電信號演繹法快除機床短路故障（下）

中國重汽集團濟南橋箱有限公司 （山東 250022） 劉勝勇

3. 數(shù)控磨床上電后ER32、ER97等報警的故障分析

（1）故障現(xiàn)象：一臺配置FANUC 0iTC系統(tǒng)并用于中小型零件上圓柱面、圓錐面、軸肩等部位磨削加工的MKS1632A×750型數(shù)控高速端面外圓磨床（下稱磨床），接通電源并釋放MCP上紅色按鈕SB4后，其CNC狀態(tài)顯示區(qū)閃爍顯示紅字“-EMG-”；按功能鍵[MESSAGE]和軟鍵[MSG]后，操作信息畫面顯示No.2040～No.2042三條警告信息；按功能鍵[SYSTEM]及軟鍵[PMC]、[PMCDGN]、[ALM]后，PMC報警畫面顯示ER32、ER97兩條報警信息。

（2）診斷分析：按四步到位法維修要求，合理運用報警信息分析法、隔離法與測量比較法等現(xiàn)代故障診斷分析方法，對故障原因展開排查。

報警信息分析法解析6條屏顯報警（見圖5）：

“-EMG-”是磨床處于緊急停止狀態(tài)的1條報警，其按鈕SB4對應的輸入信號為X8.4并以常閉觸點形式進行連接。EMG的控制機理：磨床上電后操作者需釋放SB4鈕以使X8.4的常開觸點閉合非保持型存儲輸入信號G8.4的線圈通電PMC向CNC傳送急停已被釋放信號*ESP收到*ESP信號的CNC會作出響應并取消其狀態(tài)顯示區(qū)閃爍的“-EMG-”報警。如果SB4鈕被壓下、X8.4線路斷線或I/O裝置信號傳遞異常等，處于接通狀態(tài)的X8.4的常開觸點就會立即斷開并產(chǎn)生EMG報警。

“No.2040 MOTOR 1 NOT START（M1）”是磨床的1條外部報警，用于提示液壓電動機M1未起動。通過PMCLAD梯圖顯示畫面進行在線跟蹤，可知：2040報警內(nèi)部線圈A4.0接通輸出地址Y0.0常閉觸點接通Y0.0線圈未通電按鍵脈沖R310.0=0（即常開觸點未閉合）或者磨床處于EMG狀態(tài)（X8.4=0）點按液壓起動鍵SB6其輸入信號X29.0=0（正常情況下X29.0=1）。

“No.2041 MOTOR 2 NOT START（M2）”是磨床的1條外部報警，用于提示靜壓電動機M2未起動。2041報警內(nèi)部線圈A4.1接通輸出地址Y0.1常閉觸點接通Y0.1線圈未通電按鍵脈沖R310.2=0點按靜壓起動鍵SB7其輸入信號X29.1=0（正常情況下X29.1=1）。

“No.2042 WHEEL NOT START（M6）”是磨床的1條外部報警，用于提示砂輪電動機M6未起動。2042報警內(nèi)部線圈A4.2接通輸出地址Y2.0常閉觸點接通Y2.0線圈未通電R311.7=0 R311.7線圈未通電點按砂輪起動鍵SB1其輸入信號X27.7=0（正常情況下X27.7=1）此時點按砂輪停止鍵SB2其輸入信號X27.6無反應并持續(xù)為0狀態(tài)（正常情況下按SB2時X27.6由0變1）。

圖5 MKS1632A×750型數(shù)控磨床的PMC梯圖

“ER32 NO I/O DEVICE”是磨床的1條PMC報警信息，其內(nèi)容是諸如I/O Link、連接單元或Power Mate之類的I/O設備未連接。據(jù)以往維修經(jīng)驗，ER32報警多是由I/O設備的電源未提供或丟失引起的。

“ER97 IO LINK FAILURE（CH1 00GROUP）”是磨床的1條PMC報警信息，其內(nèi)容是01組中I/O設備的分配號碼與實際I/O設備的連接不符。E R97報警時，按功能鍵[SYSTEM]及軟鍵[PMC]、[PMCDGN]、[I/OCHK]、[IOLINK]進入I/O LINK檢查畫面（見圖6），發(fā)現(xiàn)通道1沒有檢測到任何I/O設備。在正常運轉的機床上，ER97報警多會伴隨ER32報警的發(fā)生而出現(xiàn)。此情況多是短路狀態(tài)的外部DC24V把I/O設備上的保險絲燒壞了。

直觀檢查法推斷報警原因。綜合6條報警的解析過程，基于“先外部后內(nèi)部、先簡單后復雜”的維修思路，采用直觀檢查法查看電控柜內(nèi)元器件的工作狀況——斷路器無脫跳、外置保險無熔斷。隨后將I/O模塊的控制板自基座上抽出，發(fā)現(xiàn)標號FU2處的大1A保險絲（A03B-0815-K001）熔斷。當維修人員替換掉熔斷的FU2并將控制板插回后，開機又出現(xiàn)相同的報警，斷電檢查FU2又熔斷。由此，說明磨床存在DC24V短路故障。

隔離法分段排查短路故障點。因為FU2已熔斷2次，所以在未排除短路故障之前不能再行更換FU2以重啟磨床。此時，為了方便后續(xù)短路故障點的分段排查，在電控柜內(nèi)安裝型號為DZ47－60 C1的正泰單極斷路器QF20（見圖7的虛線框）以代替FU2。

先是將I/O模塊側插頭CB104、CB105與CB106拔掉并開啟磨床，接通狀態(tài)的QF20未脫扣，I/O模塊上POWER燈亮，電源模塊PSM與伺服放大器SVM上LED燈均顯“0”（即起動就緒）。再是將拔掉的CB104插回I/O模塊對應插座并開啟磨床，QF20未脫扣，POWER燈亮，LED燈均顯“0”。三是插回CB105并開啟磨床，QF20熱脫扣，POWER燈熄滅，LED燈均顯“－”（即未準備就緒）。四是拔掉CB105、插回CB106并開啟磨床，QF20未脫扣，POWER燈亮，LED燈均顯“0”。如此，判定CB105接線中存在短路故障。

據(jù)圖7所示的I/O接口圖，分析CB105的接線以進一步確診短路故障點。結合以往維修經(jīng)驗——短路故障多以接線短路為主并且多發(fā)生于機床側活動頻次較大的部位而少發(fā)生于電控柜內(nèi)，先是插回CB105并拆掉分線器上191接線，開啟磨床后執(zhí)行Z軸回零，QF20未脫扣，POWER燈亮，LED燈均顯“0”；再是拆掉190接線并執(zhí)行X軸回零，QF20熱脫扣，POWER燈熄滅，LED燈均顯“―”。

此時，可確診短路故障點位于190接線上。經(jīng)拆卸X軸側機床護板，檢查發(fā)現(xiàn)190接線對地短路。

（3）解決措施及維修效果：據(jù)診斷分析結果，處理X軸回零減速開關的接線并做好絕緣。試機后，再也沒有出現(xiàn)“上電后屏顯EMG、ER32、ER97等報警”的故障。

案例中加裝斷路器代替熔斷器的方法，既可反復進行無后果式短路故障的重演以分段排查原因，又可省略FANUC熔斷器的大量消耗與儲備，還可節(jié)省一定的設備費用。

圖6 MKS1632A×750型數(shù)控磨床的I/O LINK檢查畫面

結語

電信號演繹法是現(xiàn)代機床模塊化維修三大方法的一種（另兩種為工作介質(zhì)流向法和機械動作耦合法），既可用來分析AC220V和AC380V的主控回路，也可用于排查DC24V、DC15V和DC5V的輔助控制回路；既可用來快速排查機床的短路故障，也可用于迅速診斷機床的報警原因或停機因由；既可用在配置了FANUC、SINUMERIK或MITSUBISHI等系統(tǒng)的數(shù)控機床的排故中，也可用在裝有SIEMENS、Delta及OMRON等PLC的工控機床的排故中。

廣大維修人員在處理現(xiàn)代機床的日常故障時，采用電信號演繹法，不僅可以迅速找到故障點，還可以基于設計角度快速制定整改措施，從而簡化機床故障分析過程、提高維修效率及縮短機床停機時間。

[1] 劉勝勇，等. 推行數(shù)控機床模塊化維修根除企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)之瓶頸[J].制造技術與機床：2015，632（2）：144-149.

[2] 劉勝勇. 數(shù)控機床FANUC系統(tǒng)模塊化維修[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013.

[3] 劉勝勇. 數(shù)控機床SINUMERIK系統(tǒng)模塊化維修[M].北京：機械工業(yè)出版社，2014.

圖7 MKS1632A×750型數(shù)控磨床的I/O接口圖

專家點評

比較全面地應用了設備維修中的電信號演繹法，對設備故障進行診斷、分析和維修，通過幾個實例采用不同的方法來診斷故障，給我們維修人員做了好的示范。特別還采用加裝斷路器代替熔斷器的方法，既可反復進行無后果式短路故障的重演以分段排查原因，又可省略FANUC熔斷器的大量消耗與儲備，防止故障擴大化的手段可以借鑒。