PWM速度控制单元的常见故障与维修

发布日期：2011-11-25    兰生客服中心    浏览：3060

(1)CRT无报警显示的故障维修  FANUC PWM速度控制单元发生故障时，通常情况下系统显示器上可以显示出报警号，维修时可以根据报警提示进行。但是，除CRT可以显示报警号的故障外，还有部分故障在CRT上不一定能予以显示或不能予以指明具体的故障原因，这些故障主要有以下几类： 

1)机床失控。

2)移动和停止时机床振动。

3)定位精度和加工精度差。

4)速度控制单元和位置控制单元动作不正确。

对于以上故障的产生原因、检查和处理方法可以归纳如下：

1)机床失控。机床失控指的是机床在开机时或工作过程中突然改变速度、改变位置的情况，如：伺服起动时突然冲击，工作台停止时的突然向某一方向快速运动，正常加工过程中的突然加速等等。其故障的原因、检查和处理方法见表5-2。




当圆弧插补出现45°方向上的椭圆时，可以通过调整伺服进给轴的位置增益进行调整。坐标轴的位置增益由下式计算：

式中  V——进给速度(mm/min)；

      ess——位置跟随误差(0.001mm)

      KV——位置增益(1/S)。

         位置跟随误差可以通过数控系统的诊断参数检查，诊断参数号在不同的系统上有不同的定义，在FANUC 0C上为DGN800~804；对于其余系统，详见本书第2章第2.3.3节。调整速度控制单元上的电位器RV4(F/V转换器电压补偿)，可以改变同一进给速度下的位置跟随误差。调整RV4，使DGN800~804的值在上式计算所得的理论值的+10％以内，且参与圆弧插补的两轴的位置跟随误差的差值必须控制在1％以内。

(2)速度控制单元上的指示灯报警  在FANUCPWM速度控制单元的控制板上，右下部有7个报警指示灯，它们分别是BRK、HVAL、HCAL、OVC、LVAL、TGLS以及DCAL；

1)BRK报警。BRK为主回路熔断器跳闸指示，当指示灯亮时代表速度控制单元的主回路熔断器(参见图5-12)NFBl、NFB2跳闸，故障原因主要有以下几种：

①主回路受到瞬时电压冲击或干扰。这时，可以通过重新合上熔断器NFBl、NFB2，再进行开机试验，若故障不再出现，可以继续工作：否则，根据下面的步骤，进行检查。

②速度控制单元主回路的三相整流桥DS(Diode module)的整流二极管有损坏(可以参照图5-12主回路原理图，用万用表检测)。

③速度控制单元交流主回路的浪涌吸收器ZNR(Surge absorber)有短路现象(可以参照图5-12主回路原理图，用万用表检测)。

④速度控制单元直流母线上的滤波电容器C1~C3有短路现象(可以参照图5-12主回路原理图，用万用表检测)。

⑤速度控制单元逆变晶体管模块TMl~TM4有短路现象(可以参照图5-12主回路原理图，用万用表检测)。

⑥速度控制单元不良。

⑦熔断器NBFl、NBF2不良。

图5-12为FANUC DCl0M、20M、30M直流伺服主回路原理图，其余型号的原理与此相似。

2)HVAL报警。HVAL为速度控制单元过电压报警，当指示灯亮时代表输入交流电压过高或直流母线过电压。故障可能的原因如下：      

①输入交流电压过高。应检查伺服变压器的输入、输出电压，必要时调节变压器变比，使输入电压在相应的允许范围。

②直流母线的直流电压过高。应检查直流母线上的斩波管Q1、制动电阻DCR以及外部制动电阻是否损坏。

③加减速时间设定不合理。若故障在加减速时发生，应检查系统机床参数中的加减速时间设定是否合理。

④机械传动系统负载过重。应检查机械传动系统的负载、惯量是否太高：机械摩擦阻力是否正常。

3)HCAL报警。HCAL为速度控制单元过电流报警，指示灯亮表示速度控制单元存在过电流。可能的原因如下：

①主回路逆变晶体管TMI~TM4模块不良。

②电动机不良，如：电枢线间短路或电枢对地短路。

③逆变晶体管的直流输出端存在短路或对地短路。

④速度控制单元不良。 

        为了判别过电流原因，维修时可以先取下伺服电动机的电源线，将速度控制单元的设定端子S23短接，取消TGLS报警，然后开机试验。若故障消失，则证明过电流是由于外部原因(电动机或电动机电源线的连接)引起的，应重点检查电动机与电动机电源线。若故障保持，则证明过电流故障在速度控制单元内部，应重点检查逆变晶体管TMI~TM4模块。   

4)OVC报警。OVC为速度控制单元过载报警，指示灯亮表示速度控制单元发生了过载。其可能的原因与SCR速度控制单元相同，参见前述。

5)LVAL报警。LVAL为速度控制单元电压过低报警，指示灯亮表示速度控制单元的各种控制电压过低。其可能的原因如下： 

①速度控制单元的辅助控制电压输入ACl8V过低或无输入。

②速度控制单元的辅助电源控制回路故障。

③速度控制单元的保险电阻熔断。

④瞬间电压下降或电路干扰引起的偶然故障。

⑤速度控制单元不良。 

6)TGLS报警。TGLS为速度控制单元测速发电机断线报警，指示灯亮表示速度控制单元发生了测速发电机断线，其可能的原因与SCR速度控制单元相同，参见前述。

7)DCAL报警。DCAL为直流母线过电压报警，与其相关的原因主要是直流母线的斩波管Q1、制动电阻DCR以及外部制动电阻不良。 

维修时应注意：如果在电源接通的瞬间就发生DCAL报警，这时不可以频繁进行电源的通、断，否则易引起制动电阻的损坏。


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8)VRDY不亮。VRDY为速度控制单元准备好指示灯，如果该灯不亮，则表示速度控制单元未准备好；CNC在未接收“VRDY信号”时，不能正常工作。VRDY灯不亮的原因主要有：
①速度控制单元有报警，即：其余报警灯有亮。

②速度控制单元辅助控制电压不正常，参见LVAL报警原因。

⑧速度控制单元ACl00V输入电压不正确。

④速度控制单元的主接触器MCC故障。

⑤速度控制单元与主板间的连接不良。

⑥系统未准备好。系统的“急停”信号生效，系统处于急停状态。 

9)VRDY开机时就亮。在正常情况下，当接通系统电源，首先CNC向速度控制单元发出“位置环准备好”信号，速度控制单元上的PRDY灯亮。这时若速度控制单元正常，主接触器MCC合上，速度控制单元向CNC发出“速度控制单元准备好” 信号，同时VRDY灯亮。若数控系统一通电，速度控制单元的VRDY灯立即就亮，则表明速度控制单元动作不正常，其可能的原因有：

①当系统“急停”按钮断开时，若速度控制单元的PRDY指示灯亮，则表明系统“PRDY”信号故障，原因是主板不良或PRDY信号连接错误。

②当系统“急停” 按钮断开时，若速度控制单元的PRDY指示灯不亮，表明系统“PRDY”信号正常，故障在速度控制单元的VRDY信号上，这时可以进行下一步检查。

③取下速度控制单元的CN2插头，接通电源，若故障不变，则表明速度控制单元不良。

④取下速度控制单元的CN2插头，接通电源，若故障消失，则表明其原因是速度控制单元与主板间的VRDY信号连接不正确、主板不良、速度控制单元不良或MCC接触器触点不良。 

(3)系统CRT上有报警的故障  由于FANUC直流伺服驱动一般与FANUC 3、5、7、6等系列数控系统配套使用，其中维修过程中遇到最多的为FANUC 6。当伺服驱动器故障时，CNC上亦将显示相应的报警号，这些报警在FS6上为400-500号报警。常见的报警号及含义如下：

1)过载报警(ALM400、402)。FANUC 6 ALMM400报警的含义是“基本轴驱动器(X、Y、Z轴)过载”，ALM402报警的含义是“附加轴(第4、5轴)驱动器过载”。

CRT显示的过载报警有以下原因：

①速度控制单元上热继电器动作。其原因可能是热继电器的设定值不正确、切削条件不合适或摩擦阻力太大。

②伺服变压器过热。可以通过测量伺服变压器的接点51和52的电阻值来确认。正常值应小于或等于10Ω；如电阻值大于100kΩ，则说明伺服变压器过热。这时，变压器表面温度应达到80~90℃，应进一步检查电动机电流，确认切削条件。如表面温度小于60℃，则说明伺服变压器未过热，而是热敏电阻不良，应更换热敏电阻。

③再生放电单元过热。可以通过测量速度控制单元上的T3端的3和4号线间的电阻确认。正常时其值应小于10Ω；如电阻值大于100kΩ，则说明再生放电单元过热。这时，再生放电单元的表面金属板的温度应达到80~90℃，可能是电动机的起/制动或加/减速太频繁引起的故障。如金属底板表面的温度只有50~60℃，则说明再生放电单元未过热，而是热敏电阻不良，应更换熟敏电阻。

2)速度控制单元的VRDY断开报警(ALM401、403)。参见速度控制单元硬件报警“VRDY灯不亮”的故障说明。

3)速度控制单元的VRDY错误接通报警(ALM404)。参见速度控制单元硬件报警“VRDY灯开机就亮”的故障说明。

       除以上报警显示外，通过CNC的诊断参数DGN707、709、713、714、715、719等，还可以对伺服驱动器的故障信号进行进一步维修显示，详见本章第5.2.3节。


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