梁 毅

(中國工程物理研究院機械制造工藝研究所，四川綿陽 621900)

現(xiàn)在的一些建立在Windows NT平臺的SOFT型開放式CNC數(shù)控系統(tǒng)和一些工控機控制的電加工機床均使用計算機。為確保計算機系統(tǒng)的正常運轉，計算機需要恒定的電流供應。因為即使很小的電流波動也可能會導致數(shù)據(jù)丟失或系統(tǒng)崩潰。在所有的計算機中，都存在能提供恒定電流的開關電源。但在實際工作中，很多系統(tǒng)問題都是由開關電源故障引起，且這種電源引起的故障比較隱蔽，容易被忽視。

1 機床控制系統(tǒng)結構

加工中心配置為ACRAMATIC 2100E控制系統(tǒng)。ACRAMATIC 2100E是一種基于Windows NT平臺的SOFT型開放式CNC數(shù)控系統(tǒng)，使用雙PC母板及雙80486微處理器分別進行運算和機床實時控制，如圖1。計算機電源連接在WS工作處理器母板上，BB橋接板、各插件板以及RT實時處理器母板都通過總線插槽獲得電源和通訊。

2 故障現(xiàn)象

機床多次出現(xiàn)Windows NT文件丟失和系統(tǒng)找不到硬件故障。最后一次出現(xiàn)系統(tǒng)文件丟失之前，機床啟動很慢，換新的系統(tǒng)硬盤后機床啟動慢的故障仍不能消除。

3 故障維修過程

最后一次出現(xiàn)系統(tǒng)文件丟失之前，機床啟動很慢。由于存儲器內(nèi)存空間不足、內(nèi)存條松動、硬盤出現(xiàn)壞道時均容易出現(xiàn)該故障，因此刪除硬盤上一些加工程序，重新接插各接口板和內(nèi)存條，但機床啟動慢的故障沒有消除。

系統(tǒng)文件丟失后換新的系統(tǒng)硬盤，故障依舊。甚至有時啟動機床沒有任何反應，此時查看計算機電源發(fā)現(xiàn)風扇沒有工作，據(jù)此判斷計算機開關電源有故障。靜態(tài)實測電源結果:交流輸入為220 V，而輸出直流電壓5 V為4.94 V;－5 V為－4.83 V;12 V為11.34 V;－12 V為－11.37 V，即所有輸出直流電壓處于欠壓狀態(tài)，電源功率不夠，導致機床啟動很慢，需要更換開關電源。這種老式的AT電源在現(xiàn)有市場上買不到，而新的ATX電源給主板供電的輸出線接口與原主板不匹配，因此只能根據(jù)主板接口對新電源重新焊線，使其與主板接口相符。用350 W的ATX新電源后，系統(tǒng)啟動很快，機床運行半年多，以前出現(xiàn)的系統(tǒng)找不到硬件的故障再也沒出現(xiàn)。

4 故障原因分析

以前多次出現(xiàn)系統(tǒng)紅色報警:System Fail 8004E。該報警含義是電源錯誤，需要重啟系統(tǒng)，檢查電源。重新開機后機床能進入到機床操作界面，但伺服系統(tǒng)不能得電，不出現(xiàn)任何報警提示。通過啟動系統(tǒng)自診斷發(fā)現(xiàn)很多硬件沒有通過，結果如表1所示。

表1 系統(tǒng)啟動硬件自診斷

從診斷信息可知:系統(tǒng)無法識別橋接板RT接口、橋接板上的所有插件板以及實時處理器PC主板等硬件，而測試計算機輸出電壓正常，因此當時不懷疑電源有故障。出現(xiàn)該報警后，將所有的插接板拆下對其連接件的金手指清洗、去氧化膜、檢查各硬件連接板元器件無異常后安裝回原位后機床正常，因此總認為是系統(tǒng)硬件連接故障。

但是從最后一次維修可以排除硬件連接故障，故障原因應該出現(xiàn)在電源上。以前出現(xiàn)8004E報警(電源錯誤)后，靜態(tài)測量開關電源輸出電壓正常，但是沒有動態(tài)監(jiān)視機床運行過程中電源的變化。原開關電源為老式的AT電源，功率230 W，經(jīng)過10多年的使用，電器元件可能發(fā)生質變(就是元器件的技術參數(shù)與要求相差太遠，如電阻值增大、電容器容量變小、爆裂，三極管的β值變小、穿透電流變大、反向電阻變小、溫度特性變壞等)，這種元器件質變引起電源輸出電壓、功率的瞬間不足造成供電電流產(chǎn)生瞬態(tài)突變，從而影響總線、CPU、動態(tài)存儲器件和其他數(shù)字邏輯電路在運行中的邏輯狀態(tài)的高速轉換，因此有時開機時開關電源供電電流產(chǎn)生的瞬態(tài)突變影響系統(tǒng)的通訊暢通，從而出現(xiàn)找不到硬件情況的現(xiàn)象。硬盤內(nèi)是高速運轉的磁頭和類似光碟的元件構成，供電電流產(chǎn)生瞬態(tài)突變會使高速運轉的磁頭突然減速，容易損傷磁頭和內(nèi)部的磁盤表面，長時間的供電不足就會造成存放系統(tǒng)文件的物理扇區(qū)損壞，從而引起系統(tǒng)文件的丟失，導致系統(tǒng)崩潰。由于電源故障引起的機床系列故障一直沒有被發(fā)現(xiàn)，使得電源供電質量日趨下降，直到最后機床啟動緩慢的故障出現(xiàn)，才使電源的故障暴露，可見電源引起的故障具有很大的隱蔽性。

通過這例電源故障分析可知，開關電源的好壞直接關系著機床的穩(wěn)定運行。開關電源為機床計算機提供能源，如果把電流比作血液，那么開關電源就是計算機的心臟。因此選配機床開關電源時一定要選擇功率較大的優(yōu)質電源。平時對電源的硬件維護要注意防塵、防潮，以免灰塵影響電源元器件的熱量散發(fā)，潮氣引起元器件絕緣度下降。

5 結語

機床開關電源出現(xiàn)故障時表現(xiàn)形式多種多樣:系統(tǒng)找不到硬件;硬盤使用一段時間后出現(xiàn)壞道，硬盤出現(xiàn)物理扇區(qū)損壞而丟失文件;系統(tǒng)啟動慢等。這些故障原因都是開關電源輸出電壓偏低，電流不穩(wěn)定等故障造成。而機床出現(xiàn)這些故障時，我們往往只注重主板、內(nèi)存、CPU這些關鍵件的質量及接插件的連接問題，恰恰忽視了看似簡單的電源。電源帶來的故障一般比較隱蔽，容易被錯誤判斷。因此凡是使用開關電源的機床，在平時使用過程中應多監(jiān)測電源輸出變化，當輸出電壓發(fā)生變化時要及時更換，否則日趨下降的的電源質量會影響機床整體工作的穩(wěn)定性。

［1］廖明，廖芳.硬盤常見故障的分析及數(shù)據(jù)保護方法的探討［J］.計算機與信息技術，2007(6).

［2］梁毅，王志鵬，劉盛.一例加工中心軟件故障分析與排除［J］.制造技術與機床，2010(10):116－117.