FANUC0iD伺服放大器上电故障维修

楚雪平

河南职业技术学院450046

FANUC 0iD伺服放大器的作用是接受从主控制单元发出的速度和位移指令信号，做出一定的转换和放大后，驱动主轴伺服电机或进给伺服电机，进而通过机械传动机构，驱动机床的执行部件，实现相应的速度与位置控制。伺服放大器在正常上电后，才能为主轴伺服电机和进给伺服电机提供驱动电源。伺服上电是机床执行部件正常运动的前提，所以准确及时地排除伺服上电故障意义重大。本文主要分析FANUC 0iDα系列伺服模块伺服上电故障的维修，提出的方法也适用于β系列伺服模块。因为二者的区别仅在于F ANUC 0iDα系列伺服模块设有独立的电源模块实现整流，而β系列伺服模块不设独立的电源模块，而是由放大器内部相当于电源模块的功能芯片实现整流作用。

1 FANUC0iDα系列伺服放大器上电过程分析

FANUC 0iD伺服放大器的电源模块或电源部分有两个控制接口：CX3和CX4。其中，CX4是伺服放大器的外部急停接口，该接口用于控制伺服上电，即若该接口断开，则伺服放大器处于急停状态，伺服电源会立即被切断。CX3接口是MCC（主接触器）接口，用于控制伺服电源主电路中接触器的接通和断开，即若该接口断开，伺服电源主电路的连接也要被断开。这两个接口的控制关系是：CX4接口接通后，CX3接口才能接通，CX4接口断开，CX3接口立即断开。伺服上电过程如下：数控系统上电后，伺服模块和电源模块的控制电源接通，CNC检测内部急停信号X8.4是否有输入，若X8.4信号有输入，PMC向CNC输入外部急停信号G8.4=1，CNC检测到外部不存在急停，且无报警，则电源模块的外部急停接口CX4接通，即伺服电源模块的急停解除；与此同时，CNC启动伺服控制程序，向伺服放大器发出请求伺服准备指令信号MCON，请求接通MCC并激活伺服电机；伺服模块接收到MCON指令信号后，经检测无急停和内部报警后，向电源模块发出请求电源模块准备指令信号MCOFF；电源模块准备后，即进行急停和内部报警检测后，向MCC（主接触器）发出吸合MCC触点的指令信号MCCOFF，该信号发送到控制外部MCC吸合的中间继电器，该继电器线圈吸合，电源模块主接触器CX3接口（外部MCC接口）接通，伺服模块外部输入电源的主回路接通，伺服上电；电源模块主回路整流达到直流300 V后，向伺服模块发出电源模块准备就绪信号CRDY，通知伺服模块电源电压已经是直流300 V的事实；接收到CRDY信号后，伺服模块进行继电器制动解除的控制，如，在FANUC 0iMate-MD三轴加工中心上，CRDY信号到来后进行Z轴制动解除的控制，之后，向CNC发出伺服放大器准备就绪信号DRDY，通知CNC伺服放大器已经能正常工作的事实；CNC接收到DRDY信号后，伺服控制程序向CNC发出放大器准备结束信号SRDY，然后，CNC向PMC发出伺服准备就绪信号SA，通知PMC伺服已经准备好，机床可以进行各种操作。这就是伺服放大器的整个上电过程。

2 FANUC0iD伺服放大器上电故障维修实例

由上述伺服上电过程分析可知：CNC、伺服模块、电源模块控制电源接通，它们都通过自检无急停和报警，MCC接口接通后，伺服才能正常上电，每个环节都可能是故障的发生部位。所以，详细分析故障现象，弄清故障的真正原因非常重要。为了弄清故障原因，首先要弄清故障现象。因此，当确认是伺服不能正常上电的故障后，应首先观察机床是否处于急停状态、伺服放大器的LED状态显示和系统的报警提示。若处于急停，则应先解除急停；若有其它的报警，则应先对报警进行处理，然后重新给系统上电，观察故障现象有无变化，伺服是否上电。在解除急停和处理出现的报警后，若伺服仍不上电，则要根据伺服上电过程分析故障发生的部位。在伺服上电过程中，相关的继电器和接触器应该会发生动作，发出声音，可以通过观察和辨别声音辅助进行故障分析。

2.1 某FANUC 0iMD三轴加工中心，系统上电后，伺服不上电，出现“SV401伺服准备就绪信号断开”报警

故障分析：此故障的含义是伺服放大器没有准备好。系统上电后，CNC自检后向伺服发出接通伺服电源的指令，伺服自检正常后向电源模块发出电源准备指令，电源模块自检正常后则向MCC控制继电器发出吸合指令，再经过其内部控制电路控制外部的MCC吸合，然后电源模块向伺服反馈电源准备好信号，伺服再向CNC反馈伺服准备好信号，若CNC发出MCON指令后，在一定时间内没有接收伺服准备好的反馈信号DRDY，就会出现此报警，同时断开各轴的M CON指令信号。伺服在收到CRDY信号后，进行制动解除后才向CNC发出DRDY信号。因此，本例中故障的可能原因有两个：一是伺服存在故障，二是电源模块出现故障。

观察到机床急停按钮已经释放，且无急停报警，伺服放大器LED显示“-”，电源模块LED显示“-”，MCC不吸合。机床无急停，说明CX4接口已经接通；伺服放大器LED显示“-”，说明伺服放大器的控制电源已经接通，处于准备状态，且伺服没有报警；电源模块LED显示“-”，说明电源模块的控制电源已经接通，未准备就绪，尚未向主回路供应电源，且没有报警。从以上的现象判断，本例中故障的原因是电源模块出现故障，具体为CX3接口出现故障。

故障维修：检查MCC接口，发现该接口两端输入电压正常，但检测中发现CX3接口的两个接点间电压不正常。将MCC接口连接线拔下，发现有一端接头脱落。将接头压好，重新插紧，系统重启后，伺服放大器LED显示“0”，说明伺服正常上电，故障排除。

2.2 某FANUC 0iMate-MD三轴加工中心，系统上电后，伺服不上电，系统状态信息栏红色“-”闪烁，无报警

故障分析：本例中，观察到机床急停按钮已经释放，但系统状态信息栏红色“-”闪烁，说明机床正处于急停状态；伺服放大器LED显示“-”，说明伺服控制电源已接通，但正处于准备状态，无报警。由伺服上电过程分析可知，机床急停将导致CX4接口断开，CX3接口也断开，所以，本例首先要排除急停故障。不同的机床厂家，急停控制有所区别，所以要根据设备急停控制的电气原理，并结合PMC控制进行故障排除。

故障维修：查看相关PMC信号，发现状态都正常，根据电气原理图，发现伺服上电控制的中间继电器不吸合。从原理上说，控制信号正常时，被控电器应该动作。出现控制信号正常但被控电器不动作现象，最可能原因是内部控制信号与外部电器不对应。因此，检查FANUCI/OLink模块设置，发现设置错误。正确设置后，重启系统，故障消失，伺服放大器LED显示“0”，说明伺服正常上电。

伺服放大器的上电故障也可以通过诊断参数＃358来进行分析。当开启伺服放大器的励磁时，检查该参数二进制数值的第5-14位数据，正常启动时，位5-14数据全部为1。从低位开始按顺序确认，最初为0的位如果不能完成以上变化，该位就是发生S V401报警的原因。但是若该参数显示为十进制，需将显示的十进制数转换成16位二进制数，判断哪位数据为0。数据较大，实际应用较麻烦，相比较而言，本文中的方法相对易理解和掌握。

3 结论

综上，伺服上电是个非常复杂的过程，C N C、伺服模块、电源模块和机床都不急停、无报警的情况下，其控制接口C X4和C X3才能接通，伺服才能正常上电。从表面上看，这两个接口故障是伺服不上电的最可能原因。但是，多种原因都能引起这两个接口出现故障，多种原因又会相互重合，给维修带来困难。因此，当出现伺服不能上电的故障时，首先应仔细观察故障现象，弄清故障现象，然后根据伺服上电的控制原理，利用观察、听觉等多种方法分析故障原因。排除故障时，要先排除急停和处理报警，因为其它的伺服报警、电源模块报警、C N C报警等也会引起伺服不上电故障。每排除一个故障，要重启系统，观察伺服是否上电，故障现象是否有变化，直至伺服上电。总之，造成伺服不上电故障的原因众多，需要认真分析来排除困难，所以，透过故障现象，把握真正的原因，是排除故障时尤其需要注重的一点。

[1]曹智军，肖龙.数控PMC编程与调试[M].北京：清华大学出版社，2010.

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