数控机床“急停”故障实例分析

摘 要：文章介绍了数控机床急停控制原理，对各种形式的急停故障进行了归纳、总结，并给出了典型急停故障的分析案例，对数控机床的实际维护与维修具有指导意义。

关键词：数控机床；急停；故障分析

数控机床急停报警不能解除的故障比较常见。当故障发生时显示器下方显示“紧急停止”（EMERGENCY STOP），这时，机床操作面板方式开关不能切换，MCC不吸合伺服，主轴放大器不能工作，系统并不发出具体的报警号，根据机床厂PMC报警编辑不同，有时会出现1000号以后的PMC报警。出于安全考虑，机床厂将一些重要的安全信号与紧急停止信号串联，包括紧急停止开关。但是一般维修人员往往仅以为是紧急停止开关连接不良或超程开关连接不良，排除上述两种可能后，就再也无法进行下一步的诊断工作，这说明对紧急停止信号的处理不够了解。下面以FANUC 0i系统为例说明紧急停止的控制原理及其常见故障的处理。

一、紧急停止的控制原理

紧急停止控制的目的是在紧急情况下，使机床上的所有运动部件制动，使其在最短时间内停止运行。《FANUC 连接手册》推荐的急停电路接法如图1所示。

从图1可见，一般紧急停止回路是由“急停”开关和“各轴超程开关”串联的，在这些串联回路中还串联一个24V继电器线圈，继电器的一对触点接到CNC控制单元的急停输入上，继电器的另一对触点接到放大器PSM电源模块上（接CX4的2和3管脚）。若按下急停按钮或机床运行时超程（行程开关断开），则急停继电器线圈断电，其常开触点1、2断开，从而导致控制单元出现急停报警，主接触器线圈断电，主电路断开，进给电机和主轴电机停止运行。

急停回路接到CNC控制单元的急停输入信号X地址是固定的，即X8.4。数控系统直接读取该信号，当X8.4信号为“0”，系统出现紧急停止报警。

与急停报警紧密相关的信号还有G8.4信号，该信号是PMC送到CNC的紧急停止信号。若G8.4为“0”，系统则出现紧急停止报警。G8.4信号为PMC将X8.4和其他相关的信号进行综合处理的输出信号，如图2所示。

图2 中，梯形图在X8.4后面串接了一个Xn.m信号，比如刀库门开关等（进口机床经常这样处理）。若Xn.m为“0”，即使紧急停止回路一切正常（X8.4为“1”），紧急停止G8.4仍为“0”，系统仍然出现紧急停止报警。

可见，G8.4是“紧急停止”信号树的“根”， 而其他X信号和R信号是这一信号树上的“枝”。 当出现“紧急停止”不能解除的故障时，如果只查找图1所示的信号而不会从图2中的G8.4去“追根寻源”，则往往不能够排除该类故障。

二、典型急停故障及实例分析

机床出现急停故障时，通常围绕X8.4和G8.4信号进行分析诊断。急停故障主要有以下三种情况。

1.紧急停止输入信号X8.4接线端的电压为0V，X8.4信号为“0”，G8.4为“0”

由于紧急停止输入信号X8.4接线端的电压为0V，则可能是急停回路断路或急停回路24V电源故障造成的。通常检查机床的急停开关、行程开关等急停回路上的元器件及接线是否正常，检查急停回路24V电源是否正常等。

2.紧急停止输入信号X8.4接线端的电压为24V，但X8.4信号为“0”，导致G8.4为“0”

紧急停止输入信号X8.4接线端的电压为24V，说明机床的急停回路是正常的。在这种情况下X8.4信号为“0”，则可能的原因有以下几点：①I/O模块的输入信号插头接触不良；②该输入信号的RV接收器（接收转换电路）不良，如图3所示。如果是这种原因，由于X8.4地址是固定的，不能如其他信号一样更换地址，则考虑更换I/O模块上的接收器或整个更换I/O模块；③I/O模块的24V输入电源故障，导致X8.4信号在内的所有输入信号均为“0”。

3.紧急停止输入信号X8.4接线端的电压为24V，X8.4信号为“1”，G8.4为“0”

这种情况如图2所示，尽管X8.4信号为“1”，但其他条件不满足（如与串联的其他信号断开），导致G8.4为“0”，引发急停报警。

实例1：某配套FANUC 0i MC的加工中心，开机时显示急停报警，伺服电源无法接通。

分析及处理过程：经过初步检查，发现机床操作面板上的急停按钮并未按下，机床各轴的位置也没有达到撞上硬限位的程度，所有急停按钮都已经复位，可以断定机床急停的原因与机床的状态无关。进入机床PMC梯形图画面，检查发现PMC到CNC急停信号G8.4为“0”，证明系统的“急停”信号被输入。再进一步检查发现，系统I/O模块的“急停”输入信号X8.4为“0”，从而导致G8.4为“0”，引发急停报警。对照机床电气原理图，先测量“急停”输入信号X8.4的接线端子处，发现电压为0V（正常情况下为直流24V），可断定是急停回路断路或急停回路电源故障造成的。将急停回路接线端子逐个进行测量检查，发现机床操作面板上的急停按钮断线，重新连接后急停报警解除。

实例2：一系统为FANUC Power-Mate i的数控车床，开机时显示急停报警，按复位键，无法解除报警。

分析及处理过程：经过初步检查发现，机床操作面板上的急停按钮和机床各轴位置是正常的。进入机床PMC梯形图画面，检查发现PMC到CNC急停信号G8.4为“0”，证明系统的“急停”信号被输入。再进一步检查发现，系统I/O模块的“急停”输入信号X8.4为“0”，从而导致G8.4为“0”，引发急停报警。对照机床电气原理图，先测量“急停”输入信号X8.4的接线端子处，发现电压为24V，说明急停回路并未出现断路。怀疑是I/O模块的输入信号插头接触不良。将机床断电重新插好，通电后故障仍旧。通过诊断页面检查发现，PMC的全部机床输入信号均为“0”状态，因此初步判断故障原因在I/O信号的输入信号的公共电源回路上。打开电气柜后检查发现，该机床I/O模块的电源指示灯未点亮，说明I/O模块无24V电源。进一步检查发现，该I/O模块上的保险已烧坏。更换保险后，机床工作恢复正常。

参考文献：

[1] 孙汉卿 . 数控机床维修技术[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2]刘永久.数控机床故障诊断与维修技术[M] .北京：机械工业出版社，2010.