FANUC电源模块故障维修10例

1、FANUC 电源模块故障维修 10 例例 31浪涌吸收器引起的故障维修故障现象： 某配套 FANUC 6M 的立式加工中心，在工件加工过程中，系统突然断电，机床 关机后，无法重新起动机床。分析及处理过程： 经检查，该机床电源输入单元的电源指示 (PIL) 与报警 (ALM) 灯同时亮。 根据本章 4.1.1 节分析可知，电源指示 (PIL) 与报警 (ALM) 灯同时亮的原因是系统电源模块存 在报警。测量系统电源模块(A14B-0061-B002)，发现输出+5V、+15V、-15V、24V全部为0V，且电 源模块的输入熔断器 F11、F12熔断，换上熔断器后，测量发现电源输入存在短路现象。因

2、 此，初步判断开关电源的一次侧存在短路故障，必须根据原理图， 找出短路原因， 排除故障 后才能起动机床。FANUC 6 电源模块 A14B-0061-B002 的原理框图如图 4-10 所示，图中各主要元器件的作用如下：F11、F12：输入熔断器，主回路短路保护元件。VSll ：浪涌吸收器，用于吸收交流输入侧的瞬间高压。NFll ：输入滤波器，对输入交流电源进行滤波。DSll ：单相全波整流桥，整流产生直流母线电压。当输入电压为AC200V 时，通过 DSll 整流以及 C12、 C13 的滤波稳压，可以在直流母线上获得 DC210230V 左右的直流电压。C12、C13(220卩F/400V

3、)直流母线滤波电容。R11(2 Q /20W)与RYII常开触点并联，作为起动电流限流电阻，开机瞬间由于 RYII触点断 开， R11 串联接入直流母线主电路，限制开关主电路的冲击电流； +24V 输出正常后， RYll 吸合，通过 RYII 常开触点短接限流电阻。SHII :调试、测量用短接设定端子，通过断开SHII可以使Q14、D24、Q15、D25与整流电路分离。Q14、Q15:开关电源功率驱动管，作为开关电源主变压器输出驱动。D24、D25 :续流二极管，在驱动管Q14、Q15关断时，对电源变压器进行续流。M11、T11、D11、C17(330卩F/25V)电源模块辅助电源控制及驱动环

4、节。主要由集成电路PS01,以及辅助开关电源驱动部分的输出驱动、放大环节的Q24、Q25、C14、C15、C16等元器件 (图中未画出 )组成，用于产生电源模块用的 DCI0V 基准电压与 DCI5V 辅助控制电压。M12、T12 :开关电源主回路 PWM前级驱动。主要由集成电路PS04，以及用于前级驱动进行驱动、放大的 Q11、Q12、Q13、D12、D13等器件(图中未画出)组成，作为开关电源主变压器输出驱动管 Q14、Q15的开关控制信号输入。T13、D27、R23 (91 Q:)开关电源一次侧电流检测环节(实际线路中，还包括 C63、ZDI9等元器件，图中未画出 )。DSI2、CHII

5、 : +24V电源整流、控制回路，CHII为整流输出平波电感。实际线路中，还包括R24、 R25(200 Q /2W、) C26(1000pF/1200V) 等元件，图中未画出。Q19:用于+24VPWM 输出电压的调节与控制。实际线路中，还包括Q20、D30、D31、D32、D44、ZDI5、C32、R38R43等元器件，图中未画出。CRI3、Q16、C26C30(1000卩F/35V) DC24V输出电压调节、滤波环节。实际线路中，还包 括 Q17、Q18、D28、D29、ZDI3、ZDI4、C31、C27、R28R37 等，图中未画出。R27(200m Q /5W)等元件,R26(75m

6、Q/5W) : DC24V输出过电流检测。实际线路中，还包括 图中未画出。£a=1»善鼻v*盘一«|>举>応|r *1 7"-:=1工1-*nS思禺适£垃潘| _W®H#«'C8誉事 bl24HJRGII、CRII :由HAI7815集成稳压器等组成的 DCI5V稳压环节。实际线路中，还包括。D33、D34、D35、ZDI6、C33、C34、C61、R44、R51/R52(13 Q /3W等元器件，图中未画出。DSI3/14/15 : +5V电源整流回路。 实际线路中，还包括C40、C41、R46/R47

7、(10 Q /IW等元件，图中未画出。CRI4、C43C47(2200卩F/10V) DC5V输出电压调节、 滤波环节。实际线路中，还包括ZDI8、C42、 R49 等元器件，图中未画出。R48(4m Q /20W): DC5V输出过电流检测。实际线路中，还包括R48(20m Q/20W)，图中未画出。R50(1 Q /20W) Q21: +5V虚拟负载。实际线路中，还包括R87、R88，图中未画出。CHI2、D36、C36(470卩F/50V:) 15V电源整流回路。实际线路中，还包括C37，图中未画出。CRI2、 RGI2: DC-15V 由 HAI7815 集成稳压器等组成的 DC-15

8、V 稳压环节。实际线路中，还包括 D37、D38、ZDI7、C38、C39、C62、R45等元器件，图中未画出。M13 :基准电压调整、开关主电源PWM控制、DC5V、DC24V电压调整与电源单元监控环节。主要由集成电路 HAI6630G、R68/C97组成的PWM基准160kHz三角波生成环节等元器件组成。VRII : DCI0V 基准电压调整。 ，VRI2 、 R72、 R73、 R75、 R76DC5V 电压调整环节。M14、 S1S8、 D41 :电压监控环节。 主要由集成电路 VC02 、 “电压检测撤消 ”设定端子 S1S7 组成。当S1S7全部插入(通常情况)时，全部电压监控功能

9、生效；取下相应的设定端子，该 电压监控功能取消。Q22 .电源单元准备好信号(EN)输出驱动，在电源单元全部输出电压、辅助电压正常时，EN输出为“ 1”(TT高电平)：当电源单元任何一路输出电压出现故障或外部报警信号(ALA、ALB触点闭合)输入时，EN输出为“0” (TT低电平)。实际线路中，还包括 D43、R79R82等元 器件，图中未画出。Q23 :电源单元OFF信号(*PF)输出驱动，当电源单元正常工作时，*PF输出为“1” (TT高电平)。实际线路中，还包括 R83R86 等元件，图中未画出。RYI2 :电源单元报警输出继电器，当任何一路输出电压出现故障或外部报警信号时，继电器接通，

10、它一般作为输入单元的互锁”信号。它与电源单元的进线熔断器F11、F12的辅助触点并联后，在插头 CP34-5/6 脚输出电源故障信号(触点 )；在系统中，一般都作为输入单元的报警输入信号。ALA、 ALB :外部报警触点输入，在外部出现报警时，通过触点闭合 ALA、 ALB。电源模块主要元器件的型号见表 4-2。表 4-2 电源模块主要元器件一览表图上代号名称型号M11集成电路PS01M12集成电路PS04M13集成电路HAI6630GM14集成电路VC02备注RGll 、RGl2集成稳压电路HAI7815PB 或：卩 PC14315HAVSll浪涌吸收器ENB4010-14ZDSll单相全波

11、整流桥ESAC06-06 S5VB60DSl2整流桥ESAD33-02CVDSl3、 14、 15整流桥ESAD01 004 S30SC4D3943、27、29、二极管IS953图中未全画出D11、 D32二极管V09C图中未画出D30、D31二极管V19G图中未画出D2025二极管U19E图中未全画出D28、34、35、37、38二极管V06C图中未画出D36二极管ERD33-02图中未画出D1219二极管ER061-004图中未全画出D33、45二极管U05C图中未画出D44二极管1SSI22H图中未画出ZDl4稳压管2.7EB图中未画出ZDl5稳压管3.9EB图中未画出ZDl8 、19稳

12、压管6.2EBI图中未画出ZDl6 、17稳压管16EB3图中未画出ZDl3稳压管30EB2图中未画出ZDll稳压管75EB图中未画出Q18、22、23晶体管2SAII52图中未全画出Q11、16、25晶体管2SCI983图中未全画出Q13晶体管2SCI983-O图中未画出Q12晶体管2SCI983-R图中未画出Q14、15晶体管2SC3046Q19晶体管2SC2333Q24晶体管2SCI247AF-B图中未画出Q17、20晶体管2SC639S图中未画出Q21晶体管2SDI027CRII-CRI4晶闸管CSM5B2VRII 、 VRI2电位器5k QRYII继电器NC2D-P-DC24VRYI

13、2继电器LADI-DCI2根据以上原理图可以判定： F11、F12 间存在短路的原因可能是由于VSll 或 NFll 、DSll 损坏而发生短路。经检查，本例中为 VSll 短路，更换后，机床恢复正常 (当维修过程中，若无备件，以先取消VSll ，临时使用 )。例 32整流桥不良引起的故障维修故障现象： 某配套 FANUC 6M 的立式加工中心，由工厂自发电供电，工件加工过程中，系统突然断电，显示消失，机床停机后无法重新起动机床。分析及处理过程： 经检查，该机床电源输入单元的电源指示 (PIL) 与报警 (ALM) 灯同时亮， 表明电源模块存在故障。检查输入熔断器 F11 熔断，换上熔断器后测

14、量，发现电源输入存 在短路现象。故障分析过程同上例，对照原理图检查发现 VSll 短路， DSll 整流桥损坏，更换后机床恢复正常。例 33功率管不良引起的故障维修故障现象： 某配套 FANUC 6M 的立式加工中心，在加工过程中，车间突然断电，恢复供电 后，无法重新起动机床。分析及处理过程： 经检查，该机床电源输入单元的电源指示 (PIL) 与报警 (ALM) 灯同时亮， 表明电源模块存在故障。 检查电源模块输入熔断器 F11、F12 熔断， 测量电源输入存在短路。 故障分析过程同例 31，对照原理图检查各元器件，确认VSll 、NFll 、DSll 均正常，因此判定故障发生在开关电源的一次

15、侧驱动部分。断开SHII后，测量驱动输出 Q14、Q15、D24、D25，发现Q14的CE极短路，更换Q14(2SC3046) 后，短路消失，开机后机床恢复正常。例 34续流二极管不良引起的故障维修故障现象： 某配套 FANUC 6M 的立式加工中心， 在加工过程中， 机床突然断电， 再次开机，无法重新起动机床。分析及处理过程： 经检查，该机床电源输入单元的电源指示 (PIL)与报警(ALM)灯同时亮， 表明电源模块存在故障。 检查电源模块输入熔断器 F11、F12熔断，测量电源输入存在短路。故障分析过程同例 31，对照原理图检查，发现VSll 、NFll、DSll 均正常，因此判定故障发生在

16、开关电源的一次侧驱动部分。断开 SHll 后，测量驱动输出 Q14、Q15、D24、D25 ，发现 Q15 的 CE 极短路。取下 Q15 测量，发现 Q15 正常，线路中的短路仍然存在， 由此确认短路是由续流二极管 D25 故障引起的，更换 D25（U19E） 后，短路消失，开机后机床恢复正常。例 35过电流检测电阻不良引起的故障维修故障现象： 某配套 FANUC 6M 的立式加工中心， 在加工过程中， 机床突然断电， 再次开机， 无法重新起动机床。分析及处理过程： 经检查，该机床电源输入单元的电源指示 （PIL） 与报警 （ALM） 灯同时亮， 表明电源模块存在故障。检查电源模块输入熔断器

17、F11、F12 正常。对照原理图检查各元器件，发现 VSll、NFll、DSll、Q14、Q15、D24、D25 均正常，电源模块一次侧无短路，判定 故障发生在开关电源的二次侧。为了迅速判断故障部位，维修时依次取下短接设定端S1、S2、S4、S5,当取下S5后，故障消失，由此判定故障发生在 DC24V 电源回路。进一步检查发现， 线路中的 DC24V 电流检测电阻 R26 不良， 引起了 24V 过电流保护回路动 作。更换 R26 后，机床恢复正常。维修体会与维修要点：1）根据个人的维修经验，在 FANUC 系统中，电源单元故障的原因多发生在电网供电不良的地区。由于加工过程中的外部突然断电或在

18、工厂自发电供电的情况下工作，是引起电源单元故障的主要原因。2）在一般情况下，电源单元的故障以进线的浪涌吸收器（VSII）的故障居多。当 VSII故障，但维修现场无器件时，为了保证机床的正常生产，通常的做法是暂时取消VSII，确保机床的使用，待备件到位后，再予以更换。3）在电网电压波动太大 （特别是自发电的场合 ），偶然也有整流桥、开关管、续流管损坏的情 况。对于以上器件，在无备件时，一般可以直接利用其他同规格的整流桥、开关管、续流管进行替代。在安装尺寸不同时，有时也可以将整流桥安装到电源单元的外部。4）FANUC 不同的系统中，电源模块的型号有所不同，常见的电源单元有如下规格： FANUC I

19、0系统用电源单元：A16B-1210-0510 ； FANUC II系统用电源单元： A16B-1210-0560 ； FANUC I2系统用电源单元：A20B-1000-0770 ； FANUC 0系统用电源单元 A : A16B-1211-0850 FANUC 0系统用电源单元 B : A16B-1212-0110 : FANUC 0系统用电源单元 AI : A16B-1212-0100（常用）。以上电源单元的基本组成与工作原理与 FANUC 6 系统相似，不再赘述，发生故障的情况亦 基本类似，为了便于维修人员参考，附录 B 中提供了以上常用电源单元的原理框图，可以 供维修时参考。例 36

20、例 38 外部 24V 短路的故障维修例 36故障现象： 某配套 FANUC 0TD 的数控车床，开机时系统出现报警 ALM950 ：FUSEBREAK(+24E ， F14)。分析及处理过程： 该机床配套的电源单元是 FANUC AI 型电源单元，报警提示非常明确，指示了机床故障的原因是由于系统电源单元的熔断器 F14 熔断。根据系统提示，直接检查 F14,确认已熔断。进一步检查，确认系统24E与0V以及地之间未发现短路，直接更换 F14(5A)后，机床恢复正常。例 37故障现象： 某配套 FANUC 0TD 的数控车床，开机时系统出现报警 ALM950 ：FUSEBREAK(+24E ，

21、F14)。分析及处理过程：同上分析，根据系统提示检查系统电源单元的熔断器F14已经熔断。进一步检查发现， +24E 与 0V 及地之间存在短路。由于 +24E 是系统提供给外部的 24V 电源， 因此，可以初步判定故障在机床侧。在该机床上， +24E 被用于操作面板上的按钮、指示灯，机床上的开关输入，以及电柜的触点输入等多种场合。为了确定短路的大致围，维修时逐一取下了系统I/O信号连接插头 M1、M2、M18、M19、M20进行检查。检查发现当取下M1或M18后，短路消失，从而确认短路发生在 M1 或 M18 上。由系统的连接手册可知， M1 为系统 +24E 的总输出端 (M1 的 29-3

22、2 脚)，在 M1 连接、 M18 取下时短路消失，可以判定短路发生在 M18 的输入信号上。取下 M18 后，对其输入信号进行逐一测量，最后找到短路原因是由于车床尾架压力继电器 对地短路引起的，更换压力继电器后，机床恢复正常。例 38故障现象：某配套 FANUC 0TE 的数控车床，在工件装卸过程中，机床突然断电，再次开机，无法重新 起动机床。分析及处理过程： 经检查， 该机床配套的电源单元为 FANUC AI ，检查电源输入单元的电源 指示(PIL)与报警(ALM)灯同时亮，表明电源单元存在故障，检查系统电源单元的熔断器F14已经熔断。对照 AI 电源单元原理图检查，发现系统提供给外部的

23、+24E 与地之间存在短路。由于 +24E 是系统提供给 PMC 外部输入 /输出信号的 24V 电源，可以初步判定故障在机床侧。 通过上例同样的分析检查， 对其输入信号进行逐一测量， 最后找到短路原因是由于车床脚踏 开关对地短路引起的，重新连接后，机床恢复正常。本例故障的实质与上例相同，但由于早期的 FANUC 系统无 ALM950 报警显示，因此必须 通过检查指示灯状态以确定故障部位。例 39保护二极管接反引起的故障维修故障现象： 某配套 FANUC 0T 的数控车床，由于 PMC 输出中间继电器损坏， 使得机床的尾 架向前动作无法进行，经电工更换后，重新起动机床，工作正常。但在操作尾架向前后，机 床突然断电，系统无常启动。电工检查后发现系统电源单元的熔断器F14已经熔断，经测量，外部的+24E与0V之，间未短路，电工重新换上其他机床的熔断器F 1 4后，再次操作尾架向前后，机床又断电，电源单元的熔断器F14再次熔断。分析及处理过程： 现场检查，测量外部的 +24E 与 0V 之间确实未短路，经了解该机床在更 换中间继电器前，F14未熔断，故障发生是由于更换了中间继电器后引起的，因此