410和411的报警

FANUC18i系统故障分析及解决2010-3-611:07:00来源：中国设备管理网阅读：743次我要收藏摘要叙述410和411故障现象、原因分析及解决方法。关键词FANUC系统故障方法中图分类号TP307文献标识码B1．故障分析为了在机床出现机械、电机、伺服放大器、编码器故障时，尽可能减轻机床的损坏，FANUC系统从软件上设定了410和411的报警。410报警：SERVOALARM：n—THAXIS-EXCESSERROR报警解释：①第n轴的停止位置偏差值超过参数1829的设定值。②在简易同步控制中，同步补偿量超过参数8325的设定值。411报警：SERVOALARM:n—THAXIS-EXCESSERROR报警解释：第n轴移动时的位置偏差值超过参数1828的设定值。410和411报警系统处理过程如下图所示：在NC进行伺服控制的过程中，系统的移动指令经脉冲分配处理，由图中的①进入误差寄存器，对误差寄存器的数值递增，通过伺服的速度回路以及电流回路，由伺服放大器驱动伺服电机转动，使安装在电机后面的增量式编码器发出数字脉冲，反馈到伺服放大器，通过FSSB光缆由图中的②进入误差寄存器，对误差寄存器的数值进行递减，正常情况下误差寄存器里的数值始终保持在一定范围以内，伺服停止时，误差寄存器的数值为0。如果移动指令或编码器反馈两者中有一个没有，就会造成误差寄存器里的绝对数值过大，在移动时，如果误差寄存器里的绝对数值＞参数1828里设定的数值，机床就会出现411报警，在停止时如果误差寄存器里的绝对数值＞参数1829里设定的数值，机床就会出现410报警。误差寄存器的数值可以在FANUC系统的诊断300号看到。机床在停止的时候，垂直轴（V轴）因为伺服放大器不良下滑，之后就出现410V轴报警。伺服参数设置画面中V轴误差寄存器的值为-17894，其绝对值超过了参数1829的设定值。2．故障原因(1)410报警：①机床在停止状态如果遭到碰撞，导致某一轴的位置偏移超过参数1829的设定值时。②机床的伺服放大器或者电机等不良，在移动时导致电机无法驱动机械负载。③机床本身的机械有问题，造成机械堵塞，如果移动伺服轴。④对于垂直轴，在开机或关机的时候，如果电机的抱闸和电机的励磁激活时序不符合FANUC的要求，比如在开机时，电机的抱闸已经得电，但其伺服启动还没有起来，这样由于垂直轴本身的重力会下掉，引起410报警。③伺服电机的编码器或编码器的反馈电缆如果出现问题，造成伺服轴的位置反馈不正常。(2)411报警：①机床在移动过程中，机械负载过大。②机床在加工工程中，加工的刀具损坏，造成移动负载很大。③机床的伺服放大器或电机等不良，在加工过程中会出现报警。④伺服电机、电机的动力线、编码器或编码器的反馈电缆不良，在加工过程中会出现报警。3．故障解决在系统出现410或411报警的时候，要检查伺服放大器、编码器、伺服电机、伺服电机的动力电缆和编码器的反馈电缆、伺服轴的机械负载等方面的情况，如果系统是开机或关机出现垂直轴的410报警，要检查垂直轴的抱闸和伺服启动关闭的时序。浪子建议删除该贴!!|收藏|回复|2007-04-0319:06:03楼主FANUC数控系统例1:伺服报警414#、410#台湾省产FTC-30数控车床在加工过程中出现414#、410#报警,动力停止。关闭电源再开机,X轴移动时机床振颤,后又出现报警并动力停止。查系统维修手册,报警信息为伺服报警、检测到X轴位置偏差大。根据现象分析,认为可能有以下原因:(1)伺服驱动器坏;(2)X轴滚珠丝杠阻滞及导轨阻滞。针对原因(1),调换同型号驱动器后试机,故障未能排除。针对故障（2),进入伺服运转监视画面,移动轴观察驱动器负载率,发现明显偏大,达到250%-300%。判断可能为机械故障。拆开X轴防护罩,仔细检查滚珠丝杠和导轨均未发现异常现象。机床X轴水平倾斜45o安装,应有防止其下滑的平衡块或制动装置,检查中未发现平衡块,但机床说明书电器资料显示PMC确有X轴刹车释放输出接点,而对比同型机床该接点输出正常。检查机床厂设置的I/0转接板,该点输出继电器工作正常,触点良好,可以输出110V制动释放电压。据此可断定制动线圈或传输电缆有故障。断电后,用万用表检测制动线圈直流电组及绝缘良好,两根使用的电缆中有一根已断掉。更换新的电缆后开机试验,一切正常。此故障虽然是有系统报警,但直接原因却是电缆断线。这一故障并不常见机床厂家在安装整机时处理不当或电器件压接不牢靠通常却都能引起一些故障而此类故障分析查找原因较麻烦。例2:系统制#报警1000型加工中心在加工时出现409#报警,停机重开可继续加工,加工中故障重现。发生故障时,主轴驱动放大器处于报警状态，显示５６号报警。维修手册说明为控制系统冷却风扇不转或故障。拆下放大器检查,发现风扇油污较多,清洗后风干,装上试机故障未排除。拆下放大器打开检查,发现电路板油污严重,且有金属粉尘附着。拆下电路板,用无水乙醇清洗,充分干燥后装机试验,故障排除。此例中,故障起因为设备工作环境因素,空气湿度大、干式加工、金属粉尘大。数控机床的系统主板、电源模块、伺服放大器等的电路板由于高度集成,大都由多层印刷电路板复合而成,线间距离狭小,异物进入极易引起电路板故障,这应该引起使用者的高度注意。数控机床经过近年来发展，技术己日臻成熟，功能越来越强，维修越来越方便。作为数控系统的最终用户－－－加工工厂来说,所要做的就是选取合适的系统配置,造就机床适当的工作环境,加强维护保养,利用有效的设备资源,充分开发系统潜能,最大限度地为企业创造利润。2002年2月,该机床在运行过程中显示屏上突然出现414报警。查询相关资料得知414号报警指示意义为在X轴方向上,伺服驱动系统发生故障。根据经验,我们首先关掉总电源,然后将电柜门打开后,重新开机,目测X轴驱动板工作状态,发现其板上HC报警指示灯点亮。查阅相关资料得知伺服放大器中发生电流异常。于是我们作了下列步骤的进一步维修判断。(1)检查该机床参数表,对照厂家提供参数目录,结果未发现异常参数。(2)重新关掉机床总电源,小心取下伺服驱动板。静态检查板后面的大功率放大模块,基本正常。然后将取下的伺服放大驱动板作静态检查,用万用表分别检查板上的大电流元件,结果发现大功率放大模块的2只前置放大晶体管已击穿(型号为R2662)。将此管摘下,换上同型号新管后,重新装入机床的电柜内,通电试用后,显示屏上报警号消失。同时伺服驱动板上HC报警指示灯熄灭。此时,我们认为故障已排除。但是没有想到的是,当机床作空运行时,X轴上可昕到明显咯、咯、咯的声音,似滚珠丝杠螺母中的滚珠损坏的声音,当时我们公司机械电气技术人员一致认为X轴方向还存在阻尼现象。初步判断认为螺母中滚珠有损坏,但当我们用于转动丝杠时,却显得比较轻松,无明显的卡阻现象。凭经验判断伺服驱动部分有故障。于是我们检查伺服驱动板输出线到电动机的中间环节,查出中间的保护开关常闭触点已呈开路状态。在手边无配件的情况下,用1.5mm2的导线短接,重新开机运行,机床工作正常。在数控机床维修过程中,有时会遇到一些比较特殊的故障,例如:有的机床在刚开机时,系统和机床工作正常。但是,当工作一段时间后,将出现某一故障。这种故障有的通过关机后得以清除,有的必须经过关机较长的时间后,机床才能重新工作。此类故障常常被人们称为软故障。由于此类故障的不确定性和发生故障的随机性,使得机床时好时坏,这给检查、测量带来了相当的困难。维修人员必须具备较高的业务水平和丰富的实践经验,仔细分析故障现象,才能判定故障原因,并加以解决。下面是笔者在数控机床维修中一起比较典型的软故障维修事例,现将故障现象、维修过程及分析思路介绍如下,供同行参考。1故障现象台湾GOODWAY公司生产的GCL-15型数控车床,采用FANUC０T数控系统。X、Z分别采用FANUC5、10型AC伺服电动机驱动,主轴采用FANUC8SAC主轴驱动。机床带液压夹具、液压尾架和15把刀的自动换刀装置,全封闭防护,自动排屑。机床本身价格高、精度好,是该公司的主要加工设备之一。该机床发生的故障现象为:机床开机时全部动作正常,伺服进给系统高速运动平稳、低速无爬行,加工的零件精度全部达到要求。当机床正常工作5-7h后,Z轴出现剧烈振荡,CNC报警,机床无法正常工作。这时,即使关机再启动,只要手动或自动移动Z轴,在所有速度范围内,都发生剧烈振荡。但是,如果关机时间足够长,机床又可以正常工作5-7h,并再次出现以上故障,如此周期性重复。2故障初步分析根据以上故障现象,分析其原因不外乎与Z轴有关的机械、电气两个方面。在机械方面,可能是由于贴塑导轨的热变形、脱胶,滚珠丝杠、丝杠轴承的局部损坏或调整不当等原因引起的非均匀性负载变化,导致进给系统的不稳定。在电气方面,可能是由于某个元件的参数变化,引起系统的动态特性改变,导致系统的不稳定等。鉴于本机床采用的是半闭环伺服系统,为了分清原因,维修的第一步是松开Z轴伺服电动机和滚珠丝杠之间的机械联接。在Z轴无负载的情况下,运行加工程序,以区分机械、电气故障。经试验发现:故障仍然存在,但发生故障的时间有所延长。因此,可以确认故障为电气原因,并且和负载大小或温升有关。由于数控机床伺服进给系统包含了CNC、伺服驱动器、伺服电动机三大部分,为了进一步分清原因,维修的第二步是将CNC的X轴和Z铀的速度给定和位置反馈互换(CNC的M6与M8,M7与M9互换),即：利用CNC的X轴指令控制机床的Z轴伺服和电动机运动,CNC的Z轴指令控制机床的X轴伺服和电动机运动,以判别故障发生在CNC或伺服。经更换发现,此时CNC的Z轴(带X轴伺服及电动机)运动正常,但X轴(带Z轴伺服及电动机)运动时出现振荡。据此,可以确认:控制Z轴的CNC正常,故障在Z轴伺服驱动或伺服电动机上。考虑到该机床X、Z轴采用的是同系列的AC伺服驱动,其伺服PCB板型号和规格相同,为了进一步缩小检查范围,维修的第三步是在恢复第二步CNC和X、Z伺服间的正常连接后,将X、Z的PCB板经过调整设定后互换。经互换发现,这时X轴工作仍然正常,Z轴故障依旧。可见,Z轴的PCB板正常。根据以上试验和检查,可以确认故障是由于Z轴伺服主回路或伺服电动机的不良而引起的。但由于X、Z电动机的规格相差较大,现场无相同型号的伺服驱动和电动机可供交换。考虑到伺服主电路和伺服电动机的结构相对比较简单,故采用了原理分析法再进行了以下检查。3伺服主回路分析经过前面的检查,故障范围己缩小到伺服主回路与伺服电动机上。当时笔者认为伺服主回路,特别是逆变功率管由于长时间在高压、大电流情况下工作,参数随着温度变化而变值的可能性较大。为此,测绘了实际AC驱动主回路原理图(图1)。图1伺服驱动主回路原理图图1中,NFBl为进线断路器,MCC为伺服主接触器,ZNR为进线过电压抑制器。VA－VF为直流整流电路,TA－IF为PWM逆变主回路。C1、C2、C3、R1组成滤波电路,V1、V2、R2、Tl组成直流母线电压控制回路。R3为直流母线电流检测电阻，R4、R5为伺服电动机相电流检测电阻,R6-R8为伺服电动机能耗制动电阻。经静态测量,以上元件在开机时及发生故障停机后其参数均无明显变化,且在正常范围。为此,对主回路的实际工作情况进行了以下分析和测量:对于直流整流电路,若VA-VF正常,则当输入线电压Ul为200V时,A、B间的直流平均电压应为:UAB=1.35×Ul=270V。考虑到电容器C1的作用,直流母线的实际平均电压应为整流电压的1.1-1.2倍左右,即:300-325V左右。实际测量(伺服单元的CN3的5脚与CN4的1脚间),此值为正常,可以判定VA-VF无故障。对于直流母线控制回路,若V1、V2、T1、R2、R3工作正常,则C、D间的直流电压应略低于A、B间的电压,实际测量(伺服单元的CN4的1脚与CN4的5脚间),此值正常,可以判断此回路无故障。测量PWM逆变主回路输出(T1的5、6、７端子),发现V相电压有时通时断的现象,由此判断故障可能在V相。将U相的逆变晶体管(