确认是否使用了伺服变压器。如没有使用或虽使用但其输入电压不正常，则 应检查供给电源。d ）确认伺服电源变压器的连接及其连接电缆。如连接不好，则进行修正。否则，可认为是伺服电源变压器不良。 4 X 4报警（0V0报警）。它表示在防止电机烧毁的电流值监视电路屮电流在一定 时间内积分值超过了规定值。a）首先确 认参数 PRM8140, 8141, 8156, 8157 的 PK1, PK2 , EMFCMP, PVPA 的 值

11、是否正确；b ）用伺服放大器上的检测端子I R, I S测量负载电流。确认瞬间电流是否超过 允许值（20S以下的电机应为额定电流的1. 4倍，2 OS以上的电机为1. 7倍）。如未超过，则说明轴电 路不良；C)如瞬间电流超过允许值,则继续观察在恒定进给状态下负载电流殳逹否也超过允许值。如是贝IJ执行第4步d) o否则是由于加减速时电机能量不足引起的。其解决办法有以下几种：重新选定电机降低进给速度;增加加减速时间常数,这包括快速进给加减速时间常数（PRM5；22- 525),7耳Jlj进给加减速时间 常数（ 数（PRM601- 604 ）PRM529）以及手动进d ）确认是否由于制动器等外界因素

12、增加了机械负载。若是，则应检查机床侧， 设法减少机械负载。若不是，则可以考虑以下几种原因：电机功率不够；电机不 良；轴电路不良。 4X4报警（HC报警）。它表示伺服放大器屮发生电流异常一一大电流报警。a）首先检查电机型号（参数PRM8 1 20 ）以及电流环增益（参数PRM81 40 81 42的PK1, PK2, PK3的 值）。如正确，则执行第2步。（b）。如不正确，贝ij修正之；b ）切断MC及伺服放大器的输入电源，从伺服放大器侧取下电机动力电缆，然后 分别确认电缆侧的U G、V G及W G之间的绝缘状况。如已不绝缘，则 执行第4步（d ）。如绝缘正常，则 应测量电缆侧的U V、V W

13、W- U之间的电阻值，并确认这三个值是否大致相等。如不 等，则执行第3步（c） ） o如相同，则可认为是伺服放大器不良；C）取下电机侧的动力电缆，测量电机端子的U V、V w、w-U之间的电阻值，并确认这三个值是否 大致相等。如不等，则执行第5步（e）。如相同，则执行第6步（f ） od ）从电机侧取下动力电缆，分别确认电机的U G、V G、W G之间的绝缘状 况。如已不绝缘，则执行第5步（e）步。如绝缘正常，则执行第6步（f ）。e）可认为是电机不良，应更换一台同类型的电机。f）可认为是电机动力线良，应更力线或进行修理。4X 4报警（HV表示在伺中发生了过电流报警。a）首先确认输+10% ）

14、。如不器的电压 行第2步（b）许波动的范）O如正常，则围之内（-15% 执行第4步（d)然后再确认是否使用了伺服变压器。如未使用，则检查动力电源。如使用，则确认伺服电源变压器的输入电压。如输入电压不正常，则检查动力电源如电源正常，则执行第3步（c）c ）确认伺服电源变压器的连接及 可认为是伺服电源变压器不良所致；连接电缆O如不正确，则修正之如正确，则）检查确认相对于负载的加减速时间数是 则检查分离型再生放电单元的连接是否正确。如正 则重新进行连接；否过小。如过小，则适 确，则执行第5步（e ）增加。如合 如不正电阻值是否正确。如正 是伺服放大器不良或伺服放大器的规格不适合于机械负载。如不正确，

15、则更换分离型再生放电单元, 机、伺服放大器不适合于机械负载。）切断电源，确认分离型再生放电单元的,则可认为 但也有可能是电 4X4报警（DC报警）。它表示伺服放大器中的再生放电回路发生报警。a ）首先检查确认伺服放大器上端子S2的设定是否正确（若使用分离型再生放电 单元，设定为H。若不使用，设定为L） o如正确，则执行第2步（b） ）o如不正确，则在切 断电源之后 再改 变设定；b）确认是否使用了分离型再生放电单元。如未使用，执行第3步（c ）。如使用，则检查分离型再生放电单元的连接是否正确。如正确，则执行第3步（c ） o如不正确，则将其正确连接；c ）检查确认加减速是否频繁如不频繁，则要考

16、虑是伺服放大器不良。如频分离型再生放电单元的设置及规格。繁，则要采取下述措施，或减少加减速的频度或重新研究6）4X6报警（断线报警）。它表示发生了脉冲编码器断线故障。 首先用诊断号DGN730- 733第7位确认ALDF是“1”还是“0”。是1表示硬件检测，执行第2步（2）。是0表示软件检测，此时要检查报警轴上是否使用了分离型脉冲编码器。如未使用，执行第2步）。如使用则要检查实际的丝杠等间隙 量是否大于参数PRM535- 538的设定值。如不大，则执行第2步）。如大,则变更上述参数； 检查内装式脉冲编码器侧或分离型脉冲编码器侧的各自反馈电缆中是否有断线或接线错误（采用了何种类型脉冲编码器,这可

17、根据DCN730-733的第4位EXPC值来确认。若 EXPC二0，表示采用内装式脉冲编码器。若EXPC二I表示采用分离型脉冲编码器）。若正确，执行第3步 ）。若不正确，则更换电缆；检查反馈电缆的屏蔽线是否接地。如没有连接好，则请将电缆的屏蔽接地，否则会在连接信号 中参有杂音干扰。如屏蔽线已接地，则可能是由于轴电路不良或脉冲编码器不良所致。7 ） 510 - 581报警（超程报警）它表示机床位置超过了行程限位或超程信号接通。用参数PRM700- 702和008. 6检查是哪个轴超过了轴的软限位或超程信号（OT ）接通用手动操作使机床反方向移动，RESET键解除报警。如不能占八、9退出,执行第3

18、步)o如退出 报警区，然后用能退出，则将该轴返回原切断电源然后在按P及CAN键的同时接通电源。但是千万注意，不要在按RESET及DELETE键的同时接通电源。因在返回原点或在切断电源前均不进行行 程限位检测，所以容易损坏机床。此时可由手动运转退出报警区; 退出报警区后，务必再次切断电源，使行程限位检测有效。8 )不能进行自动操作 首先确认在AUTO方式下，接起动按钮，观察自动运转信号STL是否为“ 1 ” 。这可由 诊断号DGN1 48. 5或048. 5来确认。若STL二I,执行第2步)。若STL二0，则执行以下步骤：a)用DGN1 21. 7或021。7来确认复位信号ETS二0 ;b )用

19、DGN1 21. 5或021. 5来确认自动运转暂停信号*ST二I ; c )若按启动按钮，用DGN1 2 0. 2或020. 2来 确认运转启动信号ST二1。 用DGN700确认CNG状态，并排除其相应的故障原因：a)当DGN7 0 0. 6 ( CSCT)二I时，表示等待主轴速度到达信号接通；b)当 DGN7 0 0. 5(CI TL)二 I 时，表示互锁信号接通；C)当 DGN770.4( COVZ)二1时，表示信率为0% ；d)当 DGN700. 3(CI NP)二1时，表示进行到位检测；e)当 DGN700.2( CDWL)=1时，表示执行暂停:f )当 DGN700.I ( CMT

20、N)二I时， 表示执行自动运转中的移动指令；g)当 DGN700.0( CFI N)二1时，表示执行 M、S、T功能。9 )不能进行JOG、HANDLE 或 STEP 进给。在CRT中确认是否为所选定的方式；有无报警；是否为N0TREADY状态；若无手动 手轮控制的选择，HANDLE方式下显示为STEPo如显示正常，则转第2步(2 );如不正 常，则变更方式；解除报警；确认紧急停止信号*ESP二I(用 DGN121. 4 和021. 4确认) 当 JOG, HANDLE, ) o如不变，不是，执行第3步)。如为STEP进给时，CRT的位置显示是否发生变化。如变化，转第6步 则用 DGN121.

21、7或021. 7来确认外部复位信号ERS是否变为“ 1” ，使外部复位信号变为“ 0” ；检查互锁信号是否有效。 J 0G进给。如确 是HANDLE进给。如是，则使互锁信号变为无效。如无效，则执行是J 0G送给，执行第4步)；如不是JOG进给，则检查是STEP进给还 如是STEP送给，执行第5步)；如是HANDLE进给，执行第6检查过给倍 来检查。如不是否为0%0% ,执行，这可用诊 第5步)号 DGN121. 0- 121. 3 或 021. 0 如为0%,则应加大倍率；021. 3检查送给轴及116. 3 - 119. 3 (反向)来检查。如不是题；如为“ 1” ，则须更换轴电路；向选择信

22、号是否为“ I,这可用 DGNI I 6. 2- 119. 2 (正1 ” ， 应检查电缆的连接是否1” 用诊断号DGN120. 0或020. 0及120. 1或020. 1来检查手动进给能否正确设定每步的 机械移动量。如不正确，应检查与电缆的连接并进行正确设定。如正确，应检查轴 选择信号（HX H4 ）是否仅有一个被选择，这可用DGN167 119. 7或016. 7 - 019. 7来 确认。10 ）返回参考点（基准点）位置偏移 确认参考计数器值的设定是否正确。参考计数器的值等于电机1转的脉冲数乘以 检测倍率DMR;参考计数器的值和检测倍率DMR的值均设定在参数PRM004 007中；确认

23、返回参考点位置偏移的程度，是否在一个栅格之内。如在一个栅格之内，执行第3步 ）否则执行第4步）挡块（* DECX,* DECY等）是否装配在正确位置上如减速挡块距电机一转移动量的一半，则改变挡块位置，使它在该位置附近。如在该位置上，则应确认减速挡块的长度LDW是否太短。如果挡块长度LDW小于下式:式中VrTrLDW Vr (Tr/2 十 Ts + 30)快速送给速度加减速时间参数；Ts伺服时间参数Ts =100000/G；+ 4VITS/ 60000G在参数PRM0 517中设定的伺服环增益;VI 在PRM0534中设定的返回参考点的最低进给速度。则应加长L DW,使它大于或等于计算值；如L

24、DW够长，则须考虑更换轴卡； 检查参数PRM0508-0511屮栅格偏移量设定是否正确。如不正确，则修正之。如正确，则检查脉冲编 码器与NC之间的反馈电缆是否有断线或松脱现象。如不正常，则修正之；如正常，则检查此反馈电缆 中的屏蔽线是否已接地。如已接地，则须更换轴卡。11）无画面显示 首先检查CRT信号电缆及电源电缆是否已接好； 检查电源单元AI上的红色LED灯是否点亮。如不亮，执行第3步）。如亮，则关断电源，用万用表测试主印刷板上的十5V （逻辑电路用），+ 15V,15V （位置控制电路用） ,+ 24V （ CRT/ MDI单元用） ，+ 24VE （输入输出信 号用）端子与GND端子间

25、的电阻，是否有导通情况（0 - 2 Q认为导通。当轴 卡插入时，+5V与GND之间电阻约为5 -10 Q ） o如导通，说明主印刷板不良；如不通，则是电源单元不良； 检查电源单元AI上的绿色LED灯是否点亮。如点亮，执行第4步）。如不亮，检查 电源单 元是否已输 入单相200Vo如未 输入， 则检查电缆及 外部电源。如已输入，则检查电源单元上的保险断，则更换相应规格的保险，Fll、 F12、F13是否熔断。如已熔源单元保险熔 断故障”的处理方法。如未熔断,则须考虑更换电源 单元； 检查主印刷板上的L1 一 L6的LED是否点亮。如未亮，执行第5步）。如亮，检查L4是否点亮。如 亮，说明存储器卡

26、没有插好;如不亮，则可能是CRT不良，或存储器卡不良，或主印刷板不 良； 在按面板上ON按钮，接通电源的状态下，测量主印刷板、轴卡、存储卡测 试端子上+5 V与GND之间的电压是否在4. 75- 5. 25 V之间。如不正常，执行第6步）。如正常，则可能是主印刷板不良或存储卡 不良； +5V与GND之间的电压是否为0V。如0V,则检查面板上ON、OFF开关的电缆连接是否正常。如连接正确，则为电源 单元不良。如果+5V与GNDZ间电压 不是0V,则测量电源单元上的测试端子A10与A0之间的电压是否为10. 00。如是，则是电源单元不良。如不是，则应调整其上的可变电阻VR11使其电压为10. OO

27、Vo12）伺服放大 器的 电源检 测 用数字万用表测量印刷板上检测端子的电源电压是否正常。在正常情况下, +20V端子和+24V端子电压允许波动 2V；75V；+5V 端子5步）；电压允许波动土0. 25Vo如电压-15V端子和+15V端子电压允许波动正常，执行第2步）。如电压不正常，0.执行第检查接通 步）o 不是立即发电源后是否立即发生报警。 如生报警，则其故障原因可能如立即发生 报警是伺服放大器不执行第良或轴电路不良;对发生报警的轴，用其报警是否消失。如消失，封盒插入轴卡中 则执行第4步）。来代替指令 电缆，然后接通 电源， 如不消失，则说明轴电路不良:确认伺服 接正常，则放大器与轴引起

28、报警的卡之间的电缆是否原因在于伺服放大器不良;有断线或接线错误。如电缆完好,检查伺服 范围，说明 用了伺服变正常。如电路中使 常，则故障原因在放大器的输入电压是否在允许范围之内（-15+10%）。如在允许 伺服放大器 不良。如不是，则检查动力电源是否 压器，则还 应检 查连接电缆是否 正常。如一切正于伺服变压器不良。1:3）主印刷板上LEE）灯的指示含义及其故障排除方法：L1为绿灯,表示系统正常L2为红灯,表示只要有任-报警发生，L2就点亮；L3为红灯,表示存储卡接触不良9L4为红灯,表示监控报警O其可冃匕原因有 轴卡脱落；轴卡、主印刷板不良；轴卡与伺服ROM配置不当; L5为红灯，未使用；

29、L为红灯，未使用。14 ）电源单元保险熔断的处置方法 电源单元输人端的F11/F12熔断器的熔断原因及处理。a）VS11浪涌吸收器短路；VS11用于吸收输人端门的浪涌电压。若浪涌电压过高或 连续过电压加在VS11上会导致VS11短路，从而使F11/F12熔断；b）DS11二极管堆短路；c）开关晶体管Q14- 15的C- E间短路；d）二极管D33- 34短路；e ）辅助电源电路内晶体管Q1的G- E间短路。 电源单元+24V输出端的F13熔断；a）可认为是CRT/ MDI单元内部或连接电缆短路。取下连接器CP15 ,对其电缆作重点 检查；b）主印刷板侧+24V电路短路。取下连接器CP14和CP15的电缆后，对主印刷板侧作重点检查。 电源单元+24E输出端的F1 4熔断；a）向各印刷板单元供给+24E电源的电缆短路；b）来自机床侧的+24V电源线接地或与其它电源线混接。 保护电源内部电路的熔断器F1熔断。a）辅助电源电路（Ml, QI, Tl, DI, Q2, ZD1）发生故障；b ）电源ON/ OFF开关的触点信号线、外部报警信号线与交流电源线等交错。此 时，有可能将辅助电路烧 毁。所以，应考虑更换电源 单元。