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電控故障排除及維修實務實習,NWInG 自動化技委會應知應會教材,教材編號:,製作者:夏榮華,審核者:萬永生/牟之權,版次:Rev.A 製作日期:2008.07.30 適用期限,我們的目標：快速準確查找排除故障,機台維護(僅指電氣類)，不可以教條，經驗很重要但不是萬能的，最重要的是要學會分析，根據現象準確快速的查找並排除故障。一個人的智商，不在於尋找方法的速度，而在於發現問題的速度。,前 言,我們車間有大量的自動機、連線機和生產治具都在每天二十小時左右的持續運轉，一月接一月，一年復一年。由於長期高強度的持續運轉，導致電氣元件、信號線路及配電線路等會逐漸出現不同程度的老化，機台電氣故障也就隨之而來。我們通過常見異常問題規類分析以期達到快速解決問題的目的。,課 程 目 標,1.電源線路部分2.開關按鈕部分3.感應器部分4.人機介面部分5.PLC電氣部分6.馬達&驅動器部分7.振動盤電氣部分8.測試部分（包括誤排處理）9.繼電器控制電路部分10.典型案例分析,目 錄,1.電源線路部分,電源可分為高壓與低壓兩部分，高壓是指交流1500V，直流1000V以上的電壓，交流1500V，直流1000V以下即為低壓電源。我們車間常用電壓都為低壓電源，包括交流380V，220V，110V；直流110V，24V，5V；,1.1電源故障,電源常見故障主要包括24V對地短路，沒有電壓輸入和交流電漏電。24V對地短路(主要針對連線機和自動機)：大部分情況是由需要DC24V電源驅動的感應器引起：EE系列感應器（EE-SX672，EE-SPY412等）和放大器等，另外就是由下腳料或金屬屑導致的；注：當發現機器設備已通電，但所有感應器不亮，人機面板也沒電，此時極有可能是24V短路斷電，用萬用表可以判斷出來。,1.電源線路部分,維修對策：首先檢查機台表面EE系列感應器線，放大器線路等，有無線頭外露，若有，用絕緣膠布包好，這種方法類似於捷徑，如果此法不靈，24V依然短接，就只能老老實實，把端子臺上DC24P一個個拆下來排除。運氣不好的話，要拆到最後才能夠查到，這需要花較長時間。,1.電源線路部分,沒有電壓輸入：此種故障現象很簡單，一般有以下幾種情況：a.沒有插電源線（包括電源接頭接觸不好，鬆動）b.大電流導致保險絲燒毀（過流保護）；c.電源線內部出現斷裂現象；d.電源供應器故障；維修對策：逐一排除可能發生的原因即可。對於燒保險絲的情況，不可以單純換個電流大點的保險絲，要查出導致大電流的原因，否則有可能會引起火災。,1.電源線路部分,交流輸入電壓漏電 我們的設備都有漏電保護，必須定期檢查漏電斷路器是否正常工作（按斷路器上的小凸點），以避免觸電事故。一般漏電斷路器跳閘，除斷路器本身誤動作外，均是電源線與機台外殼底板等短接。檢查方法類似於DC24V短路，如果看不到裸露的線頭，只能利用排除法，有一種比較討厭的現象，萬用表量不到的短路。a.振動盤控制盒一開大，機器就斷電；這種一般是控制盒有問題（同順的居多），更換控制盒就能解決問題。b.線路導致的（老化、零亂）；,1.電源線路部分,另外，在調機的時候或者在生產線上也許會偶爾發現有被電擊的感覺。導致這種原因主要是機器與機器之間，機台與流線之間，機器與工作臺之間，機器與振動盤之間等，沒有有效的共地，兩者之間存在電勢差。對策：a.在任何時候都不要同時觸摸兩個或兩個以上的自動機或自動機與流線；b.相關人員定期檢查，確認它們之間有效共地，若沒有，請用導線直接將機台外殼連接；c.配線人員自身安全意識的提高，在對機器配線設計走線時，應當充分考慮機體有效接地；,1.電源線路部分,注：a、b都為臨時對策，只有所有人員的安全意識提高（特別是設計人員）才能有效地解決；另外，現在我們要特別注意振動盤的接地。總結得出，一線路設計人員在配線、走線時要嚴謹，儘量考慮周全；二操作員要維護好機台，使之整潔，乾淨，一來看起來清爽，二便於維修檢查。,1.電源線路部分,2.開關按鈕部分,開關按鈕是我們最常見的電氣元件，主要用來作為控制用的輸入信號，按鈕可以分為：常閉的（NC）和常開（NO）的；我們常用的有急停按鈕，普通按鈕（NC/NO），三段選擇開關，接近開關等。急停按鈕：主要用來緊急停車的，被觸動後，機器立刻停止運轉，使用時應該選用常閉點(為了防止按鈕失效不能急停)；普通按鈕：用來控制機器的start，stop，reset和inch或者是控制振動盤和輸送帶等；三段選擇開關：顧名思義選擇用的，可以用來選擇執行的程式或者狀態等；,2.1常見故障,開關按鈕故障很簡單，無非就是損壞失效，更換即可,簡單的,可以通過按鈕有無彈性來判斷。這部分關鍵不是解決故障，而是使用時的一些注意事宜。接線時要注意安全措施，一要注意24V的引腳，防止24V短路；當用來控制220V交流電時，要特別的做好防護，防止由於產品漏過機台下導致短路。特別是輔助治具上的開始按鈕，要防止被氣缸干涉到導致短路（模架設計時注意讓位）。,2.開關按鈕部分,3.感應器部分,感應器是一種磁敏開關。可以用來檢測氣缸動作，從而起到保護作用；也可以看作一種開關來使用；感應器種類很多，普通的D-A93/90，D-C73，D-R731，D-M9N等等，這些都是根據氣缸磁特性來配套使用的。另外還有EE系列的 EE-SX672，EE-SPY412等以及光纖放大感應器。,3.1感應器故障,感應器故障主要是感應器損壞，不能產生信號，更換即可；對於光纖感應器主要是調節放大器，一般很少損壞，但要注意塑膠光纖容易磨損折斷。感應器主要是判斷動作的到位程度和感應來料的，所以當其損壞後千萬別直接用剪刀剪掉短接，特別是四線制的感應器，由於內含24V電源線，容易造成短路。另外，短接(相當於將感應器遮罩)後就起不到保護作用，即便當氣缸有干涉了，也不會報警停機，所以感應器不可以短接，損壞要立即更換備品。,3.感應器部分,4.人機面板,人機面板是一種人與機器的交互介面，它可以直觀的反應很多資訊（根據需要可以顯示動作狀態、週期、產量、良品數、時間、報警資訊、機器運轉情況等等），方便人對機器的操作。DS2現在主要有GP-PRO-FACE，OMRON-MPT，MITSUBSHI-GOT等；使用時根據需求、功能、性價比自由選擇。常見的故障資訊主要有：PLC NOT RESPONDING PLC NOT CONNECTED 主要是與PLC通信異常，傳輸線或串口有問題。,5.PLC電氣部分,PLC即可編程邏輯控制器，Programmable Logic Controller；它是用來取代用於電機控制的順序繼電器電路的一種器件，PLC通過檢測輸入的狀態來控制它的輸出點的閉合與打開，用戶輸入一段程式，PLC就能給出相對應的結果。PLC在工業上的作用十分廣泛，處於核心地位，就相當於CPU在電腦上的地位，是“大腦”，來控制輸出，使得機器設備有序而緊湊的工作。,PLC廣泛的應用於工業控制，因此不但要求壽命要長，而且要能在惡劣環境中穩定的工作。正常使用時，PLC一般很少壞，除非有下腳料導致短路，使個別輸出點損壞，只要我們學會判斷即可，PLC有輸出而外部受控元件無動作，如果確認線路和受控元件沒問題，那就是點位損壞了。PLC點位損壞要麼換點要麼換模組，設計機台時要適當留有裕量，方便日後維護。,5.PLC電氣部分,6.馬達&驅動器部分,驅動器，顧名思義就是驅動某個東西的器件，小到數位電路上的驅動晶片，大到驅動各種馬達的驅動器。我們常用的有伺服馬達驅動器、步進馬達驅動器、普通GTR馬達驅動器以及大的GTR（帶刹車）馬達的調速（變頻器）、刹車電路。驅動器故障會輸出Error信號，編程時注意掃描此信號，以方便及時發現驅動器故障，驅動器分電源模組和晶片模組，一般不會同時損壞。,自動機主馬達控制電路,6.馬達&驅動器部分,7.振動盤電氣部分,振動盤電氣部分主要包括控制盒、控制用的繼電器和滿料感應三部分。這部分的故障主要有繼電器損壞，控制器損壞和過電流漏電等。一般在振動盤與控制器之間，控制器與繼電器之間，我們用空中接頭連接，方便判斷振動盤不動作的原因。,8.測試部分（包括誤排處理）,測試主要有：open/short測試、顏色測試、高壓測試、阻抗測試、電流測試和光功率測試。測試方式有：1.單片機測試open/short；2.8681/8687測試open/short、阻抗和高壓測試；3.PLC測試open/short；4.電流與光功率的測試採用光檢主機（自製）來測試；,8.1單片機測試,我們常用的是AT89C52晶片，通過I/O板與外部關聯。用單晶片測試，速度快易實現，而且可靠性高，成本較低，我們以單層四pin USB測試為例說明：CLRP2.0;pin1 P2.0發信號ACALLDLY01;延時5 msJBP3.0,OPEN;端子1 收不到為OPENJNBP3.1,SHORT;端子2收到為SHORTJNBP3.2,SHORT;端子3收到為SHORTJNBP3.3,SHORT;端子4收到為SHORTSETBP2.0;pin1 停止發信號,8.測試部分（包括誤排處理）,這種測試是點對點一步測試，還有一種兩步測試，OPEN和SHORT分開測，測試原理與上一頁描述類似。,8.測試部分（包括誤排處理）,8.2 8681/8687測試,有部分產品需要耐高壓測試，以防止可能存在的金屬絲導致連接器的間隙性short，還有的產品有開關端子需要進行接觸阻抗測試，還有部分多pin產品測試的時候就需要用到益和公司的8681或8687測試儀，8681和 8687 有報警點位元顯示和查找點位元功能，可以方便快捷的排除故障，發現異常。使用8687測試開關端子阻抗經常會遇到阻抗為零或者阻抗偏大的問題，我們又必要先瞭解阻抗測試。,8.測試部分（包括誤排處理）,阻抗测试,1.LLCR 定義2.測試原理3.失效模式,8.测试部分（包括误排处理）,8.2.1.1 LLCR 定義：,CR:Contact Resister 測試條件一般使用 DC5V 1A or 0.1ALLCR:Low Level Contact Resister 測試條件 DC20mV 0.1A以下,8.測試部分（包括誤排處理）,使用LLCR測試之原因：,1.任何金屬表面可能有 a.灰塵 b.氧化物 c.油污 等 雜質,當兩金屬表面接觸後該介質會影響電流之流 通,一般稱之為接觸電阻.2.為確保 Connector 在任何環境及使用條件皆可導通故以低電壓(20mV 以下)低電流(0.1A以下)測試接觸電阻,稱之 LLCR(因乙太大之電壓、電流測試時,火花會將該層介質打穿),8.測試部分（包括誤排處理）,8.2.1.2 測試原理,以 4 線式量測利用 V=I x R R=V/I,8.測試部分（包括誤排處理）,8.測試部分（包括誤排處理）,8.測試部分（包括誤排處理）,等效電路：VCR=I1 x RCR根據基爾霍夫定律：VCR=VRP2+VRM+VRP4,8.測試部分（包括誤排處理）,VCR=VRP2+VRM+VRP4VRM=VCR-VRP2-VRP4因為:RM=10 6 10 7 歐姆 RP2,PR4 RP2&PR4 I1 I I2 0所以 VRM VCR 量測值 R=VRM/I,8.測試部分（包括誤排處理）,請思考一下，如何用公式推導，缺pin時，測出的LLCR？思考一下，8687 顯示阻抗為零的情形和顯示阻抗大於1.2的情形，有可能發生的原因是什麼？,8.測試部分（包括誤排處理）,8.2.1.3 失效模式,探針或接頭老舊VCR=VRP2+VRM+VRP4VRM=VCR-VRP2-VRP4如果 RP2,PR4 100k 歐姆VRM VCR,失效模式 A：,8.測試部分（包括誤排處理）,失效模式B：,一根探針接兩條測試線,8.測試部分（包括誤排處理）,失效模式B：,8.測試部分（包括誤排處理）,失效模式B：,8.測試部分（包括誤排處理）,失效模式B：,因為 RM(RP1+RCR+RP3)所以 I3 0 I2=I1V=I x(RP1+RCR+RP3)R=V/I=RP1+RCR+RP3量測值R RCR,8.测试部分（包括误排处理）,阻抗測試故障，在瞭解其測試原理前提下，一般從以下幾個方面去排除：(1)阻抗為零：檢查測試電流源出來的線有無斷裂，虛焊，假連接等，我們設定阻抗測試範圍100m1m，理論上阻抗越小越好，由於缺pin時測出的阻抗值為零，所以要設置下限值。(2)阻抗偏大：檢查探針接觸是否良好，探針或接頭是否老化，同時也有可能是電壓表出來的線接觸不良。,8.測試部分（包括誤排處理）,9.PLC測試,還有一種測試方法用PLC，原理與單晶片測試類似，也有一步測試和兩步測試兩種，測試速度相對要比單晶片測試要慢，可靠性相當。判定我們設定的o/s測試程式是否有效，首先要對產品特性相當瞭解，才不至於設定錯位，其次，每次設定完，如果沒有把握，先測試一遍防呆樣品。,10.光檢測試（T/R）,光電產品分兩類：接收和發射，測試方法和要求也不一樣。,10.1光電特性,10.光檢測試（T/R）,光電特性Tx,10.光檢測試（T/R）,光電特性Rx,10.光檢測試（T/R）,Tx 測試參數:直流和高頻信號下驅動電流(Icc)和光功率。Rx 測試參數:驅動電流(Icc)和傳輸速率。LED測試比較複雜,包括了A/D轉換，D/A轉換，和光電轉換,常見的故障有光功率偏大或偏小，驅動電流偏大或偏小，無波形輸出或波形雜亂。維修主要對策有檢查線路有無短斷路，更換光纖甚至更換脈衝板和檢查光功率表模擬量輸出等。,10.光檢測試（T/R）,11.繼電器控制電路部分,排除繼電器故障有時候比較頭疼，這部分電路部分故障主要是元器件的損壞，包括中間繼電器和延時繼電器等，比較特殊的情況是繼電器座損壞，最直接和傻瓜型的判斷，一個個更換可能損壞的部分，從電氣電路的角度分析是萬能法。,11.1常用繼電器,有必要先介紹一下我們常用的繼電器13、14是線圈兩端，9、12是公共端5、8是常開觸點 1、4是常閉觸點線圈工作，常閉點斷開常開點閉合;,11.繼電器控制電路部分,右圖是我們最常用的標準模架電氣圖，控制原理很簡單，SB1是電源開關，SQ是行程開關，SB2是選擇按鈕，SB3是手動開關，KA是中間繼電器，KT是延時繼電器，整個電路控制一個氣缸動作，每個元器件都有可能壞，我們要根據具體現象來判斷，例如有電但氣缸不動作則有可能是中間繼電器損壞；氣缸動作不復位，則可能是時間繼電器壞了。,11.繼電器控制電路部分,12.1 案例1：,現象：UB-4K1附件機老跳電，重新上電，做十分鐘左右又跳，看不到線頭裸露，且萬用表量不出來。分析：保險絲沒有燒，漏電斷路器動作，是電源電纜有輕微絕緣層損壞，由於氣缸和振動盤震動導致的間隙性電源漏電導致。對策：將可能會漏路的電源線部分重新配線。輸送帶馬達電源線，前shell平振和圓振控制器及其電源線，對這些部分重新配線，試做OK,12.案例分析,12.2 案例2：,現象：由飼服馬達驅動的桌上型Mini index連線機，偶爾會跑位，在運行過程中莫名的會多跑幾度。分析：程式和Driver設置都沒有問題。Driver旁邊十公分左右有電源供應器，和控制輸送帶的繼電器，因為輸送帶要求產品到位後停止轉動，因此繼電器要不停的吸合，仔細觀察在輸送帶轉停的瞬間轉盤微動一點，接著跑程式，位置就會偏掉一點，累積幾次，跑位就會很明顯。對策：分析結果轉盤跑位是干擾導致，在Driver輸入電源上流增加諧波濾波器，效果很好。,12.案例分析,12.3 案例3：,現象：UB-*D*index 變頻器異常，關電重啟做五分鐘左右又報警。分析：報警信息：O.C（Over Current），過電流報警。轉盤沒有明顯阻力，沒有機構卡死，變頻器可以正常工作，是離合器閉合時刹車沒有打開導致負載過大，觸發過電流報警（可參考離合器控制原理電路page20）對策：更換控制離合器的繼電器。,12.案例分析,Q&ATHANK YOU.,