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数控装置故障诊断与维修:技巧与方法

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:数控系统发生故障时,一般在显示器或操作面板上给出故障信号和相应的信息。PLC发生故障时,其中断原因以中断堆栈的方式记忆。若初始化后故障仍无法排除,则进行硬件诊断。

数控装置故障诊断与维修:技巧与方法

1.数控系统故障诊断

(1)诊断流程

1)初步判别 通常,在资料较齐全的条件下,可通过资料分析判断故障点,或采取接口信号法根据故障现象判别可能发生故障的部位,而后再按照故障特征及这一部位的具体特点,逐个部位检查。初步判别的框图如图6-1所示。

在实际应用中,可能对一个故障用一种方法即可查到并排除,有时可能需要多种方法并用。对各种判别故障点方法的掌握程度,主要取决于对CNC系统原理与结构的掌握程度。

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图6-1 初步判别的框图

2)报警处理

①系统报警的处理。数控系统发生故障时,一般在显示器或操作面板上给出故障信号和相应的信息。通常,系统的操作手册或调整手册中都有详细的报警号、报警内容和处理方法。系统的报警设置单一、齐全、严密、明确,维修人员可根据每一警报后面给出的信息与处理办法自行处理。

②机床报警和操作信息的处理。机床制造厂根据机床的电气特点,应用PLC程序,将一些能反映机床接口电气控制方面的故障或操作信息,以特定的标志通过显示器给出,并可通过相关操作,看到更详尽的报警说明。这类报警可以根据机床厂提供的排故手册进行处理;也可以利用操作面板或编程器,根据电路图和PLC程序,查出相应的信号状态,按逻辑关系找出故障点并进行处理。

③无报警或无法报警的故障处理。当系统的PLC无法运行、系统已停机时,或系统没有报警但工作不正常时,需要根据故障发生前后的系统状态信息,运用已掌握的理论基础,特别是机床PLC程序进行分析,做出正确的判断。

(2)故障诊断方法

1)常规检查法

①目测。目测故障板,仔细检查有无熔丝烧断、元器件烧焦、烟熏、皲裂现象,有无异物断路脱落等现象,据此可判断板内有无过流、过压、短路等问题。特别是伺服驱动模块,由于其内部的功率电子元件通过的电流大、温度高,其损坏时器件特征较明显。

②手摸。用手摸并轻摇元器件,尤其是电阻、电容、半导体器件有无松动之感,据此可检查出一些断脚、虚焊等问题。

③通电。首先用万用表检查各种电源之间有无短路现象,如无,即可接入相应的电源;目测有无冒烟、打火等现象;手摸元器件有无异常发热的现象,据此可发现一些较为明显的故障,从而缩小检修范围。

另外,根据用户提供的故障现象、结合自己的现场观察、运用系统工作原理亦可迅速做出正确判断。

2)常规仪器测量法 电子电路故障往往比较隐蔽,特别是贴片式、集成式元器件的大量使用,给故障的排查造成了一定的困难。采用感官的检查方法很难判断故障位置,而采用仪器测量的办法较实用。

系统发生故障后,可采用常规电工检测仪器、工具,按照系统电路图及机床电路图,对故障部分的电压、电源、脉冲信号等进行实测,判断故障所在。如电源的接入电压超限,引起电源监控,可用电压表测网络电压,或用电压测试仪实时监控,以排除其他原因。如发生位置控制环故障,可用示波器检查测量回路的信号状态,或用示波器观察其信号输出是否缺相,有无干扰。例如在某厂排故中,系统报警,位置环硬件故障,用示波器检查发现有一干扰信号。可通过在电路中用接一电容的方法将其滤掉,使系统工作正常。如果出现系统无法回基准点的情况,可用示波器检查是否有零标记脉冲,若无,可考虑是测量系统损坏。

另外,对PLC的中断状态分析、对接口信号寄存器状态等进行检查,也是系统故障查找的一个常用方法。

①PLC中断状态分析。PLC发生故障时,其中断原因以中断堆栈的方式记忆。使用计算机或者编程器可在系统停止状态下调出中断堆栈和块堆栈,按其所指示的原因查明故障所在。在PLC的维修中,这是最常用、有效和快速的办法。

②接口信号检查。通过PLC检查机床控制系统的接口信号和接口映像寄存器的逻辑状态,并与接口手册的正确信号相对比,也可查出相应的故障点。

3)备件替换法诊断。现代数控系统大都采用模块化设计,按功能不同划分不同模块。随着现代技术的发展,电路的集成规模越来越大,技术也越来越复杂。按照常规的方法,很难把故障定位到一个很小的区域。一旦系统发生故障,为了缩短停机时间,可以根据模块的功能与故障现象,初步判断出可能的故障模块,用诊断备件将其替换,这样可迅速判断出有故障的模块。

在没有诊断备件的情况下,可以采用现场相同或相容的模块进行替换检查。这种方法在现代数控系统的维修中越来越多地被采用。为了最大可能地缩短故障停机时间,使用这种方法时,一定要注意在停电状态下进行操作,还要仔细检查电路板的版本、型号、各种标记、跨接是否相同,对有关的机床数据和电位计的位置应做好记录,拆线时应做好标志。

此外,还可以利用系统的自诊断功能判断故障的原因。

上述诊断方法在实际应用时并无严格的界限,可能用一种方法就可排除故障,亦可能需要多种方法同时进行,其效果主要取决于对系统原理与结构的理解与掌握的深度,以及维修经验的丰富程度。

2.数控系统故障排除方法(www.xing528.com)

(1)初始化复位法

一般情况下,由于瞬时故障引起的系统报警,可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障。若系统工作存储区由于掉电、拔插电路板或电池欠压造成混乱,则必须对系统进行初始化清除,清除前应注意做好数据复制记录。若初始化后故障仍无法排除,则进行硬件诊断。

(2)参数更改,程序更正法

系统参数是确定系统功能的依据,参数设定错误就可能造成系统故障或某些功能无效。

(3)调节,最佳化调整法

调节是一种最简单易行的办法,通过对电位计的调节,修正系统故障。例如某机床主轴在起动和制动时发生传送带打滑,原因是主轴负载转矩大,而驱动装置的斜升时间设定过小,经调节后正常。

最佳化调整是系统地对伺服驱动系统与被拖动的机械系统实现最佳匹配的综合调节方法。此法很简单,用一台多线记录仪或具有存储功能的双跟踪示波器,分别观察指令和速度反馈或电流反馈的响应关系,通过调节速度调节器的比例系数和积分时间,使伺服系统达到既有较高的动态响应特性而又不振荡的最佳工作状态。在现场没有示波器或记录仪的情况下,可采用经验方法,即通过调节使电动机起动,然后反向慢慢调节,直到消除振荡。

(4)备件替换法

用好的备件替换经诊断确定为坏的电路板,并做相应的初始化启动,使机床迅速投入正常运转,然后对坏电路板进行修理,这是目前最常用的排除故障的办法。

(5)改善电源质量法

由于我国的电源质量相对较差,目前一般用稳压电源来改善电源波动。对于高频干扰,可以采用电容滤波法,通过这些预防性措施来减少电源板的故障。

(6)维修信息跟踪法

一些大的制造公司,针对实际工作中发生的因设计缺陷造成的偶然故障,不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员,可作为故障排除的依据,以正确、彻底地排除故障。

3.维修中应注意的事项

①从整机上取出某块电路板时,应注意记录其相对应的位置、连接的电缆号;对于固定安装的电路板,还应按前后取下的压接部件及螺钉做记录,拆卸下的压件及螺钉应放在专门的盒内,以免丢失。装配后,盒内的东西应全部用上,否则装配不完整。

电烙铁应放在顺手的前方,远离维修电路板。烙铁头应作适当的修整,以适应集成电路的焊接,并避免焊接时碰伤别的元器件。

③测量线路间的阻值时,应断电源;测阻值时,应红、黑表笔互换测量两次,以阻值大的为参考值。

④电路板上大多刷有阻焊膜,因此测量时应找到相应的焊点作为测试点,或用刀片铲除焊膜;有的电路板全部刷有绝缘层,则需要在焊点处用刀片刮开绝缘层后进行测量。

⑤不应随意切断印制电路。有的维修人员习惯于断线检查,但数控设备上的电路板大多是双面金属孔板或多层孔化板,印制电路细而密,一旦切断不易焊接,且切线时易切断相邻线。另外,有的点在切断某一根线时,并不能使它和电路脱离,需要同时切断几根线才行。

⑥不应随意拆换元器件。有的维修人员在没有确定故障元件的情况下,只是凭感觉哪一个元件坏了,就立即拆换,这样误判率较高,拆下的元件人为损坏率也较高。

⑦拆卸元件时,应使用吸锡器和吸锡绳,切忌硬取。同一焊盘不应长时间加热及重复拆卸,以免损坏焊盘。

⑧更换新的元件时,其引脚应做适当处理,焊接中不应使用酸性焊油。

⑨记录电路上的开关、跳线位置,不应随意改变。进行两级以上的对照检查或更换元器件时,注意标记各板上的元件,以免错乱,导致好的电路板亦不能工作。

⑩查清电路板的电源配置及种类,根据检查的需要,可分别供电或全部供电。检查时,有的电路板直接接入高压,或板内有高压发生器,需适当绝缘,操作时应特别注意高压。

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