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西門子直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)故障維修10例

例1．進線快速熔斷器熔斷的故障維修 故障現(xiàn)象：一臺配套SIEMENS 8MC的臥式加工中心，在電網(wǎng)突然斷電后開機，系統(tǒng)無法起動。分析與處理過程：經(jīng)檢查，該機床X軸伺服驅(qū)動器的進線快速熔斷器已經(jīng)熔斷。該機床的進給系統(tǒng)采用的是SIEMENS 6RA系列直流伺服驅(qū)動，對照驅(qū)動器檢查伺服電動機和驅(qū)動裝置，未發(fā)現(xiàn)任何元器件損壞和短路現(xiàn)象。 檢查機床機械部分工作亦正常，直接更換熔斷器后，起動機床，恢復正常工作。分析原因是由于電網(wǎng)突然斷電引起的偶發(fā)性故障。

例2．SIEMENS 8MC測量系統(tǒng)故障的維修 故障現(xiàn)象：一臺配套SIEMENS 8MC的臥式加工中心，當X軸運動到某一位置時，液壓電動機自動斷開，且出現(xiàn)報警提示：Y軸測量系統(tǒng)故障。斷電再通電，機床可以恢復正常工作，但X軸運動到某一位置附近，均可能出現(xiàn)同一故障。 分析與處理過程：該機床為進口臥式加工中心，配套SIEMENS 8MC數(shù)控系統(tǒng)，SIEMENS 6RA系列直流伺服驅(qū)動。由于X軸移動時出現(xiàn)Y軸報警，為了驗證系統(tǒng)的正確性，撥下了X軸測量反饋電纜試驗，系統(tǒng)出現(xiàn)X軸測量系統(tǒng)故障報警，因此，可以排除系統(tǒng)誤報警的原因。 檢查X軸在出現(xiàn)報警的位置及附近，發(fā)現(xiàn)它對Y軸測量系統(tǒng)(光柵)并無干涉與影響，且僅移動Y軸亦無報 警，Y軸工作正常。再檢查Y軸電動機電纜插頭、光柵讀數(shù)頭和光柵尺狀況，均未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。 考慮到該設備屬大型加工中心，電纜較多，電柜與機床之間的電纜長度較長，且所有電纜均固定在電纜架上，隨機床來回移動。根據(jù)上述分析，初步判斷由于電纜的彎曲，導致局部斷線的可能性較大。 維修時有意將X軸運動到出現(xiàn)故障點位置，人為移動電纜線，仔細測量Y軸上每一根反饋信號線的連接情況，最終發(fā)現(xiàn)其中一根信號線在電纜不斷移動的過程中，偶爾出現(xiàn)開路現(xiàn)象；利用電纜內(nèi)的備用線替代斷線后，機床恢復正常。

例3~例4．驅(qū)動器故障引起跟隨誤差超差報警維修 故障現(xiàn)象：某配套SIEMENS PRIMOS系統(tǒng)、6RA26**系列直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)控滾齒機，開機后移動機床的Z軸，系統(tǒng)發(fā)生“ERR22跟隨誤差超差”報警。 分析與處理過程：數(shù)控機床發(fā)生跟隨誤差超過報警，其實質(zhì)是實際機床不能到達指令的位置。引起這一故障的原因通常是伺服系統(tǒng)故障或機床機械傳動系統(tǒng)的故障。 由于機床伺服進給系統(tǒng)為全閉環(huán)結構，無法通過脫開電動機與機械部分的連接進行試驗。為了確認故障部位，維修時首先在機床斷電、松開夾緊機構的情況下，手動轉(zhuǎn)動Z軸絲杠，未發(fā)現(xiàn)機械傳動系統(tǒng)的異常，初步判定故障是由伺服系統(tǒng)或數(shù)控裝置不良引起的。 為了進一步確定故障部位，維修時在系統(tǒng)接通的情況下，利用手輪少量移動Z軸(移動距離應控制在系統(tǒng)設定的最大允許跟隨誤差以內(nèi)，防止出現(xiàn)跟隨誤差報警)，測量Z軸直流驅(qū)動器的速度給定電壓，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)速度給定有電壓輸入，其值大小與手輪移動的距離、方向有關。由此可以確認數(shù)控裝置工作正常，故障是由于伺服驅(qū)動器的不良引起的。 檢查驅(qū)動器發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動器本身狀態(tài)指示燈無報警，基本上可以排除驅(qū)動器主回路的故障。考慮到該機床X、Z軸驅(qū)動器型號相同，通過逐一交換驅(qū)動器的控制板確認故障部位在6RA26**直流驅(qū)動器的A2板。 根據(jù)SIEMENS 6RA26**系列直流伺服驅(qū)動器的原理圖，逐一檢查、測量各級信號，最后確認故障原因是由于A2板上的集成電壓比較器N7(型號：LM348)不良引起的：更換后，機床恢復正常。

例4．

故障現(xiàn)象：一臺配套SIEMENS 850系統(tǒng)、6RA26**系列直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的進口臥式加工中心，在開機后，手動移動X軸，機床X軸工作臺不運動，CNC出現(xiàn)X跟隨誤差超差報警。 分析與處理過程：由于機床其他坐標軸工作正常，X軸驅(qū)動器無報警，全部狀態(tài)指示燈指示無故障，為了確定故障部位，考慮到6RA26**系列直流伺服驅(qū)動器的速度/電流調(diào)節(jié)板A2相同，維修時將X軸驅(qū)動器的A2板與Y軸驅(qū)動器的A2板進行了對調(diào)試驗。經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)，X軸可以正常工作，但Y軸出現(xiàn)跟隨超差報警。 根據(jù)這一現(xiàn)象，可以得出X軸驅(qū)動器的速度/電流調(diào)節(jié)器板不良的結論。根據(jù)SIEMENS 6RA26**系列直流伺服驅(qū)動器原理圖，測量檢查發(fā)現(xiàn)，當少量移動X軸時驅(qū)動器的速度給定輸入端57與69端子間有模擬量輸入，測量驅(qū)動器檢測端B1，速度模擬量電壓正確，但速度比例調(diào)節(jié)器N4(LM301)的6腳輸出始終為0V。 對照原理圖逐一檢查速度調(diào)節(jié)器LM301的反饋電阻R25、R27、R21，偏移調(diào)節(jié)電阻R10、R12、R13、R15、R14、R12，以及LM301的輸入保護二極管V1、V2，給定濾波環(huán)節(jié)R1、C1、R20、V14，速度反饋濾波環(huán)節(jié)的R27、R28、R8、R3、C5、R4等外圍元器件，確認全部元器件均無故障。 因此，確認故障原因是由于LM301集成運放不良引起的；更換LM301后，機床恢復正常工作，故障排除。

例5．CNC故障引起跟隨誤差超差報警維修 故障現(xiàn)象：某配套SIEMENS PRIMOS系統(tǒng)、6RA26**系列直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)控滾齒機，開機后移動機床的Z軸，系統(tǒng)發(fā)生“ERR22跟隨誤差超差”報警。 分析與處理過程：故障分析過程同前例，但在本例中，當利用手輪少量移動Z軸，測量Z軸直流驅(qū)動器的速度給定電壓始終為0，因此可以初步判定故障在數(shù)控裝置或數(shù)控與驅(qū)動器的連接電纜上。 檢查數(shù)控裝置與驅(qū)動器的電纜連接正常，確認故障引起的原因在數(shù)控裝置。打開數(shù)控裝置檢查，發(fā)現(xiàn)Z軸的速度給定輸出D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入正確，但無模擬量輸出，從而確認故障是由于D/A轉(zhuǎn)換器不良引起的。更換Z軸的速度給定輸出的12位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0800后，機床恢復

例6．

故障現(xiàn)象：某配套SIEMENS PRIMOS系統(tǒng)、6RA26**系列直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)控滾齒機，開機后發(fā)生“ERR21，Y軸測量系統(tǒng)錯誤”報警。分析與處理過程：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生測量系統(tǒng)報警的原因一般有如下幾種：1)數(shù)控裝置的位置反饋信號接口電路不良。2)數(shù)控裝置與位置檢測元器件的連接電纜不良。3)位置測量系統(tǒng)本身不良。 由于本機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)采用的是全閉環(huán)結構，檢測系統(tǒng)使用的是HEIDENHAIN公司的光柵。為了判定故障部位，維修時首先將數(shù)控裝置輸出的X、Y軸速度給定，將驅(qū)動使能以及X、Y軸的位置反饋進行了對調(diào)，使數(shù)控的X軸輸出控制Y軸，Y軸輸出控制X軸。經(jīng)對調(diào)后，操作數(shù)控系統(tǒng)，手動移動Y軸，機床X軸產(chǎn)生運動，且工作正常，證明數(shù)控裝置的位置反饋信號接口電路無故障。 但操作數(shù)控系統(tǒng)，手動移動X軸，機床Y軸不運動，同時數(shù)控顯示“ERR21，X軸測量系統(tǒng)錯誤”報警。由此確認，報警是由位置測量系統(tǒng)不良引起的，與數(shù)控裝置的接口電路無關。檢查測量系統(tǒng)電纜連接正確、可靠，排除了電纜連接的問題。 利用示波器檢查位置測量系統(tǒng)的前置放大器EXE601/5-F的Ual和Ua2、*Ua1和Ua2輸出波形，發(fā)現(xiàn)Ua1相無輸出。進一步檢查光柵輸出(前置放大器EXE601/5-F的輸入)信號波形，發(fā)現(xiàn)Ie1無信號輸入。檢查本機床光柵安裝正確，確認故障是由于光柵不良引起的：更換光柵LS903后，機床恢復正常工作。

例7．

故障現(xiàn)象：某配套SIEMENS PRIMOS系統(tǒng)、6RA26**系列直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)控滾齒機，開機后發(fā)生“ERR21，X軸測量系統(tǒng)錯誤”報警。 分析與處理過程：故障分析過程同前例，但在本例中，利用示波器檢查位置測量系統(tǒng)的前置放大器EXE601/5-F的Ual和Ua2、*Ual和*Ua2輸出波形，發(fā)現(xiàn)同樣Ual無輸出。進一步檢查光柵輸出(前置放大器EXE601/5-F的輸入)信號波形，發(fā)現(xiàn)Ie1，信號輸入正確，確認故障是由于前置放大器EXE601/5-F不良引起的。 根據(jù)EXE601/5-F的原理(詳見后述)逐級測量前置放大器EXE601/5-F的信號，發(fā)現(xiàn)其中的一只LM339集成電壓比較器不良；更換后，機床恢復正常工作。

例8．驅(qū)動器未準備好的故障維修 故障現(xiàn)象：一臺配套SIEMENS 850系統(tǒng)、6RA26**系列直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的臥式加工中心，在加工過程中突然停機，開機后面板上的“驅(qū)動故障”指示燈亮，機床無法正常起動。分析與處理過程：根據(jù)面板上的“驅(qū)動故障”指示燈亮的現(xiàn)象，結合機床電氣原理圖與系統(tǒng)PLC程序分析，確認機床的故障原因為Y軸驅(qū)動器未準備好。 檢查電柜內(nèi)驅(qū)動器，測量6RA26**驅(qū)動器主回路電源輸入，只有V相有電壓，進一步按機床電氣原理圖對照檢查，發(fā)現(xiàn)6RA26**驅(qū)動器進線快速熔斷器的U、W相熔斷。用萬用表測量驅(qū)動器主回路進線端1U、1W，確認驅(qū)動器主回路內(nèi)部存在短路。 由于6RA26**交流驅(qū)動器主回路進線直接與晶閘管相連，因此可以確認故障原因是由于晶閘管損壞引起的。 逐一測量主回路晶閘管V1-V6，確認V1、V2不良(己短路)；更換同規(guī)格備件后，機床恢復正常。由于驅(qū)動器其他部分均無故障，換上晶閘管模塊后，機床恢復正常工作，分析原因可能是瞬間電壓波動或負載波動引起的偶然故障。

例9．外部故障引起電動機不轉(zhuǎn)的故障維修 故障現(xiàn)象：一臺配套SIEMENS 6M系統(tǒng)的進口立式加工中心，在換刀過程中發(fā)現(xiàn)刀庫不能正常旋轉(zhuǎn)。 分析與處理過程：通過機床電氣原理圖分析，該機床的刀庫回轉(zhuǎn)控制采用的是6RA**系列直流伺服驅(qū) 動，刀庫轉(zhuǎn)速是由機床生產(chǎn)廠家制造的“刀庫給定值轉(zhuǎn)換/定位控制”板進行控制的。 現(xiàn)場分析、觀察刀庫回轉(zhuǎn)動作，發(fā)現(xiàn)刀庫回轉(zhuǎn)時，PLC的轉(zhuǎn)動信號已輸入，刀庫機械插銷已經(jīng)拔出，但6RA26**驅(qū)動器的轉(zhuǎn)換給定模擬量未輸入。由于該模擬量的輸出來自“刀庫給定值轉(zhuǎn)換/定位控制”板，由機床生產(chǎn)廠家提供的“刀庫給定值轉(zhuǎn)換/定位控制”板原理圖逐級測量，最終發(fā)現(xiàn)該板上的模擬開關(型號DG201)已損壞，更換同型號備件后，機床恢復正常工作。

例10．開機電動機即高速旋轉(zhuǎn)的故障維修 故障現(xiàn)象：一臺與例268同型號的機床，在開機調(diào)試時，出現(xiàn)手動按下刀庫回轉(zhuǎn)按鈕后，刀庫即高速旋轉(zhuǎn)，導致機床報警。 分析與處理過程：根據(jù)故障現(xiàn)象，可以初步確定故障是由于刀庫直流驅(qū)動器測速反饋極性不正確或測速反饋線脫落引起的速度環(huán)正反饋或開環(huán)。測量確認該伺服電動機測速反饋線已連接，但極性不正確；交換測速反饋極性后，刀庫動作恢復正常。

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施耐德伺服驅(qū)動器常見故障分析及解決方案

1、伺服電機在有脈沖輸出時不運轉(zhuǎn)，如何處理?

① 監(jiān)視控制器的脈沖輸出當前值以及脈沖輸出燈是否閃爍，確認指令脈沖已經(jīng)執(zhí)行并已經(jīng)正常輸出脈沖;

② 檢查控制器到驅(qū)動器的控制電纜，動力電纜，編碼器電纜是否配線錯誤，破損或者接觸不良;

③ 檢查帶制動器的伺服電機其制動器是否已經(jīng)打開;

④ 監(jiān)視伺服驅(qū)動器的面板確認脈沖指令是否輸入;

⑤ Run運行指令正常;

⑥ 控制模式務必選擇位置控制模式;

⑦ 伺服驅(qū)動器設置的輸入脈沖類型和指令脈沖的設置是否一致;

⑧ 確保正轉(zhuǎn)側(cè)驅(qū)動禁止，反轉(zhuǎn)側(cè)驅(qū)動禁止信號以及偏差計數(shù)器復位信號沒有被輸入，脫開負載并且空載運行正常，檢查機械系統(tǒng)。

2、伺服電機高速旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)電機偏差計數(shù)器溢出錯誤，如何處理?

① 高速旋轉(zhuǎn)時發(fā)生電機偏差計數(shù)器溢出錯誤;

對策：

檢查電機動力電纜和編碼器電纜的配線是否正確，電纜是否有破損。

② 輸入較長指令脈沖時發(fā)生電機偏差計數(shù)器溢出錯誤;

對策：

a.增益設置太大，重新手動調(diào)整增益或使用自動調(diào)整增益功能;

b.延長加減速時間;

c.負載過重，需要重新選定更大容量的電機或減輕負載，加裝減速機等傳動機構提高負荷能力。

③ 運行過程中發(fā)生電機偏差計數(shù)器溢出錯誤。

對策：

a.增大偏差計數(shù)器溢出水平設定值;

b.減慢旋轉(zhuǎn)速度;

c.延長加減速時間;

d.負載過重，需要重新選定更大容量的電機或減輕負載，加裝減速機等傳動機構提高負載能力。

3、伺服電機沒有帶負載報過載，如何處理?

① 如果是伺服Run(運行)信號一接入并且沒有發(fā)脈沖的情況下發(fā)生：

a.檢查伺服電機動力電纜配線，檢查是否有接觸不良或電纜破損;

b.如果是帶制動器的伺服電機則務必將制動器打開;

c.速度回路增益是否設置過大;

d.速度回路的積分時間常數(shù)是否設置過小。

② 如果伺服只是在運行過程中發(fā)生：

a.位置回路增益是否設置過大;

b.定位完成幅值是否設置過小;

c.檢查伺服電機軸上沒有堵轉(zhuǎn)，并重新調(diào)整機械。

4、伺服電機運行時出現(xiàn)異常聲音或抖動現(xiàn)象，如何處理?

① 伺服配線：

a.使用標準動力電纜，編碼器電纜，控制電纜，電纜有無破損;

b.檢查控制線附近是否存在干擾源，是否與附近的大電流動力電纜互相平行或相隔太近;

c.檢查接地端子電位是否有發(fā)生變動，切實保證接地良好。

② 伺服參數(shù)：

a.伺服增益設置太大，建議用手動或自動方式重新調(diào)整伺服參數(shù);

b.確認速度反饋濾波器時間常數(shù)的設置，初始值為0，可嘗試增大設置值;

c.電子齒輪比設置太大，建議恢復到出廠設置;

d.伺服系統(tǒng)和機械系統(tǒng)的共振，嘗試調(diào)整陷波濾波器頻率以及幅值。

③ 機械系統(tǒng)：

a.連接電機軸和設備系統(tǒng)的聯(lián)軸器發(fā)生偏移，安裝螺釘未擰緊;

b.滑輪或齒輪的咬合不良也會導致負載轉(zhuǎn)矩變動，嘗試空載運行，如果空載運行時正常則檢查機械系統(tǒng)的結合部分是否有異常;

c.確認負載慣量，力矩以及轉(zhuǎn)速是否過大，嘗試空載運行，如果空載運行正常，則減輕負載或更換更大容量的驅(qū)動器和電機。

5、施耐德伺服電機做位置控制定位不準，如何處理?

① 首先確認控制器實際發(fā)出的脈沖當前值是否和預想的一致，如不一致則檢查并修正程序;

② 監(jiān)視伺服驅(qū)動器接收到的脈沖指令個數(shù)是否和控制器發(fā)出的一致，如不一致則檢查控制線電纜;

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松下伺服驅(qū)動器維修常見問題及解決方法

1、松下數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)MHMA 2KW，試機時一上電，電機就振動并有很大的噪聲，然后驅(qū)動器出現(xiàn)16號報警，該怎么解決?

這種現(xiàn)象一般是由于驅(qū)動器的增益設置過高，產(chǎn)生了自激震蕩。請調(diào)整參數(shù)No.10、No.11、No.12，適當降低系統(tǒng)增益。(請參考《使用說明書》中關于增益調(diào)整的內(nèi)容)

2、松下交流伺服驅(qū)動器上電就出現(xiàn)22號報警，為什么?

22號報警是編碼器故障報警，產(chǎn)生的原因一般有：

A.編碼器接線有問題：斷線、短路、接錯等等，請仔細查對;
B.電機上的編碼器有問題：錯位、損壞等，請送修。

3、松下伺服電機在很低的速度運行時，時快時慢，象爬行一樣，怎么辦?

伺服電機出現(xiàn)低速爬行現(xiàn)象一般是由于系統(tǒng)增益太低引起的，請調(diào)整參數(shù)No.10、No.11、No.12，適當調(diào)整系統(tǒng)增益，或運行驅(qū)動器自動增益調(diào)整功能。(請參考《使用說明書》中關于增益調(diào)整的內(nèi)容)

4、松下交流伺服系統(tǒng)在位置控制方式下，控制系統(tǒng)輸出的是脈沖和方向信號，但不管是正轉(zhuǎn)指令還是反轉(zhuǎn)指令，電機只朝一個方向轉(zhuǎn)，為什么?

松下交流伺服系統(tǒng)在位置控制方式下，可以接收三種控制信號：脈沖/方向、正/反脈沖、A/B正交脈沖。驅(qū)動器的出廠設置為A/B正交脈沖(No42為0)，請將No42改為3(脈沖/方向信號)。

5、松下交流伺服系統(tǒng)的使用中，能否用伺服-ON作為控制電機脫機的信號，以便直接轉(zhuǎn)動電機軸?

盡管在SRV-ON信號斷開時電機能夠脫機(處于自由狀態(tài))，但不要用它來啟動或停止電機，頻繁使用它開關電機可能會損壞驅(qū)動器。如果需要實現(xiàn)脫機功能時，可以采用控制方式的切換來實現(xiàn)：假設伺服系統(tǒng)需要位置控制，可以將控制方式選擇參數(shù)No02設置為4，即第一方式為位置控制，第二方式為轉(zhuǎn)矩控制。然后用C-MODE來切換控制方式：在進行位置控制時，使信號C-MODE打開，使驅(qū)動器工作在第一方式(即位置控制)下;在需要脫機時，使信號C- MODE閉合，使驅(qū)動器工作在第二方式(即轉(zhuǎn)矩控制)下，由于轉(zhuǎn)矩指令輸入TRQR未接線，因此電機輸出轉(zhuǎn)矩為零，從而實現(xiàn)脫機。

6、在我們開發(fā)的數(shù)控銑床中使用的松下交流伺服工作在模擬控制方式下，位置信號由驅(qū)動器的脈沖輸出反饋到計算機處理，在裝機后調(diào)試時，發(fā)出運動指令，電機就飛車，什么原因?

這種現(xiàn)象是由于驅(qū)動器脈沖輸出反饋到計算機的A/B正交信號相序錯誤、形成正反饋而造成，可以采用以下方法處理：

A.修改采樣程序或算法;
B.將驅(qū)動器脈沖輸出信號的A+和A-(或者B+和B-)對調(diào)，以改變相序;
C.修改驅(qū)動器參數(shù)No45，改變其脈沖輸出信號的相序。

7、在我們研制的一臺檢測設備中，發(fā)現(xiàn)松下交流伺服系統(tǒng)對我們的檢測裝置有一些干擾，一般應采取什么方法來消除?

由于交流伺服驅(qū)動器采用了逆變器原理，所以它在控制、檢測系統(tǒng)中是一個較為突出的干擾源，為了減弱或消除伺服驅(qū)動器對其它電子設備的干擾，一般可以采用以下辦法：

A.驅(qū)動器和電機的接地端應可靠地接地;
B.驅(qū)動器的電源輸入端加隔離變壓器和濾波器;
C.所有控制信號和檢測信號線使用屏蔽線。干擾問題在電子技術中是一個很棘手的難題，沒有固定的方法可以完全有效地排除它，通常憑經(jīng)驗和試驗來尋找抗干擾的措施。

8、伺服電機為什么不會丟步?

伺服電機驅(qū)動器接收電機編碼器的反饋信號，并和指令脈沖進行比較，從而構成了一個位置的半閉環(huán)控制。所以伺服電機不會出現(xiàn)丟步現(xiàn)象，每一個指令脈沖都可以得到可靠響應。

9、如何考慮松下伺服的供電電源問題?

目前，幾乎所有日本產(chǎn)交流伺服電機都是三相200V供電，國內(nèi)電源標準不同，所以必須按以下方法解決：
A.對于750W以下的交流伺服，一般情況下可直接將單相220V接入驅(qū)動器的L1，L3端子;
B.對于其它型號電機，建議使用三相變壓器將三相380V 變?yōu)槿?00V，接入驅(qū)動器的 L1，L2，L3。

10、對伺服電機進行機械安裝時，應特別注意什么?

由于每臺伺服電機后端部都安裝有旋轉(zhuǎn)編碼器，它是一個十分易碎的精密光學器件，過大的沖擊力肯定會使其損壞。