lv800加工中心电气故障诊断与分析
【摘要】加工中心采用控制部分为计算机并且带有刀库的铣床，是机电一体化的自动化设备。加工中心因其较高的精度以及工作效率，以及非常好的柔性得到了广泛的应用。但是，加工中心也因为有着极其复杂的电气电路用于控制机器的运作，所以一旦发生故障，诊断与排除的过程和难度都很大，从而影响了企业的工作效率。因此学会数控系统的故障分析及排查可以有助设备的使用率。LV-800是本文的研究对象，结合本人实习经历，在工厂工作实习期间使用的机器设备，由它们产生的故障，结合相关文献及资料，本论文主要从它的电源单元工作模块入手，研究故障诊断、方法。尝试分析故障产生的原因，主要分析无报警故障、参考点故障、电源故障。
目 录
引言 1
一、系统电气原理剖析 2
（一）电气控制系统组成 2
（二）电气控制系统输入电路工作原理分析 3
（三）电气控制系统输出工作原理 5
二、电气控制系统故障分析 5
（一）加工中心故障诊断原则 5
（二）加工中心故障诊断方法 6
（三）常见故障分析 7
总 结 11
参考文献 12
致 谢 13
引言
加工中心是自动化程度比较高的，精密度高的设备，并且是将计算机、精密测量、精密机械、电子设备、控制装置、液压装置等集于一体的自动化复杂设备。生产效率高，自动化高，集合许多知识和技术，科技含量高。加工中心在工业制造中扮演了重要的角色。
加工中心的广泛使用提高了我国的设备水平，加工中心的控制系统是整个机床的核心，一旦最基本的系统出现问题，就要以最快的速度诊断出问题，然后快速分析解决，恢复其正常工作。提高数控铣床的使用效率，减少各种不必要的损失。在解决系统的问题故障时，有没有一定的方法可以提高效率，是否可以从中找到相应的规律，如何快速的找到故障的症结，如何快速的维修好，这事关紧要。
现在市面上使用的数控系统种类非常多，常见的比如：FANUC，西门子，三菱，以及广数等等。我这次研究的是在中国的工业市场比较常见的LV800系统，尝试从它的电源单元工作模块入手，研究故障诊断、方法。尝试分析故障产生的原因，主要分析无报警故障、参考点故障、电源故障。
r /> 本课题来自江苏圣科智能机械制造有限公司。
一、系统电气原理剖析
（一）电气控制系统组成
在维修过程中，如果能够熟悉并了解电气控制系统的组成以及各个部位的运作原理，这样在以后机台出现不同的故障时就可以快速的判断以及整修，特别是解决电气控制方面的故障有很大的帮助。下面以本人在单位实习期间所使用的LV800立式加工中心电气控制系统为研究对象进行分析。
电气控制系统中使用最多的就是输入模块与电源模块结合为一体的智能控制模块,电源智能控制模块在系统中的存在是电源模块和输入模块集成在同一个模块里的，核心单元是输出电路和输入电路，如图11。
图11 电器实图
（二）电气控制系统输入电路工作原理分析
电源的智能输入单元电路可以分成四个大的模块，即：主电路的输入模块、控制电路的输入模块、调整电路模块以及电压的监控模块等,如图12所示。
1. 输入的主电路
主电源单元的输入模块需要F11、F12这两个熔断器来提供侧短路保护，压敏电阻VS11的作用是，稳定电压，保护电路，防止输入的浪涌电压，继电器触点RY3、RY4的作用是交流电的输入，输入的200V，使用非金属电阻（RF11），此非金属的作用是保护电容的充电电流稳定，防止电流过大而烧坏元件。
在电源模块单元通电运行后，双向晶闸管（TA11）的作用是将非金属电阻（RF11）短接。DS11的功能是调整电流输入值，电容（C12、C13）的作用是为滤波，场效应管（Q14、Q15）的作用是为开关调整管，二极管（D33）用来保护场效应管（Q14），同样场效应管（Q15）由二极管（D13）来保护。
外部电源采用220V的交流电，接入经过电源模块单元后，经过内部的升压电路，整流电路和滤波电路变成300V的直流电，再经过相应的开关将信号调整长脉宽可调整的方波，然后介入变压器T14D的一端，由经T14D变压输出。接着继电器内部的两个触点吸合，交流电便从电源单元模块的端子CP2输出。
2. 输入的控制电路
控制电路的输入模块，它采用的是24V稳压直流输出电压源。电压经过二极管半波整流电路、电容滤波电路、稳压管稳压电路输出的电压。电源模块的单元辅助控制电路运行正常时，电源模块单元的绿色警示灯不会熄灭。
当电源输入模块的控制端子CP3的OFF介入电压的常闭点，ON介入电源的常开点，当按下机床面板的启东按键，具有控制作用的触点RY2、3、4开始工作，电源的主电路的运行就会停止。
电源的内部模块出现问题时，可以由电压监控电路检测问题所在，继电器的触点RY12运行，激发此继电器的2、3、4触点不运行的RY12闭合，激发CR1单向晶闸管导通，触电RY1断开，电源的主电路就会停止工作，与此同时电源单元的故障指示灯（二极管ALM）发亮。
电源模块的报警模块工作时，会控制继电器，当电路异常是，控制触点RY12，该触点控制内部的触点，可以切断电源，停止电源主电路运行。
3. 电压监控和调整电路
电源模块的直流24V电压经过一系列的稳压，滤波，整流，降压输出15V的直流电压供给调整电路和电压控制，执行主电路的运作。
电压监控电路是通过收集经过调整的电源模块脉宽，经过运算处理，控制电源模块的正常工作，当电源模块单元出现短路故障时，电源模块的电压监控模块工作，会控制继电器，控制触点RY12，此触点控制内部的触点，切断电源，使电源主电路停止工作，如图13。
（三）电气控制系统输出工作原理
图14 电源单元的输出电路，输出系统输出直流电压为+24V、+24E、+15V、15V和+5V的电路，单色显示器的工作电压为+24V，系统的输入控制模块工作的电压为+24E。+15V、15V，作为伺服控制的运作保障。系统的控制中心和自检模块的工作电压为+5V。高频整流输出的器件为二极管DS12、DS13和DS14。单向晶闸管的作用是稳压输出和保护电路，如图14的CR13、CR14、CR12和CR11。熔断器F13的作用是保护+24V显示器的电路短路，熔断器F14的作用是保护+24V机床侧控制电路。
二、电气控制系统故障分析
（一）加工中心故障诊断原则
1.先外部再内部。由于加工中心是集电气，铸件，电气设备于一体的具有较高精密度，所以工作人员在维修时尽量不要随便拆开数车，能从外部判断出问题尽量不需要拆开内部，以免影响其加工精度甚至损坏机床。
目 录
引言 1
一、系统电气原理剖析 2
（一）电气控制系统组成 2
（二）电气控制系统输入电路工作原理分析 3
（三）电气控制系统输出工作原理 5
二、电气控制系统故障分析 5
（一）加工中心故障诊断原则 5
（二）加工中心故障诊断方法 6
（三）常见故障分析 7
总 结 11
参考文献 12
致 谢 13
引言
加工中心是自动化程度比较高的，精密度高的设备，并且是将计算机、精密测量、精密机械、电子设备、控制装置、液压装置等集于一体的自动化复杂设备。生产效率高，自动化高，集合许多知识和技术，科技含量高。加工中心在工业制造中扮演了重要的角色。
加工中心的广泛使用提高了我国的设备水平，加工中心的控制系统是整个机床的核心，一旦最基本的系统出现问题，就要以最快的速度诊断出问题，然后快速分析解决，恢复其正常工作。提高数控铣床的使用效率，减少各种不必要的损失。在解决系统的问题故障时，有没有一定的方法可以提高效率，是否可以从中找到相应的规律，如何快速的找到故障的症结，如何快速的维修好，这事关紧要。
现在市面上使用的数控系统种类非常多，常见的比如：FANUC，西门子，三菱，以及广数等等。我这次研究的是在中国的工业市场比较常见的LV800系统，尝试从它的电源单元工作模块入手，研究故障诊断、方法。尝试分析故障产生的原因，主要分析无报警故障、参考点故障、电源故障。
r /> 本课题来自江苏圣科智能机械制造有限公司。
一、系统电气原理剖析
（一）电气控制系统组成
在维修过程中，如果能够熟悉并了解电气控制系统的组成以及各个部位的运作原理，这样在以后机台出现不同的故障时就可以快速的判断以及整修，特别是解决电气控制方面的故障有很大的帮助。下面以本人在单位实习期间所使用的LV800立式加工中心电气控制系统为研究对象进行分析。
电气控制系统中使用最多的就是输入模块与电源模块结合为一体的智能控制模块,电源智能控制模块在系统中的存在是电源模块和输入模块集成在同一个模块里的，核心单元是输出电路和输入电路，如图11。
图11 电器实图
（二）电气控制系统输入电路工作原理分析
电源的智能输入单元电路可以分成四个大的模块，即：主电路的输入模块、控制电路的输入模块、调整电路模块以及电压的监控模块等,如图12所示。
1. 输入的主电路
主电源单元的输入模块需要F11、F12这两个熔断器来提供侧短路保护，压敏电阻VS11的作用是，稳定电压，保护电路，防止输入的浪涌电压，继电器触点RY3、RY4的作用是交流电的输入，输入的200V，使用非金属电阻（RF11），此非金属的作用是保护电容的充电电流稳定，防止电流过大而烧坏元件。
在电源模块单元通电运行后，双向晶闸管（TA11）的作用是将非金属电阻（RF11）短接。DS11的功能是调整电流输入值，电容（C12、C13）的作用是为滤波，场效应管（Q14、Q15）的作用是为开关调整管，二极管（D33）用来保护场效应管（Q14），同样场效应管（Q15）由二极管（D13）来保护。
外部电源采用220V的交流电，接入经过电源模块单元后，经过内部的升压电路，整流电路和滤波电路变成300V的直流电，再经过相应的开关将信号调整长脉宽可调整的方波，然后介入变压器T14D的一端，由经T14D变压输出。接着继电器内部的两个触点吸合，交流电便从电源单元模块的端子CP2输出。
2. 输入的控制电路
控制电路的输入模块，它采用的是24V稳压直流输出电压源。电压经过二极管半波整流电路、电容滤波电路、稳压管稳压电路输出的电压。电源模块的单元辅助控制电路运行正常时，电源模块单元的绿色警示灯不会熄灭。
当电源输入模块的控制端子CP3的OFF介入电压的常闭点，ON介入电源的常开点，当按下机床面板的启东按键，具有控制作用的触点RY2、3、4开始工作，电源的主电路的运行就会停止。
电源的内部模块出现问题时，可以由电压监控电路检测问题所在，继电器的触点RY12运行，激发此继电器的2、3、4触点不运行的RY12闭合，激发CR1单向晶闸管导通，触电RY1断开，电源的主电路就会停止工作，与此同时电源单元的故障指示灯（二极管ALM）发亮。
电源模块的报警模块工作时，会控制继电器，当电路异常是，控制触点RY12，该触点控制内部的触点，可以切断电源，停止电源主电路运行。
3. 电压监控和调整电路
电源模块的直流24V电压经过一系列的稳压，滤波，整流，降压输出15V的直流电压供给调整电路和电压控制，执行主电路的运作。
电压监控电路是通过收集经过调整的电源模块脉宽，经过运算处理，控制电源模块的正常工作，当电源模块单元出现短路故障时，电源模块的电压监控模块工作，会控制继电器，控制触点RY12，此触点控制内部的触点，切断电源，使电源主电路停止工作，如图13。
（三）电气控制系统输出工作原理
图14 电源单元的输出电路，输出系统输出直流电压为+24V、+24E、+15V、15V和+5V的电路，单色显示器的工作电压为+24V，系统的输入控制模块工作的电压为+24E。+15V、15V，作为伺服控制的运作保障。系统的控制中心和自检模块的工作电压为+5V。高频整流输出的器件为二极管DS12、DS13和DS14。单向晶闸管的作用是稳压输出和保护电路，如图14的CR13、CR14、CR12和CR11。熔断器F13的作用是保护+24V显示器的电路短路，熔断器F14的作用是保护+24V机床侧控制电路。
二、电气控制系统故障分析
（一）加工中心故障诊断原则
1.先外部再内部。由于加工中心是集电气，铸件，电气设备于一体的具有较高精密度，所以工作人员在维修时尽量不要随便拆开数车，能从外部判断出问题尽量不需要拆开内部，以免影响其加工精度甚至损坏机床。
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