自动化设备故障诊断全实例精解

本书的作者多年来一直与自动化设备打交道，在现场诊断和处理了大量的疑难故障，积累了丰富的实践经验。作者对自己从一线得到的维修经验进行总结，并搜集、借鉴、整理其他维修工作者的技术经验，编著了本书。因此，它特别适用于自控装置现场的维修工程师阅读和借鉴。

本书以自控装置故障诊断为主题，介绍500个典型的故障维修实例。在内容的安排上，突出了针对性和实用性，针对现场经常出现的典型故障，重点阐述故障的分析、诊断过程和处理方法，使读者从中得到一些有益的启发，在故障诊断和处理过程中，克服盲目性和片面性，达到又快又好的效果。

 

 

自动化设备是智能设备，其故障的诊断和处理方法与传统设备有差异。本书针对自动化设备的疑难故障，以500个具体的故障实例，介绍故障的诊断和处理过程。这些故障实例分布在PLC、变频器、传感器、驱动器、执行电动机、直流稳压电源、触摸屏等自动控制装置中，具有较强的针对性和实用性。

书中所涉及的实例，都是从故障现象着手，循序渐进地进行逻辑分析，由浅入深，去伪存真，一步一步地排除非故障因素，*终查找出真正的故障原因，并进行针对性的处理和经验总结。全书的重点是叙述故障排查的过程，为自动化设备的故障诊断和处理提供有益的经验。

本书适合电气、自动化工程师阅读，也可用作职业院校相关专业的参考书。

 

第1章PLC故障诊断

1.1PLC硬件故障诊断

例001调试过程中不能启动002

例002通电后倒角机不能启动002

例003按下启动按钮没有反应002

例004PLC-CPU未准备就绪003

例005不能进行连续加工004

例006进给机构不能移动004

例007后续动作不能执行005

例008液压系统不能启动006

例009没有直流电压输出006

例010电磁吸盘上没有磁力007

例011工作台不能向左运动008

例012工作台不能向右运动009

例013工作台不能返回原位010

例014刀库没有向正方向转动010

例015磨架不能向右运动011

例016精研机速度失控011

例017更换刀具时动作失控012

例018工作台左行动作失控012

例019工作台连续转动不停止013

例020送料机械手拒绝动作014

例021砂轮修整器没有倒下015

例022R轴处于负限位状态016

例023往复座直接进入研磨位置016

例024洗槽的水温不能调节017

例025操作面板完全失效017

例026“NC.ON”指示灯不亮018

例027键盘显示器没有显示018

例028主轴换挡时出现报警019

例029两轴都出现限位报警019

例030同时出现多种报警020

例031显示屏出现“ECP”报警020

例032换刀时出现故障报警（1）021

例033换刀时出现故障报警（2）021

例034转入“进给”时出现报警021

例035出现“未准备好”的报警022

例036出现“液面太低”的报警022

1.2PLC软件故障诊断

例037首次开机电源无法接通023

例038不能执行操作指令023

例039不能执行10级以上的操作024

例040上料后各项动作不能执行025

例041高压电动机不能启动025

例042调换模块后不能启动026

例043饮料灌装线不能启动027

例044各种方式下Z轴都不动作027

例045不能进行自动循环028

例046仪表架不能进入测量位置 028

例047伺服电动机速度失控029

例048电动机一通电就高速运转029

例049Z轴自动向下滑动030

例050货物失去控制掉落下来031

例051修整器未按指令倒下031

例052Y轴误差一直在变化032

例053尾座顶针不能收缩033

例054经常出现“乱刀”现象033

例055主轴突然停止并撞刀033

例056换刀后刀台不能锁紧034

例057磨削要花费几倍的时间035

例058快退到零后不能停止035

例059磨损总量达到99999036

例060不能设定主轴速度036

例061不能向计算机传送程序037

例062显示屏上仅有版本号037

例063显示屏上出现“ECP”报警038

例064未操作就出现故障报警038

例065铣床出现急停报警039

例066加工过程中出现急停报警039

例067工作台回转时出现报警041

例068换刀时出现两种报警041

1.3PLC外部故障诊断

例069初始化后PLC没有运行042

例070全自动珩磨机不能启动042

例071X轴工作台不能移动043

例072“仪表”方式下不能左行044

例073“工作台左行”动作不执行044

例074挡料机构不能动作 045

例075跳过M06换刀语句046

例076停电后不能执行程序046

例077进入M80指令时加工停止047

例078自控装置自动失电047

例079尾架向前时突然断电048

例080无法输入对刀值等参数048

例081输出频率只能调到25Hz049

例082机械手与砂轮碰撞050

例083Z1轴始终不能抬起来051

例084工件电动机转速太慢051

例085印花机出现花形错位052

例086门机出现不稳定现象052

例087磨床的进给速度不稳定054

例088计数值无规律地变化054

例089机械动作处于失控状态055

例090工作台转过参考点不停止055

例091偶尔出现死机故障056

例092输入端口被严重烧毁056

例093接触器出现很大的弧光057

例094所有的按键全部失效058

例095面板上的按钮都无效059

例096故障指示灯微微闪动060

例097倒角机自动停机并报警060

例098旋转倍率开关时报警061

例099出现“PLC STOP”报警（1）061

例100出现“PLC STOP”报警（2）061

第2章变频器故障诊断

2.1变频器硬件故障诊断

例101变频器不能启动（1）064

例102变频器不能启动（2）065

例103变频器不能启动（3）065

例104西门子变频器不能启动066

例105变频器不能正向启动066

例106醪液输送泵不能启动067

例107砂轮电动机不能启动067

例108通电后主轴不能启动069

例109高速电主轴不能启动069

例110主轴驱动系统不能启动070

例111输入启动指令后无反应070

例112电主轴突然停止运转071

例113高压变频器突然停机072

例114高压变频器的严重故障072

例115电动机启动后不能停转073

例116空调机制冷引发的故障073

例117停车时发出巨大响声074

例118低速启动时主轴抖动075

例119不能进入磨削位置075

例120调速按钮不起作用075

例121电动机一启动就升至最高转速076

例122电动机的转速不能调节077

例123刀库不能按指令旋转077

例124两个插接件互相错位078

例125绝缘陶瓷片滑闪放电078

例126经常出现过电流故障079

例127启动几分钟后冒出黑烟079

例128显示故障代码“NOFF”080

例129显示故障代码“Er-03”081

例130“ERROR 18”故障报警082

例131出现F011过电流报警082

例132速度升高时出现报警083

例133变频器出现“FL”报警083

例134变频器出现“OL”报警084

例135变频器显示“LU”报警084

例136操作面板上出现“F006”报警085

2.2变频器参数故障诊断

例137工件电动机不能启动（1）085

例138工件电动机不能启动（2）086

例139变频器在启动中停止087

例140变频器在运行中停止（1）088

例141变频器在运行中停止（2）088

例142冷渣器经常自动停车089

例143高压变频器欠电压停机089

例144起重机变频器突然不工作090

例145突然停电后不能换刀090

例146主轴速度不能改变091

例147启动时转换速度太快091

例148第4挡时电动机速度缓慢092

例149电动机没有固定的转向092

例150变频器在12Hz附近振荡092

例151振动机的振荡幅度太低093

例152工件表面粗糙度较差093

例153突然跳闸并显示“OL”094

例154停机时出现过电压报警094

例155高压变频器过电压报警095

例156参数设置不当造成误报警095

例157变频器出现“F021”报警096

例158变频器停机时发出报警097

例159显示屏上出现“LU”故障报警097

2.3变频器外部故障诊断

例160车床主轴不能启动097

例161工件电动机自行停止098

例162启动10s后电动机才转动098

例163电主轴在启动中停止099

例164变频器出现频繁跳闸现象099

例165蹊跷的变频器超温跳闸故障100

例166来路不明的“嗡嗡”声101

例167多个用电装置被烧坏101

例168变频器功率模块过电压102

例169功率模块相继炸裂103

例170加工中出现“啃刀”现象104

例171主起升转速出现大波动105

例172电动机的转速突然下降105

例173开闭变频器过电流故障106

例174液体流量经常失控106

例175显示屏下方出现7个黑点107

例176显示故障代码“0C1”107

例177一启动就出现“F006”报警108

例178启动时显示“过电流”报警108

例179变频器出现“F012”报警109

例180出现“接地保护”报警109

例181经常出现“PG OPEN”报警110

例182切换到变频器时过电流报警111

2.4变频器其他故障诊断

例183水泵电动机不能启动111

例184操作错误导致不能启动112

例185主轴变频器自行启动113

例186IGCT模块内部的短路114

例187主轴的运转速度不稳114

例188砂轮电动机速度变慢115

例189输送带速度明显变慢115

例190灰尘引起的变频器故障116

例191中压变频器内部的凝露117

例192变频器直流母线电压过高118

例193提升机变频器的特殊故障118

例194变频器出现“4#”报警119

例195变频器出现“OH1”报警120

例196突然出现“过载”报警120

例197显示器上出现“E018”报警120

例198显示板上出现“OC”报警121

例199显示“SHORTCIRC”报警121

例200出现“2V6A在线短路”报警122

第3章传感器故障诊断

3.1编码器故障诊断

例201工作程序在中途停止124

例202反向进给时中途停止124

例203一号刀架在原地不动125

例204定位程序没有完成125

例205偶数位刀架不能定位126

例206吃刀进给时不能动作126

例207孔的尺寸时大时小127

例208位移出现较大的误差127

例209折弯时误差不断地积累128

例210X轴出现“栽刀”现象128

例211进给轴的尺寸无规律变化128

例212移动尺寸与设置值不相符129

例213刀具插入时出现错位129

例214E轴修整器动作失控130

例215自动加工时突然冲刀130

例216主轴转速突然升高131

例217出现一冲一冲的现象132

例218伺服进给轴突然加速132

例219Z轴以极快的速度运动132

例220不能传递“零标志”信号133

例221工件表面出现周期性振纹133

例222点焊机器人出现伺服故障134

例223脉冲编码器严重磨损134

例224编码器电缆内部断路135

例225编码器内部充满了油渍135

例226编码器中有大量的润滑油136

例227操作面板上的指示灯都不亮136

例228出现S01伺服报警137

例229定位中出现报警137

例230刚一转动就出现报警138

例231运转十几秒就出现报警138

例232“刀具编码器故障”报警139

3.2光栅尺故障诊断

例233调试时不能返回参考点140

例234X轴在负向越过参考点140

例235X轴返回参考点不准确140

例236Y轴不能向负方向运行141

例237行程不能超过40mm141

例238X轴出现间歇性的振动142

例239X轴测量系统出现故障143

例240Y轴测量系统出现故障143

例241下午不能正常工作144

例242A轴尺寸严重超差144

例243反馈脉冲姗姗来迟145

例244工作中V轴突然失控145

例245Z轴出现过冲现象145

例246出现4种故障报警146

3.3接近开关故障诊断

例247自动循环不能启动147

例248主轴在高速挡不旋转148

例249三个伺服轴都不能移动148

例250所有的动作都不能执行149

例251磨架不能向左运动149

例252不能执行换台动作150

例253不能完成定位动作150

例254分度工作台不能分度151

例255B轴不能返回参考点151

例256X轴不能返回参考点152

例257接近开关性能变坏152

例258出现40°的角度偏差153

例259换刀器夹爪垂直信号为“0”153

例260换刀器抓手合拢信号为“0”154

例261不能对砂轮进行修整154

例262精磨时间和进给量都超出155

例263刀具与工件发生碰撞156

例264换刀机械手非法移动156

例265换刀时刀库转位不准157

例266输入指示灯微微发亮157

3.4测速发电机故障诊断

例267Z轴滑枕完全失控158

例268工作中X轴突然失控158

例269主轴的转速不稳定159

例270X轴产生强烈振动159

例271位置控制偏移量太大160

例272工件表面出现了沟痕160

例273测速发电机严重受潮161

例274测速发电机线圈断路161

例275测速发电机的弹簧变形161

例276主轴箱内有“哐哐”噪声162

3.5霍尔传感器故障诊断

例277不能执行换刀动作163

例278刀架连续不停地旋转（1）163

例279刀架连续不停地旋转（2）164

例280不能按指令正常地选刀164

例281霍尔传感器上黏结着污垢165

例282突然出现急停报警165

3.6其他传感器故障诊断

例2835A的动力头不能加工166

例284不能检测出液压系统的压力167

例285操作者保护装置打开167

例286转塔在旋转时失控168

例287刀具不能从刀库中拉出168

例288感应同步器中有机油流出169

例289取放刀具时出现报警169

例290测爪不能收缩和张开169

例291主轴加载时就跳闸170

例292主轴电动机超温报警170

例293传感器内部沉积着油液171

例294执行G01程序时不动作171

例295偶尔出现掉刀现象172

例296传感电缆引起的故障173

例297不能执行进给动作173

例298自动托盘不能交换174

例299丝筒电动机不能反转175

例300经常出现掉刀现象176

第4章驱动器故障诊断

4.1步进驱动器故障诊断

例301步进电动机不能运转178

例302自动状态下不能工作178

例303X轴和Z轴都不能进给178

例304高速挡位时不能运转179

例305进给量超过设置值179

例306加工后的尺寸时大时小179

例307加工尺寸不能准确到位180

例308经常出现零点漂移180

例309X轴在加工时振动181

例310Y轴在低速时不稳定181

例311步进电动机来回颤动182

例312驱动模块参数设置不当182

4.2交流伺服驱动器故障诊断

例313伺服系统不能工作（1）183

例314伺服系统不能工作（2）183

例315伺服进给系统不工作（3）184

例316伺服电动机突然停止（1）184

例317伺服电动机突然停止（2）185

例318伺服电动机突然停止（3）185

例319加工过程中突然停机（1）185

例320加工过程中突然停机（2）186

例321伺服单元没有准备好（1）186

例322伺服单元没有准备好（2）187

例323伺服进给轴不能动作187

例324伺服驱动电源丢失188

例325不能驱动伺服电动机189

例326刚一通电就烧坏熔断器189

例327两相的熔断器被烧断189

例328驱动器的电源被烧坏190

例329驱动器上多个元件损坏190

例330驱动器中直流母线过电流191

例331伺服放大器出现过电流191

例332工业机器人突然死机192

例333不能执行分段进给193

例334进给机构不能返回193

例335位移量与显示值不符194

例336跟随误差大于规定值195

例337X轴尺寸时大时小195

例338X轴没有达到指定的位置195

例339X轴出现高频振荡196

例340伺服电动机剧烈抖动196

例341伺服电动机有异常响声197

例342伺服电动机出现啸叫声197

例343调试中出现刺耳的尖叫声198

例344频繁损坏达林顿晶体管198

例345工作过程中显示屏熄灭199

例346显示器上出现红色报警199

例347伺服驱动器上出现“AC9”报警200

例348伺服驱动器上显示“F11C”报警200

例349伺服驱动器显示“8#”报警201

例350显示“AL.37”伺服报警201

例351Z轴出现超温报警202

例352Z轴出现“TG”报警202

例353出现“跟踪误差大”报警203

例354出现“夹紧监控”报警203

例355机器人显示故障报警204

例356不定期地出现故障报警204

例357出现闪烁的“ALARM”报警204

4.3直流伺服驱动器故障诊断

例358伺服驱动系统没有准备好205

例359不能执行自动运行指令205

例360刚一通电就快速运动206

例361主轴不能高速运转（1）206

例362主轴不能高速运转（2）207

例363负载线上的熔断器烧断207

例364X轴没有负向运动208

例365Y轴出现驱动故障209

例366Z轴工作台不能移动209

例367冷凝水流入模块内部209

例368Z轴不能到达指定位置210

例369Y轴在加工时振动210

例370伺服电动机声音沉闷211

例371换刀过程中有异常响声212

例372主轴在旋转时振动212

例373进给轴出现振动现象212

例374进给轴出现间歇性窜动213

例375驱动器的排风扇损坏213

例376刚一通电就出现报警214

例377启动时出现“ERI”报警214

例378点动时出现“24#”报警214

例379移动Y轴时出现报警215

例380驱动器显示“AL-56”报警215

第5章执行电动机故障诊断

5.1步进电动机故障诊断

例381自动状态下不能进给217

例382电动刀架不能后退218

例383X轴出现丢步现象218

例384加工尺寸严重误差219

例385Z轴噪声大、精度差219

5.2交流伺服电动机故障诊断

例386两个进给轴都不能移动220

例387在第七轴上不能走动220

例388伺服使能信号被撤销221

例389Z轴只能轻微地动一下221

例390Z轴和指令速度太大222

例391电动机以很低的速度运行222

例392滑板处于振荡状态222

例393工作1h后剧烈振荡223

例394X轴出现零点漂移223

例395搬运后不能返回参考点224

例396返回参考点时有撞击声224

例397Y轴有不规则的误差224

例398铣床的螺距误差太大225

例399Z轴位置误差大于规定值226

例400A轴驱动器电流太大226

例401数字伺服系统出现故障226

例402伺服电动机温度太高227

例403经常出现超温报警228

例404间歇性地出现报警228

例405驱动器出现“35#”报警228

例406返回零点时出现报警229

例407伺服系统过电流报警230

例408伺服电动机过载报警230

例409机器人在移动时出现报警231

例410回参考点时“急停”报警231

5.3直流伺服电动机故障诊断

例411控制系统不能启动232

例412跟随误差超出允许值233

例413Z轴误差寄存器出错233

例414主轴出现大幅度振荡233

例415X轴电动机超速运转234

例416Y轴出现强烈的振动234

例417加工中出现强烈振动235

例418连接齿轮松动引起的故障235

例419“电源准备”灯不亮236

例420主轴过电流报警并跳闸236

第6章直流稳压电源故障诊断

6.1稳压电源内部故障诊断

例421系统电源不能接通（1）237

例422系统电源不能接通（2）238

例423控制装置没有准备好238

例424主回路电源不能接通239

例425卧式车床送不上电源240

例426突然停电后不能启动（1）240

例427突然停电后不能启动（2）241

例428停车后不能重新启动242

例429进口折弯机不能启动242

例430镗铣床主轴不能启动242

例431主轴电动机不能启动243

例432步进电动机不能转动（1）243

例433步进电动机不能转动（2）244

例434液压系统中的压力太低244

例435折弯机突然停止工作245

例436加工时设备突然掉电246

例437一直处于等待状态246

例438伺服准备信号丢失247

例439外部使能信号丢失247

例440三轴同时快速运动248

例441C轴的运转速度太快248

例442步进电动机只能低速运转249

例443出现没有规律的急停250

例444直流电压严重偏低250

例445各组电压都低于正常值250

例446故障在两轴之间转移251

例447二拖板吸持不牢251

例448加工模具时孔距不对252

例449主轴换挡经常失灵252

例450高速运转时有吱吱声253

例451砂轮修整时不能补偿253

例452刀塔发生失控而坠落254

例453点动时花盘来回摆动255

例454通电后不能返回参考点255

例455系统处于“死机”状态255

例456经常出现“死机”现象(1)256

例457经常出现“死机”现象(2)256

例458通电后显示屏不亮(1)257

例459通电后显示屏不亮(2)257

例460“READY”指示灯没有亮258

例461伺服放大器显示“-”258

例462数码管间歇性地熄灭259

例463主板上显示报警“A”259

例464加工中出现过电流报警260

例465出现“WATCHDOG”报警260

例466主轴变频器出现“OSF”报警261

6.2稳压电源外部故障诊断

例467控制电源不能接通(1)261

例468控制电源不能接通(2)262

例469加工中心突然停机262

例470自动加工时突然断电263

例471全自动码坯机不能启动264

例472主轴挡位开关无信号264

例473右工位控制系统自动关机264

例474一个时隐时现的软故障265

例475折弯机显示器出现白屏266

例476显示屏的按键全部失效266

例477显示屏忽亮忽暗267

例478键盘显示器经常熄灭267

例479位置控制板取样报警268

例480电源模块发出报警信号269

第7章触摸屏故障诊断

例481触摸屏没有任何显示（1）271

例482触摸屏没有任何显示（2）271

例483触摸屏没有任何显示（3）271

例484触摸屏没有任何显示（4）272

例485触摸屏呈现黑屏（1）272

例486触摸屏呈现黑屏（2）273

例487触摸屏呈现黑屏（3）273

例488偶尔出现黑屏现象273

例489触摸屏的画面突然消失274

例490返回参考点时画面消失274

例491触摸屏亮度逐渐下降275

例492触摸屏页面不能切换275

例493触摸屏的画面不稳定275

例494触摸屏的画面经常抖动276

例495出现乱七八糟的花纹276

例496出现乱七八糟的条条道道277

例497显示无法辨认的字符277

例498触摸屏上出现满屏“O”277

例499触摸屏上出现乱码278

例500触摸屏不能与控制器通信278

参考文献

近年来，伴随着制造业的高速发展，各种自动化设备广泛地应用在国民经济、工农业生产、日常生活的各个领域中。在无人工厂，它们按照指令精准地完成各种机械加工；在物流线上，它们准确无误地将物料输送到各个位置上；在高温高压、易燃易爆等危险场所，它们更是大显身手。总之，自动化设备在节约人力资源、提高生产效率等方面，发挥了无可替代的作用。

自动化设备以CPU（微处理器）为核心，配合各种传感器、测量反馈元件、执行机构，完成各种预定的动作。在长年累月的使用和运行过程中，它们不可避免地出现各种各样的故障。但是，自动化设备是智能设备，要求维修工程师具有过硬的技术、丰富的经验，能及时排除故障，减少装置停机所造成的损失。但是，故障现象千奇百怪，某些故障错综复杂，而维修人员又不能及时排除故障，导致自动化设备长时间不能投入使用。

编著者为电气自动化领域一线技术人员，具有比较扎实的自动控制理论知识。编著者在多年的摸爬滚打中，诊断和处理了大量的自动化设备故障，在实践中积累了丰富的经验。为了满足同行业读者的需求，编著者将这些技术经验进行整理和总结，编写了本书。因此，本书特别适用于自动化设备维修工程师参阅和借鉴。

本书介绍了500个典型的自动化设备故障诊断、维修实例。本书从内容的安排上，突出了实用性。针对各种疑难故障，本书重点阐述故障的分析、诊断过程和处理方法(部分实例还给出经验总结），使读者从中得到启迪，在排查故障的过程中克服盲目性和片面性，达到又快又好的效果，提高故障诊断和处理的能力。

参与本书编著的人员有胡学明、虞又新、王乐、姚秋林、吴佳伟、邹小蔚、胡杨、程智君、宋国光、骆学进、郑煜、王军、程蒙、张旺年。本书在编著过程中，参阅了一些有关的书籍和资料，编著者向这些作者表示诚挚的感谢。

由于编著者的技术水平有限，书中难免有不足之处，恳请读者批评指正。

编著者