《数控机床故障分析与维修》课件第4章

第4章数控系统软件故障与硬件故障的诊断与分析4.1干扰及其排除4.2数控系统软件故障诊断与分析4.3数控系统硬件故障诊断与分析4.1干扰及其排除

4.1.1干扰类型、成因与传递方式干扰可以分成传导性与辐射性两类。图4.1.1给出了数控机床中干扰的类型、成因与传递方式。

图4.1.1数控机床中干扰的类型、成因与传递方式

通常可以认为：数控机床中存在着电网干扰、接地干扰与电磁干扰。

电网干扰与接地干扰是传导性干扰——由电缆传入的干扰。它们在导体中振动所产生的“噪声”，则是一种弹性波，可以在空气中传播。(//因为这类干扰波的频率处声频范畴，又因为是不期望的，故俗称为“噪声”信号。//)

电磁干扰同时具有传导性与辐射性。这是因为电磁波可以在空间(不需要介质)或介质中传递。

电磁干扰包括强电干扰与辐射干扰。

强电干扰的干扰源，是强电柜内驱动电路中电磁铁交流接触器、交流继电器等电磁器件的动作。

辐射干扰，包括了电磁干扰与由辐射造成的静电干扰。在数控机床中主要是指：外围环境中的干扰源——

高频感性负载所产生脉冲型电磁波由空间窜入数控系统引起的干扰。

4.1.2干扰作用的内、外成因干扰是不期望的输入，它们导致数控系统的输出不正常。

1)电网干扰会导致电源输入的不正常。电源信号是数控机床中的正常输入信号之一。所谓电源信号的正常输入，就是指电源必须满足机床技术要求的指标。

总电源输入的正常与否，对数控系统的影响是全局性的。无电网输入，机床就不能启动。电网电压(幅值、相位与频率)的不稳定(外因)，或者电网波动在额定范围而数控机床电源系统本身抗干扰能力差(内因)，会造成机床跳闸、CRT不正常(显示消失或显示混乱)、过流/过压/欠压/伺服没有准备好等报警，还会造成变压器输出与直流稳压电源输出不正常、接口电路与控制电器动作不正常(误动作或不动作)、电机运转不正常，从而导致程序中断、突然停机、失控超差，以及加工误差大等等故障现象。

2)对数控系统软件与数字信号的干扰。在电网干扰、电磁干扰下或者突然停电的外因作用下，会造成RAM存储错误或参数被修改而导致的参数混乱，而出现机床不动作、误动作(失控)、多种报警而停机，或者无报警停机现象。信号电缆的屏蔽与接地不良(内因)，强电电磁脉冲窜入(外因)，干扰反馈的数字信号，会导致各种超差与失控故障现象。

系统屏蔽与接地不良(内因)，不仅不能抗干扰，而且会造成接地噪声与接地回路，导致机床噪声与性能不稳定等故障现象。

3)对数控系统硬件与电器的干扰。因为数控机床有特殊的电子电气控制系统(CNC系统)，并具有复杂、多功能的多I/O接口。接口电路设计不妥或接地不良、电缆屏蔽与接地不良(内因)，电磁干扰(外因)的瞬间尖脉冲，可以通过传导方式或辐射方式进入数控系统：→瞬间过大的反向感应电势进入开关电路，可导致烧毁稳压管、整流管或晶闸管。→瞬间尖脉冲进入控制回路，可导致控制电器误动作，出现失控、超程、过流甚至停机等故障现象。

4)辐射干扰与振动源的干扰作用。如果数控机床安装位置(内因)周围有热辐射源存在，例如太阳光的直射(外因)(太阳光不仅是一种电磁辐射，还是一种热辐射。)会造成数控系统的温升，导致数控系统中电子元器件的老化或异常动作，导致失控现象。另外，机床附近存在振动源时，尤其是冲击性振动源(外因)时，机床又缺少防震措施(内因)的情况下，会造成机床共振或振动而导致各种性能不稳定的故障现象，诸如加工表面质量问题、超程等故障。由上述可见，存在的干扰外因，必须通过内因才对数控机床起作用。或者说，干扰要对数控机床起作用，是由内因与外因共同所决定的。

调查与排除外干扰源与内部抗干扰措施具有不可靠性

在出现故障后，应该注意干扰外因的调查——工作地环境、电源条件的检查是很重要的。而干扰之所以可以导致故障，还与数控系统内部防治措施的实施及其可靠性有关。调查清内因与外因后，才能作出合理的排除干扰措施，根除真正的故障成因。

抗干扰措施也涉及内、外两方面：消除外干扰源与内部抗干扰措施。必须尽可能避免与减小外干扰源(环境中的辐射干扰与电网输入中的传导性干扰)。然而，内干扰源的强电柜中的电磁器件动作是不可避免的。铁箱屏蔽并不能消除对箱内电缆与器件的强电干扰。有效的抗强电干扰的措施是特殊的接口电路(后面将讲述)。电缆屏蔽层可靠接地、器件外壳的可靠接地，又是抗电磁干扰的基本措施。另外，当存在一些不可避免的电网干扰时，还取决于电源系统的抗干扰组件性能的可靠性。

4.1.3电源故障与电网干扰

1.CNC供电系统的主要组成从外供电线电网，不是直接与数控系统连接的。一般数控的供电系统主要由低通滤波器、隔离变压器与直流稳压电源等组成(参见图3.2.1)。其中隔离变压器又根据电压、功率与作用需要的不同，又可以分成几个，例如伺服电源变压器、控制变压器与继电器与接触器线圈用的配电变压器等。对于加工中心，往往还配有交流稳压器。更高级的加工中心，还配有分布参数低通滤波器，如图4.1.2所示。数控系统供电系统中采用的这些电器，具有不同的抗干扰作用。

图4.1.2CNC供电系统的组成

2.数控供电系统的抗干扰措施电源进线：应该避免与其它大功率、频繁启动的设备(例行车等)共用一条干线。(因为在有大功率耗电设备的电网中经常存在跳变持续时间很短(＜1ms，即上千赫兹)、幅值很大(上千伏)的尖峰电压。可以检测到在供电的50周正弦波上叠加着有害的1000V以上的尖峰电压。

·

交流稳压器：它可消除过压、欠压造成的影响，减小电网波动。(供电电压跳变的持续时间＞1 s时，常称为过压和欠压噪声。供电电网内阻过大或网内用电器过多会造成欠压噪声。)电网的频繁与大幅度波动引发系统(CNC/PLC)故障比例很大。有的机床在CNC系统输入电源前采用电子稳压器或电源调节器来稳定交流进线电压。

·

低通滤波器：用来滤去电源进线中50Hz市电基波中的高频分量或脉冲电流。(但是，当干扰脉冲幅度很大时滤波器内部电感元件往往会出现磁饱和，会导致滤波器功能丧失，强干扰信号便乘虚而入。)

需要指出：国产的隆宇牌专利产品——无电感交流净化器，不会出现磁饱和现象。它不仅可滤去电源电网进线中的各种高频分量或脉冲成分，还可滤去强电馈入电网的各种干扰波，从而具有双向净化功能。并且又将杂频干扰波整合成50Hz有用电波馈入电网，还可提高电源功率因素，从而达到节能效果。它必将取代传统的滤波而在电源系统方面得到广泛的应用。

·分布参数低通滤波器：利用几十米双扭导线间分布电感与分布电容来很好地滤去干扰脉冲，保证后面的低通滤波器始终工作在非磁饱和状态。

·

隔离变压器：用来阻断干扰信号的传递通路，并抑制干扰信号的强度。(供电电压跳变的持续时间1s＞dt＞1ms者，被称为浪涌噪声或尖峰噪声。它们主要来自于大功率电机那样的感应性电器电源通断动作时所产生的感应电动势。由于浪涌噪声和尖峰噪声主要成分是高频分量，它们是通过线圈间寄生电容耦合而不是通过变压器级圈间的互感耦合的。因此，隔离稳压器初次级间用屏蔽层隔离，减少了级间耦合电容，从而减少高频噪声的窜入。)(显然：自耦变压器没有采取原副线圈间的隔离就不能隔离来自电网的干扰，因此，数控机床电源系统中不使用自耦变压器！)

·直流稳压电源：将220VAC交流电转变成稳定的5VDC、12VDC或24VDC，为CNC系统提供稳定的直流电。

抗电网干扰的主要措施：滤波、隔离与稳压。由上可见，数控机床电源系统抗电网干扰的内部措施，主要体现在三个环节上：低通滤波、隔离变压与稳压(无论是交流还是直流稳压)，以保障电源的电压幅值、相位与频率的稳定，避免了电源信号的相移、谐波失真、共模或常模噪声。抗电网干扰的外部措施是排除电网干扰源，诸如：远离中高频变频设备(感应炉/电焊机等)，避免与其它大功率、频繁启动设备共用电源干线等。

为了防止突然停电给数控系统带来的电网感应冲击脉冲，以及失电引发充电电路失电造成RAM存储器内数据与参数丢失或混乱现象，在可靠性要求很高的数控机床上，可采用一种不停电电源，以解决瞬时电压降所造成的危害。为了防止在系统因故障突然停止工作时，外负载产生瞬间反电动势脉冲窜入系统(即“负载效应”)造成危害，不少CNC/PLC系统的交流电源起停电路还采用了“RUN回路”。实际上是一种继电器回路。一旦系统出现故障，该回路自动断电，使外负载失电而自动卸载。

3.与电源故障相关的故障现象当出现故障时，往往需要在现场调查中首先进行电源检查。但是，该不该检查电源，不能死背教条，需要先理清头绪：何时需先查电源？查电源需要什么技术准备？电源系统一般检查哪些内容？常用什么方法来检查电源系统？参考4.1.2节，可知数控机床中与电源系统故障可能相关的故障现象，一般需要先查电源。这些故障现象可以归纳如下：

·

当系统或某一独立单元不能启动或不能动作时。

无显示、不能启动与不能动作都为无输出现象。根据独立单元分析法：输出不正常或无输出，先查输入。作为设备两种输入信号之一的电源信号，又是一种源信号，必须先检查。设备上不同单元需要不同的电源。所以，需要检查相关的不同电源。究竟先查哪部分电源，要根据故障现象分析后故障大定位来决定。即先检查故障大定位那部分(看作一个独立单元)的电源供给系统。例如，当机床不能动作时先查总电源回路输入；当伺服不能动时，查伺服变压器的输出是否正常；当数控装置系统出现故障时，首先检查它的直流电源＋5V输入是否正常。

·

当出现与CNC系统控制有关的故障时。由图4.1.1可以看到，CNC系统中的控制器即需要稳定的电源供给，又容易受各种干扰。干扰之一就是电网干扰。电网干扰可以导致控制器输出不正常。相关的故障现象有：机床不动作、误动作、失控(伺服电机暴走、超程与各种超差、伺服停止时的轴振动)、程序中断、突然停机(多种报警或者无报警停机、过流/过压/欠压/伺服没有准备好等报警)，以及加工误差大等等。

4.两种配电方式查电源，需要作好必要的技术准备。(在3.2节第3小点中曾介绍了读懂电气图的重要性。)应该先从电气连接图上，了解：

·

电源系统组成、电器型号与分布、电器连接的输入与输出要求。

·

电源分配方案。

(1)

多个系统共用型供电系统——多个系统共有空气开关、隔离变压器、接触器、继电器或稳压电源的电源回路。一旦供电系统有故障，各系统将同时瘫痪。例如，多个伺服轴系共有空气断路器、伺服变压器；接口电路、CRT与数控装置等由一个直流稳压电源供电；继电器线圈共享一个供电回路(参见图3.2.1)。共用型电源回路一旦出现故障，共享电源的各系统必然同时瘫痪。那么，若其中的一个系统出现故障，而共享电源的其它系统没有相同故障时，就不必检查它们共用的电源回路。

(2)分立式的供电系统——高级的电路设计中，对各种不同功能的电路(如前置、放大、A/D等电路)单独设置供电系统电源。这样做，可以基本消除共享电源引发的各电路间相互耦合所造成的干扰。例如，一板一个稳压电源，或者，各轴单独有自己的供电系统。那么，一旦某轴出现故障时，可以用交换法，以相同的另一个电源系统代替，来发现是否是故障轴系的供电系统问题。或者，直接先检查故障轴对应的供电系统。但是，这样做法的缺点是各板温升会较高，如果散热不当，温高易导致电子元件失效。

5.三种电源不同数控供电系统，具体的组件及其技术指标要求不尽相同，必须先查技术资料予以了解。数控系统组成的不同单元要求不同的电源供给，包括了不同的交流电源、直流电源或电池等。交流电源——是控制系统电能的主要供给者，也是馈电给直流电源的供应源。从空气开关(包括保险丝、过流与过压保护装置)直到调节控制器或直接到驱动对象(类似图4.1.2，并参考图3.2.1中伺服供电系统)。

直流电源——一般是由交流变压后经直流稳压而输出多种而稳定的直流电压。供直流电给CNC装置、PLC装置、CRT、面板开关与各种接口电路，以及各直流继电器的需要。大多数直流稳压电源是开关电源。电池电源——是控制系统断电期间RAM存储器的电能来源。不同电源，接口检查方法也有所不同。

6.交流电源的检查一般包括检查电源进线、相序与保险丝是否满足要求，交流入线是否与外壳连通，以及检查电源系统输出是否正常——电压的幅值的波动与畸变、频率的稳定性是否满足机床使用要求(参见1.1节数控机床的使用条件中所列出的一般数控机床的电源要求与环境要求)。

·

电源连接的检查：对于新机床或维修后的机床，必须注意检查直流电源与接口电路的阻抗匹配问题。

交流电源的相序检查：用相序表检查机床各部位交流电源输入的相序是否与各标定的相序绝对一致。并根据情况来决定，是否需要检查各级的电源电缆的连接完好性，逻辑地必须与直流地及外壳接通，等等。

·

保险丝检查：在机床不能启动或突然失电停止情况下，断开电源开关，拔下熔断器进行检查。还需要检查熔断后熔断器的状况，以帮助确定熔断的原因：保险管不黑——慢慢熔断现象。与搭丝性短路、器件局部性性能渐趋不良导致的局部性击穿或短路有关。保险管发黑并有亮斑——大电流瞬间通过的急速熔断。表明存在严重短路。对于不同独立部位不同的交流电源供给，保险丝发黑对应的成因虽然有所不同，但是共同性是：有瞬间大电流通过——过流。

保险管发黑性熔断的可能成因

·

接线或操作错误。

·

相间短路。

·

击穿性短路(大功率管、高压滤波电容或整流管)。

·

过载——位控器电位器失调、接口电路或数据传导性等电气阻抗过大；因切削量过大、 连续重切削、碰撞、摩擦过大与卡死等造成的机械负荷过大。

·

参数失匹——例加减速频率过高、增益过高、速度过大、延时过长等。

·

各种高频自激振动，等等。

例4.1.1

某数控机床加工过程中，出现突然停机。现场调查了解到：加工中突然停机发生在Y轴运行过程。打开强电柜检查Ｙ轴电机主电路保险管烧坏，保险丝管发黑，表明有严重短路。考虑到故障现象与Y轴移动有关，先一般后特殊，仔细检查Ｙ轴移动电缆。原来是Ｙ轴电机动力线外皮已被硬物划伤。在加工中移动时，损伤处裸露的电源线碰到机床外壳上，造成短路。更换Ｙ轴电机动力线后，故障消除，机床恢复正常——这里应用了：观察检查法。

·交流电压输出的稳定性与纹波的检查：可用示波器检查。电源输出不正常，纹波(噪声电压)过大时，会引起系统不稳定。此时，需要采用信号追踪法与测量比较法来检查抗干扰措施的滤波、隔离与稳压三个主要组件环节中的器件是否正常地履行了它们的功能。一般成因是稳压器损坏或滤波电容不良。

·

电源保护装置动作后的检查：交流电源系统中的空气开关、保险丝(熔断器)、接触器/继电器与欠压、过流、过热等一些保护装置。一旦电源系统存在相关的故障时，对应的保护装置就会动作或同时发出报警。需要检查它们动作的真正原因。

在供电系统中，易出故障的就是这些功耗大、发热多的主要组件。所以，如果跳闸，或保险丝熔断出现停机故障时，不能只换保险丝、合了闸就认为解决了故障，而必须仔细寻找真正短路、过流与过载的原因，进行排除。检查时：

掉闸、保险丝熔断后，必须追查真正的故障成因

·应该注意故障发生时电源瞬间变化。

·

检查电源系统内部组件的输出与输入及其连接。

·还要检查由电源系统供电的“负载”单元的电压与电阻，或者机械阻力，也就是注意负载效应。

7.电池电源的故障与测试

机床的突然停电或RAM存储器的电池及其充电回路故障，造成输出不正常或无输出，将会导致RAM内存储的程序或参数丢失或混乱，对应的故障现象有：机床不动作、误动作、失控、多种报警停机或不报警停机等。一般可用万用表相应的直流电压挡来测量电池的输出。当输出电压不正常或无输出时，对于不同情况，有不同的成因：

·

有过突然停电或机床长期不通电的情况，成因是电池充电回路失电。

·

对应闲置很久的机床，就需要用万用表追踪测量方法来检查。可能成因：电池充电回路中存在氧化锈蚀造成的接触不良、充电回路的输入不正常。

老机床就需要考虑电池寿命已到，需要更换。注意：电池更换一般必须在系统通电的情况下进行。应避免电池安装时的接触不良。

例4.1.2

一台FANUC10TE-F系统的AX15Z数控车床，系统上电后CRT上显示故障信息：

FS10TE

1399Ｂ

ROMTEST：END

RAMTEST：

这是系统启动自诊断未通过而发出的软件报警。

CRT的显示表明ROM测试已通过，而RAM测试未能通过。

可能成因：RAM故障、RAM电池或充电回路不良故障，或是RAM中参数丢失。现场调查了解到：刚更换过电池。直接就检查电池的安装。发现：故障是电池接触不良导致RAM中参数的丢失。重新装好电池，并重新输入数据与参数，故障排除——充分利用了启动自诊断。

例4.1.3

一台SINUMERIKSYSTEM3系统的数控机床，NC系统上电后，CRT不显示。现场调查发现NC系统“COUPLINGMODULE”板上左边的发光二极管闪亮，指示存在故障。修前技术准备查阅技术手册，发光二极管不同闪动频率代表不同的故障信息。测试得发光二极管的闪动频率对应的报警指示内容为电池故障。更换电池后故障消除。——充分利用自诊断的硬件报警。

8.直流稳压电源的常见故障的诊断与处理当CRT不显示或显示不稳，出现数控装置无输出或输出不正常问题时(例如控制性问题或输出接口问题时)，往往需要检查直流稳压电源。数控系统中的直流稳压电源大多为开关电源，故障率也较高。

开关电源的系统框图，类似于图3.8.2。只需将图中变压器改为逆变器(逆变器内含有了变压器)即可。

开关电源的故障现象，实际上也可分成两类：无输出与输出不正常。

表4.1.1开关电源中常见故障现象及其成因

续表

判定直流稳压电源是否存在故障，可采用独立单元分析法，常用万用表、示波器。在通电的情况下，可测量其各输出点电压是否正常——测量比较法。若无输出：先查其有无交流电源输入。若输出不正常：对于老机床或调试阶段的机床，在断电情况下，先测量输出端直流电阻是否在规定值(例如＋5V与0V点间的直流电阻应该为40

)左右。

若输出电阻不正常：是电位器漂移所致，可以进行调整修复。若输出电阻正常：查直流电源的输入——交流电压及其波形。即交流电源电压波动是否在规定的范围内(一般在－15％～＋10％范围内)。对于正常使用期的机床，可以先查交流输入是否正常。若无交流输入或交流输入不正常，则需用信号追踪法等向前查交流电源系统。若交流电源输入正常，则可判定为：直流电源本身故障。

前面例3.8.2CNC系统偶尔无法启动案例，故障是由于直流电源模块输出电位器状态不当所致。在机床调试阶段一般易出现调节不当情况，而老机床或闲置很久的机床中的电位器易出现漂移现象而改变了原来的设置状态。由上述可见，开关电源故障诊断中，经常采用观察检查法、测量比较法、接口信号状态分析法、信号追踪法与替代法。

例4.1.4

一台SINUMERIK810系统的数控车床，在自动加工过程中，系统有时出现突然掉电现象。据理析象机床掉电是电源保护装置动作的结果，一般与电源的过流/过压/欠压有关；装置系统掉电，与CNC装置的电源——直流稳压电源有关。“有时”——偶然性故障一般与干扰有关。这里主要为电网波动干扰。

故障大定位：直流稳压电源系统(包括其交流输入与负载回路。)

独立单元分析法与测量比较法掉电后立即测定直流电源24V输出端电压。仅有22V左右。输出不正常先查输入是否正常：测直流稳压电源，得输入电网电压瞬间有向下波动，但是仍在允许的波动范围内。输入正常而输出不正常，判定是直流电源本身稳压容量不足故障。表明：电网在允许的范围内的向下波动，是引发直流电源输出电压的降低，导致NC系统采取保护性断电的外因，而直流稳压电源存在稳压容量不足是故障的内因。

信号追踪法

画出开关电源的系统框图(如图3.8.2所示)。从交流输入开始向后逐级测量电压、停电测定各级输入与输出电阻。测定中发现：变压器原边电阻过小。

故障定位：变压器匝间短路，造成容量不够，输出欠压。排除故障

更换新的整流变压器后，故障排除。

例4.1.5

另一台SINUMIK810系统的数控车床，系统上电CRT在进入基本画面时，出现CNC装置系统掉电。修前技术准备装置系统掉电，是与CNC装置的电源——直流稳压电源有关。查阅CNC装置系统的供电系统——直流稳压电源的输入与输出连接关系图。系统采用了共用型供电系统，即直流稳压电源24V电压分别供电给CNC装置、PLC接口电路、直流继电器与各轴抱闸线圈等。现场调查

直流稳压电源保险丝未断。表明其交流输入正常。

据理析象系统掉电发生在启动自诊断完毕之时。系统能自检与CRT正常显示，表明：CNC装置、直流电源正常。因此，排除了它们故障的可能性。

故障大定位：直流电源负载故障。由故障发生时CRT正出现基本画面，故分析系统启动自诊断流程：

CNC检测接收到“伺服条件准备好”信号。→伺服轴抱闸通电释放。→CRT显示基本画面。

确定步骤怀疑故障点：某伺服轴抱闸线圈短路。故障点测试万用表检查发现X轴抱闸线圈对地短路。它使24V电压瞬间下降，NC系统采取保护措施自动断电。排除故障

换件，故障排除。

9.电源检查中的安全注意事项

在诊断中切记安全与不扩大故障一般来讲，必须在机床断电(PowerOff)的情况下，方可检查保险丝、继电器或电流断路器(aircircuitbreaker)(空气断路器)。不得已而必须在机床通电情况下，用试电笔、万用表以及示波器表笔，对电源输入与输出口、强电开关器件与强电接口电路的端口、强电接线与接线端等可疑点进行检查时，一定要注意人体与地、与机床间的绝缘。防止测试中测试表笔、油污、灰尘或水液等造成极间短路、拉弧打火等现象，以免扩大故障。

电源检查中的测试，也分成静态测试与动态测试两种。测试中都必须注意安全。静态测试——在断电情况下，测量电源的静态电阻与静态电压。静态电阻测量——在有明显短路或断路的故障时进行。用万用表测量电源对地正反向电阻，当电路板上的电源线对地的正反向电阻过小或短路时，表明：板子上可能有芯片、电容、晶体管等分立元件被击穿；或印刷板上细密线路氧化裂丝、过热变形造成短路。

测量时注意：应避免使用指针式万用表的高阻挡，以免较高电压导致低压集成电路的损坏(见“注意”)。静态电压测量——针对尚未短路或断路、但与正常电阻值偏差较大的测量点，单独接上相应的工作电源——分级通电法检查疑点的静态工作点或逻辑功能。必需在维修手册的指导下进行。切忌盲目动作。

动态测试——交流输入的情况下，测试电源系统的各级电流与电压变化情况。

(1)在电源输入端接一个1:1的隔离变压器，以防止触电。

(2)可对被测对象采用如图4.1.3的接线图，以避免引发新的故障或导致损坏好的元件。在升压过程观察电流与电压变化，一旦有过流或过压现象，即可断电。

图4.1.3开关电源维修时的接线图

注意由于一般企业中维修人员的工作，是维护设备正常运行。对于电气故障中的硬件故障，维修人员的现场任务是：故障定位到板子(印刷线路板或称模板)以及较大的独立单元(主控板、PLC、接口电路板、开关电源、直流电源、逆变器、驱动单元、电机、继电器、电磁接触器等)并进行故障排除。除了对可见性、易修复的电器故障才在现场作修复外，现场诊断工作不涉及对印刷线路板及其集成电路的诊断与维修，更不许擅自测试数字电路或修改机床参数。

4.1.4屏蔽与接地一般来讲，电源检查往往与接地检查同时进行。因为存在电磁干扰(环境中的感性负载的辐射性干扰)(外因)导致的故障，往往还与系统屏蔽与接地不可靠(内因)相关。不同数控机床可能有不同的接地要求。(详见3.2节的第4小点“接地与屏蔽检查”)。

屏蔽，是抵御与防止电磁干扰(辐射方式)的有效方法。一般采用金属盒或金属网与带屏蔽层的电缆，屏蔽层必须接大地。对应所屏蔽对象的不同，屏蔽可以分成三类：·电场屏蔽

目的是解决分布电容问题。一般屏蔽方法：屏蔽层接大地。

·

电磁场屏蔽主要目的是避免雷达、短波电台的高频电磁场辐射干扰。屏蔽方法：对不同频段采用不同的金属网作为屏蔽层，且屏蔽层必须接大地。

·磁路屏蔽

目的是防止磁铁、电机、变压器、线圈等磁感应、磁耦合。屏蔽方法：用高导磁材料使磁路闭合并且接大地。

在抗电网干扰中的各个主要组件，都必须可靠接地。目的：一是安全，二是泄漏掉高频电磁干扰波。屏蔽层可靠地接地，才能泄去这些干扰波。不可靠的接地，不但不能抗治干扰波，相反还会产生接地噪声。与干扰波并合，会在电路中传播，造成新的危害。实践证明：可靠接地是抑制干扰的主要方法，可解决大部分干扰问题。我国采用的接地保护方式是TT接地系统：

PE——表示保护(导体)接地，一般与机壳、裸露导体连接后直接接入大地。

N——表示中性线。一般与PE分开，单独接地。

1.接地分类一般设备中的接地种类分成：保护接地与工作接地。保护接地——主要为保证工作人员安全，避免因设备的绝缘损坏或下降时遭受触电危险和保证设备的安全。要求：

·

大于50 VAC的裸露带电体与保护接地端子间的绝缘电阻大于50M

   (兆欧)。

·

任一电源线对保护接地端子间的泄漏电流小于3.5mA。

工作接地——主要为保证控制系统稳定可靠地运行，防止环路引起的干扰。一般要求

·

接地电阻小于1Ω。

·

最好是无噪声接地(即通电时系统外壳对地交流电压——接地电压为零)。

//例如：MNC863T机床要求接地电阻小于0.4Ω，接地导线截面大于等于6mm2。//例4.1.6

JWK15T系统的经济型数控车床出现Z轴不动故障。现场调查检查发现：该伺服驱动单元中功率放大板保险丝烧毁，保险管发黑有金属亮点。表明：驱动回路中严重击穿或短路现象。进一步检查发现：四个功放管都已击穿。表明：曾发生严重的大电流。操作者又反映：近一月来，触摸系统外壳时有触电感觉。罗列成因

机械超负荷导致步进电机过电流；电机绝缘损坏；功放板电路或其供电系统短路故障。

现场诊断先机后电，以手盘移动Z轴无不均匀与异常阻力或噪声，排除了机械故障。以万用表与摇表检查Z轴步进电机绕组及绝缘情况良好。

故障定位：功放板及其电源输入。故障点测试与故障现象有关的电源检查内容是：接地检查。包括了：接地电压与接地电阻两项检查内容。根据一般要求接地电压为零。但测得接地电压达150V。

现场接地电阻的测量

(当现场没有专用仪表时，可以采用伏安法或欧姆表法来估测接地电阻RA，如图4.1.4所示。)断电，用500V兆欧表测量机壳对地电阻约为0.5M

——系统的接地电阻过大，造成系统失去抗干扰能力。无法抗治电网中因机床启停、往返动作而产生的瞬间高反向感应电势窜入功率放大电路。超越了功放管的反向击穿电压，导致功放管的击穿。排除故障清理接地点，可靠接地，符合要求。再按要求规格更换了功放管与保险丝。故障排除。图4.1.4接地电阻的测量

2.接地干扰(工作接地干扰)

(1)接地噪声干扰过大的接地电阻与接地电位差(接地电压)，以及它们的变化，会造成接地噪声。接地噪声进入系统将产生干扰。尤以接地电压变化是产生干扰的最大原因之一。过大的接地电阻来自于：接地“点”选择不当、接地接触不良；虚焊等原因。不稳定的接地点接触与不稳定的接地点环境，又是接地电位变化的原因。

过大的接地电阻，是无法抑制的干扰，不仅是可能造成失控等现象的软件故障，还会产生损坏性的硬件故障。

所谓接地电压，是指接地点产生的附加电压——接地噪声电压。因为接地点往往是两种不同金属的接触点，由于不同金属的接触电位差而产生接触电动势，在接地点形成了一个噪声电源。再由于潮湿或污染环境中接地点发生化学反应而生成的腐蚀物会增加接地电阻。于是，噪声电源作用于接地电阻而形成接地噪声电压。接地电阻愈大，噪声电压愈大，干扰就愈大。无论是接地电阻还是接地点的接触电动势随时间变化，噪声电压都将随时间变化(通常又称：接地点电位变化)。从而这样的接地点成为了一个动态干扰源。(注意：接地电压、接地噪声电压、噪声电压是人们常用的三个同义词。)

机床接大地的接地噪声的防治方法，也就从三方面进行：

·

合理的机床接地点：选择潮湿的地方，或上下放木炭以充分吸收水分。

·

接地体的几何形状与埋设：接地棒：长度为30～40cm、涂有防腐导电漆或酪酸盐、一头尖的粗金属棒直立埋入地下。埋设铜板：面积约为1m2，厚1～2mm的铜板于地下1m深处作接地电极。辐射状或网状地线：1m深地沟中埋设由多段2mm直径的裸铜线一端束焊在一起的 接地电极。接地点的两种金属间连接，要进行地可靠焊接，防止虚焊。

(2)

接地噪声耦合干扰

各屏蔽地间的电位差，以及多点接地构成接地回路(如图4.1.5所示)，会造成接地噪声耦合干扰。

图4.1.5

多点接地形成接地电位差的接地环路

图4.1.6抗干扰接地系统

一点接地与多点接地原则，与电路中信号的频率有关，并且地线长度要求也有所不同。例如，对应高频电路，频率＜1MHz，地线长度＜1/20波长，可用一点接地；地线长度＞1/20波长，或频率＞10MHz，应就近多点接地。超高频时，地线长度应小于25mm，并要求地线镀银，避免辐射干扰，并降低地线阻抗。对于低频/低电平电路，应一点接地，避免接地回路的干扰。

数控机床中控制系统接地要求数控设备中特殊的电子控制系统，具有不同的种类的接地，如表4.1.2所示。

表4.1.2

控制系统的接地种类及其要求

4.1.5强电干扰及其抗干扰措施与实例分析

强电干扰，其本质是一种电磁干扰。所以，它既可以通过线缆传递，又可以在空间以电磁场辐射形式传播。强电干扰源，是强电柜中驱动电路中的电磁铁、交流接触器、电磁继电器与接触器。这些电磁器件的动作，产生电磁尖脉冲或浪涌噪声，会窜入电网与电路，造成干扰。

抗强电干扰的措施，前面介绍的屏蔽与可靠的接地可有效抵抗辐射方式的强电干扰。对于传导方式强电干扰的抵抗措施，是采用特殊接口电路——目的是阻断干扰信号的传递。也就是说，阻断是在接口电路上进行的。接口电路是电路与电路之间的门户，是信号传递的必经之路(见图4.1.7)。

图4.1.7接口与总线

在数控系统中常用的接口电路有：吸收网络、去耦电容、光/电耦合隔离、隔离放大器以及前面讲过的隔离变压器等。这些接口电路的作用是吸收、滤去强电干扰脉冲；或是隔断信号的直接传递从而阻断/抑止强电干扰脉冲。应该注意：各种接口电路中会出现各种电气元器件失效或接口线路故障，从而导致抗强电干扰的失败。

吸收网络电路(也称网络吸收器)

(1)

RC吸收网络：并接于交流接触器的两端或三相电源输入端，如图4.1.8所示。

·

RC回路对高频的旁路作用，能减小漏电流。

CNC系统一般采用抗漏电流RC回路作为给电感负载的输出装置。

吸收网络失效，则漏电流过大，会造成负载的误动作。所以，往往需要进行漏电流检查。系统正常的漏电流一般为3～5mA。

·RC回路又使负载的总阻抗下降，可能使系统输出电流增大。

·

RC回路中的电容器容易击穿而丧失其功能，并增大系统输出电流。(注意！)

·RC回路的连线不得＞20cm。否则分布电容的增大会导致旁路作用的减弱。

图4.1.8RC吸收电路(灭弧器)

(2)

续流二极管(VD)或稳压管(VDW)电路：反相并接于直流或交流的接触器或电磁阀线圈的两端，如图4.1.9所示。

图4.1.9续流二极管与稳压管电路

(3)

浪涌吸收器：并接在CNC系统控制电路交流电源线的单相输入或三相输入端。或者，并接于驱动控制电路接负载的交流输出相线间。(类似图4.1.8所示的吸收网络接入法)

CNC系统采用的浪涌吸收器必须可靠接地(接地线截面≥2mm2，长度＜20m)。浪涌吸收器的击穿、失效与接地的不可靠，就会失去抗干扰能力，以至CNC会受干扰，甚至损坏开关电路。类似浪涌吸收器，还有吸收能力更强的“电源净化器”专利产品，能在0～1.5MHz频率范围吸收干扰脉冲，性能更可靠，还能将杂波转换成有用的50Hz电波，提高电能利用率。目前正在推广之中。

去耦电路当开关电路以及数字电路中的快速逻辑门电路处于高速(例10MHz)开关动作时，在配电线上会产生几百毫伏的噪声电压(注意：直流电源电压才5V)。因此，常在每块电路板(印刷线路板)输出端对地并接高频去耦电容(一般为0.01～0.02

F)。印刷板的电源输入端也并接去耦电容1(一般为几到100

F)。印刷板必须可靠接地，不得时断时通。

注意用久的机床，电子器件的老化或失效会导致一些故障。在上述接口电路中：

1．电容、二极管或稳压管可能出现失效/击穿，会导致抗干扰能力下降或消失。

2．开关电路乃至数字电路中的快速逻辑门电路中的去耦电容失效，或印刷板接地不良，将产生严重的高频脉冲干扰。

光电耦合(VLC)隔离光电耦合电路用于驱动接口，目的是隔离驱动器的强电干扰反馈入控制电路，如图4.1.10所示。

图4.1.10光电耦合电路

差动运算放大器隔离(也称隔离放大器)差动运算放大器隔离，是一种变通接口的隔离(注意：长距离数字或脉冲信号一般采用光电隔离，如图4.1.11所示)。

图4.1.11差动运算放大器隔离

总线——是一些连接线的集合，它是造成系统插件间的标准信息通路。机外总线—— 连接微机与外围设备，构成微处理器系统，或用于微处理系统之间的相互通信。例如：IEEE-448总线——是并行方式与外围设备进行通信的总线，由16条线组成，按照信道距离小于20m设计的；RS-232总线——是以串行方式进行工作的，按照信道距离小于15m的串行数据传输标准设计的，它是CRT终端与调制解调器连接的常用接口。

需要指出：总线与接口装置(见图4.1.7)常连在一起谈论。所以，有必要了解一下“总线”的概念。数控系统总线可分成机外总线与机内总线。系统的机内总线——相当于“神经中枢”机内总线——系统内部电路间的连线，普遍使用的是S-100总线。可由100条电源线和信号线组成，按照信道距离小于1 m的标准设计的。通过S-100总线，中央处理器可与20多个外接存储器、I/O接口或其它处理机模块连接。高级的数控系统的总线，往往包含有管理功能的芯片与电路组成的总线接口装置。总线的芯片同样易受强电干扰与电网干扰。其中，电网干扰窜入总线会引起时序错误。机内总线的作用——相当于神经中枢。因为总线故障会造成不报警的系统瘫痪、停机故障。

例4.1.7

某厂引进的一台四头多工位数控绕线机，在系统上电后，操作面板上“非常停止”灯点亮，无法启动运行。由于没有技术资料，也没有作过机床测绘工作，只得请专业维修人员来诊断分析故障。修前调查机床处于正常使用期、环境正常、外观正常。能报警，就先不查电源。

故障特征：硬件报警，但是原因未明。

据理析象系统可以进行启动自诊断而发出“非常”报警。而不能给出具体的报警信息，表明系统有两种可能：①多种故障而无法说清，可能性很小。②在“不正常”情况下无法作具体诊断。系统无法检测或无法检测到而不能作具体诊断。分析数控机床的一般系统组成框图(如图0.1.3与图0.1.4)，可故障大定位于CNC装置系统中。确定故障类型：硬件故障。

罗列成因包括CNC装置中主板(包括了CPU/PLC/存储器等)、其它电路板、I/O接口及其总线等故障。能报警，就应该排除主板故障。所以，最有可能的是信号传递故障。类似于人喊了声“非常难过”随即就“非常休克”一样，是否是神经中枢出了问题？故障现象与“共同”相关部分——总线芯片或总线接线排故障有关，就可能产生不能接收信号或信号没有到达的故障现象。

确定步骤先从总线I/O装置出发：

观察寻找总线I/O装置位置 →查各印刷板与独立单元的I/O线缆总汇处 →故障点测试→排除故障。打开控制电箱，判断总线位置：总线的I/O板应该是一些印刷板I/O线的共同汇集的地方。找到了两块多接插口规律分布的印刷板确定为总线的I/O接口板。它们都通向一块有CPU的印刷板。外观检查信号线排无损坏现象，而又不可能每根线都存在接触不良问题。所以，确定先查“共同”的总线芯片。

故障点测试

采用信号强制输入法。系统通电，对芯片的每对I/O口，用脉冲信号笔输入标准脉冲信号，逐路用逻辑笔测定输出的逻辑状态是否符合标准输出(状态应该为“1”)来进行故障定位。测得结果：有一个输出不对。故障定位：总线接口装置芯片故障。更换总线接口芯片，故障排除。

4.1.6辐射干扰及其抗干扰措施

硬件措施

(1)感应体接地，是消除静电干扰的最基本方法。(接地时应防止形成接地环路。)

(2)采用带屏蔽层的信号线——防止电磁干扰，并将屏蔽层单端接地。只有短距离的信号线，可采用扁平电缆。并将扁平电缆的备用线接地。五对以上的信号线不可用绞线，必须用带屏蔽层的电缆传送。

(3)不要把屏蔽层当作信号线或公共线使用。并且，在布线时应注意：不要将信号线与动力线靠近或平行布设。不要将信号线放置在大功率变压器或大负载线圈附近，以防电磁感应干扰。

(不要在电源电路与检测或控制电路之间使用公共线；不要在模拟电路与数字电路之间采用公共线，以免窜扰。)

软件措施

软件滤波，即是在软件设计中根据一定原则来识别有用信号和干扰信号，把干扰信号滤除。识别信号，有两种基本原则：

时间原则——即采用“迴避”的方法：当掌握了有用信号或干扰信号出现在时间上的规律后，编好程序，只在合适的时间区间内才打开信号输入口，避开了窜扰脉冲的进入。

空间原则——即交互校核措施：按既定的逻辑关系，比较判断来自不同位置、不同输入口的同一信号方法来滤去干扰信号。——在测试技术中，称作信号的自相关分析法。例如：控制器本身的故障，包括了CPU坏、控制存储器芯片坏，或RAM或其电池问题；各端口锁存/缓冲器电路故障；PLC及其I/O接口芯片故障；以及线路板等故障。其中，控制器中PLC的I/O接口芯片是控制器的门户。I/O接口芯片最易受外部干扰，造成I/O口工作混乱或中断，从而造成控制器的失效/故障。

芯片工作方式的各种状态信息是以“状态字”形式用初始化程序存入芯片的状态寄存器内的。为了保证这些状态字的正确性(不受干扰而破坏)，可对它们采用(软件方法)定期刷新或CPU每次访问时先刷新。——即是“清零”的方法：送数前先清零，将可能引起误动作的干扰脉冲清除掉，然后再送指令。

由图4.1.7可以看到：一旦出现控制性故障时，表面上好像就是控制器故障，但故障成因却往往可能是：存储接口状态的存储器芯片/控制存储器芯片坏、接口与CPU间数据信号电缆故障或接头接触不良(例如，数据总线故障)、接口与CPU间控制数据或状态的输入与输出控制信号或复位信号线缆或端点接触故障、接口电路或电路内元器件失效或击穿导致抗干扰能力下降，或无能力抗干扰而出现的软性故障。

4.2数控系统软件故障诊断与分析

控制软件包括了程序、参数、机床数据及其数字信号。所以，软件故障也就涉及了程序出错、参数出错和数字信号出错等三类。出错的原因，不外乎是：人为错误、电磁干扰以及相关的硬件故障(见表2.2.3)。

·数字信号出错。这里是因为时序出错(电磁干扰总线)造成传递中的数字信号出错、堵塞或丢失，导致失控与停机——实质上是硬件故障。

·

程序出错。计算机运行程序时出错(例如，计算机运算出错死循环、运算中断、写操作I/O的破坏)、用户编制的程序有问题或是存储于RAM中的用户程序被修改。约10％的故障是起因于监控程序、管理程序以及微程序等造成的软件故障(见2.2节)，并且自编程序出错大多只出现在机床调试阶段。前面讲过：与故障和维修相关的参数就是状态参数与可设定的用户参数(见3.7节)。

·

参数出错。软件故障中，这里指存于可读写的RAM存储器内所设置的用户参数失匹，或被修改或丢失而出错甚至混乱(下面简称参数混乱)。

数控系统软件故障的三种类型

多种报警共存的软件成因是：电磁干扰性参数混乱，或人为性参数混乱。突然停电后以及长期闲置机床停机故障的软件成因，多与失电性参数混乱相关。调试后的机床出现“该报警而不报警”的停机故障的软件成因，往往是新情况下的参数失匹。需要修整参数设置。4.2.1CNC系统的“软故障”与“先软后硬”诊断原则

CNC系统常见的软件故障现象及其成因，已在2.2.3节中介绍，并在表2.2.3中列出。可以简单地说，凡是表现为死机、故障停机中断运行或失控现象，无论是有报警、无报警，或是多种报警并存，都可能与软故障有关。这里所谓的“软故障”，就是将操作失误、电磁干扰造成数据传递或参数混乱等“软性故障”并于软件故障一起的统称。由统计数字表明：软故障在数控机床中出现是较多的。尤其是在新程序与机床调试阶段。新的操作工，操作失误更是常见的。

事实上，不少故障表面上是软件故障，而实际故障成因是硬件故障。于是应该首先据理析象判断故障类型。“先软后硬”的诊断原则就是指，一旦机床出现停机故障时，最好是充分利用系统的自诊断，从软故障调查（即修前预查软故障）与检查开始。这将有利于故障类型判别与故障大定位。对于不同背景、不同时期的机床，出现不同现象的停机故障，先检查用户参数设置(参数检查法)，即检查参数是否出错与混乱，从而判断故障类型是软故障还是硬件故障。先软后硬的作法，往往可以避免许多硬件追踪法的复杂过程。

//但是，利用自诊断来判出故障是有条件的：必须在CNC装置系统正常而未断电的情况下。利用系统自诊断，包括了利用CRT上显示报警号、信息或内容(软件报警)来判定有些故障；调用相关状态参数的实时诊断画面获得相关硬件或接口的实时信号状态信息(见“在线诊断”)来判出一些硬件故障。//对于调试阶段的机床出现故障停机情况，需要判断是硬件故障还是程序错误。一般有两种方法：一种是有效而简单的方法，即采用输入一个长期运行而正确无误的软件，来观察机床的运行情况后作出判断；另一种是功能程序测试法——脱机诊断(详见2.3节中的“离线诊断”)。

4.2.2CNC系统软性故障的排除方法软性故障，一直被认为是可恢复的故障——实际上是指操作、数据、参数与程序错误是可纠正的。因为一旦纠正，故障就消失。常用的排除软性故障的方法，有三种：

(1)复位法——是分别对CNC与PLC的复位。目的是消除软件报警。

(2)开关电源法——在复位法消除报警无效时，断开机床总电源，无危险检查后(目的是“安全”)，重新通电与运行程序。

(3)清除重输入法与更改补充法——用来纠正参数或程序的错误。使用的条件是：具有软件备份。

注意事项按下“复位”键或关断系统电源，实时状态信息将不复存在。(所以，必须先考虑是否已检查并记录了实时状态信息。)程序中断而机床中止时，机床上各部件尚未复位到安全位置。因此，在进行开关电源法前，需对机床部件复位，安全检查后才可重新通电启动。必须先了解并查明错误信息内容。不可盲目行事*。注意消除软件报警≠排除了故障成因。注意软件报警≠软件故障。注意清除重输入法≠根除故障成因。注：*

例如：FADAL出现错误信息“Memoryerror,respondYtodeletebadblocks.”时，如果按“Y”键，控制器会删去内存中的一些程序。——仅当具有存有纸带或磁盘的备份时，才可使用，否则，应该按“N”，以可存取程序。再如：必须分清软件报警的内容是硬件故障还是软件故障。尤其是开关电源法，对硬件故障不可盲目重新通电！

4.2.3CNC系统的软件报警与消除

CNC系统中的软件报警，包括了CNC报警(诸如系统控制软件方面的机床数据出错、程序运算出错/死循环/运算中断/写操作I/O的破坏，见表2.2.3)与PLC报警(见6.2与6.3节)。需要指出几点：

在PLC报警内容中(见图6.3)，操作错误信息与“PLC停止状态”报警是与软性故障相关的，而其它关于关键硬件接口特定标志位的状态检测报警都是涉及硬件故障的。所以说：

软件报警≠软件故障

关于硬件故障内容的PLC软件报警（详见第7章），不进行安全检查，原则上是不允许采用复位法或开关电源法的，以免扩大故障。

用复位法或开关电源法，是对CNC与PLC的复位，相当于关断报警的“诊断软键”。显然，只能消除软件报警，而不能自动修复错误的参数与用户程序，也不能排除数字信号出错的硬件故障成因。所以说：

消除软件报警≠排除了故障成因

重输入法或更改修整法，“恢复”了程序并纠正了参数错误，但只解决了内部纠错。因为除了人为因素外，还有干扰因素与硬件因素。所以说：

清除重输入法≠根除故障成因

//在检查RAM数据后，若发现程序或参数出错、丢失或混乱，应该先排除人为的随机因素、电磁干扰成因，检查并恢复其充电电池电路正常之后，在有原件备份情况下，清除RAM数据再重新输入备份。//

例4.2.1

再谈例3.7.1数控立铣床，是开机后启动自诊断阶段出现的#7(伺服未准备好)、#20～#23(X、Y、Z与U轴速度超限)等多种报警共存现象。判别故障类型为软件故障。所以，先查参数。发现参数混乱。采用了重输入法，开机后报警消失。但是，作为该故障的诊断维修工作尚未完成，因为尚未找到参数混乱的确切成因：究竟是人为性、干扰性、还是失电性的。没有去除真正的故障源！

所以，应该先调查清环境有无干扰源、有无停电后，然后向下进行：确定步骤先软后硬查参数→查电池与装夹、充电电路线路完好？→清零重输入参数。 →重新启动来判别查RAM良好？ →查干扰源。

合理测试用万用表检查电池及其回路完好。然后，在有备份的情况下，才对RAM清零，重输入参数。重启动机床，恢复正常。故障定位

CNC与PLC装置的屏蔽与接地不良。

因此，还需进一步检查机床的屏蔽与接地，才能真正根除故障源。

4.3数控系统硬件故障诊断与分析

CNC系统中的硬件故障，泛指所有的电子器件故障、接插件故障、线路板(模块)故障与线缆故障。器件故障包括了：低压电器故障、传感器故障、总线装置故障、接口装置故障、直流电源故障、控制器故障、调节器故障、伺服放大器故障等。在前面1.2.4节开始就指出了：在维护与诊断中应该特别关注的器件。当判定为硬件故障类型后，应用“先一般后特殊”诊断原则，就应该首先关注这些容易出故障的器件。

器件故障具有相关的故障现象。需要根据故障机理与系统工作原理分析现象(据理析象)，先进行故障大定位。与器件故障相关的故障现象如下：

·超程、超差(跟随误差大，定位误差等)、失步、不能回零等，是位置环问题。(只在调试阶段，才可能是参数设置问题。)

凡是位置环的故障，就不能忘记检测位置的传感器及其连接电缆的完好。尤其是内置式的脉冲编码器与测速发电机，它们在电动机内安装的可靠性与性能的稳定性直接关系到控制的可靠性。

位置环常见的硬件故障：位置传感器——脉冲编码器、光栅的污染与失电、移位造成检测的反馈信号变小或为零；它们的反馈电缆线在移动中受损造成反馈信号的丢失。如果跟随误差的现象具有偶然性与不确定性，往往与反馈电路及电缆的屏蔽与接地不良，与传感器的安装松动有关。(另外，老机床的机械传动的松动、零件磨损造成的反向间隙过大以及振动等，也可能造成系统无法补偿而出现超差现象。)

·

过载、过流、过热、飞车、振动与噪声、轴运行不稳以及加工质量差等，一般多为速度环问题。(也与位置环参数设置与测位器安装松动有关。)阻力是造成电机过载过流过热的原因。阻力除了来自机械传动链的机械阻力外，还可来自于电磁抱闸未释放而卡死，直流电机内电刷、整流环或永磁铁脱落卡死等。与伺服驱动单元中的大功率发热器件(大功率管或整流管的击穿、变压器线圈短路)有关。除了新机床电流、速度、加速度等参数设置的失匹会导致过流、刀具磨损加快现象外，老机床中伺服单元上增益电位器的漂移失调会导致超调现象，诸如产生驱动回路的过流与高频振动。而机柜的温升，又与系统的通风与散热器件(风扇、空气过滤器与风道等的清洁)有关。

·

机械手动作中断、程序中断、刀架动作中断等等故障，也是反馈控制问题。大多与反馈链路中传感器(接近开关与位置开关)的松动、移位、接触不良或污染失效相关。常见的位置开关，除了机械式的位置开关外，还有：自感应式位置开关与光电感应式位置开关。位置开关或接近开关的灵敏度、相对位置的正确以及安装的稳固性是至关重要的。失修造成的锈蚀与污染、接触不良等会减低传感器的灵敏度与发讯延时。

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