機電一體化設(shè)備硬件故障快速解決方法探究

徐永健

摘要：隨著經(jīng)濟和各行各業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)階段，隨著科學技術(shù)的高速發(fā)展，機電一體化已經(jīng)成為了企業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路，機電一體化設(shè)備也逐漸地成為了企業(yè)發(fā)展的重要保障，然而，機電一體化設(shè)備始終處于較為特殊的環(huán)境之中，在日常生產(chǎn)經(jīng)營過程中，由于長時間的連續(xù)性、不間斷的工作，機電設(shè)備中的零部件會出現(xiàn)嚴重的磨損，這就給故障提供了滋生的土壤。而一旦機電設(shè)備出現(xiàn)問題，會給企業(yè)的正常生產(chǎn)活動帶來了災難，降低企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，而且給安全生產(chǎn)帶來了一定的隱患，甚至給企業(yè)帶來巨大的損失。對機電設(shè)備的故障檢測方法進行了不斷優(yōu)化，總結(jié)出快速解決機電一體化設(shè)備硬件故障的方法，并經(jīng)過實際教學應用證明，方法切實可行。該方法可以為參賽學生提供技術(shù)指導，也可以為機電設(shè)備維修人員解決工作中的實際問題提供參考。

關(guān)鍵詞：機電設(shè)備;故障檢測;解決方法

引言

隨著我國裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，對機電一體化設(shè)備裝調(diào)維修人員的專業(yè)素質(zhì)要求不斷提高，對該方面人才需求逐年加大。而機電設(shè)備在使用的過程中，常常出現(xiàn)一系列故障問題，為了提高工作效率，快速解決設(shè)備故障成為重中之重。機電一體化設(shè)備結(jié)構(gòu)、功能復雜，故障維修難度較大，但卻提出了較高的可靠性控制要求?；诖?，本文對機電一體化設(shè)備的故障維修特點展開了分析，提出了故障維修應對策略，然后分析了影響設(shè)備可靠性的因素和設(shè)備可靠性提高策略，為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

1機電一體化設(shè)備的故障特點

一般情況下，機電一體化設(shè)備的機械設(shè)備故障問題在實際診斷的過程中很容易被發(fā)現(xiàn)，維修人員可以在設(shè)備運行的過程中進行直接觀察。機電一體化設(shè)備的電子設(shè)備的故障問題也較為容易發(fā)現(xiàn)，在機械設(shè)備進行工作時，如果其不能進行正常運行或者是不能按照預定動作運行，則基本上可以證明是電子設(shè)備出現(xiàn)了故障問題。通常時候，導致電子設(shè)備出現(xiàn)故障問題的原因是電子線路出現(xiàn)了問題，使得指令不能有效地傳達給機械設(shè)備，進而導致機械設(shè)備無法正常運行。另外，也可以是因為電子線路的部件對機械設(shè)備進行了相關(guān)的檢測，并沒有得到有效的工作目標，從而導致機械設(shè)備停運。

2機電一體化設(shè)備安裝調(diào)試探析

2.1安裝

第一，設(shè)備警示燈的安裝技術(shù)，在警示燈上存在五條接線。其中紅色接線是設(shè)備電源線，比較細的紅色粗線是電源警示燈控制接線，綠色表示安全，也就是表示警示燈的控制電源線。棕色電源線起到公共作用。設(shè)備在安裝之后投入使用，接線線路會存在破壞的情況，利用萬用歐姆擋判定電源正負極之后開始接線。第二，警示燈與變頻端輸出端屬于統(tǒng)一的控制端子，與公共端子連接之后，警示燈處于正常運行狀態(tài)。具體的接線方式就是連接三菱 PLC模塊上的24V 電源正負極電源。第三，電磁閥接線安裝連接，機電一體化設(shè)備中使用的電磁閥電源為 24V ，紅色、綠色分別按照順序表示為正極和負極。在機電一體化實際的操作中，電磁閥內(nèi)部線圈處于通電狀態(tài)，通電之后會有磁場產(chǎn)生，驅(qū)動閥芯運轉(zhuǎn)，這種驅(qū)動不考慮正負極，但是接錯線就會導致電磁閥指示燈不參與工作。解決這個問題的方式就是保證接線正確從而保證設(shè)備的正確運用。

2.2調(diào)試

機電設(shè)備有別于別的設(shè)備的主要原因是機電設(shè)備沒有經(jīng)過負荷實驗就直接出廠，因此在安裝之前應該對機電設(shè)備進行調(diào)試確保設(shè)備安裝的準確性。第一，機電設(shè)備一般都是二手設(shè)備，新施工之前就拆卸、安裝過機電設(shè)備，很難保證第二次安裝的使用性能。調(diào)試人員需要在開始之前對設(shè)備進行檢查，確保設(shè)備性能的合理發(fā)揮。第二，在調(diào)試的過程中做好規(guī)范化指導，編寫設(shè)備調(diào)試報告的時候必須要保證有理有據(jù)，編寫人員在掌握現(xiàn)場資料和數(shù)據(jù)。對于調(diào)試過程中記錄涉及到數(shù)據(jù)，為保證調(diào)試的科學性合理性，對調(diào)試過程中涉及到的數(shù)據(jù)做好記錄和被備份，與機電一體化的設(shè)備標準對比。如果數(shù)據(jù)有誤差和缺陷，找出缺陷部分編寫到報告中區(qū)。如果有不能解決的問題，也要及時編寫到報告中去，保證信息的完整可靠。

3影響可靠性的因素

加強設(shè)備可靠性分析和設(shè)計，能夠使設(shè)備運行的可靠性得到有效提高。就目前來看，機電一體化設(shè)備的運行將受到多重因素影響，未能加強對各個因素的把控將給設(shè)備穩(wěn)定運行帶來威脅。首先，設(shè)備結(jié)構(gòu)、功能復雜，未能準確實現(xiàn)機械部分設(shè)計將造成設(shè)備在運動或承力的過程中發(fā)生問題。而設(shè)備電子元器件較多，運行過程中容易產(chǎn)生電磁能量。未能科學完成設(shè)備設(shè)計，將造成設(shè)備運行過程中發(fā)生電磁干擾，出現(xiàn)控制錯誤，導致設(shè)備工作準確性下降。其次，機電一體化設(shè)備中包含大量的基礎(chǔ)元器件，導致設(shè)備可靠性受到了元器件工作可靠性影響。從數(shù)學概率角度來看，設(shè)備失效概率為單位元器件失效概率之和。因此一旦設(shè)備元器件質(zhì)量不佳，就將導致設(shè)備故障率升高，最終造成設(shè)備無法保證可靠運行。最后，設(shè)備功能需要依靠各種元器件連接實現(xiàn)，而不同元器件結(jié)構(gòu)不同，連接方式存在一定差異，使得設(shè)備內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)復雜。未能規(guī)范的連接和組裝，容易導致設(shè)備后期因振動出現(xiàn)接觸不良等問題，繼而造成設(shè)備無法正常運行。

4機電一體化設(shè)備故障預防維修的有效措施

4.1氣路故障的檢測與排除

機電一體化設(shè)備氣動元件是整個實訓裝置的最終執(zhí)行部分，包括機械手臂和傳送帶推料氣缸，分別由氣缸和氣馬達驅(qū)動，氣動系統(tǒng)故障的排除也比較容易。對于氣路的檢測，學生首先要檢查供氣總閥是否打開，氣壓是否達到規(guī)定壓力，氣路中有無漏氣現(xiàn)象。如果以上檢查都沒有問題，再檢查各節(jié)氣閥的打開程度，為了方便調(diào)試，學生可以將各個節(jié)氣閥開度調(diào)到最大;其次，學生要根據(jù)各機械部件的運行速度，再逐個調(diào)節(jié)節(jié)氣閥開度，以達到理想的運行速度;最后，學生要檢查執(zhí)行元件與電磁閥的一一對應是否混亂，具體操作可用手按動電磁換向閥頂部的手動按鈕，觀察各種氣動元件的執(zhí)行是否對應正確。

4.2實施多樣化檢修

在機電一體化設(shè)備日常工作過程中，考慮到各種元器件都可能發(fā)生故障，還應通過多樣化檢修保證設(shè)備安全。首先，還應定期開展檢修工作，根據(jù)設(shè)備可靠性分析結(jié)果判斷設(shè)備故障發(fā)生幾率，確定強制檢修時間，能夠通過人工干預避免設(shè)備發(fā)生故障，達到加強故障預防的目標。采取該種維修策略，需要加強設(shè)備運行規(guī)律分析，并根據(jù)維修資源制定科學維修計劃，在加強成本控制的同時，保證設(shè)備穩(wěn)定運行。其次，可以采用視情維修策略，根據(jù)設(shè)備故障機理和性質(zhì)對設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)測，保證設(shè)備故障活動得到及時發(fā)現(xiàn)，從而盡早采取措施進行設(shè)備維修。通過主動維修，能夠避免設(shè)備故障發(fā)生帶來嚴重后果，達到減少維修范圍的目標。最后，需要采取事后改進維修策略，就是在設(shè)備發(fā)生故障后對設(shè)備實施維修的同時，完成設(shè)備設(shè)計改進，如通過增加容錯補償設(shè)置降低設(shè)備故障發(fā)生率，為設(shè)備可靠運行提供保障。采取該種策略，應確保設(shè)備故障發(fā)生不會帶來大范圍影響，并且同類故障發(fā)生頻率較高，因此需要引進先進工藝技術(shù)對設(shè)備進行改造，以便使設(shè)備運行功能可以保持正常。實際在設(shè)備改造過程中，還應從利用率、可靠性和安全性等多個方面進行考量，保證維修策略具有一定經(jīng)濟性的同時，能夠使設(shè)備使用壽命得到延長。

4.3提高機電一體化設(shè)備檢修和維護人員的綜合素質(zhì)

檢修與維護崗位的重要性毋庸置疑，無形中提高了機電一體化設(shè)備維護與檢修人員的工作標準，保障機電設(shè)備的正常運行。這就需要加錢檢修與維護人員專業(yè)知識的培訓工作，提高崗位人員的專業(yè)知識，加強崗位人員的安全意識教育與培訓工作，促進綜合素養(yǎng)的有效提升。企業(yè)要為檢修和維護人員提供學習的機會，通過專家講座等方式，提升崗位人員的專業(yè)技能，并對典型的企業(yè)安全事故進行深度剖析，提升崗位人員的危險意識，促進檢修和維護人員對機電一體化設(shè)備的性能與結(jié)構(gòu)進行了解，有利于提高檢修和維護人員的工作效率，使其高效、及時的完成故障排查工作，進而保證機電一體化的安全運行，促進企業(yè)生產(chǎn)的高效性與實效性。

4.4靜態(tài)故障的檢測

靜態(tài)故障是指設(shè)備在上電后還未運行時表現(xiàn)出的故障，主要體現(xiàn)在各種傳感器上。如果在設(shè)備上電后所有傳感器電源燈未亮。這時，學生只需檢測實訓臺24V供電電源是否有故障。如果電源保險管已經(jīng)燒壞，則可以肯定線路中存在短路。對于這個故障，學生要觀察實訓臺插線，看有無明顯的插線錯誤，如果沒有，可將萬用表調(diào)到歐姆檔，逐段檢測短路點。如果電源和保險管都是好的，則需要檢測線路中是否存在斷路，學生可以將萬用表調(diào)到直流50v檔逐段查找故障點。如果僅僅是個別傳感器電源燈不亮，可以用萬用表表筆直接給傳感器供電，如果電源燈可以亮，則存在線路斷路問題，檢測線路即可;如果依然不亮，則考慮傳感器損壞，更換傳感器即可。

4.5落實常態(tài)化保養(yǎng)

經(jīng)過長期運行，設(shè)備容易出現(xiàn)接觸不良、各部分配合不佳等問題，給設(shè)備運行留下隱患。落實常態(tài)化保養(yǎng)工作，能夠及時消除各種隱患，使設(shè)備運行的可靠性得到增強。結(jié)合設(shè)備性能和故障特點，還應建立科學的保養(yǎng)計劃，通過點檢、巡檢等措施及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，從而采取有效保養(yǎng)手段保證設(shè)備工作正常。在日常巡檢期間，還應通過觀察設(shè)備功能指示情況確定設(shè)備是否存在異常，在確定設(shè)備各項指標處于正常范圍的基礎(chǔ)上，應確認設(shè)備零件、防護裝置等是否存在變色、變形等情況，設(shè)備本體是否存在異味，并根據(jù)設(shè)備振動音律等確定是否存在聲音異常。在確保安全的前提下，人員還應通過手摸方式確定接頭是否松動，保證各連接件得到緊固。按照設(shè)備說明書，可以做到定期更換油液、清洗設(shè)備，及時開展防銹、電源維護等不同工作。針對磨損較大的設(shè)備，還應結(jié)合設(shè)備類型完成相應潤滑油的涂抹，及時完成油污的清理，繼而使設(shè)備維持良好運行狀態(tài)。

4.6完善保養(yǎng)與維護制度

完善的保養(yǎng)與維護制度，是企業(yè)重要的管理制度，在制度的制定過程中，需要充分結(jié)合設(shè)備使用說明與設(shè)備的實際使用情況，進而科學的制定設(shè)備定期檢查的時間，進而保證設(shè)備的正常運營。完善的保養(yǎng)與維護制度，能讓設(shè)備的維修有據(jù)可依，提高了設(shè)備的工作效率，降低維修工作者的工作壓力。提高檢修人員的維修意識，明確自身的職責，主動的加入設(shè)備的檢修活動中，保證機電一體化的安全性與穩(wěn)定性。為了防止工作人員的意識性失誤，企業(yè)還要對檢查工作人員進行監(jiān)督管理。尤其在設(shè)備的特殊位置的檢修活動中，檢修人員一定具備高度的專業(yè)性，且部門領(lǐng)導親自監(jiān)督。在檢修工作完成后，監(jiān)督工作者要對設(shè)備的現(xiàn)場運營情況進行有效的觀察，并對檢修工作作好記錄。不僅能有效提升檢修人員的工作質(zhì)量與工作效率，還能保證設(shè)備的平穩(wěn)運行。

4.7電磁干擾對機電一體化設(shè)備可靠性

機電一體化設(shè)備在實際運行的過程中，主要是利用電能對電氣設(shè)備進行控制，因此，機電一體化設(shè)備的運行過程往往會伴隨著電磁能量的轉(zhuǎn)換，且電磁能量轉(zhuǎn)換也會不可避免地對周圍的環(huán)境造成一定的影響，且機電一體化設(shè)備在實際工作的時候，也容易受到所處工作環(huán)境的影響，進而對設(shè)備的可靠性造成影響。除此之外，數(shù)控機床和加工中心是機電一體化設(shè)備的重要產(chǎn)物，其在運行過程中，受到電磁環(huán)境的影響也較為嚴重。目前，機電一體化設(shè)備受到電磁干擾的情況主要可以分為以下幾種情況：第一，機電一體化設(shè)備的交流供電系統(tǒng)在實際運行的過程中，會受到鄰近大功率用電設(shè)備啟動的影響，例如，電焊機的使用等，會導致交流供電系統(tǒng)的電源和電壓出現(xiàn)波動，最終影響設(shè)備的可靠性;第二，機電一體化設(shè)備在運行的時候，其直流電源的負載能力本身較弱，受到周圍電磁的干擾，使得電源電壓出現(xiàn)波動。對于以上電磁干擾問題，工作人員需要加強對電路連接的分析，提高電路連接的準確度，進而優(yōu)化設(shè)備的運行環(huán)境。另外，工作人員還需要采取相應的電磁屏蔽措施，不斷提高機電一體化設(shè)備的運行可靠性。

4.8變頻器故障檢測與排除

變頻器故障的主要體現(xiàn)是變頻器無輸出。解決此類故障首先要關(guān)閉PLC電源，學生可以用變頻器模塊面板上的手撥開關(guān)進行手動給信號，并觀察運行情況。如果可以正常運行，這時打開PLC，觀察PLC面板上相對應的變頻器控制點位有無輸出，如果PLC的相應點位有輸出，可以判斷出故障出現(xiàn)在PLC與變頻器之間的接線上，檢查線路進行故障解決; 如果PLC的相應點位沒有輸出，則是編程問題，需要檢查PLC程序。如果手動給信號變頻器依然無輸出，可將萬用表撥到交流500V檔位，依次檢測變頻器輸入端子U、V、W各相線電壓是否正常，如果正常，可判定為變頻器設(shè)置問題或變頻器損壞。

4.9機電一體化設(shè)備故障診斷方法

第一，油液磨損識別技術(shù)，結(jié)合油液的實際成分分析設(shè)備運行的物理變化、影響，來確定機械設(shè)備的磨損程度。這項技術(shù)非常直觀，因此在實際的診斷運用中非常普遍。第二，離線或者是在線診斷技術(shù)，實離線診斷指的是定期或者是不定期的進行巡檢，采集設(shè)備運行數(shù)據(jù)利用計算機分析，確定是否存在故障，這項技術(shù)具備很高的科技程度，但是無法及時處理突發(fā)故障。在線診斷是將診斷儀器和設(shè)備連接在一起監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)，在突發(fā)故障的捕捉和分析上靈活性更高。第三，設(shè)備參數(shù)檢測技術(shù)的參數(shù)是不確定的，設(shè)備故障發(fā)生之后部分參數(shù)也會相應發(fā)生改變，如電壓、電路電功率等。因此使用專用儀器設(shè)備來檢測設(shè)備參數(shù)，將檢測到的設(shè)備參數(shù)和正常參數(shù)的比較明確故障范圍和故障元件。這一項診斷技術(shù)具有很強的可操作性和準確性，因此被普遍提倡使用。第四，故障診斷專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)是集合眾多專業(yè)知識組成的程序，具有大范圍和診斷效率高的特點，因此在市面上發(fā)展出了多種形式，能夠更加客觀的反應機械設(shè)備的故障的問題。

結(jié)語

機電一體化設(shè)備同時帶有機械和電子設(shè)備的故障特點，導致設(shè)備維修具有較大難度，還要明確設(shè)備結(jié)構(gòu)組成和工作原理，按照一定順序完成故障排查，并通過科學分析完成隱蔽性故障查找。而設(shè)備可靠性也將受到多種因素干擾，通過多樣化檢修和常態(tài)化保養(yǎng)加強設(shè)備健康管理，最終使設(shè)備的可靠性得到提高。總之，機電一體化設(shè)備出現(xiàn)的故障復雜多樣，我們只要按一定排查順序和檢測方法進行檢查解決，所有問題都會迎刃而解。筆者通過實際應用證明，以上方法切實可行，可以快速查找、解決機電一體化設(shè)備的硬件故障。同時，我們應當健全機電一體化故障診斷方法和技術(shù)，從而提升工作效率，促進機電一體化穩(wěn)步發(fā)展。

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【基金項目】廣西職業(yè)教育專業(yè)發(fā)展研究基地——電氣技術(shù)應用專業(yè)群發(fā)展研究基地（桂教職成2018? 37號）