努力提高数控电气柜的质量减少数控机床的故障率.pdf

口 努力提高数控电号 l B g 质量 I 威 数控栅床B g B g 率 ■ 文 ／ 上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂 陈禹明 摘要 本文以S IE M E N S数控 系统的 电气柜 为例， 列 举 了数控 电 气柜 内种 种不 正确 和错 误 的安 装 的事 例 ，是 无意识地 造 成 故障的 “ 源 ” ，呼 吁我 国的数控 机床制造 商及 电气柜 制造商要把提 高数控 电气柜的质 量作 为最重要 的事情来抓 ，严格参照 S IE M E N S 的工 艺， 制 定好 电气和 机械 的工艺施工方案 ，认认真真地去做 ， 一 定能够在 数控 电柜 的制作和 布线等方 面有一个极 大 的改观 ，从 而 大大地 降低 数控机床 的故障率。 数控机 床的电气柜的设计与制造是数控机床的一个 重要的步骤，电气柜质量 的好坏会影响机床的故 障率。 我们看了很多数控机床 的电气柜，包括国内的或国外的 专业厂制造 的或 自己制造的，一般来说，国外 的要比国 内的电气柜做得好 专业厂制造的比自己制造的电气柜 做得好。同样地数控机床的故障率相 比也来得少。看看 各种数控机 床的电气柜，包括一些国外的电气柜，有一 些电气柜是 问题较多。 以 S I E ME N S数 控 系统 的 电气 柜 为例 几 台数 控 系统 为 8 4 0 D， 不 同制 造 厂 制 造 的 或 改 造 的 数 控 机 床，故 障情 况大不一样。有 的数 控机 床很少有报 警运 行一 直正 常，但 有 的数 控机 床 会在 使 用 中突然 出现 Co mmu n i c a t i o n f a i l u r e通讯 失败报 警，而且出现频次 没有规律或其它莫名其妙的报警 ； 有的数控机床会 出现 驱动板 损坏， 更严 重地发现电源，N C U板损坏等。为 什么 是什么原 因会引起这样 的结果。其中一个重要的 原因是电气柜的质量，个别机床制造厂或数控改造厂的 6 6 第0 1 期数控机床市场 安装有问题，没有按照 S I E ME N S工艺要求去做电气柜 安装、接线马虎所造成的。 下面举 出电气柜 内种 种不正确和 错 误的安装的事例 1 整个电气柜体积小，过于紧凑，元器件密度较 大， 缺乏必要的空间。有的电气柜前、 后二面都放元器件。 不利于散热和容易受干扰。 2 电气柜的设计布局和 S l MODRlVE各模块布局 不正确，不合理。 比如 S I MODRIVE 6 1 1 D中功率最 大 的模块没有按规定紧跟 N CU模块排列，而是被排在模 块组的最后等，就容易发生莫名其妙的报警和故障。 3 强电电路和控制电路没有隔开，强电电缆和控 制电缆也没有分开走线，有 的电源 开关与 P L C靠得很 近等，非常容易受干扰。 4 屏蔽接地不好。有的 MPl 的屏蔽线没有接或没 接好 ； 没有使有信号接头法兰及接地夹头等，电缆不 固 定，会引起干扰和接触不良的故障。 5 空调容量选择小，数量少， 只有一只不能 满足天热的要求。同时对于大功率 的发热的器件，比如 大功率驱动 电源没有装轴流式风扇等。电控柜 内无风扇， 没有强迫通风，空气对流。空调的安置的位置、出风 口 有问题等。温度是影响数控机床正常工作 的最敏感的因 素。 6 为 了 “ 节省成本” ，省去 了必要 的器件， 比如 三相滤波器、阻容吸收器及脉冲电阻器等，容易受冲击 日 下面阐瞪 调 下几 重点要注意的问题 1 数控机床接地 数控机床接地非常重要， 良好的接地不仅对设备和 人身安全起着重要作用 同时也能减少电气干扰 保证 数控机床正常运行。一般都采用辐射式接地法，即数控 的信号地与强电地 框架地 机床地等连到公共接地 点上 接地排 ，接地铜排再与大地连接。接地要可靠， 总的接地电阻要小。 如图 捷克 S K O D A H C W 3 - 2 0 0 NC的数控镗铣 床的电柜中的强 电和弱电的地线端用合 理线径将它们连接到接地铜排上。按 照 S t E ME N S 2 0 0 6 年 8 4 0 D简 明调试手册中要求 “ 关于系统的接地电 阻，国家是有标准的，其阻值应不大于 O ． 0 1欧。 ” 除了西门子设备的强电端要接地外，弱电部分 如 2 4 V的零也应与地线相连，这点非常重要。 尽量不要使用 中线 N ，不要乱接 N至 P E 。如要使 用 AC2 2 0 V ，应该 装 3 8 0 V ／ 2 2 0 V变压器 为好。 同时要 把各中线 N接到“ 接零排” 上。变压器外壳接地。“ 接地排” 与 “ 接零排”是应分开接的。 2 将电磁干扰问题 E MC 影响减为最小 使用短 和粗 的接地线连 接到公共接地点或 接地排 上。特别重要的是连接到变频器的任何控制设备 比如 一 台 P L C也要使用短和粗 的导线接地。最好采用扁平 导线 如金属网 因其在高频时阻抗较低。电机电缆的 地线应直接连接到相应变频器的接地端子 P E 。 控制电缆最好用屏蔽电缆。驱动电机的动力电缆应 采用屏蔽电缆。 电气柜中的各部件布局要合理 驱动器要与弱电部 分的电气元件应保持适 当的安装距离。各部件应直接安 装在大底板上 无漆镀锌板 ，特别是驱动部件保持与 大底板的最大面积的接触，以减少驱动器的电磁干扰。 布线 电机电缆应独立于其它电缆走线，其最／ J ＼ E 离为 5 0 0 mm。避免电机 电缆与其它电缆平行走线。同 时必须用电缆夹子把 电机电缆和控制电缆的屏蔽层固定 到安装板上接地。 3 散热和防尘问题 电气柜应达到 I P 5 4的防护等级，要能够达到密封、 防尘、防潮。特别是导电的粉尘或水分进入，会 引起短 路等严重后果。 电气柜内的发热源，如驱动模块的四周要有散热空 间 1 0 0 mm 以上 。 电气柜应尽 量密封。可按 照捷克 SK OD AHC W 6 8 第0 1 期数控机床市场 3 2 0 0 NC的数控镗铣床 电柜 的密封方法。 见图 2 1划 S K ODA的数控镗铣床 Y轴的走线 安装电柜空调，并根据当地的实际情况适当加大制 冷量。用上出风的空调其出风 口应准发热元器件，其效 果就比较直接，而且 内部的温度分布 比较均匀好，能起 到 除潮的效果。如采用排风扇散热，就不能保证电气柜 的密封性。 为什么上海地区数控机床的电气柜外面还要加空调 小房子 [ 1 ]电气柜空调 的制冷量太小，不能满足上海高温 的天气。 [ 2 ] 主要考虑这台机床的价值较高，是重、大、精、 稀的关键设备， 日、夜三班连续加工。 [ 3 ] 事实证明加了空调小房子后，使温度保持衡定， 能较大地减少机床 的故障率，同时能大大地减少电气柜 中的灰尘和去湿。加装空调小房子是很合算的。 4 制定好 电气和机械的工艺施工方案， 认 真 地 去 做 机床接线和布线 问题 包括油管路非常重要，它 的好，坏直接影响机床的故障率。 与国外数控机 床相 比，电气和机械 的工艺施工有 一 定的差距，应该要好好学习。我们要领导重视，参照 S I E M E N S的工艺要 求，制定 好电气和机械 的工艺施工 方案，要讲 “ 认真”二字，特别是重、大型数控机床， 一 定能够在 数控电柜 的制作和布 线上有一个极大 的改 观，从而大大地降低数控机床的故障率。 我们期待我 国的数控机床制造商及电气柜制造商能 够制造 出可与国外最好的电气 E L b , 美的电气柜和数控机 床来，为振兴和发展我国的数控机床制造业。也