急停安全回路在數控設備中的應用與維修

崔紅利，吳玉舫

（中國航發貴州黎陽航空發動機有限公司，貴州貴陽 550014）

0 引言

在日常工作和生活中經常會看到急停回路，比如商場的電梯、機房控制屏以及設備上安裝的急停開關等，急停回路是設備運行過程中的第一反應點，一旦發生急停報警，所有的動作將會被斷開，是安全回路中的第一安全要素。在設備的日常維護和保養中，急停回路的報警發生的概率也很高，不同廠家對于設備在安全回路中的設計也都有所不同，特別對于一些高精尖設備，急停回路的設計相對會很復雜，安全性能很高，任何一個條件不滿足，安全回路就不會觸發，設備就無法運行。對于安全系數比較高的設備，修復難度也會成倍增加。下面通過幾例急停回路報警修復案例，讓大家對急停回路的設計和應用有一個初步的了解。

1 米克朗UCP800 緊急停止報警故障分析與解決

某分廠數控加工中心米克朗UCP800 在加工零件中出現緊急停止報警，設備停止不能進行加工。為盡快排除故障，使設備恢復生產，查閱機床資料，綜合分析故障現象后，認為故障產生的原因比較復雜，是有一定難度才能修復的故障。急停控制回路線路如圖1 所示。

分析急停控制回路線路，故障發生的原因有以下3 個方面：①急停回路相關電源故障引起；②急停回路相關電氣元件損壞引起；③急停回路相關控制線路問題引起。

首先進入數控系統，查看輸入信號狀態表，急停信號輸入狀態I0 的狀態為0，正常狀態應為1。說明急停信號輸入控制回路未接通。其次，檢查圖1 急停信號控制線路，測量109 與110 之間的電阻為5.12 kΩ 應為正常的，如果急停開關S644、S121 和S1 正常接通，則端子109 與端子209 之間的電阻為0 Ω，端子110 與端子215 之間的電阻為0 Ω，檢查發現端子110 與端子215 之間的電阻為無窮大，說明急停開關S644、S121 和S1 有接點斷開或相關線路斷開，不正常。

檢查發現標號為WX800 的37 芯電纜內有一根急停回路控制線不通，該控制線接在插頭引腳29 上（該線兩端分別都是接在兩個D37 針的引腳29 上），將該線與引腳37 上的線整體對換，測量端子110 與端子215 之間的電阻為0 Ω 正常。但再測量端子109 與端子110 之間的電阻為5.4 Ω，說明有短路現象。取下WX800 電纜插頭，測量端子109 與端子110 之間電阻為5.12 kΩ，端子209 與端子215 之間的電阻也是正常的。但一插上WX800 電纜插頭，測量端子109 與端子110 之間有短路現象。用萬用表檢查WX800 的37 芯電纜的通斷情況，沒有發現異常。重新制作一根36 芯控制電纜更換WX800 電纜，再測量端子109 與端子110 之間電阻為5.12 kΩ 正常。說明原來接在WX800 的腳37 上的芯線在電纜內部有問題。重新恢復原來接在WX800 的引腳37 上的控制芯線，將引腳12 上的控制芯線與引腳29 上的原控制芯線對換后再測量端子109 與端子110 之間電阻為5.12 kΩ 正常。

機床上電起動，急停報警消失，但數控系統顯示機床電源中斷，機床還是不能正常工作。在機床上電情況下測量端子109 與端子110 之間的電壓，電壓是12.9 V。檢查控制模塊A500、A512未發現問題。撥掉WX800 電纜的插頭后再送電測量端子109 與端子110 之間的電壓，電壓還是12.9 V。分析電氣圖紙，沒有發現有12 V 的電壓，說明故障點出現在控制模塊A121。

取下控制模塊A121 進行外觀檢查，沒有發現有明顯故障點。而圖紙資料中又沒有提供控制模塊A121 的內部電路圖。只是簡單地給出了一個控制框圖，雖然測量插腳24a 和34c 之間的電阻為0 Ω，但無法判斷是否正常。查看控制模塊A500 與控制模塊A121 之間的連接情況，確定控制模塊A121 上的插腳32a和32c 為該控制模塊輸入電源的正、負極。取下控制模塊A121，在它的插腳32a 和32c 接入DC +24 V 電源，測量插腳24c 與24a 之間的電壓為DC 12.75 V，進一步確定控制模塊A121 有問題。用儀器逐個檢查該模塊上的各個電子元件，發現有一個器件開路。更換該器件后測量插腳24a 和34c 之間的電阻還是為0，再將控制模塊A121 接入DC +24 V 電源，測量插腳24c 與24a之間的電壓為DC 22.85 V，電壓在正常范圍內。將控制模塊A121 裝回機床，再測試各點電阻值正常，機床通電后起動正常。

由于急停控制回路斷線直接導致機床出現急停報警，而控制模塊A121 上的一個電子元件損壞，使供電電壓不正常，致使器件不能正常工作，最后引起電源中斷。

圖1 急停控制回路

該加工中心的數控系統為海登漢數控系統，而技術人員對海登漢數控系統又不是很熟悉。如出現控制模塊級故障一般是請廠家進行服務或是購買新控制模塊進行更換。但本著認真負責的科學態度，積極想辦法去排除故障，最后僅用不到0.1 元的成本就修復了控制模塊A121，為工廠節約了資金，并且以最快的速度排除了故障。通過這次攻關，使我們又積累了經驗，提高了技術水平。

2 DMG160FD 五軸加工中心急停故障分析與解決

燃燒分廠DMG160FD 五軸加工中心，西門子840D 數控系統，在加工結束后需要激活手輪時經常會出現急停報警，設備無法正常工作，需要關機重啟后故障才消失，嚴重影響生產進度。

機床報的是急停報警，首先檢查設備的急停開關，總共有4個，2 個分別安裝在前后兩個操作面板上，1 個安裝在排屑車的控制側，還有1 個是手輪上的急停開關。測量開關觸點，測試反應靈敏度，急停開關沒有問題。

由于該設備報警時都是在激活手輪時出現的報警，在隨后的查找中著重檢查手輪線或者手輪本身，將手輪的各連接插口重新插拔，檢查手輪控制板及連接線，沒有發現異常，試機，報警頻率無改善，為了將手輪本身徹底排除，將另外一臺設備的手輪進行替換，發現該設備故障依舊，無轉移，排除了手輪本身問題。檢測手輪底座到輸入端子的連接線，完好，查看機床電路圖，與報警以及激活手輪相關的電子元器件很多，其中任何一個環節出現問題，都可能導致安全回路報警，設備無法正常運行。

通過分析研判，在激活手輪過程中，各伺服軸的伺服使能上電，抱閘釋放，安全組合開關上電，在上電過程中容易出現急停報警，分析該設備的安全組合，有7 個中間繼電器與2 個延時繼電器與手輪上電有關，為了進一步鎖定故障點，通過逐一更換繼電器測試的方法，最終將故障點鎖定到1 個延時繼電器的觸點上，從外觀看，該延時繼電器無任何松動，觸點也接觸良好，但是將該延時繼電器分解，發現其內部觸點已損壞嚴重，更換該繼電器，故障現象消失，經過幾天的試機，沒有出現急停報警。

3 三軸數控銑急停故障分析與解決

鍛造分廠1 臺三軸數控銑，FANUC0i 數控系統，在加工過程中突然出現急停報警，設備停機，無法正常工作。檢查急停開關，接觸良好，查看該PLC 狀態，開關X8.4 為0，正常狀態下該開關狀態為1，所以急停信號被觸發，查看圖紙，發現X8.4 的信號中被串接了6 個限位開關，分別是X、Y、Z 軸的正負極限開關，逐一進行排查，限位開關工作正常。

順著急停回路查找，X8.4 經過轉接接入到了輸入輸出模塊上，后經檢查發現I/O 模塊燈不亮，拆開I/O 模塊，發現控制板上的1 A 保險燒壞，將保險更換，上電后保險又斷，說明外部有短路現象。由于輸入輸出點位比較多，查找起來比較麻煩，為了能盡快鎖定故障點，將輸入輸出模塊上的排線全部拔出，再逐一插入，上電重啟，直到保險再次燒斷為止，經確認，在將排線插入到CB106 插口時，保險再次熔斷，故障點就在CB106 上的輸入輸出線路上，查找線路圖，CB106 排線中有主軸換擋電磁閥、主軸夾緊松開檢測開關，腳踏開關信號等，在排查到主軸夾緊接近開關時，發現接近開關接頭位置有破損現象，將接近開關破損位置處理后，再次上電，保險完好，報警消失。

4 結束語

以上案例是日常維修當中遇到的幾例典型的急停安全回路故障，急停安全回路方面的故障主要包括急停開關故障、線路故障、串接限位開關故障以及輸入輸出模塊故障，也有一些高精密設備將急停回路接入安全組合開關，通過安全組合開關控制設備的安全回路，達到設備安全使用的目的。