FANUC电源模块故障维修10例.docx

1、FANUC电源模块故障维修10例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

2、。因此，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。VSII :浪涌吸收器，用于吸收交流输入侧的瞬间高压。NFII :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 疔/400V):直流母线滤波电

3、容。R11(2 Q/20W):与RYll常开触点并联，作为起动电流限流电阻， 开机瞬间由于RYll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RYll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疔/25V):电源模块辅助电源控制及驱动环节。主要由集成电路PS0

4、1，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 : +24V电源整流、控制

5、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 疔/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。 R26(75mQ/5W) : DC24V 输出过电流检测。实际线路中

6、，还包括 R27(200m Q/5W)等元件，图中未画出。RGII、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(10 Q/IW)等元件，图中未画出。CRI4、C43C47(2200 pF/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

7、 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疔/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-15V 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

8、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、R76 . DC5V 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 ”（TTL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

9、点闭合）输入时，EN输出为0”（TTL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 ”（TTL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，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

10、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M11集成电路PS01M12集成电路PS04M13集成电路HAI6630GM14集成电路VC02RGII、RGI2集成稳压电路HAI7815PB 或：mPC14315HAVSII浪涌吸收器ENB4010-14ZDSII单相全波整流桥ESAC06-06 S5VB60DSI2整流桥ESAD33-02CVDSI3、14、15整流桥ESAD01 004 S30SC4D3943 、27、29、二极管IS953图中未全画岀D11 、 D32二极管V09C图中未画岀D30、D31二极管V19G

11、图中未画岀D2025二极管U19E图中未全画岀D28、34、35、37、38二极管V06C图中未画岀D36二极管ERD33-02图中未画岀D1219二极管ER061-004图中未全画岀D33 、 45二极管U05C图中未画岀D44二极管1SSI22H图中未画岀ZDI4稳压管2.7EB图中未画岀ZDI5稳压管3.9EB图中未画岀ZDI8、19稳压管6.2EBI图中未画岀ZDI6、17稳压管16EB3图中未画岀ZDI3稳压管30EB2图中未画岀ZDII稳压管75EB图中未画岀Q18、22、23晶体管2SAII52图中未全画岀Q11、16、25晶体管2SCI983图中未全画岀Q13晶体管2SCI98

12、3-O图中未画岀Q12晶体管2SCI983-R图中未画岀Q14、15晶体管2SC3046Q19晶体管2SC2333Q24晶体管2SCI247AF-B图中未画岀Q17、20晶体管2SC639S图中未画岀Q21晶体管2SDI027CRII-CRI4晶闸管CSM5B2VRII、VRI2电位器5k QRYII继电器NC2D-P-DC24VRYI2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 VSII或NFII、DSII损坏而发生短路。经检查，本例中为 VSII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VSII，临时使用）。例32 整流桥

13、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 VSII短路，DSII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

14、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 VSII、NFII、DSII均正常，因此判定故障发生在开关电源的一次侧驱动部分。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

15、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 VSII、NFII、DSII均正常，因此判定故障发生在开关电源的一次侧驱动部分。断开 SHII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

16、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正常。对照原理图检查各元器件，发现VSII、NFll、DSII、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

17、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

18、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 10系统用电源单元:A16B-1210-0510 ; FANUC II系统用电源单元:A16B-1210-0560 ; FANUC l2系统用电源单元:A20B-1000-0770 ;FANUC 0系统用电源单元A : A16B-1211-0850FANUC 0系统用电源单元B: A16B-1212-0110FANUC 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

19、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例38 .外部24V短路的故障维修例36 .故障现象：某配套FANUC OTD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(

20、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 , F14)。F14已经熔断。进分析及处理过程： 同上分析，根据系统提示检查系统电源单元的熔断器 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，以及电柜内的触点输入等多种场合。 为了确定短路的大致范围， 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 M

21、1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29-32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

22、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 +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

23、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，系统无法正常启动。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 F14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，首先检 查了中间继电器的连接。经检查发现，该机床在更换中间继电器时，将继电器线圈两侧并联的保护二极管方向接反，当尾架向前信号输出，P

24、MC内部晶体管导通后，引起+24E与0V之间通过保护二极管短路，使F14熔断。例40 .操作面板不良引起的故障维修故障现象：某配套FANUC OTD 的数控车床，在机床操作过程中，机床突然断电，再次开 机，系统显示报警 ALM950。分析及处理过程： 本例中的报警同例 36，但经过彻底检查，确认系统的全部输入、输出无短路，换上FUI4后，机床恢复正常；但几天后，故障又重复出现。现场检查，仍然未发现故障部位。但由于故障重复出现， 经询问操作人员，了解到故障都是在程序试运行，并在改变进给倍率时出现，因此初步确定故障与倍率开关有关。检查发现该机床配套的操作面板为机床生产厂家自制， 在用力转动时，面板

25、上的波段开关存在松动，且连接线存在对地短路的可能性。对波段开关进行重新连接， 并加绝缘处理后，故障不再发生。维修体会与维修要点：1） FANUC电源单元的+24E熔断器熔断，是数控机床维修过程中经常遇到的问题之一，这一故障引起的原因一般与系统本身无关，属于系统外部故障。2） +24E为系统提供外部（机床侧）输入、输出信号使用的电源， F14熔断器熔断，一般是由机床侧的输入、输出信号对地短路引起的。3） 为了确定短路的大致范围，维修时可以通过逐一取下系统 I/O信号连接插头M1、M2、M18、M19、M20等，进行检查，以缩小故障范围。4） 一般来说，机床侧的可动部位的接线 （如：车床的脚踏开关、操作面板上的波段开关 ），液压、冷却系统的输入、输出信号是容易引起短路的场合，维修时可进行重点检查。5） 继电器线圈两侧并联的保护二极管方向， 必须引起维修人员的特别注意， 更换时必须十分仔细，防止出错。