FANUC OI-D 數(shù)控系統(tǒng)“SP1241”報警故障診斷與處理
2024-5-15 來源： 安徽省馬鞍山市工業(yè)學(xué)校 作者：王慶
摘要：FANUC OI-D 數(shù)控系統(tǒng)的模擬主軸控制數(shù)控車床的啟停、轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)速。模擬主軸的控制效果直接影響加工零件的精度。工廠自動化數(shù)控（Factory Automation Numerical Control，F(xiàn)ANUC）模擬主軸輸出時，常有“SP1241”報警。文章從模擬主軸控制的調(diào)試、電氣動作邏輯關(guān)系以及實際工作經(jīng)驗等方面出發(fā)，闡述“SP1241”報警的原因與解決方法。利用“逆向邏輯推理法”進行“SP1241”報警故障診斷與處理，使得工作人員遇到此類報警能縝密規(guī)范，思路清晰，提高工作效率。
關(guān)鍵詞：模擬主軸；故障診斷；SP1241 報警；逆向邏輯推理法
主軸是數(shù)控機床帶動工件和刀具運動的軸，是數(shù)控機床加工的核心部件。它的控制效果直接影響加工零件的精度。數(shù)控主軸控制主要有模擬主軸控制和串行數(shù)據(jù)控制。FANUC OI-D 系統(tǒng)采用模擬主軸控制，由變頻器控制主軸電動機。模擬主軸控制經(jīng)濟實用，調(diào)試方便，因此被廣泛應(yīng)用于中低檔數(shù)控機床。本文重點介紹模擬主軸控制中常見的“SP1241”報警的原因與解決方法。模擬主軸控制可以實現(xiàn)主軸的啟停、正反轉(zhuǎn)及調(diào)速控制。日常工作中，模擬電壓輸出異常或變壓器電壓轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生的磁場都是干擾源，可引發(fā)報警。此故障受變壓器影響很大，而有些故障與驅(qū)動器內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，無法準確判斷干擾程度，找不到故障點，給故障診斷與排除工作造成了很大難度。經(jīng)過大量調(diào)試和維修后總結(jié)實踐經(jīng)驗，并與工廠自動化數(shù)控（Factory Automation Numerical Control，FANUC）廠商工作人員多次溝通交流，整理出以下常見故障現(xiàn)象和處理方法，可幫助 FANUC 機床操作人員進行診斷和處理故障，解除“SP1241”報警。
1、故障現(xiàn)象
FANUC OI-D 系統(tǒng)機床出現(xiàn)故障時，機床屏幕會顯示“SP1241（S）D/A 變換器異常”紅色字樣，機床停止運行，按下“復(fù)位（RESET）”鍵報警仍不能消除。有時重新啟動后故障解除，再繼續(xù)運行又會出現(xiàn)此報警。針對這種故障，官方給出的解釋是模擬主軸使用的數(shù)模（Digital/Analog，D/A）變化器異常。
2、相關(guān)電氣原理
FANUC OI-D 系統(tǒng)的模擬主軸控制系統(tǒng)電氣原理圖，如圖 1 所示 [1]。FANUC OI-D 系統(tǒng)的 JA40 接口輸出 0 ～ 10 V 的模擬電壓，三菱 E700 變頻器的 2端子和 5 端子接收 JA40 接口輸出的模擬電壓信號，STF 和 STR 端子接收 JD1A 接口輸出的轉(zhuǎn)向信號，主軸編碼器 PG 的反饋信號輸入 JA7A 接口。
圖 1 FANUC OI-D 系統(tǒng)的模擬主軸控制系統(tǒng)電氣原理圖
數(shù)控機床模擬主軸的調(diào)試包含有關(guān)主軸的參數(shù)與信號調(diào)試和變頻器本身的參數(shù)與信號調(diào)試。當(dāng)模擬電壓異常或變頻器工作時受到信號干擾，會影響模擬主軸的輸出而引發(fā)報警。
3、“SP1241”報警故障的診斷與處理方法
3.1 故障案例 1
故障現(xiàn)象為 FANUC OI-D 系統(tǒng)在調(diào)試過程中一開機出現(xiàn)“SP1241”報警。查閱維修手冊，解釋為模擬主軸控制所用的 D/A 變換器異常 [2]。
發(fā)現(xiàn)故障后，第一時間聯(lián)系廠家維修人員對系統(tǒng)進行檢測，發(fā)現(xiàn)屬于硬件故障。更換系統(tǒng)主板后，報警消除。
此案例的原因是系統(tǒng)主板損壞。在 FANUC OI-D系統(tǒng)中有些是串行主軸，有些是模擬主軸。為了更好地區(qū)分兩者，參照詳細說明如表 1 所示。
表 1 主軸模擬量控制與串行主軸控制區(qū)別
3.2 故障案例 2
故障現(xiàn)象為 FANUC OI-D 系統(tǒng)在調(diào)試過程中經(jīng)常出現(xiàn)“SP1241”報警。
故障發(fā)生后，系統(tǒng)主板完好未損壞。觀察電氣柜，發(fā)現(xiàn)主軸接觸器的線圈吸合時出現(xiàn)“SP1241”報警，且接主軸電機的三相電源未加滅弧器，猜測是線圈吸合時產(chǎn)生電磁干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)誤認為模擬電壓異常，從而產(chǎn)生“SP1241”報警。加裝滅弧器在主軸接觸器的三項電源觸點，作用是遇到較大電流時能夠使其平緩化，避免引起干擾，保護電子元件 [3]。機床正常運行后并未出現(xiàn)“SP1241”報警，插上滅弧器后再無出現(xiàn)報警。
3.3 故障案例 3
故障現(xiàn)象為 FANUC OI-D 系統(tǒng)在運行中偶爾出現(xiàn)“SP1241”報警，尤其是在模擬主軸輸出速度變化時，頻繁出現(xiàn)報警。該故障出現(xiàn)的主要原因是變頻器的網(wǎng)絡(luò)脈寬調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM）頻率數(shù)值設(shè)置過高，將變頻器的 PWM 頻率值改為 1000，報警解除。主軸變頻器通過 PWM 頻率數(shù)值控制電動機加減速的精度。數(shù)值越大，控制精度越高，頻率越高，產(chǎn)生的干擾越大，模擬主軸越容易受到干擾 [4]。
3.4 故障案例 4
故障現(xiàn)象為 FANUC OI-D 系統(tǒng)在運行過程中頻繁出現(xiàn)“SP1241”報警，幾乎每次開機時都會出現(xiàn)。故障發(fā)生后仔細觀察電氣柜發(fā)現(xiàn)，模擬電壓輸出線離電氣柜的變壓器較近。電氣柜中的變壓器依靠線圈感應(yīng)進行電壓轉(zhuǎn)換，因此變壓器是一個巨大的干擾源，任何線靠近變壓器都會受到感應(yīng)而得電 [5]。例如，
JA40 的 2 號線和 5 號線靠近變壓器時會感應(yīng)得電而引發(fā)報警。將 JA40 的 2 號線和 5 號線利用屏蔽線直接接到變頻器，且與變壓器保持一定距離。排除變壓器干擾后，機床連續(xù)使用 14 d 以上未出現(xiàn)“SP1241”報警。
3.5 故障案例 5
故障現(xiàn)象為 FANUC OI-D 系統(tǒng)在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)“SP1241”報警，甚至有時 1 d 發(fā)生 3 ～ 4 次報警。報警時間時而早上，時而下午。經(jīng)仔細觀察發(fā)現(xiàn)，報警都出現(xiàn)在刀塔換刀時或者換刀完成的瞬間。
故障發(fā)生后仔細觀察電氣柜，發(fā)現(xiàn) KM3（刀塔正轉(zhuǎn)接觸器）和 KM4( 刀塔反轉(zhuǎn)接觸器）的線圈未加裝滅弧器。接觸器的線圈吸合時會產(chǎn)生電磁感應(yīng)。在KM3 和 KM4 上加裝滅弧器，可以有效防止線圈吸合時的干擾。“SP1241”報警故障的診斷與處理流程圖，如圖 2 所示。
圖 2 “SP1241”報警故障的診斷與處理流程
4、結(jié)語
FANUC OI-D 數(shù)控系統(tǒng)的模擬主軸控制輸出的0 ～ 10 V 電壓容易受到接觸器線圈吸合或變壓器的干擾。在設(shè)置好變頻器參數(shù)和排除硬件損壞的原因后，故障排除思路應(yīng)著重于電氣柜內(nèi)的干擾。根據(jù)以上故障案例依次排查，可以提高工作效率，簡化工作流程，達到事半功倍的效果。
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