1、FANUC AI 电源模块通/ 断控制故障维修 8 例FANUC AI 电源模块通/断控制故障维修 8 例例 13浪涌吸收器不良引起的故障维修故障现象：某配套 FANUC 0MC 的立式加工中心，在外部突然断电后再开机时，出现系统电源无法正常接通的故障。分析及处理过程：经检查，该机床的系统采用了输入单元集成式 FANUC AI 电源单元(A16B-1211-0100) ，其外形以及与外部的连接如图 4-4 所示。AI 电源单元是 FANUC 公司生产的输入单元与电源集成一体的电源控制单元，它既具有普通 FANUC 系统电源单元(如：FANUC 电源单元 A、电源单元B、B2) 的功能，又具有前
2、述的 FANUC 输入单元的系统电源通/ 断控制功能。这种模块体积小，使用方便，可靠性好，因此在数控机床上使用较多。FANUC AI 电源单元的输入/输出连接如下：CPl：AC200V(220V/230V/240V)电源输入；CP2：与系统电源 ON/OFF 同步的 AC200V(220V/230V/240V)电源输出：CP3：电源单元的控制信号输入，包括：系统电源 ON/OFF 开关触点输入(ON 、 OFF、 COM)；外部报警信号触点输入(AL 、OFF)；电源单元报警输出(FA、FB)；CPl2：向主板提供的+5V、+15V、15V、+24V、+24VE 电源输出；CPl5：向 CRT
3、 提供的+24V 电源输出。模块正面有 PIL(绿) 与 ALM(红)两只指示灯，指示灯状态的含义如下：PIL(绿) ：电源指示灯。当外部 AC 电源加入，且内部输入单元的 DC24V辅助控制电源电压正常时，指示灯亮。ALM(红) ：报警指示灯。灯亮时表明电源单元内部存在故障或外部报警信号(AL、OFF)触点闭合。FANUC AI 电源单元的系统、伺服电源接通/断开控制部分的原理如图 4-5、图 4-6 所示。图 4-5 AI 电源模块主回路原理图 由图 4-5 可见，外部电源经输入端子 CPl 的 R、S 端加入，经熔断器P11、 F12(7.5A)，浪涌电压吸收器 VSll、继电器触点 R
4、Y3、RY4，控制AC200V。这一 AC200V 电压，经 CP2 上的 200R、200S 端输出到模块外部，使外部获得与电源单元同步接通/断开的 200V 控制电压。在通常情况下，CP2上的 AC200V 输出电压用来接通伺服驱动的主接触器 MCC，从而实现伺服驱动器和系统的同步通/断控制。在电源单元内部，200V(200R、200S)控制电压又经电源滤波器 NFl、二极管整流桥 DSl、滤波电容 C12、C13 产生开关电源的直流母线电压(V+/V-) 。输入单元内部的 DC24V 辅助控制电压、开关主电源的 DCl5V 控制电压，由单独的集成开关电源控制模块 M11 进行控制。M11
5、 的开关信号经变压器 T1输出，通过 D1 整流、C2 滤波以及 ZDl、Q1 组成稳压环节，在 A24 上获得DC24V 的输入单元辅助控制电压。当 DC24V 电源正常后，发光二极管 PIL 正常发光。同时，24V 辅助控制电压又经过熔断器 P1(0.3A)、浪涌电压吸收器VSl 以及 ZD2、Q3 、C4 组成的稳压、滤波环节产生用于开关主电源的 DCl5V控制电压 A15。图 4-6 为 AI 内部输入单元的电源通、断控制回路，它由中间继电器RYlRY5、RYl2 等组成。其原理与 FANUC 6/11 所使用的 FANUC 输入单元相类似，线路中考虑了 MDI/CRT 单元上的系统电
6、源 ON/OFF 控制、外部报警(E.ALM 信号 )、内部电源模块的报警等多种条件，为用户使用提供了便利。由图 4-6 可见，AI 内部输入单元的电源通、断控制过程如下：1)通过系统 MDI/CRT 单元上的系统 ON 按钮使 RY2RY4 得电；2)RY3、RY4 的常开触点闭合，AC200V 电源(200R、200S)接通，开关电源主回路开始工作，产生系统所需要的 DC5V、DC24V、DC15V 等电源电压；3)通过 CP2 上的 200R、200S 输出，可以同时接通外部的主接触器MCC，接通伺服驱动电源。图 4-6 AI 内部电源通断控制回路 输入单元的电源接通条件如下：1)MDI
7、/CRT 单元上的电源切断 OFF 按钮触点闭合；2)外部报警触点断开、系统内部开关主电源 DC5V、DC24V 、DC15V无故障。注：在外部报警触点闭合或内部开关主电源故障时，通过电源单元内部的电压监控电路，将使继电器 RYl2 接通，并通过晶闸管 CRl 接通报警继电器RYl，断开系统电源。在本例中，经检查发生故障时，图 4-5 中的熔断器 F11、F12 已熔断。再进一步测量发现，熔断器 F11、F12 间发生短路，原因是浪涌电压吸收器 VSll短路。由于当时无备件，为了保证机床的正常生产，维修时暂时取下了浪涌电压吸收器 VSll，并更换 F11、F12 后，机床故障排除。例 14主接
8、触器短路引起的故障维修故障现象：某配套 FANUC 0MC 的数控铣床，在加工过程中突然断电，再开机时，系统电源无法正常接通。分析及处理过程：经检查，图 4-5 中的熔断器 F11、F12 已熔断：通过测量，R、S 间无短路，证明浪涌电压吸收器 VSll 以及辅助电源控制模块 M11 无故障。但 200R、200S 间存在短路现象，表明故障是由于 NFl、DSl 或外部200R、200S 间的短路引起的。为了判别短路部位是在电源单元内部或外部，当时拔下了插头 CP2，断开了 200R、200S 与外部的连接。通过检查发现短路消失，确认 AC200V 短路是由于外部 200R、200S 短路引起
9、的。进一步检查 200R、200S 上的各元器件，最终找到故障原因是由伺服主接触器发生短路引起的，更换接触器及F11、 F12 后，故障排除，机床恢复正常。例 15整流桥不良引起的故障维修故障现象：某配套 FANUC 0M 的数控铣床，在加工过程中，车间突然断电，恢复供电后开机，系统电源无法正常接通。分析及处理过程：分析过程同前例，经检查，图 4-5 中的熔断器F11、 F12 已熔断；通过测量，R、S 间无短路，证明浪涌电压吸收器 VSll 以及辅助电源控制模块 M11 无故障。拔下了电源模块的插头 CP2 测量，在本例中短路现象未消失，则确认AC200V 短路原因在电源单元内部。 进一步检
10、查发现，二极管整流桥 DSll 短路，由于当时无 FANUC 备件DSll，为了保证机床的正常生产，维修时直接利用了同规格的二极管整流桥进行取代，经过重新安装，并更换 F11、F12 后，机床故障排除。例 16. 控制模块 M11 不良引起的故障维修故障现象：某配套 FANUC 0MC 的数控铣床，在加工过程中突然断电，重新开机，系统电源无法正常接通。分析及处理过程：分析过程同前，经检查，图 4-5 中的熔断器 F11、F12已熔断；换上熔断器 F11、F12 ，再次测量电源进线 R、S，发现线路中存在短路；但浪涌电压吸收器 VSll 正常。测量开关电源次级回路无故障，显然，短路原因在内部输入
11、单元的集成开关电源控制模块 M11 上。直接更换 FANUC 备件后，机床故障排除。例 17外部报警引起的故障维修故障现象：某配套 FANUC 0T 的数控车床，正常关机后，开机出现系统电源无法起动的故障。分析及处理过程：经检查，该机床电源单元的发光二极管 PIL 与 ALM 灯同时亮。由原理图 4-6 可知， PIL 指示灯亮，证明内部输入单元的辅助 DC24V 正常，引起故障的原因是来自系统内部的+24V/15V/+5V 电源模块报警或外部报警信号 E.ALM 接通，使继电器 RYl 吸合，引起 RY24 的互锁而无法吸合。进一步检查发现，故障原因来自外部报警信号 E.ALM 接通。根据机
12、床电气原理图，逐一检查外部报警信号 E.ALM 的接通条件，最终确认故障是由于液压电动机过载引起的，排除液压电动机故障后，机床恢复正常。例 18熔断器不良引起的故障维修故障现象：某配套 FANUC 0T 的数控车床(二手设备 )，初次开机时，系统电源无法正常接通。分析及处理过程：经检查，该机床电源单元的发光二极管 PIL 不亮，电源单元的熔断器 F1 已熔断。由于机床为二手设备，故又对照原理图 4-5，逐一测量电源模块内部线路与各相关元器件 C2、D1、Q1 等，在确认无误后，通电测量输入单元的辅助控制电源 A24 端子上的 DC24V 正常，F1 的输出端与 A0 间无短路，初步判定电源单元
13、无故障。更换 FANUC 备件 F1 后，故障排除，电源正常接通。例 19ON/OFF 信号不良引起的故障维修故障现象：某配套 FANUC 0T 的数控车床(二手设备 )，初次开机时，系统电源无法正常接通。分析及处理过程：经检查发现输入单元的发光二极管 PIL 灯亮，表明电源模块输入正常。但按下系统电源起动按钮，伺服主回路接触器未能够正常接通。对照原理图 4-6，测量发现图中 MDI/CRT 单元 CP3 上的 COM-OFF 间开路，根据机床的实际连接，逐一检查线路，最终找出原因是电源切断 OFF 按钮触点断开。进一步检查发现系统的 OFF 按钮连接脱落，重新接线后，机床恢复正常。例 20外
14、部互锁引起的故障维修故障现象：某配套 FANUC 0T-Mate-E 的数控车床，开机时，系统电源无法正常接通。分析及处理过程：经检查发现输入单元的发光二极管 PIL 灯亮，但按下系统电源起动按钮，伺服主回路未接通。测量发现图中 MDUCRT 单元上的电源切断 OFF 与 COM 间断开，但操作面板上的 CNC OFF 按钮动作正常。由于维修现场无机床电气原理图，只能根据实际机床接线检查。检查发现，该机床电源单元的 COM(CP3-3)与 OFF(CP3-2)间通过了辅助线路进行连接，COM 与 EOF 间串联了面板上的 CNC OFF 按钮常闭触点、电柜门开关触点、主轴传动系统防护门开关等多
15、个接通条件。逐一检查以上条件，在确认全部条件都满足，COM 与 EOF 间触点闭合后，重新起动，机床恢复正常。维修体会与维修要点：1)FANUC 电源单元 AI 由于体积小、可靠性高，在 0 系列系统中使用较广。在该单元的电源不能接通的故障维修中，通过测绘内部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)由于电源单元 AI 体积小、控制电压种类较多，在进行测量维修处理，特别是更换元器件时，必须十分谨慎，以防止损坏其他控制元器件。3)除以上实例中的常见故障现象外，电源单元 AI 可能发生的故障还有以下几种可能的原因与现象：F11、F12 熔断，其原因有：a)系统开关电源主回路的开关管 D14、D15 损坏：b)系统开关电源主回路的开关管续流二极管 D33、 D34 损坏；c)整流回路的滤波电容器 C12、C13 损坏；d)电源模块内部直流主回路的短路；e)辅助控制电源一次侧短路，等等。F1 熔断的其他原因：a)系统输入单元辅助电源回路的稳压、滤波器件 Q3、ZD2 、C4 损坏；b)浪涌电压吸收器 VSl 损坏；c)控制信号 ON/OFF、外部报警信号、AC 电源等接线的错误；d)电源模块内部 15V 电源短路；e)电源模块内部 15V 电源滤波电容 C4 损坏，等等。
