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数控系统典型故障分析(一)


放大字体  缩小字体 发布日期:2019-10-20
一、位置偏差过大报警  

   在 FANUC系统中出现有 4*0及 4*1(其中*代表轴号)的报警。报警解释是位置偏差达大。  
在 SINUMERIK810系统中有104*报警号出现(其中*也是代表轴号),报警解释是DAC已达到了极限。这两个报警有相似的地方,为此我们来讨论一下这个报警产生的原因及处理办法。  
实际上这是位置环中的一个问题,我们讨论位置环,就应有一个共同的语言,那就是讨论偏差计数器。  
                                                                                                        
   fg是来自于 NC,这是经过插补运算后,由 NC向各轴发出的脉冲,这个脉冲的个数,代表NC要求各轴移动的距离。而这个脉冲的频率是NC要求这个轴运行的速度。它向这个位置偏差计数器进行的是加法计数。  

   fb是来自于脉冲编码器的反馈脉冲,这个反馈脉冲的个数,代表电机已经实际转过的角度,或者说是工作台运行的实际距离。而fb人的频率是代表脉冲编码器旋转的速度。它通过同步、四分频等控制和转换后送到偏差计数器中去,是减计数。那么在偏差计数器中一加一减,代表的是NC要求这个轴运行的距离还有多少没有走出来。如果这个数愈大,则表明这个距离比NC的要求差的远,这个数小则表明比要求的距离近了。因此把这个数进行D/A转换,转换成模拟量是代表速度指令。距离目标远时,要以快速接近目标,距离目标近时,就要慢慢地接近目标,可以保证准确停车。依此可知D/A转换后的数值是速度调节器的给定信号。速度调节器信号是在一10V~+10V之间,正常给定电压是在6~8V之间(当然也可是负的,负的代表的是反转)。 

偏差计数器中的数若增大,一方面说明位置偏差过大,另一方面可能是达到了 D/A转换的极限值。表明伺服系统没有按着NC所要求的速度运行。另外,这个数过大,各轴不同时,也要产生形状的偏差。也就是形状,位置公差均可能超差。因此数控机床中对这个数的大小进行了限制。  
在FANUC6的系统中设定了参数074~105(或422到430对第5轴)这个参数就是根据工艺要求及加工精度设定的参数。这个参数中的内容就是偏差计数器的值一旦超过了这个值就报警,这个值是我们可以进行修改的,一旦报警,我们在设定的参数改一下值,改大一些,就可以不报警,但是,前面我们已经说过了,这个值有一个极限值,再者,这个值对加工零件的位置与形状的精度有密切的关系,所以这种修改参数的办法,应是参数设置不合理或者是参数丢失才采用。 
  
   下面再看 SINUMERIK810,它对这个偏差计数器的限定是用 D/A转换器的极限来限定的,它的输出是速度调节器给定,因此,它所用的机床参数是限定最大速度给定值,所用的MD是MD268*,MD268*是最大转速的额定值,输入范围是0~8192,标准值是8192,其单位为VELO(D/A转换的单位)。它的解释是:用这一输入确定转速额定值输出最大电压值,它根据转速调节器内可能有的额定值极限进行调节(通常10V)超出极限,则停止插补,并发出报警104*。我们通过这一段的叙述,SINUMERIK810的104*报警,实际上也是由同一种原因产生的报警,应该说与FANUC所给报警的内容基本一样,但也有差别;那就是报警的输出点不同,报警内容的限定参数也不同。所谓输出点不同,就是我们还要在SINUMERIK810报警中,考虑到 D/A转换器是否还有问题,这个硬件有问题,也会出现这种情况,例如产生固定为1的故障,即s—a—1。  

   偏差计数器中数值增大的原因:我们知道fg是加计数,fb是减计数,如果fg=fb,那么偏差计数器中的数就会不变,即使变也就是士 1个 VELO。如果fg>fb,那么,肯定的说,在偏差计数器中的数会愈来愈大。不久,就可以超出给定的限定参数值。  

   数值增大的时机:首先是加速过程。也就是当给定某轴速度时,电机还没有转起来,这时只有fg向偏差计数器中加数,而电机缓慢启动,反馈的fb很小,减计数少,那么偏差计数器中的值就不断增长;当电机转到正常所要求的转数时,偏差计数器中的值不会再上升。当然,如果当fg=fb时,电机还在作加速度上升,那么可能出现反馈脉冲频率大于给定的频率,即fb>fg,这时偏差计数器中的值,可能还会下降,因为减数大了。最后,总会达到一个平衡,即fb=fg,而且运行是稳定的,偏差计数器中的值,经过D/A转换,所得到的给定速度时,恰好产生出以fb作为反馈频率的频率值,等于给定fg的频率值。  
所以第一个问题可能出在加减速时报警,那么就是加减速不够快,因此要对加减速进行调节参数。当然这是在加减过程中出现的,也就是一启动某一个轴,还没转起来,就出现这个报警,就要想到是不是这个问题影响的。 
  
   其次,是电机转速的问题。fg是代表给定的速度,fb是代表电机实际转速,如果fg>fb,那么这种稳定运行,也会很快出现这种报警,这种报警出现的快慢,决定于fg与fb的差值,这种差值愈小,那么报警出现的就晚一些,如果这个差值很大,那第这个报警就出现的早一些。 
  
   电机转速低的原因:如果正常给定是不变的,也就是偏差计数器中的值是不变的,也就是伺服系统的给定VCMD是不变的,而电机的转速不够,可能是电源电压不够,或者说伺服变压器给出的电压不够。电机的给定电压小,当然转速就下来了。在这里,我们就要考虑电源电压是否缺相,是否电压值已超出了十10%—一15%的运行范围,三相电源是否对称等。这就可以用万用表进行测量。 
  
   这些地方如果不存在问题,那就应该考虑到电动机,电动机是否存在毛病;例如电机电刷是否接触良好。电机整流子表面是否良好,电机是否有转动不灵活的地方,轴承是否已经破碎,润滑不好。因为,电机要是有毛病,当然旋转起来也会丢转的。 
  
   再一个就要考虑,负载是否有问题。例如负载过大,或者夹具夹偏造成摩擦阻力过大等等问题。总之要检查作用在电机的作用力是否过大,而使电动机丢转过多,这项工作的检查一定要过细,避免以后事故扩大,以至出现受损面扩大的现象。  

   如果上述检查都没有发生问题,这时就要考虑伺服板和触发板上的问题。伺服板的速度调节器输出的值是否有问题,能不能通过调节KV就可以解决问题,因为KV加大,就是比例积分调节器的比例放大系数加大,这样就可以使在相同的给定下,使电动机转速加大一些。当然,我们也要去考虑整个调节器板是否有问题,也可以采用换板的方法,去试一下调节器板是否存在问题。这是一个很细致的工作,要求我们考虑的周到一些。  
我们还应去分析下光电编码器的反馈是否正确,这可以通过光电编码器的反馈脉冲送人示波器去观察。 
  
   除此之外,还要注意各接线端子是否松动,虽然这是最简单的检查方法,但不可忽视。  
   在分析这些问题之前,一定要注意到由NC来的人的频率是否过高,也就是给定的速度是否过大,这一点在开始就要注意到。  

   在这里,我们还要强调一下测速发电机的信号,当然很多系统中已不再采用测速发电机来对速度采样,而是采用光电编码器的M-T法来采样速度。但速度反馈对速度调节器的输出有重大关系,如果测速发电机的给出值过高就会使电动机达不到所要求的速,一定比所要求的速度低。因此,我们也一定要注意到这个环节的调节。这个环节容易出现问题,特别是测速发电机存在着很多隐患。  


 
 
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