機電故障診斷原則講解

第六章機電系統(tǒng)故障診斷案例分析目錄機電系統(tǒng)故障診斷案例分析6.1故障診斷仿真軟件簡介6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例6.2.1電源系統(tǒng)故障診斷案例分析6.2.2電氣系統(tǒng)傳感器故障案例分析6.2.3電氣系統(tǒng)電機故障案例分析6.2.4電氣系統(tǒng)PLC輸出模塊故障案例分析6.2.5氣動系統(tǒng)故障案例分析其功能是對金屬圓柱體工件進行壓制，圓柱體工件經(jīng)過后續(xù)加工將被制成活塞。故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹(a)初始位置(b)左側(cè)零件庫抓取工件(c)預壓(d)終壓(e)送到右側(cè)零件庫6.1故障診斷仿真軟件簡介真實系統(tǒng)故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹系統(tǒng)工作步驟第1步：導軌1從它的初始位置向左移動到左零件庫停下來；第2步：導軌2朝著抓取工件的方向伸出；第3步：氣動手指閉合抓取工件；第4步：導軌2返回到末端位置；第5步：導軌1向右移動到和第一個液壓缸（預壓缸）對齊停下來；第6步：導軌2伸出；第7步：氣動手指打開釋放工件；第8步：導軌2返回到末端位置；第9步：預壓缸伸出；第10步：預壓缸縮回到初始位置，結(jié)束預壓過程；第11步：導軌2伸出；第12步：氣動手指閉合抓取工件；第13步：導軌2返回到末端位置；6.1故障診斷仿真軟件簡介故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹第14步：導軌1繼續(xù)右移到和第二個液壓缸（終壓缸）對齊停下來；第15步：導軌2伸出；第16步：氣動手指打開釋放工件；第17步：導軌2返回到末端位置；第18步：終壓缸伸出；第19步：終壓缸縮回到初始位置，結(jié)束終壓過程；第20步：導軌2伸出；第21步：氣動手指閉合抓取工件；第22步：導軌2返回到末端位置；第23步：導軌1后退到和右零件庫對齊停下來；第24步：導軌2伸出；第25步：氣動手指打開，釋放零件；第26步：導軌2縮回到其初始位置。6.1故障診斷仿真軟件簡介系統(tǒng)工作步驟故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹Step(步驟)Output(輸出)Actuator(執(zhí)行元件)Action(動作)Sensor(傳感器)Input(輸入)1Q4.1Q4.4KC2KC5導軌1從初始位置向左移動到左零件庫SE1V11.12Q4.5Q5.0KC6KC9導軌2朝著抓取工件的方向伸出SE2VI1.23Q5.6YP5V氣動手指閉合抓取工件(extendCylinder5)SE5VI1.64Q4.6Q5.0KC7KC9導軌2返回到末端位置SE2RI1.35Q4.2Q4.4KC3KC5導軌1向右移動到和第一個液壓缸對齊SE1V2I1.06Q4.5Q5.0KC6KC9導軌2伸出SE2V1I3.47Q5.7YP5R氣動手指打開釋放工件(retractcylinder5)SE5RI1.78Q4.6Q5.0KC7KC9導軌2返回到末端位置SE2RI1.39Q5.1YH3V預壓缸伸出(Cylinder3)SE3VI2.210Q5.2YH3R預壓缸縮回(Cylinder3)SE3RI2.311Q4.5Q5.0KC6KC9導軌2伸出SE2V1I3.412Q5.6YP5V氣動手指閉合抓取工件(extendCylinder5)SE5VI1.613Q4.6Q5.0KC7KC9導軌2返回到末端位置SE2RI1.36.1故障診斷仿真軟件簡介Step(步驟)Output(輸出)Actuator(執(zhí)行元件)Action(動作)Sensor(傳感器)Input(輸入)14Q4.2Q4.4KC3KC5導軌1繼續(xù)右移到和第二個液壓缸對齊SE1V1I0.715Q4.5Q5.0KC6KC9導軌2伸出SE2V1I3.416Q5.7YP5R氣動手指打開釋放工件(retractcylinder5)SE5RI1.717Q4.6Q5.0KC7KC9導軌2返回到末端位置SE2RI1.318Q5.4YH4V終壓缸伸出(Cylinder4)SE4VI2.619Q5.3YH4R終壓缸縮回(Cylinder4)SE4RI2.720Q4.5Q5.0KC6KC9導軌2伸出SE2V1I3.421Q5.6YP5V氣動手指閉合抓取工件(extendCylinder5)SE5VI1.622Q4.6Q5.0KC7KC9導軌2返回到末端位置SE2RI1.323Q4.2Q4.4KC3KC5導軌1后退到和右零件庫對齊SE1RI0.624Q4.5Q5.0KC6KC9導軌2伸出SE2VI1.225Q5.7YP5R氣動手指打開釋放工件(retractcylinder5)SE5RI1.726Q4.6Q5.0KC7KC9導軌2返回到末端位置SE2RI1.36.1故障診斷仿真軟件簡介故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.1故障診斷仿真軟件簡介故障診斷仿真軟件1-控制柜；2-氣爪；3-導軌2；4-操作面板；5-導軌1；6-終壓缸；7-預壓缸；8-工件；9-液壓控制系統(tǒng)故障診斷軟件零件壓制系統(tǒng)仿真界面故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.1故障診斷仿真軟件簡介故障診斷仿真軟件結(jié)合實際系統(tǒng)，導軌1運動機構(gòu)在初始位置（右側(cè)零件庫位置）、左側(cè)零件庫位置、預壓缸位置、終壓缸位置對應(yīng)的位置檢測傳感器分別為SE1R、SE1V、SE1V2、SE1V1。故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.1故障診斷仿真軟件簡介故障診斷仿真軟件操作面板布局設(shè)備的操作人員可以通過選擇不同的按鈕用不同的方式來操作系統(tǒng)。系統(tǒng)自動運行模式的操作過程為：按下上電按鈕（ControlVoltageON），選擇自動模式（Auto），按開始（StartON）。操作面板的上半?yún)^(qū)有兩個功能。一是指示不同位置檢測傳感器的狀態(tài)，二是在點動模式下，作為執(zhí)行各種動作的點動按鈕。故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.1故障診斷仿真軟件簡介元件符號作用元件符號作用SL1R移動導軌1到反向末端SL2R移動導軌2到反向末端SL1V1導軌1與液壓缸4對齊的位置SL2V移動導軌2到正向末端SL1V2導軌1與液壓缸3對齊的位置SL3R液壓缸3縮回SL1V移動導軌1到正向末端SL3V液壓缸3伸出SL4R液壓缸4縮回SL5R氣爪縮回SL4V液壓缸4伸出SL5V氣爪伸出點動模式下按鈕及作用故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.1故障診斷仿真軟件簡介電源氣源操作時，首先將系統(tǒng)能量供應(yīng)，即合上電源總閘，開啟氣源，液壓系統(tǒng)的閥門。單擊各電氣元件，可以進入元件參數(shù)測量界面。PLC輸入輸出端口狀態(tài)檢測窗口故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例電源系統(tǒng)故障診斷案例分析一、故障描述基于以上機電一體化設(shè)備，控制柜中總電源開關(guān)合閘以后，按下操作面板上的上電按鈕（ControlVoltageON），系統(tǒng)不工作（沒電，電源指示燈HL2不亮）。不亮故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例電源系統(tǒng)故障診斷案例分析故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例二、分析檢測過程基于上述故障描述，可以確定是電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障。根據(jù)電源系統(tǒng)原理圖，分析故障所在。從原理圖中看出，系統(tǒng)取三相電源系統(tǒng)的線電壓作為變壓器T1的輸入，T1輸出經(jīng)整流濾波得到24VDC電壓給上電指示燈HL2及后續(xù)回路供電。接觸器K0線圈電壓為230VAC。電源系統(tǒng)故障診斷案例分析故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例Step1：用萬用表測接觸器K0的線圈電壓，測得實際值為230V，證明線圈支路正常；二、分析檢測過程故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例Step2：用萬用表測變壓器T1輸入側(cè)電壓，測得實際值為400VAC，說明K0觸點已經(jīng)閉合，熔斷器F10、F11正常，變壓器輸入回路正常；二、分析檢測過程故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例二、分析檢測過程Step3：用萬用表測變壓器T1輸出側(cè)電壓，測得實際值為24VAC，變壓器正常；故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例二、分析檢測過程Step4：用萬用表測整流器V1輸入側(cè)電壓，測得實際值為0V；故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例二、分析檢測過程Step5：用萬用表測熔斷器F12電壓，測得實際值為24V。因此，判定熔斷器F12熔斷（正常情況下，熔斷器F12電壓應(yīng)為0V）。斷開電源總開關(guān)，更換同型號的熔斷器。故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例傳感器故障診斷案例分析一、故障描述系統(tǒng)啟動后，導軌1向左移動到的毛坯位置（第一步），導軌2伸出（第二步），氣動手指抓取毛坯工件（第三步）完成，導軌2沒有縮回，即第四步?jīng)]有執(zhí)行。Step(步驟)Output(輸出)Actuator(執(zhí)行元件)Action(動作)Sensor(傳感器)Input(輸入)3Q5.6YP5V氣動手指閉合抓取工件(extendCylinder5)SE5VI1.64Q4.6Q5.0KC7KC9導軌2返回到末端位置SE2RI1.3PLC作為系統(tǒng)的控制核心，依據(jù)系統(tǒng)工作流程圖（包括工作步驟、各步工作PLC的輸出及執(zhí)行元件，以及各步工作是否完成的檢測傳感器及對應(yīng)的PLC輸入地址），可以從觀測PLC輸入輸出狀態(tài)來判斷故障出現(xiàn)在控制系統(tǒng)輸入部分還是輸出部分。故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例二、分析檢測過程根據(jù)故障的現(xiàn)象，找出導軌2電機控制原理圖。結(jié)合工作步驟表和PLC系統(tǒng)輸出端口接線圖，進行檢測分析。故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例二、分析檢測過程故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例Step1：接觸器KC7和KC9的線圈由PLC控制，地址為Q4.6和Q5.0。觀測PLC對應(yīng)的輸出端口Q4.6和Q5.0狀態(tài)，測得Q4.6和Q5.0都等于“0”，沒有輸出，基本排除輸出端所控制負載的故障；二、分析檢測過程故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例二、分析檢測過程Step2：觀測PLC輸入端口I1.6的狀態(tài)，測得I1.6等于“0”。這表明，檢測上一步工作是否完成的傳感器并沒有發(fā)信號給PLC，控制器認為上一步工作還沒有完成，所以未執(zhí)行當前工作（導軌2縮回）；故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例二、分析檢測過程Step3：用萬用表測傳感器SE5V（功能為檢測氣動手指是否關(guān)閉）的信號狀態(tài)，測得傳感器1、3接線端之間的電壓為24VDC，表明傳感器電源正常，測得1、4接線端電壓為0V，即傳感器信號輸出端的電壓為0V，無輸出信號。故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例二、分析檢測過程結(jié)論：從系統(tǒng)實際運行情況知，氣動手指已經(jīng)閉合完成了抓取工件的動作，但是傳感器SE5V并沒有檢測到該動作執(zhí)行完成，沒有發(fā)送狀態(tài)信號給控制器，所以判定傳感器SE5V發(fā)生故障。解決辦法：斷開電源總開關(guān)，更換同型號的傳感器。故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例知識拓展——接近開關(guān)與PLC的連接PLC開關(guān)量輸入電路分為直流輸入（源型輸入，漏型輸入，混合型輸入）和交流輸入。以三菱PLC廠商對漏型和源型的定義為例1.PLC的輸入電路故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例知識拓展——接近開關(guān)與PLC的連接漏型輸入電路PLC公共端接外接DC電源的正極。電流從PLC公共端（COM端）流進，從輸入端流出，故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例知識拓展——接近開關(guān)與PLC的連接源型輸入電路源型輸入電路的電流是從PLC的輸入端流進，從公共端流出，即公共端接外接電源的負極。故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例知識拓展——接近開關(guān)與PLC的連接混合型輸入電路PLC公共端既可以接外接電源的正極，也可以接負極。可以根據(jù)現(xiàn)場的需要來接線。故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例知識拓展——接近開關(guān)與PLC的連接交流輸入電路與直流輸入電路的區(qū)別主要是增加了一個整流的環(huán)節(jié)。交流輸入的輸入電壓一般為220VAC。輸入信號的延遲時間比直流輸入電路的長。輸入信號的可靠性比直流輸入電路要高。一般，交流輸入方式用于有油霧、粉塵等惡劣環(huán)境中，對響應(yīng)性要求不高的場合，而直流輸入方式用于環(huán)境較好，電磁干擾不嚴重，對響應(yīng)性要求高的場合。故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例知識拓展——接近開關(guān)與PLC的連接2.開關(guān)量信號和PLC輸入電路的連接NPN和PNP輸出電路的形式NPN集電極開路輸出PNP集電極開路輸出傳感器動作時，輸出高電平信號。傳感器動作時，輸出低電平信號。故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例NPN和PNP輸出電路和PLC輸入模塊的連接NPN集電極開路輸出和PLC的連接NPN集電極開路輸出只能接漏型（即公共端接外部電源正極）或混合式輸入電路形式的PLC。故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例NPN和PNP輸出電路和PLC輸入模塊的連接PNP集電極開路輸出和PLC的連接PNP集電極開路輸出只能接源型（即公共端接外部電源負極）或混合型輸入電路形式的PLC。故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例電機故障案例分析一、故障描述導軌1左移到毛坯工件處（第1步），導軌2伸出（第2步），氣動手指閉合抓取工件（第3步），導軌2縮回（第4步），導軌1右移到預壓缸位置（第5步），導軌2伸出到預壓位置（第6步），氣動手指打開（第7步），導軌2縮回到位并停止（第8步），預壓缸沒有伸出沖壓工件。即第8步完成，第9步未執(zhí)行。故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例二、分析檢測過程Step(步驟)Output(輸出)Actuator(執(zhí)行元件)Action(動作)Sensor(傳感器)Input(輸入)8Q4.6Q5.0KC7KC9導軌2返回到末端位置SE2RI1.39Q5.1YH3V預壓缸伸出(Cylinder3)SE3VI2.2Step1：觀測PLC對應(yīng)的輸出端口狀態(tài)（Q5.1），測得Q5.1等于“1”；說明控制器已經(jīng)發(fā)出執(zhí)行第9步動作的控制信號，但該動作并未執(zhí)行，基本確定故障位于控制系統(tǒng)輸出部分（執(zhí)行機構(gòu)）或者液壓系統(tǒng)；故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例二、分析檢測過程電磁閥線圈與PLC輸出端口接線圖故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例二、分析檢測過程故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例二、分析檢測過程Step2：用萬用表測電磁閥3V1線圈YH3V的電壓，測得線圈電壓為24V（圖6.26所示）；基于Step1和Step2可確定電磁換向閥的電氣控制部分正常無故障，下面轉(zhuǎn)向分析液壓系統(tǒng)；故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例二、分析檢測過程Step3：用壓力表測量泵的出口壓力，測得泵的出口壓力為0MPa，基本確定液壓泵拖動電機故障或電機控制線路故障（電機不轉(zhuǎn)）；故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例二、分析檢測過程Step4：液壓泵電機電氣控制原理圖如圖6.28所示。測量電動機三相繞組之間的線電壓，測得繞組1和2之間是400VAC（OK），繞組1和3之間是400VAC（OK），繞組2和3之間是400VAC（OK）。故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例二、分析檢測過程結(jié)論：通過測量三相電機各相繞組的線電壓，得出各相繞組電壓均正常，可以斷定液壓泵拖動電機內(nèi)部繞組燒毀斷路或者電機發(fā)生其他故障。解決辦法：斷開電源總開關(guān)，維修電機或更換同規(guī)格電機。故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例PLC輸出模塊故障案例分析一、故障描述導軌1左移到左側(cè)零件庫，導軌2未伸出，即第1步動作執(zhí)行完成，第2步未執(zhí)行。二、分析檢測過程Step(步驟)Output(輸出)Actuator(執(zhí)行元件)Action(動作)Sensor(傳感器)Input(輸入)1Q4.1Q4.4KC2KC5導軌1從初始位置向左移動到左零件庫SE1V11.12Q4.5Q5.0KC6KC9導軌2朝著抓取工件的方向伸出SE2VI1.2故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例二、分析檢測過程根據(jù)工作流程圖可知，執(zhí)行第2步工作導軌2伸出，PLC的輸出端口為Q4.5和Q5.0，分別控制接觸器KC6和KC9。故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例Step1：觀測PLC對應(yīng)的輸出端口狀態(tài)（Q4.5和Q5.0），測得Q4.5等于“1”、Q5.0等于“0”（正常應(yīng)為1）；進一步測得KC9的線圈無電壓；二、分析檢測過程故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例二、分析檢測過程Step2：測量檢測第1步工作是否完成的傳感器SE1V對應(yīng)的PLC輸入端口I1.1狀態(tài)，測得I1.1為“1”；既然I1.1等于“1”，在控制程序正確的情況下，PLC輸出Q4.5和Q5.0應(yīng)該都為“1”；故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例二、分析檢測過程Step3：進一步觀測PLC輸出模塊05，測得字節(jié)地址為5的所有輸出端口狀態(tài)都為“0”；結(jié)論：PLC輸出模塊05故障。解決辦法：斷開電源，更換PLC的輸出模塊。故障診斷仿真軟件機電系統(tǒng)介紹6.2電氣系統(tǒng)故障診斷案例氣動系統(tǒng)故障案例分析一、故障描述導軌1左移到毛坯工件處（第1步），導軌2伸出（第2步），氣動手指未閉合（第3步），即第2步工作執(zhí)行完成，第3步工作未執(zhí)行。Step(步驟)Output(輸出)Actuator(執(zhí)行元件)