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CNC | 案例教学,环境不良导致报警怎么办?

CNC | 案例教学,环境不良导致报警怎么办?

环境不良导致

“S01 电源单元突入回路异常 006B”

报警的调查与分析

维修实践中,经常会遇到环境因素导致CNC故障。这类故障往往因为发生不规律,难于捕捉确切的故障现象和发生条件,因而调查分析难度大。以下通过一个 “S01 电源单元突入回路异常 006B报警”的调查分析过程,初步探讨这类环境因素导致偶发故障的调查分析方法。

01故障现象

最终客户报修立式加工中心正常运行过程中偶尔出现“S01 电源单元突入回路异常 006B.00 S1”报警,报警发生的时间、频率不固定。客户反应大概每天出现一次。报警发生后,重启CNC控制器,报警消失,机床可以正常运行。故障机床交机正常运行近半年后开始偶尔出现该故障,故障发生越来越频繁。

02调查过程

到达客户现场后,首先翻查报警记录,从中可以观察到6B报警近期每天发生一次。该报警发生时,除急停报警外没有其他NC报警伴随出现(见图1)。检查故障机床的基本配置,CNC控制器、伺服放大器、电机、编码器等都是常规型号,没有发现特殊配置。(见图2)。

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检查机床基本情况。故障机床采用独立地棒接地,接线牢固(见图3),电气柜内清洁度正常,各处连线正常,线缆无破损,接头处无松动或接触不良(见图4),机床电源总开关接线处用接线端子紧固,无异常(见图5)。用万用表测量3相AC200V输入电压正常。

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按照《MDS-EM EMH系列使用说明书》中的故障处置流程(见图6)逐步排查,确认电机和连接线缆油污附着情况正常。用兆欧表对所有电机的电源电缆U,V,W 和地线间进行绝缘测试,未发现绝缘不良现象。

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观察故障发生时该机床加工的工件(见图7)及加工过程,没有发现切削负载特别大的工序。故障发生的时间段内该机床没有更换过其他种类工件。

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现场常规检查后,再次与客户相关人员交流故障发生时的情况,得知故障机床旁边的一台同品牌同型号机床也偶尔出现相同故障,但发生频率较低。根据以上情况初步判断三菱产品及机床本身没有问题,应该是外部电源供电质量不良导致故障发生。为了验证这一判断,决定采用数据记录仪监测外部电源,希望能够抓取到故障发生时的电压波形和数据。

这次使用的数据记录仪是日置MR 8880-21型(见图8)。该设备具有携带方便、操作简单、数据记录功能强等优点。缺点是只有4个通道,通道数较少。

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具体接线方法是,CH1通道监测电抗器电源侧L1L2电压,CH2通道监测电抗器电源侧L1L3电压,CH3通道监测MDS-EM-SPV3-16080B放大器的直流母线电压。CH4通道监测MC端口对地的DC24V电压。6B报警发生时,这个电压会瞬间降为0V,可以作为记录触发条件。(见图9)

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数据记录仪各通道设置参数见图10、图11。CH4通道的触发条件为电压下降到5V(见图12)。

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数据记录仪连接测试正常后,监测故障机床正常运行一个工作日,未出现故障。各项监测指标正常:电抗器电源侧电压波形为正弦波。放大器的直流母线电压为DC300V。(见图13)

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观察故障机床周围环境,发现同一电源通路中有两台大型卧式加工中心在故障调查期间没有运行。于是跟最终客户协商,这两台大型卧加空运转。发现其中一台卧加的主轴、B轴运行时,对车间电网电压影响很大。尤其主轴加速时,电源电压波形异常(见图14-位置A),故障机床放大器直流母线电压下降到DC260V(见图14-位置B)。主轴加速完成后,电源电压波形和放大器直流母线电压数值恢复正常。(见图14-位置C、图14-位置D)

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大型卧加运行约20分钟后,故障机床出现“S01 电源单元突入回路异常 006B.00 S1”报警。报警时的电源电压波形异常、放大器直流母线电压下降到DC260V(见图15)。

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03调查结论

根据报警发生时捕捉到的波形图和数据,确认“S01 电源单元突入回路异常 006B.00 S1”报警发生的原因是外部电源供电质量不良。

协助客户进一步调查外部电源环境,发现大型卧加铭牌上标注的额定电源容量为98.81kVA,另一台卧加的额定电源容量为71 kVA。故障机床铭牌标注的电源容量为20kVA。在不考虑生产节拍的情况下,车间内所有设备所需的电源容量据估算不应小于290kVA。该车间所有设备使用一台专用变压器供电,该变压器的电源容量只有100kVA。因此当车间内的设备高负荷运转时,车间电网供电质量非常容易下降。后续客户自行更换容量更大的变压器,改善车间供电环境,该报警没有再发生。

反思这个案例的调查分析过程,我们可以得到一些启示:

1. 要熟练使用各种工具、仪器和软件,丰富故障调查的手段。

在这个案例中,同一品牌的两台机床同一时间段内出现相同报警,根据前期的常规检查和以往经验可以判断三菱产品没有问题,故障原因来源于外部环境。但是最终客户认为只有这两台机床发生故障,其他品牌机床使用的老型号三菱系统没有类似故障,因此故障原因要不就是该品牌机床电路有问题,要不就是三菱的新型号产品品质有问题。用数据记录仪捕捉到故障发生时的波形和数据后,最终客户也确认是自己车间环境有问题,开始积极协助调查,最终找到了真正的故障源头。

除了常用的万用表、兆欧表外,对示波器、数据记录仪、电源分析仪、接地电阻测试仪等仪器也要能

够熟练使用。我司的新型号数控系统本身也具备多种监测、记录功能,要在维修实践中注意对这些功能善加运用。

2. 调查复杂故障时,尤其要注意一丝不苟的执行常规检查,认真记录基本信息。

在这个案例中,车间设备的额定电源容量总和远大于变压器容量,导致电源质量不稳定。事后看来应该很容易就能觉察到。但是因为种种因素,客户一开始对电源供电品质很有信心,调查人员也忽略了基本信息的调查核对,导致故障原因判断走了一些弯路。机床的运行环境包括机械、电气等很多方面。维修人员有时因为思维定势或时间紧迫,容易忽略细节。在面临复杂问题时,更要注意认真执行常规检查,认真调查记录基本信息。

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