三菱CNC伺服系统故障诊断及排除

黄 风

（武汉兴东机电设备工程公司，湖北武汉 430070）

故障1 上电后伺服电动机电流持续上升直至报警

故障现象:有很多例这样的情况，开机不久，某一伺服电动机就出现“过载”或“过电流”报警，有几例是如果不驱动伺服轴，该轴不报警，一旦仅仅做点动运行，也发生“过载”或“过电流”报警。而实际情况是电动机空载运行。

分析及处理:既然是“过载”，“过电流”报警，应该是伺服电动机带上了很大负载，但电动机现在是空载，为什么会出现这种故障现象呢?

打开CNC上的“伺服监视”画面，观察到只要发出“点动”信号，伺服电动机转动后即使立即停止，电动机电流持续上升，直到超过设定的极限后发出报警。

在调试阶段:

（1）检查电动机型号参数#2225，该参数设置错误也会出现上述故障现象。

（2）检查电动机与驱动器的三相电源U、V、W是否对应，相序错误会引起此类故障。

（3）机械安装有问题，伺服电动机轴受到了来自机械方面的过大的扭矩。伺服电动机的工作特性是保持在NC系统的“指令位置”，而来自机械方面的过大的扭矩迫使伺服电动机离开其“指令位置”，两方面互相作用，伺服电动机一直在不断工作，所以在“伺服监视”画面就看到“电流持续上升”。

（4）如果“反向间隙”#2011、#2012设置过大也会加剧由于机械安装不当引起这类过载现象。

故障排除:要求厂家将伺服电动机拆下，检查安装的同心度及其他影响伺服电动机轴受力的情况。重新安装后，该故障排除。

也有几例是工作过一段时间后电动机仍然出现上述故障现象，经过重新拆装电动机后故障消除。

故障2 上电后运行，伺服电动机发热直至冒烟

故障现象:某客户大型压力机数控系统为三菱M64，伺服电动机7.5 kW。交付使用3个月后，点动运行，该电动机出现发热，手摸上去烫手，甚至冒烟。但并未出现“过载”、“过电流”报警。

观察和分析:在显示屏的“伺服监视”画面，电流偏高。用手摸伺服电动机，电动机发热烫手。该电动机带有抱闸，其电动机发热部位正是抱闸处，其余部位不发热。因此判断是抱闸未打开，电动机强制运行而引起的摩擦发热。

三菱伺服电动机抱闸电压是DC24V，不分极性，用万用表检查控制柜内的 DC24V电源，电压达到DC24V，且上电后已发出打开抱闸信号，电动机是新的（假设电动机不存在问题），是哪个环节出了问题呢?

仔细观察该设备，该设备是大型压力机，从控制柜到伺服电动机距离约10 m，这段距离可能造成电压降。用万用表检查伺服电动机的抱闸接头，其电压只有DC22V，而标准要求为DC24V±5%，即抱闸电压在DC22.8V～DC25.2V。很可能是由于抱闸接头部的DC电压过低，造成了抱闸不能打开。

故障排除:将控制柜内的DC24V电源电压调高，使抱闸处电压达到DC24V，这样抱闸就可以打开，电动机可以正常运行了。

小结:运行中电动机无故出现抖动，运行不畅，电动机电流升高甚至过热过载也应该首先检查抱闸是否打开。三菱伺服电动机的电动运行能力较强，即使带抱闸运行，有时也未必报警，但可以观察到运行不畅，电动机电流升高。因此，凡是出现电动机运行不畅，检查抱闸是必须的。

而且该抱闸对电压的要求较高，如果达不到DC24V就可能时断时续，引起电动机运行的抖动。

引起电动机运行不畅的第二个原因是相序不对，相序不对会引起电动机颤动、闷响，这是必须注意的。

故障3 伺服轴一运动就出现“过极限报警”。

基本配置:数控热处理机床，三菱数控C64系统NC轴:5轴使用绝对值检测系统。

故障现象:5个轴的绝对值原点全部能正常设置，无报警;但点动试运行时，第1～4轴能正常运行，第5轴不能正常运行，一运动就出现“过极限报警”。

检查:第5轴软极限参数#2013、#2014设置正常，该参数没有问题。

将第5轴改为“相对值检测系统”，可点动运行。不出现”过极限报警”。客户称该系统参数是直接从另一多轴（8轴）系统复制过来的。

分析:如果该现象与“绝对值检测系统”有关，为何其他4轴能在“绝对值检测系统”下正常工作?如果与轴数有关，同样系统已使用多次，如果与参数有关，为何在“相对值检测系统”下能够点动?

判断:既然第5轴在“绝对值检测系统”下点动出现“过极限报警”报警，而在“相对值检测系统”又可正常工作，该系统可控制NC轴为8轴，所以可判定系统硬件无问题，问题仍然是参数问题，要么有某一参数在起作用，要么有参数互相冲突。

处理:继续检查参数，特别是检查“绝对值检测系统”与软极限有关的参数，当检查到参数#8204时，发现第5轴参数与其他轴不同，将其修改后，第5轴能够正常运行;参数#8204的含义是——行程极限负值，参数#8202、#8203、#8204、#8205 都与行程范围有关;参数#8204，#8205规定了第2类行程限制范围，而参数#8202、#8203规定了对第2类行程限制范围的检查是有效还是无效，一般默认值是有效;所以一旦对第2类行程限制范围设定了数值（设定了参数#8204、#8205的数值），上电后就进行检查。

对于上述的故障现象而言:在使用“绝对值检测系统”时，系统在上电后就已经建立了坐标系，如果对第2类行程极限也进行了设置，系统一直在进行检测，当行程极限很小时，一点动就会出现报警。

而使用“相对值检测系统”时，上电后并未马上进行回原点操作，系统尚未建立坐标系，所以可进行点动操作而不报警。这就是造成令人迷惑的原因。

故障4 伺服轴运行出现闷响

故障现象:某配用三菱M64系统的加工中心经过搬迁后重新安装，客户报告开机运行时X轴工作台运行出现极大的闷响声。而在原厂运行时一切正常。原参数未修改过。

分析:伺服电动机运行出现闷响是振动的一种，一般是伺服电动机运行频率区域与机床固有频率区重合，形成共振而表现成剧烈的振动。该加工中心经过搬迁后重装，其固有频率可能发生改变，形成共振。

处理:建议客户修改参数#2238。该参数的作用是设定“共振频率”，即使电动机运行时避开这一频率。若机床的安装比以前更紧固，共振频率会降低，则降低该参数值，反之升高。照此建议修改参数后振动消除。

故障5 伺服电动机运行时有闷响声，电动机有发热现象

基本配置:立式淬火机床，E60数控系统，运动轴为垂直轴。该机床刚交付使用。

故障现象:伺服电动机运行时有闷响声，电动机有发热现象。

分析与处置:建议客户先检查参数，发现速度环增益参数#2205=60，这一参数设置值远小于标准值，要求客户将#2205参数设置为适当值 #2205=150后，故障消除。当#2205参数设置过小时，会出现上电后颤动、抖动、巨大噪声等现象。

对于成批交货的机床，可能会出现参数未正确设定的现象。速度环增益参数#2205是重要数。

对于电动机发热问题的处理:对立式淬火机床而言，其伺服电动机带动垂直轴运行，垂直方向带有平衡配重，如果平衡配重不合理，就会造成电动机上下行的工作负载相差过大，电动机某一方向运行时电流过大，电动机就会发热。

简易的调整方法是:打开“伺服电动机诊断画面”，观察伺服电动机上下行运行时的电流，先调整稳态时的电流，通过加减配重块使上下行稳态时的电流大致相等。再观察加减速时的电流是否有超过额定电流3倍的情况，如果有这种情况，就将加减速时间延长，使最大电流减小。

故障6 上电后，系统总是出现“S01 0052”系统过载报警

故障现象:数控车床配三菱E60数控系统，上电后，系统总是出现“S01 0052”系统过载报警。

发生时段:交付使用1年后。

分析与判断:上电后机床没有动作就出现“过载”显然不是正常报警。先检查外围的问题如接地、动力电的绝缘。最后查明是伺服驱动器上的三相电源线有一相松动，这是一个很隐蔽的故障。系统也没有发出“电源断相”报警，而发出“过载报警”。这可作为一典型实例。

故障7 Z轴一移动就“过载报警”

故障现象:大型热处理机床，数控系统为三菱E68系统Z轴一移动就出现“过载”报警。

发生时段:交付使用3个月后。

观察与分析:电动机已经脱开负载，独立运行，用手轮移动该轴，观察到显示屏上Z轴位置数据变化，电动机无反应，操作2.3 s就发生“过载报警”。复位后系统又正常。

用手轮移动观察到显示屏上Z轴位置数据变化说明系统正常，2.3 s后报警，而电动机又不带负载，因此判断:（1）外围配线的接地，绝缘有故障;（2）抱闸未打开;（3）驱动器及电动机有故障。

检查到抱闸时，发现电动机上的抱闸电源插头松动，而且抱闸电源线太细，按要求应该0.5 mm2。线径太细造成压降大，要求厂家更换抱闸电源插头和电源线后，故障消除。

故障8 E60系统出现“EMG 009F”和“SVR 0052”报警

故障现象:某客户焊接机使用三菱E60数控系统，有两伺服轴。其A轴为旋转轴带动工件旋转，Y轴为直线轴带动焊枪前进后退，该系统运行3个月后客户报告CNC系统出现”急停”报警，报警号为:“EMG 009F”和“SVR 0052”系统处于急停状态，不能正常运行。该报警是“电池电压低”和“编码器电缆故障”。

分析和判断:要求客户自行更换电池后，仍然未消除报警。笔者到达现场后对CNC系统进行了仔细观察。报警号依然是:“EMG 009F”和“SVR 0052”。

这些报警与伺服系统相关，进一步在“伺服监视”画面观察，发现上电后A轴编码器电流直线上升，直到出现报警:“0050”——负载过大报警。而当时该轴电动机已经拆下摆在地上，显然这样报警是编码器已经发生故障所引起。而同时Y轴电动机上电后出现一次猛烈窜动，随即报警“0052”——误差过大。而当时未对系统有任何操作。电动机也已经拆下摆在地上。因此判断Y轴编码器也出现故障。

这次该设备两伺服电动机编码器同时发生故障，从质量管理学的角度来说应该是一个“固定因素”在起作用，而不是偶然的因素。将损坏的编码器拆开检查，发现编码器的地线烧毁，其形成的烟雾颗粒遮住了编码器的检测部件，所以造成了编码器故障。

判断:系统内有强电通过。这印证了工厂维修人员反映发生故障后，打开机柜，闻到一股电气烧糊味道的情况。仔细查看电气柜并询问工厂维修人员，证实电柜的地线与零线相连。而在三菱CNC是禁止地线接到零线上的。可以判定有强电是通过零线进入到CNC系统。

处置:（1）要求客户正确连接地线;（2）更换两台编码器后系统恢复正常。CNC系统未出现报警。

故障9 三菱C64系统发生S01 0018报警

故障现象:客户的大型工作机械，采用三菱C64系统，其伺服电动机与伺服驱动器之间距离超过20 m，系统不时出现内部报警，不能正常工作。而同一台设备另外几套伺服系统却不发生报警，其差别在于伺服电动机与伺服驱动器之间距离小于10 m。

分析与判断:由于同一台设备的伺服系统型号相同，其差别在于伺服电动机与伺服驱动器之间距离不同，分析是编码器电缆制作有问题。仔细检查编码器电缆制作图，当电缆长度大于15 m时，其制作方法与小于15 m时有所不同。在电缆长度大于15 m时，要求对电源线实行3根线并联绞合，而且要求每条电线粗0.5 mm2。

检查客户实际制作的电缆，电源线只用了1根0.12 mm2的电线，这当然不符合编码器电缆制作要求。由于电缆线太细，电缆过长，造成电源电压压降过大，以致编码器工作电压不足，所以编码器不能正常工作，造成系统报警。

处理:按编码器电缆制作要求，将3根0.5 mm2线绞合并联制作电源线，故障消除并且没有再发生。

这种现象在使用三菱通用伺服系统MR－J2S，MR－J3S也出现，按同样方式可解决。

故障10 数控车床加工端面时，表面出现周期性波纹

故障现象:三菱E60系统数控车床，在加工端面时，表面出现周期性波纹。

分析与处理:数控车床端面加工时，表面出现振纹的原因很多，在机械方面如刀具、丝杠、主轴等部件的安装不良、机床的精度不足等等都可能产生以上问题。但该故障周期性出现，有一定规律，一般应与主轴的位置反馈系统有关，但仔细检查机床主轴各部分，却未发现任何不良。仔细观察振纹与X轴的丝杠螺距相对应，因此对X轴进行了检查。其结构是伺服电动机与滚珠丝杠间通过齿形带进行联接，位置反馈编码器采用的是分离型布置。检查发现X轴的分离式编码器安装位置与丝杠不同轴，即:编码器轴心线与丝杠轴心线不在同一直线上，从而造成了X轴移动过程中的编码器的旋转不均匀，反映到加工中，则出现周期性波纹。重新安装、调整编码器后，机床恢复正常。