FANUC输入单元的故障维修12例

电源不能接通故障维修实例

系统控制电源不能正常接通，这是数控机床维修过程中经常遇到的故障之一，维修时必须从电源回路上入手。

在早期的FANUC系统(如：FS6、FS11、FS0等)中，系统及I/O单元的电源一般采用FANUC电源单元A、B、B2等，这种形式的系统，为了对系统的电源通/断进行控制，一般都需要配套FANUC公司生产的“输入单元”模块(模块号：A14C-0061-B101~B104)，通过相应的外部控制信号，进行数控系统、伺服驱动的电源通、断控制。

在FANUC 0等系统中，则比较多地采用输入单元与电源集成一体的电源控制模块FANUC AI，其输入单元的控制线路与电源电路均安装于同一模块中。

对于FANUC系统出现电源不能接通的故障，在维修过程中，如能完整地掌握FANUC输入单元的工作原理与性能，对数控机床的维修，特别是解决系统、伺服电源通/断回路的故障有很大的帮助。

FANUC输入单元的故障维修12例

图4-1~图4-3为FANUC输入单元模块(A14C-0061-B101~B104)的实测电气原理图，可以供维修参考。为了便于与实物对照、比较，图中各元器件的代号均采用了与实物一致的代号，而未采用国家标准规定的代号(下同)。FANUC AI电源单元中的电源接通/断开控制回路与FANUC输入单元相似，

图4-3  FANUC输入单元ON/OFF控制电源回路

图4-1为输入单元的主回路，由图可见，外部电源经输入端子TPl的U、V、W端加入，其中的一路经接触器LC2、熔断器F4、F5、F6输出，作为伺服驱动器的电源。另一路经熔断器P1、F2、接触器LCl从端子TP3的200A、200B输出，作为数控系统的输入电源。输入单元本身的控制电源U1、V1亦来自熔断器F1、F2的输出端。

接触器LC2的线圈，直接连接于接触器LCl的主触点后，因此，伺服驱动器的电源接通必须在系统的输入电源已经接通(接触器LCl吸合)的情况下，才能正常接通。

图中的SKI、SK2为RC(0.1 μF/200Ω)吸收器，在线路中作为过电压保护与抗干扰器件。   

图4-2为输入单元本身的辅助控制电源回路，U1、V1经变压器降压、DSl全波整流以及Ql、ZDl组成的稳压环节，为输入单元本身提供DC24V辅助电源。当DC24V电源正常后，发光二极管PIL正常发光。

图4-3为输入单元的电源通、断控制回路，它由中间继电器RYl、AL、接触器LCl等组成。线路中综合考虑了电柜门互锁、MDI/CRT单元上的电源ON/OFF控制、外部电源通/断(E-ON/E-OFF)控制、系统电源模块的报警(P.ALM信号)等多种条件，为用户使用提供了便利。

由图4-3可见，输入单元的电源通、断控制过程如下：

1) 通过系统MDI/CRT单元上的系统ON按钮S1或外部电源接通(E-ON)按钮S3，使RYl得电；

2) RYl的常开触点使LCl得电，图4-1中主回路系统电源(200A/200B)加入；

3) 通过LCl得电，200A/200B使LC2得电，图4-1中主回路的伺服驱动主回路电源(SU、SV、SW)加入。

在图4-3中，输入单元的电源接通条件如下：

1) 电柜门互锁(DOORl/DOOR2)触点闭合；

2) 外部电源切断E-OFF(S4)触点闭合；

3) MDI/CRT单元上的电源切断OFF按钮S2触点闭合；

4) 系统电源模块的无报警，P.ALM触点断开。

图4-1~图4-3中各主要元器件的型号、规格见表4-1，表中的数据为实物测绘数据，根据系统的不同，可能略有区别。

表4-1  FANUC输入单元主要元器件参数一览表

外部200V短路引起的故障维修

故障现象：某配套FANUC 6M的立式加工中心，在长期停用后首次开机，出现电源无法接通的故障。

分析及处理过程：对照以上原理图4-1，经测量电源输入单元TPl，输入U/V/W为200V正常，但检查U1、V1端无AC200V。由图4-1可见，其故障原因应为F1、F2熔断，经测量确认F1、F2已经熔断。进一步检查发现，输入单元的TP3上200A/200B间存在短路。为了区分故障部位，取下TP3上的200A、200B连线，进行再次测量，确认故障在输入单元的外部。检查线路发现200A、200B电缆绝缘破损。在更换电缆、熔断器F1、F2，排除短路故障后，机床恢复正常。

RC吸收器短路引起的故障维修

故障现象：一台配套FANUC-6M系统的立式加工中心，在加工过程中突然停电，再次开机后，系统电源无法正常接通。

分析及处理过程：对照以上原理图，检查机床电源输入单元，发现发光二极管PIL不亮，检查熔断器F1、F2已经熔断。通过测量，确认该机床的200A/200B间存在短路。

为了迅速判定故障部位，维修时断开了端子TP3的200A/200B的连接，再次测量发现短路现象依然存在，因此判定故障存在于输入单元内部。

对照原理图4-1，首先测量F1、F2的输出端U1、V1，确认无短路；因此，故障范围被缩小到SKl、SK2、LC2上。逐一检查以上各元器件，最终确认故障是由于RC吸收器SKl短路引起的。

取下SKl，并更换同规格(0.1μF/200Ω)RC吸收器后，故障排除，机床恢复正常工作。

“电源断开”信号引起的故障维修

故障现象：某配套FANUCllM的立式加工中心(自立型电柜)，在车间进行日常维护后，系统电源无法接通。

分析及处理过程：经检查该机床电源输入单元的熔断器Fl~F6均正常；输入电源正确；发光二极管PIL正常发光，图4-2中的E/O端DC24V正常。但按下S1按钮，LCl/LC2均不吸合。对照图4-3进行线路测量、检查，发现电柜门互锁开关(触点DOORl/DOOR2)开路。进一步检查发现，电柜门开关中有一个开关损坏，经更换后，机床恢复正常。

类似故障：某配套FANUC 6M的立式加工中心，开机时发现系统电源无法正常接通。

分析及处理过程：对照原理图4-3，经上例同样检查，发现该机床输入单元的COM与EOF间开路。对照机床电气原理图检查发现，该机床在COM与EOF间加入了主轴驱动器报警触点，由于此触点断开，引起了系统电源无法加入。在排除主轴单元故障后，机床恢复正常。

ON/OFF信号不良引起的故障维修

故障现象：某配套FANUC llM的卧式加工中心，开机时发现系统电源无法正常接通。

分析及处理过程：经检查，输入单元的发光二极管PIL灯亮，但LCl/LC2未吸合。对照原理图4-3，测量发现图中MDI/CRT单元上的电源切断OFF按钮S2触点断开。进一步检查发现系统的OFF按钮(S2)连接脱落，重新接线后，机床恢复正常。

类似故障：某配套FANUC llM的卧式加工中心，开机时系统电源无法正常接通。

分析及处理过程：经检查输入单元中的发光二极管PIL灯亮，但按下MDI/CRT上的ON按钮(S1)，LCl/LC2不吸合。对照原理图4-3，经测量发现0V与COM间、门互锁触点、AL触点均可靠闭合，+24V电源正常，但按下S1仍无法接通系统电源。由此初步判断其故障是由按钮S1故障或连接不良引起的。

维修时通过短接线，瞬间对EON-COM端进行了短接试验，CNC电源即接通。由此证明，故障原因在S1或S1的连接上。进一步检查发现，故障原因是S1损坏，经更换后，机床即恢复正常。

电源模块故障引起的故障维修

故障现象：某配套FANUC 6M的立式加工中心，开机时发现系统电源无法正常接通。

分析及处理过程：经检查，输入单元PIL灯与ALM灯均亮，由原理图4-3可知，引起故障的原因可能是来自CPl-5/6的+24V/±15V/+5V电源模块报警。当CPl-5/6接通后，由于中间继电器AL的吸合，使RY1互锁，RYl无法吸合。为了确认，维修时暂时断开了CPl-5、6间的连接，再次进行试验，ALM灯灭，CNC可以起动(CRT上显示报警)，证明了故障原因。通过对电源单元进行必要的维修处理(有关电源单元的维修，参见本节后述)，排除电源模块故障后，机床恢复正常。

偶然性过电流引起的故障维修

故障现象：某配套FANUC 6M的立式加工中心，开机时发现系统电源无法正常接通。

分析及处理过程：经检查，该机床输入单元的发光二极管PIL不亮，内部无DC24V电压，对照原理图4-2可知，可能的原因为Q1、DSl、C1与F3等元器件不良。

逐一检查以上元器件，发现输入单元的F3已经熔断，其他元器件均无故障。更换F3后开机试验，机床随即恢复正常，证明故障是偶然性的过电流引起的。

电源缺相引起的故障维修

故障现象：一台配套FANUC 6ME的立式加工中心，在机床加工时，出现快速运动过程中发生碰撞，引起机床的突然停机，再次开机后，系统显示ALM401，伺服驱动器主回路无法接通。

分析及处理过程：FANUC 6M系统出现ALM401报警的含义是伺服驱动器的“VRDY”信号断开，即：驱动器未准备好。根据伺服驱动系统的故障分析方法(详见本书第5章)，检查3轴驱动器的主回路电源输入，发现只有V相有电压输入。

逐级测量主回路电源，最终发现输入单元的伺服主回路熔断器F4、 F6熔断，在确认驱动器无损坏的前提下，换上F4、F6后，机床恢复正常工作。

主轴电动机互锁引起的故障维修

故障现象：一台配置SIEMENS 6M系统的进口立式加工中心，开机调试时，发现系统电源无法正常接通。

分析及处理过程：SIEMENS 6M系统是SIEMENS与FANUC公司合作生产的产品，系统除采用S5-130WB PLC代替FANUC 6M的连接单元外，其余部分与FS 6M完全相同。

根据输入单元的原理图4-3进行分析测量，确认故障原因为输入控制电路的外部电源切断触点COM-EOF间开路所至。

对照机床电气控制原理图分析，检查该机床外部电源切断触点的闭合条件，发现其中的直流主轴电动机励磁回路的欠电流继电器动作，导致了COM-EOF断开。排除主电动机故障后，触点闭合，再次起动机床，电源正常接通。

PLC未运行引起的故障维修

故障现象：一台配置SIEMENS 6M系统的进口立式加工中心，机床到厂后第一次开机，发现系统的电源无法正常接通。

分析及处理过程：系统同上例，根据输入单元的原理图分析测量，确认故障原因为输入单元的ON/OFF控制电路的外部触点COM-EOF开路。对照机床电气控制原理图分析、检查，发现COM-EOF触点闭合条件中包括了PLC (S5-130WB)的输出信号，作为系统起动的互锁条件，由于此信号无输出，引起了触点的断开。

进一步检查PLC，发现该PLC中的运行开关在出厂时被置于“STOP”位，整个PLC未正常运行，根据PLC的说明，通过以下步骤重新启动PLC：

1)按住PLC的“Restart”键并保持，将PLC的运行开关拨至“RUN”位，PLC的“RUN”、 “STOP”灯同时亮；

2)在不松开“Restart”键的前提下，等待PLC的指示灯“RUN”灭，“STOP”亮；

3)松开“Restart”键，再次将PLC的运行开关拨至“STOP”，然后再拨至“RUN”：

4)PLC的“RUN”、“STOP”再次同时亮，等待数秒后，再次变成只有“STOP”亮：

5)第三次将PLC运行开关拨至“STOP”，然后再拨至“RUN”：

6)PLC的“RUN”、“STOP”第三次同时亮，等待数秒后，PLC上的“STOP”灯灭，“RUN”灯亮，PLC完成重新启动过程。

通过以上操作，PLC开始运行，互锁触点开始闭合，开机后，机床可以正常工作。

PLC互锁引起的故障维修

故障现象：一台配置SIEMENS 6M系统的进口立式加工中心，机床在程序试运行过程中，突然停机，再次开机时发现系统电源无法正常接通。

分析及处理过程：机床型号及系统规格同上例，经与上例同样的分析，确认故障是由于PLC输出互锁引起的。检查PLC工作正常，但操纵台上的“急停”指示灯不停地闪烁，表明机床进入了“急停”状态。进一步检查随机提供的PLC程序，发现“急停”指示灯不停闪烁的原因是由于工作台的超极限引起的。

在关机状态下，通过手摇X轴滚珠丝杠(机床上本身设计了紧急退出的手动装置)，X轴退出限位后，重新起动机床，故障排除，机床恢复正常工作。

24V保护引起的故障维修

故障现象：一台配置SIEMENS 6M系统的进口立式加工中心，在夹具调试过程中突然停机，再次开机时，电源无法正常接通。

分析及处理过程：机床型号及系统规格上例，经过与上例同样的分析检查，确认故障原因是由于PLC的互锁触点动作引起的。在本例中，检查PLC处于正常运行状态；机床工作台未超程；但PLC互锁输出的中间继电器未吸合。进一步检查发现，PLC上的DC24V/2A输出模块中的全部输出指示灯均不亮，但其他输出模块(DC24V/0.5A)上的全部指示灯正常亮，由此判定故障原因是S5-130WB的DC24V/2A公共回路故障引起的。检查该模块的全部输出信号的公共外部电源DC24V为“0”，24V断路器跳闸。

进一步测量发现，夹具上的24V连接线碰机床外壳，导致了断路器的跳闸重新处理后，合上DC24V断路器，机床恢复正常工作。

PLC地址错误引起的故障维修

故障现象：一台配置SIEMENS 6M系统的进口立式加工中心，在用户使用时，发现电源无法正常接通。   

分析及处理过程：机床型号及系统规格同例11，经分析检查，确认故障原因为PLC引起的互锁。在本例中，检查PLC输出，确认PLC的互锁信号无输出。对照PLC程序与机床电气原理图，逐一检查PLC程序中的逻辑条件，发现可能引起PLC互锁的条件均已满足，且PLC已正常运行，输出模块上的公共24V电源正常，排除了以上可能的原因。

为了确认故障部位，维修时取下PLC输出模块进行检查，经仔细检查，发现故障的原因是模块地址设定错误引起的。对于SIEMENS S5-130WB的输入、输出模块，需要通过设定端进行模块地址设定。

在本机床上，用户在机床出现其他故障时，曾调换过PLC的输出模块，但在调换时，未考虑到改变模块的地址设定，从而引起上述报警，恢复地址设定后，故障排除，机床可以正常起动。

维修体会与维修要点：

1)FANUC6/11等系统电源控制，由于采用了“输入单元”进行电源通/断控制，因此，其控制线路比直接电源加入型系统要复杂。通过测绘输入单元的电气原理图，再对照原理图进行维修是最有效、最可靠的方法。

2)由于输入单元的控制电压种类较多，在进行测量维修处理，特别是作“短接”试验时，必须十分谨慎，防止损坏控制元器件。

3)根据个人的维修经验，FANUC 6/11等系统的电源输入单元的元器件，除熔断器外，其他元器件损坏的几率非常小，维修时切勿轻易更换元器件。

4)在某些机床上，由于机床互锁的需要，使用了外部电源切断信号，这时应根据机床电气原理图，综合分析故障原因，排除外部电源切断的因素，才能起动。