FANUC进给伺服系统故障诊断与案例分析

1、第三章 FANUC进给伺服系统故障诊断与案例分析在日常的数控机床故障维修中，除了外围的系统报警外，我们还会遇到伺服类报警、编码器报警和通信类报警。FANUC系统为故障的检查和分析提供了许多报警号码和LED报警代码显示。通过这些报警号码和LED显示的代码，我们就可以从中分析故障的原因，从而采取合理的手段排除故障。3.1 伺服模块LED报警代码内容分析当伺服单元出现故障时，系统会出现“4# #”报警。一般伺服模块都有状态显示窗口（LED），则在显示窗口中显示相应的报警代码。FANUC系统常用的伺服模块有、i、i系列。见图3-1(常用的FANUC伺服驱动装置) 系列伺服单元 系列伺服单元 i系列伺服

2、单元系列伺服模块 i系列伺服模块图3-1常用的FANUC伺服驱动装置FANUC系统伺服模块输入为交流三相200V，伺服模块电源是电源模块的直流电源300V，电动机的再生能量通过电源模块反馈到电网中，一般主轴驱动装置是串行数字控制装置时，进给轴驱动装置采用伺服模块。下图3-2是一个标准数控车床驱动装置连接图片。左边是电源模块，中间是双轴伺服模块，右边是串行数字主轴模块。图3-3是一个标准数控加工中心驱动装置连接图片。左边是电源模块，其次是串行数字主轴模块，其他是两块伺服模块。图3-4是i系列伺服模块连接原理图。图3-2数控车床系列伺服模块连接图3-3 数控加工中心i系列伺服模块连接图3-4 i系

3、列伺服模块连接原理图稍微早期的系列伺服模块和目前广泛使用的i系列伺服模块的输入都是交流三相200V，伺服模块电源是电源模块的直流电源300V。系列伺服模块CNC与模块、模块之间的连接是电缆，而i系列伺服模块与CNC、模块之间的连接是光缆，采用是FANUC伺服串行总线FSSB。通过光缆连接取代了电缆连接，不仅保证了信号传输的速度，而且保证了传输的可靠性，并降低了故障率。3.1.1交流/i系列SVM伺服单元故障与解决方法交流系列SVM伺服单元连接见图3-5，交流i系列伺服模块连接见图3-6。图3-5系列SVM伺服单元连接图（1）DC Link端子盒（2）绝对脉冲编码器电池（3）LED状态指示（4）

4、绝对编码器电池电源连接线（CX5）（5）接口型设定开关S1/S2（6）24V电源保险F2（7）24V电源I/O连接器 CX2A/CX（8）DC Link充电灯（9）信号检测板连接器JX5（10）模块之间接口输入连接器JX1A（11）模块之间接口输出连接器JX1B（12）（13）A型接口伺服信号连接器 JV1B/JV2（14）（15）B型接口伺服信号连接器JS1B/JS2B（16）（17）B型接口伺服电机编码器连接器JF1/JF2图3-6 i系列伺服模块连接图BATTERY：为伺服电动机绝对编码器的电池盒（DC6V）。LED STATUS：为伺服模块状态指示窗口。CX5X：为绝对编码器电池的接口

5、。 CX2A：为DC24V电源、*ESP急停信号、XMIF报警信息输入接口，与前一个模块的CX2B相连。CX2B：为DC24V电源、*ESP急停信号、XMIF报警信息输出接口，与后一个模块的CX2A相连。C0P10A：伺服高速串行总线（FSSB）输出接口。与下一个伺服单元的C0P10B连接（光缆）。C0P10B：伺服高速串行总线（FSSB）输入接口。与CNC系统的C0P10A连接（光缆）。JX5：为伺服检测板信号接口。JF1、JF2：为伺服电动机编码器信号接口。CZ2L、CZ2M：为伺服电动机动力线连接插口。 系列伺服模块和目前广泛使用的i系列伺服模块的报警代码基本相同，下面介绍i系列伺服模块

6、的报警代码和产生故障的原因。序号故障现象原因解决方法1风扇报警（LED显示1 ALM）风扇过热，或风扇太脏、或坏。1 观察风扇是否有风（在伺服单元的上方），如果没风或不转，拆下观察扇叶是否有较多油污，用汽油或酒精清洗后再装上，如果还不行，更换风扇。2 更换小接口板。3 拆下控制板，用万用表测量由风扇插座处到CN1（连接小接口板）的线路是否有断线。2DC LINK 低电压（LED 显示2 ALM）伺服单元检测到直流300V电压太低，是整流电压或外部交流输入电压太低，或报警检测回路故障。1 测量三相交流电压是否正常（因为直流侧由于有报警，MCC已断开，只能从MCC前测量）。2 测量MCC触点是否接

7、触不良。3 主控制板上的检测电阻是否烧断。4 更换伺服单元。3电源单元低电压（LED 显示5 ALM）伺服单元检测到电源单元电压太低，是控制电源电压太低或检测回路故障。1 测量电源单元的三相交流电压是否正常（因为直流侧由于有报警，MCC已断开，只能从MCC前测量）。2 测量MCC触点是否接触不良。3 主控制板上的检测电阻是否烧断。4 更换电源单元或伺服单元。4异常电流报警（LED 显示8，9，A，B，C，D，E）伺服单元检测到有异常电流，可能是主回路有短路，或驱动控制回路异常，或检测回路故障。8-L轴，9-M轴A-N轴，B-LM两轴，C-LN两轴，D-MN两轴，E-LMN三轴。1 检查IPM模

8、块是否烧坏，此类报警多数都是由于模块短路引起，用万用表二极管档测对应的轴U、V、W对+、-的导通压降，如果为0则模块烧坏，可先拆开外壳，然后将固定模块的螺钉拆下，更换模块。2 如果是一上电就有报警号，与其他单元互换接口板，如果故障转移，则接口板坏。3 与其他单元互换控制板，如果故障转移，则更换控制板或将控制板送FANUC修。4 拆下电机动力线再试（如果是重力轴，要首先在机床侧做好保护措施，防止该轴下滑），如果报警消失，则可能是电机或动力线故障。5 将单元的指令线和电机的动力线与其他轴互换，如果电机反馈线是接到单元的（伺服B型接法）也要对换。如果报警号不变，则是单元外的故障，可用绝缘表查电机、动

9、力线。用万用表查反馈线、指令线、轴控制板是否有断线。6 检查系统的伺服参数设定是否有误。7 如果与时间有关，当停机一段时间再开，报警消失，则可能是IPM太热，检查是否负载太大。8 当出现该报警时，以上方法都不能查出，且没有与该单元或轴相同的轴（比如：车床的X，Z轴不一样大），不能完全互换，这时，先将电机动力线不接，如果还没有结果，可接上动力线将系统的两轴伺服参数对调后再判断。5IPM报警（8。,9。,A。B。，C。，D。E。，）注意8或9等的右下角有一小点，8-L轴，9-M轴A-N轴，B-LM两轴，C-LN两轴，D-MN两轴，E-LMN三轴，表示为IPM模块（智能模块，可自行判别是否有异常电流

10、）送到伺服单元的报警。1 如果一直出现，更换IPM模块或小接口板，此故障情况一般用万用表不能测出。2 如果与时间有关，当停机一段时间再开，报警消失，则可能是IPM太热，检查是否负载太大。1 将单元的指令线和电机的动力线与其他轴互换，如果电机反馈线是接到单元的（伺服B型接法）也要对换，如果报警号不变，则是单元外的故障，可用绝缘表查电机、动力线。用万用表查反馈线、指令线是否断线。轴控制板交换检查。2 当出现该报警时，以上方法都不能查出，且没有与该单元或轴相同的轴（比如：车床的X，Z轴不一样大），不能完全互换，这时，先将电机动力线不接，如果还没有结果，可接上动力线将系统的两轴伺服参数对调后再判断。3

11、.1.2 交流ß系列伺服单元（I/O LINK型）故障处理方法随着FANUC数控系统不断发展，目前国内外数控加工中心的刀库、机械手、刀架部分的驱动装置广泛采用ß系列伺服单元，并且一般是I/O LINK型连接方式。这些伺服驱动模块都有状态显示窗口（LED），可以在显示窗口显示相应的报警代码,，见图3-7。序号故障现象原因解决方法1串行编码器通讯错误报警（LED显示5，系统的PMM画面显示300/301/302报警）单元检测到电机编码器断线或通讯不良。1 检查电机的编码器反馈线与放大器的连接是否正确，是否牢固。2 如果反馈线正常，更换伺服电机（因为电机的编码器与电机是一体，不能

12、拆开），如果是电机更换编码器。3 如果是偶尔出现，可能是干扰引起，检查电机反馈线的屏蔽线是否完好。2编码器脉冲计数错误报警（LED显示6，系统的PMM画面显示303/304/305/308报警）伺服电机的串行编码器在运行中脉冲丢失，或不计数。1 关机再开，如果还有相同报警，更换电机（如果是电机更换编码器）或反馈电缆线。2 如果重新开机后报警消失，则必须重新返回参考点后再运行其他指令。3 如果系统的PMM是308报警，可能是干扰引起，关机再开。3伺服放大器过热（LED显示3，系统的PMM画面显示306报警）伺服放大器的热保护断开。1 关机一段时间后，再开机，如果没有报警产生，则可能机械负载太大，

13、或伺服电机故障，检修机械或更换伺服电机。2 如果还有报警，检查IPM模块的散热器上的热保护开关是否断开。3 更换伺服放大器。4LED显示11，系统的PMM显示319报警当伺服电机是绝对编码器，电机在第一次通电时没有旋转超过一转以上。一般发生在更换过伺服放大器，电机，编码器或动过反馈线。1 在开机的情况下想办法使电机旋转超过1转，由于机床设计时，基本都有解决此问题的操作方法。2 如果不能排除，按以下方法处理：如果传动部分没有制动装置，将急停按下，用手盘动刀盘或该轴，使此电机旋转超过1转，关机再开，报警消失。如果有制动装置，应先使制动装置松开，制动装置不在电机上可将电机拆下，操作完后再安装上即可。

14、5电池低电压报警（LED显示1或2，系统PMM显示350或351报警）绝对编码器电池电压太低，需更换。1 检查伺服放大器上的电池是否电压不够，更换电池。2 执行回参考点操作，可参照机床厂家的说明书，如果没有说明书，可按如下方法操作：首先将319报警消除（按上述方法），使机械走到应该到的参考点的位置，设定系统的PMM参数11的7位为1，关机再开，此报警消失。6伺服电机过热（LED显示4，系统的PMM画面显示400报警）伺服放大器的热保护断开。1 关机一段时间后，再开机，如果没有报警产生，则可能机械负载太大，或伺服电机故障，检修机械或更换伺服电机。2 如果还有报警，检查伺服电机上的热保护开关是否断

15、开或反馈线断线。3 更换伺服放大器。7冷却风扇过热（LED显示小0，系统PMM 403报警）伺服放大器检测到电机负载太大（硬件检测）。1 检查电机的机械负载是否太高。2 检查电机是否转动不灵活（有机械摩擦）。8放电单元过热（LED显示J，系统显示404报警）伺服放大器检测到放电电路热保护断开。1 检查是否连接有外部放电单元，如果没有，连接器CX11-6必须短接。2 观察如果不是一开机就有此报警，而是加工到一定时间后才报警，关机等一段时间后再开无报警，则检查是否机械侧故障，或有频繁加减速，修改加工程序或机械检修。3 用万用表检查连接器的CX11-6两端是否短路，如果开路，更换放电单元或连接线。4

16、 伺服放大器的内部过热检测电路故障，更换伺服放大器。9LED显示小n（405）参考点返回异常报警。按正确的方法重新进行参考点返回操作。10LED显示r（PMM显示 410，411）静止或移动过程中伺服位置误差值太大，超出了允许的范围。1 检查PMM参数110（静止误差允许值）以及182（移动时的误差允许值）是否与出厂时的一致。2 如果是一开机就有报警，或给指令电机根本没有旋转，则可能是伺服放大器或电机故障，检查电机或动力线的绝缘，以及各个连接线是否有松动。11过电流报警（LED显示小c，系统的PMM显示412报警）检测到主回路有异常电流。1 检查PMM参数设定是否正确：30（为电机代码），70

17、-72，78，79，84-90，如果在正常加工过程中突然出现，而没有人动过参数，则不用检查。2 拆下电机动力线，再上电检查，如果还有报警产生，则更换伺服放大器，如果没有报警产生，将用兆殴表检查电机的三相或动力线与地线之间的绝缘电阻，如果绝缘异常，更换电机或动力线。3 如果电机绝缘和三相电阻正常，更换编码器，或伺服放大器。12系统的PMM显示401报警，放大器显示小1系统开机自检后，如果没有急停和报警，则发出*MCON信号给此伺服放大器，伺服放大器接收到该信号后，接通主继电器，送回*DRDY信号，如果系统在规定时间内没有接收到VRDY信号，则发出此报警，因此，上述所有通路都是故障点。1 检查各个

18、插头是否接触不良，包括指令线和反馈线。2 查LED是否有显示，如果没有显示，则是板上未通电或电源回路坏。检查外部24V是否正常。3 查外部交流电压是否都正常，包括：3相200V输入（连接器CX11-1），24V直流（连接器CX11-4）。4 查控制板上各直流电压是否正常，如果有异常，检查板上的保险及板上的电源回路有无烧坏的地方，如果不能自己修好，更换放大器或送FANUC修理。5 仔细观察REAY绿灯是否变亮后（吸合）又灭，还是根本就不吸合（一直不亮）。如果是吸合后再断开，则可能是继电器的触点不好，更换继电器，如果是木工机械或粉尘较大的工作环境，基本可判断是继电器的触点不好。如果根本就不吸合，则

19、该单元的继电器线圈不好或控制板不好或有断线，可通过测继电器的线圈电阻来判断。6 观伺服单元的上是否还有别的报警，如果有，则先排除此报警。7 检查J5X（*ESP）是否异常，将该插头拔下，用万用表测量插脚17和20之间应短路。如果为开路，则为急停回路有故障。8 检查CX11-6热控回路是否断开。正常都应该短接或短路。9 如果以上都正常，则为CN1指令线或系统I/O LINK故障。10 检查系统是否有其他报警，比如电机反馈报警，如果有，先排除此报警。13直流侧高电压（LED显示Y，PMM 413报警）伺服单元检测到输入电压过高。1 检查三相交流200V输入电压是否正常。2 如果连接有外部放电单元，

20、检查该单元连接是否正确（DCP，DCN，DCOH）。3 用万用表测量外部放电电阻的阻值是否和上面标明一致，如果相差较多（超过20%），更换新的放电单元。4 更换伺服放大器。14直流侧低电压（LED显示P，PMM 414报警）伺服单元检测到直流侧300V电压过低或无电压。1 输入侧的断路器是否动作，可测量断路器的输出端是否有电压。2 用万用表测量输入电压，是否确实太低，如果低于170V，检查变压器或输入电缆线。3 检查外部电磁接触器连接是否正确。4 更换伺服放大器。15参数设定错误（LED 显示A，PMM显示417报警）PMM参数设定错误。一般发生在更换伺服放大器或电池后，重新设定参数时没有正确

21、设定。检查以下参数的设定是否正确：30（电机代码），31（电机正方向），106（电机每转脉冲数），180（参考计数器容量）。按原始参数表正确设定，或与机床厂家联系。16LED显示三（三个横线），PMM显示418系统和伺服放大器检测到输出点（DO）故障。更换伺服放大器。17风扇报警（LED显示】，PMM 显示425报警）伺服放大器检测到内部冷却风扇故障。1 观察内部风扇是否没有转，如果不转，拆下观察是否很脏，用汽油或酒精清洗干净后再装上。2 检查风扇电源线是否正确连接。3 更换风扇，如果更换风扇后还有报警，更换伺服放大器。3.2 伺服过热报警分析（#400）(1) 故障产生的检测原理：伺服放大器

22、侧具有过热检测信号，该信号由放大器内的智能逆变模块发出。当放大器的逆变模块温度超过规定值时，通过PWM指令传递到CNC系统，CNC系统发出400号过热报警。伺服电动机的过热信号是由伺服电动机定子绕组的热偶开关检测，当伺服电动机的温度超过规定值时，电动机的热偶开关的常闭触点动作，通过伺服电动机的串行编码器传递给CNC系统，CNC系统发出400号过热报警。伺服过热报警检测原理见图3-8。图3-8 伺服过热报警检测原理图(2) 故障诊断方法通过伺服电动机调整画面的ALM1和ALM2进行判定：设定显示伺服调整画面的参数。0（SVS）0：不显示伺服设定调整画面。1：显示伺服设定调整画面。 图3-9伺服调

23、整画面按 键、 键、软键SVPRM。按软键SV.TUM，选择伺服调整画面，见图3-9。诊断（200）7（OVC） 过热报警。6（LV） 低电压报警5（OVC） 过电流报警4（HCA） 异常电流报警。3（HVA） 过电压报警。2（DCA） 放电电路报警。1（FBA） 断线报警。0（OFA） 溢出报警。诊断（201）过载报警0放大器过热1电机过热典型案例分析：一台FANUC 0i数控车床，在工作过程中经常出现400号过热报警。通过观察伺服调整画面发现报警时ALM1的#7位和ALM2的#7位都是“1”，可以判断是伺服电动机过热造成报警。仔细检查电动机与丝杆的连接部分正常后，测量电机绝缘部分阻值低于正

24、常值。于是更换电机后故障排除。拆开损坏电机发现该电机绕组和引出线连接部分由于长时间的冷却水渗漏，绝缘已经老化。(3) 维修人员必修掌握的知识点：伺服电机过热产生原因： 机械传动故障引起电动机过热，如电动机与丝杠连接故障，滚珠丝杠的滚珠故障。 伺服电动机本身引起电动机过载。如电动机绝缘不良（匝间短路），三相电流不平衡及电动机热敏电阻不良（开路）。测量工具可以用电流表嵌电流，看是否一致，匝间短路通过电桥测量。 伺服电动机过载检测参数不良，进行伺服电动机参数初始化设定。 放大器检测板故障。伺服放大器过热产生原因： 伺服放大器散热条件变差，风扇不良，通风道不畅。 切削条件差，引起过载，停机又好，加工后

25、又产生，切削量大或者刀钝。 系统伺服软件不良及伺服轴不良（初始化操作）。 伺服过载检测电路不良。如放大器过热、监控电路和热敏电阻不良（可以用同规格放大器对调法调整）。3.3 伺服电机过流报警分析(1) 故障产生的检测原理伺服放大器的实际输出电流值超过伺服电动机的额定电流的1.5倍。(2) 故障诊断方法通过伺服电动机调整画面ALM1的#5位是否为“1”进行判定。#7#6#5#4#3#2#1#0OVLLVOVCHCAHVADCAFBAOFAALM1 各位均为0正常，有1肯定报警。ALM1的#5位是“1”时，表示伺服电机过流报警。(3) 典型案例分析 案例1：一台FANUC 0i数控加工中心在执行加

26、工程序时随机出现414伺服异常报警。利用NC系统的自诊断功能，在伺服电动机调整画面发现ALM1的#5位是“1”，即可以确认产生报警的原因是伺服电机过流。检查三相供电交流电压200V是否缺相，连接电机的电缆有无松动、破损。但是没有发现异常问题。因为此故障为随机发生，这就给检查带来很大困难。在JOG方式反复移动X轴，在大约10分钟后出现伺服电机过流报警。这是在伺服电动机调整画面观察X轴电流值波动非常大，初步怀疑丝杆在运动过程中受力不均匀造成报警。把丝杆与电机的连接部分重新调整后故障排除。案例2：一台FANUC 0i数控加工中心，在JOG方式下，手动Y轴就出现伺服电机过流报警。通过观察伺服电动机调整

27、画面，发现ALM1的#5位为“1”。手动Y轴时，伺服电动机调整画面中的实际电流在90%以上。打开电器柜发现Y轴伺服放大器显示00，表明工作正常。下来测量电动机的三相绕组电阻值平衡，电机的绝缘电阻也正常，于是怀疑机械负载过大造成电机过流。脱开Y轴电机与传动丝杆之间的联轴器，用手盘丝杆发现很重，故障在机械传动部分。打开机床防护罩，发现Y轴支撑丝杆的轴承变形。更换后故障排除。(4) 维修人员必须掌握的知识：伺服电机过流产生的原因： 系统参数设定错误或伺服软件不良，进行伺服参数初始化操作，恢复电动机标准参数。 机械传动故障（配合过紧，润滑不良，丝杠或支撑轴承损坏），对机械部件重新调整或修理（丝杠应及时

28、更换）。 切削负载过重或切削参数不合理，通过加工中故障发生在同一程序段，修改加工工艺。 伺服电动机绕组或者电机的连接电缆短路。 伺服放大器或伺服电机编码器不良。所有电缆接口对调，包括动力线或编码连接电路，看故障是否转移？不转移就是伺服放大器故障。3.4伺服单元异常电流报警(1) 故障产生的检测原理伺服放大器的实际输出电流值超过放大器最大输出电流的2倍以上。(2) 故障诊断方法通过伺服电动机调整画面ALM1的#4位是否为“1”进行判定#7#6#5#4#3#2#1#0OVLLVOVCHCAHVADCAFBAOFA#4 HCA 为“1”表示伺服异常电流，在伺服放大器上的LED 显示8/8 9/9 、

29、A/A 、B/B 、C/C 。(3) 典型案例分析：一台FANUC 0i系列数控车床一开机CRT出现X轴伺服报警，这时观察伺服电动机调整画面，发现报警时ALM1的#4位是“1”。 #4 位（HCA ）为“1”表示伺服异常电流。打开电器柜发现伺服放大器上的LED 显示“8”，也表示伺服单元异常电流报警。检察系统参数设定正常，用摇表测量电动机绝缘电阻正常。于是认为伺服放大器逆变块短路。用万用表检查伺服放大器中IPM模块是否烧坏，用万用表二极管档测对应的轴U、V、W对+、-的导通压降为0，说明伺服放大器逆变模块烧坏。更换后故障排除。(4) 维修人员必须掌握的知识：以下是可能导致伺服单元异常电流报警的

30、原因，在维修现场根据实际情况灵活处理。 系统参数设定或伺服软件不良，进行伺服参数初始化，恢复电机标准参数。 机械传动卡死及垂直轴电动机抱闸控制电路发生故障，对机械卡死部分重新调整或修理。 伺服电动机或连接电缆短路，用摇表测量电动机绝缘电阻，如果发现短路则必须更换电动机及连接电缆。 伺服放大器故障：伺服放大器逆变块短路。用万用表检查伺服放大器中IPM模块是否烧坏，此类报警多数都是由于该模块短路引起。用万用表二极管档测对应的轴U、V、W对+、-的导通压降，如果为0则模块烧坏，可先拆开外壳，然后将固定模块的螺钉拆下，更换模块。 伺服电动机内装编码器+5 V电路短路，通过对换编码器反馈线接口判别。3.

31、5 伺服不能准备好故障分析（#401）(1) 故障产生的检测原理系统开机自检后，如果没有急停和报警，则发出*MCON信号给此伺服放大器，伺服放大器接收到该信号后，接通主继电器，送回*DRDY信号，如果系统在规定时间内没有接收到VRDY信号，则发出此报警。(2) 故障诊断方法 检查各个插头是否接触不良，包括控制板与主回路的连接以及电源单元与伺服单元、主轴单元的连接。 查LED是否有显示，如果没有显示，则是板上不能通电或电源回路坏。检查电源单元输出到该单元的24V是否正常，检查控制板上的电源回路是否烧坏。 查外部交流电压是否都正常，包括：电源单元3相200V输入（端子R，S，T），单相200V输入

32、。 仔细观察电源单元LED是否变00后（吸合）再断开（变为两横杠-），还是根本就不吸合（一直是两横杠不变）。如果是吸合后再断开，则可能是电源单元故障。如果根本就不吸合，则可能是接线问题或接线有断线或电源单元有问题，仔细检查各单元之间的连线。 检查电源单元的急停*ESP和*MCC回路（见图3-10，如果这两回路有问题也是两横杆不变），*ESP应为短路，*MCC应与接触器的线圈串联接到交流电源上。线圈 外部200V电源 图3-10 电源单元*MCC控制原理(3) 维修人员必须掌握的知识： 处理该故障时按以下方法进行故障判断。检查PSM控制电源是否接通，急停是否解除，最后的放大器JX1B插头上是否有

33、最终插头，主MCC接触器是否接通。 如果除了和PSM连接的MCC外，还有外部MCC顺序电路，同样要检查这个电路。驱动MCC的电源是否接通。 电器回路中断路器是否接通。 PSM或SPM是否有报警发生。3.6 伺服移动误差过大和伺服停止误差过大报警3.6.1 伺服移动误差过大报警（#411报警）(1) 故障产生的检测原理当系统发出移动指令时，系统的位置偏差计数器（FANUC 0i系列的诊断号是300）偏差值超过了系统参数（FANUC 0i系列是1828）所设定的数值时，系统发出移动误差过大报警。(2) 故障诊断方法如果CNC系统发出移动指令而机床没有移动，则故障原因可能是： 机械传动部分卡死。 如

34、果故障发生在垂直轴控制时，则故障在伺服电动机的电磁制动回路。 伺服电动机及动力线有断相故障或伺服电动机的动力线连接错误。 伺服放大器本身故障。如果CNC系统发出移动指令且机床移动后产生移动误差过大报警，则故障原因可能是： 机械传动间隙过大或导轨润滑不良。 伺服电动机编码器故障。 伺服放大器本身故障。(3) 典型案例分析案例1：数控系统是FANUC 0i的数控车床，Z轴在使用过程中频繁出现411报警。在手动方式，当快速进给Z轴时偶而出现411号报警，当慢速进给时411号报警较为频繁。首先检查与Z轴相关的伺服参数是否有变化或设置不当。通过核对参数没有变化。下来检查供伺服放大器的三相200V正常，检

35、查Z轴伺服电机和连接电缆无异常情况，于是转向外围机械部分。该机床采用半闭环控制，机修人员采用分离法把电机与机床脱离，将电机从联轴节中卸下通电旋转电机无报警，可以排除数控系统和和伺服电机有问题。当钳工手盘丝杠，发现丝杠在某一位置转动很是吃力，打开Z轴防护罩一看，发现Z轴丝杠润滑不均匀，有些位置没有润滑油。下来检查集中润滑单元的油泵损坏。更换后故障排除。案例2：一台FANUC 0i TB 数控系统车床，Z轴在移动过程中出现411报警。处理故障时可以通过观察伺服诊断画面Z轴移动时的误差值，见图3-11 图3-11伺服诊断调整画面通过观察发现Z轴低速移动时，“位置偏差”数值随着轴的移动跟随变化，而Z轴

36、高速移动时，“位置偏差”数值尚未来得及调整完成就出现411报警。这种现象是比较典型的指令与反馈不谐调，有可能是反馈丢脉冲，也有可能是负载过重而引起的误差过大。 由于是采用半闭环控制，所以反馈装置就是电机后面的脉冲编码器。该机床使用FANUC 0i TB 数控系统，而且X轴和Z轴均配置i系列数字伺服电动机，所以编码器互换性好，并且比较方便，因此维修人员首先更换了两个轴的脉冲编码器，但是更换以后故障依旧，可以排除编码器故障。于是转向外围机械部分。该机床采用半闭环控制，机修人员采用分离法把电机与机床脱离（见图3-12），将电机从联轴节中卸下通电旋转电机无报警，可以排除数控系统和和伺服电机有问题。当钳

37、工手盘丝杠，发现丝杠很沉，说明进给传动机械链故障。通过修复Z轴机械问题，机床故障排除。 图3-12 电机与丝杠直联(4) 维修人员必须掌握的知识 当故障发生在垂直轴控制时，维修技术人员必须知道伺服电动机的电磁制动回路连接原理。图3-13电机制动器的连接 小于4i,4is电机5,6为制动器插脚大于4i，4is电机1，2为制动器插脚注：图3-13中的Switch 为I/O输出点的继电器触点（常开），控制制动器的开闭。 图3-13 电磁制动回路连接原理图 411报警是轴移动时，指令值与反馈值的差超过了系统参数1828中设定的极限值，一般情况下不要怀疑参数问题，除非人为修改过机床参数。 注意设备平时的

38、日常保养，不良的机械使用条件同样造成设备的伺服报警。尤其应加强日常液压和润滑方面的维护保养。3.6.2 伺服停止误差过大报警（#410报警）(1) 故障产生的检测原理当系统发出停止指令时，系统的位置偏差计数器（FANUC 0i系列的诊断号是300）偏差值超过了系统参数（FANUC 0i系列是1829）所设定的数值时，系统发出停止误差过大报警。(2) 故障诊断方法如果是垂直轴，则故障原因可能是： 伺服电动机及动力电缆断相故障或伺服电动机的动力线连接错误。 垂直轴制动电路或制动线圈和连接电缆故障。 系统该轴的反馈故障。 伺服放大器故障。如果不是垂直轴，则故障产生的可能原因是： 系统软件故障：伺服参

39、数设定不当（停止误差检测标准参数）或伺服软件不良。 系统硬件故障：伺服放大器故障或系统伺服控制板不良。(3) 典型案例分析案例1：某数控车床一运行X轴就出现“410 SERVO ALARM X AXIS EXCESS ERROR”，表示X轴超差报警。仔细观察故障现象，当用手轮方式移动X轴时，CRT显示X轴的数据从0变化到0.1左右时就出现410报警。从这个现象来看数控系统发出指令让X轴运动，但是没有得到已运动的反馈，当指令值与反馈值相差的数值超过参数1829所设定的数值时，就会产生410报警。这个报警包含两个问题：第一是X轴已经运动但是反馈出现问题，没有把反馈信号反馈给数控系统。但观察故障现象

40、，这时X轴有0.1左右变化说明不是反馈系统的问题；第二是数控系统发出指令后，由于伺服模块和伺服电动机故障，导致X轴发生报警。这是观察伺服模块上的LED显示“0”正常，下来检查X轴伺服电动机时发现，动力电源插头由于机床振动而松动脱落，将插头紧固后故障排除。案例2：某数控车床在加工中出现410报警后动力停止。关闭电源再开机，X轴移动时机床振颤后又出现410报警后动力停止。根据故障现象分析，可能有以下产生原因：伺服模块故障X轴伺服电动机故障X轴滚珠丝杠阻滞及导轨阻滞X轴制动电路或制动线圈和连接电缆故障。观察伺服模块上的LED显示“0”正常，可以排除伺服模块故障。机床X轴与水平45度安装，应有防止其下

41、滑的平衡块或制动装置。查看机床电器说明书确有刹车输出接点。检查输出电压直流24V正常，再检查制动线圈电阻正常。用万用表检测连接两根制动线圈的传输电缆，发现有一根已经断掉。更换新的电缆后工作正常。案例3：某立式加工中心Y轴在解除急停开关数秒后即产生410报警。首先观察伺服调整画面，当松开除急停开关后“位置偏差”也跟着变化，说明反馈回路工作正常。观察Y轴伺服模块上的LED显示“0”正常，下来检查伺服电动机。通过摇表测量电动机线圈，有一组线圈有短路。更换电机后机床工作正常。(4) 维修人员必须掌握的知识点 410报警是由于停止时误差过大引起，一般也是由反馈、驱动、外围机械这三种因素引起的。 在故障发

42、生时注意观察伺服调整画面，相关伺服轴“位置偏差”值只要有变化，说明编码器基本没有问题。 当故障发生在制动轴时，维修技术人员必须知道伺服电动机的电磁制动回路连接原理。 会用摇表测量电动机绝缘电阻。3.7 伺服反馈断线报警(1) 故障产生的检测原理如果数控机床采用全闭环控制（位置检测装置是光栅尺）或半闭环控制（位置检测装置是编码器），当反馈异常时，系统就会发出该报警。根据故障产生的原因不同，系统伺服反馈断线报警分为硬断线和软断线报警。硬件断线报警：当使用分离型脉冲编码器时，该故障信息是由硬件检测电路进行检查的。如图 数控系统断线报警检查原理图。软件断线报警：系统通过伺服软件进行判别，指令脉冲与伺服

43、电动机反馈脉冲或伺服电动机反馈脉冲与分离型检测装置反馈脉冲的偏差超过标准设定值。如图 数控系统断线报警检查原理图3-14。 图3-14 数控系统断线报警检查原理图(2) 故障诊断方法通过系统的诊断画面来判断伺服位置反馈断线是硬断线还是软断线，具体在伺服调整画面中的ALM1和ALM2中进行判断。l 硬断线报警的主要原因： 分离型反馈装置电缆连线不良或断线。 分离型反馈装置的电源电压偏低。 分离型反馈装置本身不良。 伺服放大器故障。l 软件断线报警的主要原因：软件断线报警说明系统的连接基本正常，主要由于机械传动机构的反向间隙过大，引起伺服电动机侧的反馈与分离型编码器反馈的信号的偏差较大。一般为了克

44、服报警，必须检修机械结构，减小机械的反向间隙。但是在精度允许的情况下，也可以调整相关机床参数。(3) 典型案例分析案例1：一台配置FANUC 0TD数控车床，一移动X轴就发生416号断线报警。该机床X轴采用光栅尺作为位置检测元件。首先利用内部位置检测元件编码器。来判断是否是控制板故障。方法是将37号机床参数的第0位由“1”改为“0”。（0表示采用内部位置检测元件编码器，1表示采用分离型位置检测元件）如果采用内部位置检测元件编码器，移动X轴不发生报警。则故障可以确定在光栅尺和电缆上，如还发生报警，则可能在控制板故障。经采用内部位置检测元件移动X轴，不发生报警，因此将故障确定在光栅尺和电缆上。这时

45、检查光栅尺和电缆，发现固定光栅尺头的螺丝松动，将其紧固后故障排除。案例2：一台配置FANUC 18i的数控车加工中心，一移动X轴就发生416号断线报警。该机床X轴采用光栅尺作为位置检测元件。首先通过系统的诊断画面来判断伺服位置反馈断线是硬断线还是软断线，观察伺服调整画面中的ALM1的第#1为“1”， ALM2的第#7位和#4位为“0”，可以判断是软件断线报警。一般为了克服报警，必须检修机械结构，减小机械的反向间隙。但是在精度允许的情况下，也可以调整相关机床参数。参数2003 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 #0 TGALTGAL（#1） 1：软断线报警检测有效参数2064 软件断线报

46、警检测电平标准设定 4：软断线报警检测电平注意：2064 中数值的设定应该按照4 的倍数设定，例如：4、8、16、。把机床参数2064的熟知修改为16后，关机再开机故障排除。(4) 维修人员必须掌握的知识 通过上述故障的分析与诊断，数控机床的某些故障可以采用系统参数的封锁的方法进行故障部位的具体诊断，要求维修人员必须清楚系统参数的具体含义和功能（一般机床厂家不允许修改系统参数）。 从维修经验上来看，出现位置反馈断线报警原因多数为分离型位置检测元件的连接电缆或检测元件内部有脏东西污染（位置检测为光栅尺）。 全闭环改为半闭环的相关参数设定在日常的维修中如何将全闭环该为半闭环，对于FANUC 0i系

47、列数控系统，仅需要修改参数即可，不需要改动任何硬件状态。所需要修改的参数如下：l 把机床参数1815的#1位（OPT）对应的轴修改为“0”，表示使用内置编码器作为位置反馈。（半闭环控制方式） 图3-15伺服设定画面l 在伺服设定画面图3-15中修改N/M柔性齿轮比参数，根据丝杠螺距计算N/M对检测单位为1m，指定如下：丝杆导程（mm/rev）所需的脉冲数（脉冲/转）F.FG1020 30100002000030000 1/100 2/100或1/50 3/100l 将位置脉冲数改为12500（对检测单位为1m）。l 正确计算参考计数器容量。参考计数器容量是指电机一转所需要的位置脉冲数，例如，1

48、0mm的直联丝杠，电机转一转，工作台移动10毫米，换算成位置脉冲数等于10000，所以参考计数器容量设定值等于10000。所以，参考计数器容量=栅格间隔/检测单位l 在这里需要注意的是，在修改之前应把原全闭环伺服参数记录下来，以便以后正确恢复。3.8 伺服系统位置检测装置维修技术3.8.1 串行编码器报警代码分析在半闭环控制系统中，伺服电动机内装编码器的反馈信号既是速度反馈信号又是位置反馈信号。在全闭环控制系统中，伺服电动机内装编码器的反馈信号是速度反馈信号，而分离型位置检测装置的反馈信号是系统的位置反馈信号。目前编码器数据传输采用串行数据传输，当编码器传输出错或异常时，系统出现相应报警号及相

49、关报警信息。FANUC-16i/18i/21i/0iC系统串行编码器报警不仅能诊断出伺服电动机内装编码器报警，而且还可以诊断分离型编码器报警，系统故障诊断内容更加具体，为维修提供了详细的故障信息。表3-1 FANUC-16i/18i/21i/0iC系统串行编码器报警代码及故障原因号码信 息内 容360N AXIS:ABNORMAL CHECKSUM (INT)内置脉冲编码器发生校验和错误。361n AXIS: ABNORMAL PHASE DATA (INT)内置脉冲编码器发生相位数据错误。362n AXIS: ABNORMAL REV.DATA (INT)内置脉冲编码器发生一转速计数错误。3

50、63n AXIS: ABNORMAL CLOCK (INT)内置脉冲编码器发生时钟错误。364n AXIS: SOFT PHASE ALARM (INT)数字伺服软件检测到内置脉冲编码器的无效数据。365n AXIS: BROKEN LED (INT)内置脉冲编码器发生LED错误。366n AXIS: PULSE MISS (INT)内置脉冲编码器发生脉冲错误。367n AXIS: COUNT MISS (INT)内置脉冲编码器发生计数错误。368n AXIS: SERIAL DATA ERROR (INT)内置脉冲编码器发出的传输数据无法接收。369n AXIS: DATA TRANS. E

51、RROR (INT)从内置脉冲编码器接收的数据发生CRC或停止位错误。380n AXIS: BROKEN LED (EXT)分离型检测器的LED错误。381n AXIS: ABNORMAL PHASE (EXT)分离型直线尺发生相位数据错误。382n AXIS: COUNT MISS (EXT)分离型检测器发生脉冲错误。383n AXIS: PULSE MISS (EXT)分离型检测器发生计数错误。384n AXIS: SOFT PHASE ALARM (EXT)数字伺服软件检测到分离型检测器的无效数据。385n AXIS: SERIAL DATA ERROR (EXT)分离型检测器发出的传输

52、数据无法接收。386n AXIS: DATA TRANS. ERROR (EXT)从分离型检测器接收的数据发生CRC或停止位错误。387n AXIS:ABNORMAL ENCODER (EXT)分离型检测器发生错误。详情请与光栅尺制造厂家联系。 当系统出现报警时，可以通过系统诊断号或在伺服调整画面的（ALM3，ALM4）进行故障原因的判断。串行脉冲编码器报警的详细内容，显示在诊断号No.202，No.203上。（参照下面内容图3-16） 图3-16伺服调整画面（ALM3）#6(CSA): 串行编码器异常。更换脉冲编码器。#5(BLA): 电池电压不足。更换电池。此位与No.350报警无关。#4

53、(PHA): 串行编码器或反馈电缆异常。更换电缆或编码器。#3(PCA):串行编码器异常。更换编码器。#2(BZA):初次给脉冲编码器供电。检查电池的连接，断开电源然后再次接通电源，返回参考点。#1(CKA):串行编码器异常。更换编码器。#0(SPH):串行编码器或反馈电缆异常。更换串行编码器或电缆。（ALM4）#7(DTE):串行编码器通讯异常。其原因是编码器、反馈电缆或反馈接收电路异常。更换编码器，反馈电缆或伺服控制模块之一。#6(CRC):串行编码器通讯异常。其原因是编码器、反馈电缆或反馈接收电路异常。更换编码器、反馈电缆或伺服控制模块之一。#5(STB):串行编码器通讯异常。其原因是编

54、码器、反馈电缆或者反馈接收电路异常。更换编码器、反馈电缆或伺服控制模块之一。#4(PRM):因参数无效而报警。此时也显示伺服参数错误报警。（报警号No.417）。3.8.2 绝对脉冲编码器（APC）的报警伺服系统采用绝对脉冲编码器作为位置检测时，系统断电后靠电池（标准为6V）来进行位置记忆，下表 为FANUC系统绝对脉冲编码器报警信息及报警内容。表3-2 FANUC系统绝对脉冲编码器报警号码信 息内 容300APC alarm:nth-axis origin return在n轴（14轴），进行手动返回参考点。301APCalarm:nth-axis communicationn轴（14轴）APC通讯错。（数据传送异常）。APC、电缆或伺服接口模块不良。302APC alarm:nth-axis over timen轴（14轴）超时错。（数据传送异常）。APC、电缆或伺服接口模块不良。303APC alarm:nth-axis frami