电气控制系统故障诊断与维修
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第3章
机床电气与PLC的故障诊断 及维修
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1
3.1 机床电气
本节主要讲述数控机床强电控制系统的故障诊断、维
修及日常维护。
CNC
“弱电”故障
PLC MDI/CRT
伺服驱动单元
输入输出单元
数控机床电 气控制系统 的故障
继电器 接触器 开关
熔断器
“强电”故障 电源变压器
电动机
电磁铁
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行程开关
分析与处理过程：
检查机床线路未发现问题，检查接地未发现问题，机床 供电电压正常。新系统更换后机床马上可以正常工作。
仔细观察机床的加工过程，发现刀架处有大量的冷却液， 关机后再次认真检查刀架附近的线路，发现刀架电机380V 电缆和直流24V电缆在刀架下方有接头，相互间用电工胶 布绝缘，当冷却液进入时，交流电压进入直流回路使系统 损坏。
编辑ppt
8
例4：按下机床起动按钮，数控装置起动，没有报警 显示，但各进给轴均不动作。
分析与处理过程 1.由电源配置原理图可知，伺服驱动器电源模块PSM的主回 路电源经接触器KM0的主触点引入，由下图可知，KM0线 圈的通断由PSM的内部继电器触点控制。
2.在机床正常起动过程中，当数控装置起动完成后，PSM内 部继电器触点接通，应该听到接触器KM0吸合的声音，而此 时却没有听到。
百页，数控机床维修人员应该多研读电气图纸，
并且消化吸收，弄清各元器件之间的相互关系及
控制信号的来龙去脉，这样才能在机床发生故障
时，快速、准确判断故障原因，解除故障，及时
恢复生产。
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5
例1 ：某数控车床，连续发生系统故障，每次新的备 件换上后使用不到一周就会出现故障，现象都是开机 后显示没有任何内容的黄色屏幕。
3.检查接触器KM0,用万用表测得线圈电压为0，触点没有吸 合，所以各轴均不动作。
4.使用万用表测量CX3的1、3引脚，发现内部触点已经接通， 应该是KM0接触器线圈的电源故障。
5.经检查，发现电源在接线端
子排上的导线松动，旋紧后故
障排除。
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9
3.1.3数控机床的抗干扰
•
数控机床一般在电磁环境比较恶劣的工业现场使
更换有接头的所有电缆并加强防护，机床至今未发生类
似故障。
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6
例2分：析按与数处理控过机程床：的起动按钮，显示器无显示，数控装 置1.由无电任源何配输置出原。理图可知，在各自动空气开关接通的情况下，
开关电源的24V直流电压经过KA0的常开触点给数控装置供 电，由于开关电源和继电器的故障率较高，所以首先检查这
两个器件是否正常。
2.常用万用表判定开关电源是否存在故障，在通电的情况下 测量其各输出点电压是否正常，若无输出，再测量其输入端 有无交流电压，若无交流输入或交流输入不正常，则根据电 气原理图，向前检查交流电路是否正常；若交流输入正常，
则可判断开关电源故障。
3.如果开关电源有直流24V电压输出，则测量继电器触点的
用，电磁干扰较大，而且电气柜中各种电气部件之间，
电源电缆、驱动器的动力电缆、信号电缆之间也存在着
电磁干扰。干扰会影响数控机床的可靠性和稳定性，是
造成数控系统“软”故障，且容易被忽视的一个重要因
素。因此，为了使数控机床能够稳定、可靠地运行，在
数控机床的设计和生产过程中，采取了各种措施提高数
控机床的抗干扰能力。
编码器本身的“零脉冲”输出必须正确，满足系统对零
一端L+和开关电源M之间是否有电压输出，如果没有，则可
判定是继电器KA0故障，否则，检查至数控装置的电源接线
是否可靠。
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例3：按下机床起动按钮，数控装置起动，没有报警显 示，但各进给轴均不动作。
分析与处理过程 1.由电源配置原理图可知，伺服驱动器电源模块PSM的主回 路电源经接触器KM0的主触点引入，由下图可知，KM0线圈 的通断由PSM的内部继电器触点控制。 2.在机床正常起动过程中，当数控装置起动完成后，PSM内 部继电器触点接通，应该听到接触器KM0吸合的声音，而此 时却没有听到。 3.检查接触器KM0,用万用表测得线圈电压为0，触点没有吸 合，所以各轴均不动作。 4.根据下图，使用万用表测量CX3的1、3引脚，发现内部触 点已经接通，所以，应该是KM0接触器线圈的电源故障。 5.经检查，发现电源在接线端子排上的导线松动，旋紧后故 障排除
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3
电源配置原理图
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4
3.1.2 根据电气原理图诊断电气控制系统 故障
• 电气原理图主要用来描述电气线路的构成及
其工作原理，表明电气控制系统中各电气元件的
作用及相互关系，对电气控制系统的安装接线、
运行维护、故障分析和维修管理等有重要的作用
。大型数控机床的电气图往往有几十页，甚至上
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10
抗干扰措施：
1) 正确连接机床、系统的地线
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11
2) 减少电气控制系统内部干扰
3) 抑制或减小供电线路的干扰
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12
例5： 某配套FANUC 0i-MC的立式加工中心，在 回参考点时出现参考点位置不稳定，参考点定位精 度差的故障
分析与处理过程： 1. 可能的原因是：编码器零位脉冲不良或回参考点速 度太低。由于参考点零位脉冲检查需要有示波器进行， 维修时一般可以先检查回参考点速度和位置增益的设 置。 2.经检查该机床在手动方式下工作正常，参考点减速 速度、位置环增益设置正确，测量编码器+5V电压正 常，回参考点的动作过程正确。因此，可以初步判定 故障是由于编码器零位脉冲受到干扰而引起的。
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例5：
3.在参数设置正确时，可能的原因为“零脉冲”信号不良。
由于零位脉冲的信号脉宽较窄，它对干扰十分敏感，因
此必须针对以下几方面进行检查：编码器的供电电压必
须在+5V±0.2V的范围内，当小于4.75V时，将会引起
“零脉冲”的输出干扰；编码器反馈的屏蔽线必须可靠
连接，并尽可能使位置反馈电缆远离干扰源与动力线路；
2
3.1.1电源配置
电源是数控系统乃至整个机床正常工作的能量 来源，它失效或故障的直接结果是造成系统的停机 甚至毁坏整个系统。电源配置应尽量做到以下几点： 1)提供独立的配电箱而不与其他设备串用。 2)电网供电质量较差的地区应配备三相交流稳压装 置。 3)电源始端有良好的接地。 4)电柜内电器元件的布局和交、直流电线的敷设要 相互隔离
机床电气与PLC的故障诊断 及维修
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3.1 机床电气
本节主要讲述数控机床强电控制系统的故障诊断、维
修及日常维护。
CNC
“弱电”故障
PLC MDI/CRT
伺服驱动单元
输入输出单元
数控机床电 气控制系统 的故障
继电器 接触器 开关
熔断器
“强电”故障 电源变压器
电动机
电磁铁
编辑ppt
行程开关
分析与处理过程：
检查机床线路未发现问题，检查接地未发现问题，机床 供电电压正常。新系统更换后机床马上可以正常工作。
仔细观察机床的加工过程，发现刀架处有大量的冷却液， 关机后再次认真检查刀架附近的线路，发现刀架电机380V 电缆和直流24V电缆在刀架下方有接头，相互间用电工胶 布绝缘，当冷却液进入时，交流电压进入直流回路使系统 损坏。
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例4：按下机床起动按钮，数控装置起动，没有报警 显示，但各进给轴均不动作。
分析与处理过程 1.由电源配置原理图可知，伺服驱动器电源模块PSM的主回 路电源经接触器KM0的主触点引入，由下图可知，KM0线 圈的通断由PSM的内部继电器触点控制。
2.在机床正常起动过程中，当数控装置起动完成后，PSM内 部继电器触点接通，应该听到接触器KM0吸合的声音，而此 时却没有听到。
百页，数控机床维修人员应该多研读电气图纸，
并且消化吸收，弄清各元器件之间的相互关系及
控制信号的来龙去脉，这样才能在机床发生故障
时，快速、准确判断故障原因，解除故障，及时
恢复生产。
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例1 ：某数控车床，连续发生系统故障，每次新的备 件换上后使用不到一周就会出现故障，现象都是开机 后显示没有任何内容的黄色屏幕。
3.检查接触器KM0,用万用表测得线圈电压为0，触点没有吸 合，所以各轴均不动作。
4.使用万用表测量CX3的1、3引脚，发现内部触点已经接通， 应该是KM0接触器线圈的电源故障。
5.经检查，发现电源在接线端
子排上的导线松动，旋紧后故
障排除。
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3.1.3数控机床的抗干扰
•
数控机床一般在电磁环境比较恶劣的工业现场使
更换有接头的所有电缆并加强防护，机床至今未发生类
似故障。
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例2分：析按与数处理控过机程床：的起动按钮，显示器无显示，数控装 置1.由无电任源何配输置出原。理图可知，在各自动空气开关接通的情况下，
开关电源的24V直流电压经过KA0的常开触点给数控装置供 电，由于开关电源和继电器的故障率较高，所以首先检查这
两个器件是否正常。
2.常用万用表判定开关电源是否存在故障，在通电的情况下 测量其各输出点电压是否正常，若无输出，再测量其输入端 有无交流电压，若无交流输入或交流输入不正常，则根据电 气原理图，向前检查交流电路是否正常；若交流输入正常，
则可判断开关电源故障。
3.如果开关电源有直流24V电压输出，则测量继电器触点的
用，电磁干扰较大，而且电气柜中各种电气部件之间，
电源电缆、驱动器的动力电缆、信号电缆之间也存在着
电磁干扰。干扰会影响数控机床的可靠性和稳定性，是
造成数控系统“软”故障，且容易被忽视的一个重要因
素。因此，为了使数控机床能够稳定、可靠地运行，在
数控机床的设计和生产过程中，采取了各种措施提高数
控机床的抗干扰能力。
编码器本身的“零脉冲”输出必须正确，满足系统对零
一端L+和开关电源M之间是否有电压输出，如果没有，则可
判定是继电器KA0故障，否则，检查至数控装置的电源接线
是否可靠。
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例3：按下机床起动按钮，数控装置起动，没有报警显 示，但各进给轴均不动作。
分析与处理过程 1.由电源配置原理图可知，伺服驱动器电源模块PSM的主回 路电源经接触器KM0的主触点引入，由下图可知，KM0线圈 的通断由PSM的内部继电器触点控制。 2.在机床正常起动过程中，当数控装置起动完成后，PSM内 部继电器触点接通，应该听到接触器KM0吸合的声音，而此 时却没有听到。 3.检查接触器KM0,用万用表测得线圈电压为0，触点没有吸 合，所以各轴均不动作。 4.根据下图，使用万用表测量CX3的1、3引脚，发现内部触 点已经接通，所以，应该是KM0接触器线圈的电源故障。 5.经检查，发现电源在接线端子排上的导线松动，旋紧后故 障排除
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电源配置原理图
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3.1.2 根据电气原理图诊断电气控制系统 故障
• 电气原理图主要用来描述电气线路的构成及
其工作原理，表明电气控制系统中各电气元件的
作用及相互关系，对电气控制系统的安装接线、
运行维护、故障分析和维修管理等有重要的作用
。大型数控机床的电气图往往有几十页，甚至上
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抗干扰措施：
1) 正确连接机床、系统的地线
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2) 减少电气控制系统内部干扰
3) 抑制或减小供电线路的干扰
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例5： 某配套FANUC 0i-MC的立式加工中心，在 回参考点时出现参考点位置不稳定，参考点定位精 度差的故障
分析与处理过程： 1. 可能的原因是：编码器零位脉冲不良或回参考点速 度太低。由于参考点零位脉冲检查需要有示波器进行， 维修时一般可以先检查回参考点速度和位置增益的设 置。 2.经检查该机床在手动方式下工作正常，参考点减速 速度、位置环增益设置正确，测量编码器+5V电压正 常，回参考点的动作过程正确。因此，可以初步判定 故障是由于编码器零位脉冲受到干扰而引起的。
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例5：
3.在参数设置正确时，可能的原因为“零脉冲”信号不良。
由于零位脉冲的信号脉宽较窄，它对干扰十分敏感，因
此必须针对以下几方面进行检查：编码器的供电电压必
须在+5V±0.2V的范围内，当小于4.75V时，将会引起
“零脉冲”的输出干扰；编码器反馈的屏蔽线必须可靠
连接，并尽可能使位置反馈电缆远离干扰源与动力线路；
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3.1.1电源配置
电源是数控系统乃至整个机床正常工作的能量 来源，它失效或故障的直接结果是造成系统的停机 甚至毁坏整个系统。电源配置应尽量做到以下几点： 1)提供独立的配电箱而不与其他设备串用。 2)电网供电质量较差的地区应配备三相交流稳压装 置。 3)电源始端有良好的接地。 4)电柜内电器元件的布局和交、直流电线的敷设要 相互隔离