徐永健

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和各行各業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)階段，隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)電一體化已經(jīng)成為了企業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路，機(jī)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(jī)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(shí)間的連續(xù)性、不間斷的工作，機(jī)電設(shè)備中的零部件會出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損，這就給故障提供了滋生的土壤。而一旦機(jī)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(zāi)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(jī)電設(shè)備的故障檢測方法進(jìn)行了不斷優(yōu)化，總結(jié)出快速解決機(jī)電一體化設(shè)備硬件故障的方法，并經(jīng)過實(shí)際教學(xué)應(yīng)用證明，方法切實(shí)可行。該方法可以為參賽學(xué)生提供技術(shù)指導(dǎo)，也可以為機(jī)電設(shè)備維修人員解決工作中的實(shí)際問題提供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)電一體化設(shè)備結(jié)構(gòu)、功能復(fù)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(jī)電一體化設(shè)備的故障維修特點(diǎn)展開了分析，提出了故障維修應(yīng)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(jī)電一體化設(shè)備的故障特點(diǎn)

一般情況下，機(jī)電一體化設(shè)備的機(jī)械設(shè)備故障問題在實(shí)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(yùn)行的過程中進(jìn)行直接觀察。機(jī)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(jī)械設(shè)備進(jìn)行工作時(shí)，如果其不能進(jìn)行正常運(yùn)行或者是不能按照預(yù)定動作運(yùn)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(shí)候，導(dǎo)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(dá)給機(jī)械設(shè)備，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備無法正常運(yùn)行。另外，也可以是因?yàn)殡娮泳€路的部件對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行了相關(guān)的檢測，并沒有得到有效的工作目標(biāo)，從而導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備停運(yùn)。

2機(jī)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(xì)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(fù)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(yùn)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(fù)極電源。第三，電磁閥接線安裝連接，機(jī)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(fù)極。在機(jī)電一體化實(shí)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(yùn)轉(zhuǎn)，這種驅(qū)動不考慮正負(fù)極，但是接錯(cuò)線就會導(dǎo)致電磁閥指示燈不參與工作。解決這個(gè)問題的方式就是保證接線正確從而保證設(shè)備的正確運(yùn)用。

2.2調(diào)試

機(jī)電設(shè)備有別于別的設(shè)備的主要原因是機(jī)電設(shè)備沒有經(jīng)過負(fù)荷實(shí)驗(yàn)就直接出廠，因此在安裝之前應(yīng)該對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行調(diào)試確保設(shè)備安裝的準(zhǔn)確性。第一，機(jī)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(jī)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(jìn)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(dǎo)，編寫設(shè)備調(diào)試報(bào)告的時(shí)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(xué)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(jī)電一體化的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)對比。如果數(shù)據(jù)有誤差和缺陷，找出缺陷部分編寫到報(bào)告中區(qū)。如果有不能解決的問題，也要及時(shí)編寫到報(bào)告中去，保證信息的完整可靠。

3影響可靠性的因素

加強(qiáng)設(shè)備可靠性分析和設(shè)計(jì)，能夠使設(shè)備運(yùn)行的可靠性得到有效提高。就目前來看，機(jī)電一體化設(shè)備的運(yùn)行將受到多重因素影響，未能加強(qiáng)對各個(gè)因素的把控將給設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行帶來威脅。首先，設(shè)備結(jié)構(gòu)、功能復(fù)雜，未能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)機(jī)械部分設(shè)計(jì)將造成設(shè)備在運(yùn)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(yùn)行過程中容易產(chǎn)生電磁能量。未能科學(xué)完成設(shè)備設(shè)計(jì)，將造成設(shè)備運(yùn)行過程中發(fā)生電磁干擾，出現(xiàn)控制錯(cuò)誤，導(dǎo)致設(shè)備工作準(zhǔn)確性下降。其次，機(jī)電一體化設(shè)備中包含大量的基礎(chǔ)元器件，導(dǎo)致設(shè)備可靠性受到了元器件工作可靠性影響。從數(shù)學(xué)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(dǎo)致設(shè)備故障率升高，最終造成設(shè)備無法保證可靠運(yùn)行。最后，設(shè)備功能需要依靠各種元器件連接實(shí)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(fù)雜。未能規(guī)范的連接和組裝，容易導(dǎo)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(yùn)行。

4機(jī)電一體化設(shè)備故障預(yù)防維修的有效措施

4.1氣路故障的檢測與排除

機(jī)電一體化設(shè)備氣動元件是整個(gè)實(shí)訓(xùn)裝置的最終執(zhí)行部分，包括機(jī)械手臂和傳送帶推料氣缸，分別由氣缸和氣馬達(dá)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(xué)生首先要檢查供氣總閥是否打開，氣壓是否達(dá)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(xué)生可以將各個(gè)節(jié)氣閥開度調(diào)到最大;其次，學(xué)生要根據(jù)各機(jī)械部件的運(yùn)行速度，再逐個(gè)調(diào)節(jié)節(jié)氣閥開度，以達(dá)到理想的運(yùn)行速度;最后，學(xué)生要檢查執(zhí)行元件與電磁閥的一一對應(yīng)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(yīng)正確。

4.2實(shí)施多樣化檢修

在機(jī)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(yīng)通過多樣化檢修保證設(shè)備安全。首先，還應(yīng)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(qiáng)制檢修時(shí)間，能夠通過人工干預(yù)避免設(shè)備發(fā)生故障，達(dá)到加強(qiáng)故障預(yù)防的目標(biāo)。采取該種維修策略，需要加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行規(guī)律分析，并根據(jù)維修資源制定科學(xué)維修計(jì)劃，在加強(qiáng)成本控制的同時(shí)，保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。其次，可以采用視情維修策略，根據(jù)設(shè)備故障機(jī)理和性質(zhì)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，保證設(shè)備故障活動得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從而盡早采取措施進(jìn)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(yán)重后果，達(dá)到減少維修范圍的目標(biāo)。最后，需要采取事后改進(jìn)維修策略，就是在設(shè)備發(fā)生故障后對設(shè)備實(shí)施維修的同時(shí)，完成設(shè)備設(shè)計(jì)改進(jìn)，如通過增加容錯(cuò)補(bǔ)償設(shè)置降低設(shè)備故障發(fā)生率，為設(shè)備可靠運(yùn)行提供保障。采取該種策略，應(yīng)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(jìn)先進(jìn)工藝技術(shù)對設(shè)備進(jìn)行改造，以便使設(shè)備運(yùn)行功能可以保持正常。實(shí)際在設(shè)備改造過程中，還應(yīng)從利用率、可靠性和安全性等多個(gè)方面進(jìn)行考量，保證維修策略具有一定經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，能夠使設(shè)備使用壽命得到延長。

4.3提高機(jī)電一體化設(shè)備檢修和維護(hù)人員的綜合素質(zhì)

檢修與維護(hù)崗位的重要性毋庸置疑，無形中提高了機(jī)電一體化設(shè)備維護(hù)與檢修人員的工作標(biāo)準(zhǔn)，保障機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行。這就需要加錢檢修與維護(hù)人員專業(yè)知識的培訓(xùn)工作，提高崗位人員的專業(yè)知識，加強(qiáng)崗位人員的安全意識教育與培訓(xùn)工作，促進(jìn)綜合素養(yǎng)的有效提升。企業(yè)要為檢修和維護(hù)人員提供學(xué)習(xí)的機(jī)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(jìn)行深度剖析，提升崗位人員的危險(xiǎn)意識，促進(jìn)檢修和維護(hù)人員對機(jī)電一體化設(shè)備的性能與結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解，有利于提高檢修和維護(hù)人員的工作效率，使其高效、及時(shí)的完成故障排查工作，進(jìn)而保證機(jī)電一體化的安全運(yùn)行，促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)的高效性與實(shí)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(yùn)行時(shí)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(shí)，學(xué)生只需檢測實(shí)訓(xùn)臺24V供電電源是否有故障。如果電源保險(xiǎn)管已經(jīng)燒壞，則可以肯定線路中存在短路。對于這個(gè)故障，學(xué)生要觀察實(shí)訓(xùn)臺插線，看有無明顯的插線錯(cuò)誤，如果沒有，可將萬用表調(diào)到歐姆檔，逐段檢測短路點(diǎn)。如果電源和保險(xiǎn)管都是好的，則需要檢測線路中是否存在斷路，學(xué)生可以將萬用表調(diào)到直流50v檔逐段查找故障點(diǎn)。如果僅僅是個(gè)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(shí)常態(tài)化保養(yǎng)

經(jīng)過長期運(yùn)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(yùn)行留下隱患。落實(shí)常態(tài)化保養(yǎng)工作，能夠及時(shí)消除各種隱患，使設(shè)備運(yùn)行的可靠性得到增強(qiáng)。結(jié)合設(shè)備性能和故障特點(diǎn)，還應(yīng)建立科學(xué)的保養(yǎng)計(jì)劃，通過點(diǎn)檢、巡檢等措施及時(shí)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(yīng)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(xiàng)指標(biāo)處于正常范圍的基礎(chǔ)上，應(yīng)確認(rèn)設(shè)備零件、防護(hù)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(yīng)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(shí)開展防銹、電源維護(hù)等不同工作。針對磨損較大的設(shè)備，還應(yīng)結(jié)合設(shè)備類型完成相應(yīng)潤滑油的涂抹，及時(shí)完成油污的清理，繼而使設(shè)備維持良好運(yùn)行狀態(tài)。

4.6完善保養(yǎng)與維護(hù)制度

完善的保養(yǎng)與維護(hù)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(shí)際使用情況，進(jìn)而科學(xué)的制定設(shè)備定期檢查的時(shí)間，進(jìn)而保證設(shè)備的正常運(yùn)營。完善的保養(yǎng)與維護(hù)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(zé)，主動的加入設(shè)備的檢修活動中，保證機(jī)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(jìn)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(dǎo)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(yùn)營情況進(jìn)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(yùn)行。

4.7電磁干擾對機(jī)電一體化設(shè)備可靠性

機(jī)電一體化設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行的過程中，主要是利用電能對電氣設(shè)備進(jìn)行控制，因此，機(jī)電一體化設(shè)備的運(yùn)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(jī)電一體化設(shè)備在實(shí)際工作的時(shí)候，也容易受到所處工作環(huán)境的影響，進(jìn)而對設(shè)備的可靠性造成影響。除此之外，數(shù)控機(jī)床和加工中心是機(jī)電一體化設(shè)備的重要產(chǎn)物，其在運(yùn)行過程中，受到電磁環(huán)境的影響也較為嚴(yán)重。目前，機(jī)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(jī)電一體化設(shè)備的交流供電系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)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(jī)的使用等，會導(dǎo)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(jī)電一體化設(shè)備在運(yùn)行的時(shí)候，其直流電源的負(fù)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(qiáng)對電路連接的分析，提高電路連接的準(zhǔn)確度，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境。另外，工作人員還需要采取相應(yīng)的電磁屏蔽措施，不斷提高機(jī)電一體化設(shè)備的運(yùn)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(xué)生可以用變頻器模塊面板上的手撥開關(guān)進(jìn)行手動給信號，并觀察運(yùn)行情況。如果可以正常運(yùn)行，這時(shí)打開PLC，觀察PLC面板上相對應(yīng)的變頻器控制點(diǎn)位有無輸出，如果PLC的相應(yīng)點(diǎn)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(jìn)行故障解決; 如果PLC的相應(yīng)點(diǎn)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(jī)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(shí)際成分分析設(shè)備運(yùn)行的物理變化、影響，來確定機(jī)械設(shè)備的磨損程度。這項(xiàng)技術(shù)非常直觀，因此在實(shí)際的診斷運(yùn)用中非常普遍。第二，離線或者是在線診斷技術(shù)，實(shí)離線診斷指的是定期或者是不定期的進(jìn)行巡檢，采集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)利用計(jì)算機(jī)分析，確定是否存在故障，這項(xiàng)技術(shù)具備很高的科技程度，但是無法及時(shí)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(yùn)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(yīng)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(xiàng)診斷技術(shù)具有很強(qiáng)的可操作性和準(zhǔn)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(diǎn)，因此在市面上發(fā)展出了多種形式，能夠更加客觀的反應(yīng)機(jī)械設(shè)備的故障的問題。

結(jié)語

機(jī)電一體化設(shè)備同時(shí)帶有機(jī)械和電子設(shè)備的故障特點(diǎn)，導(dǎo)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(xué)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(qiáng)設(shè)備健康管理，最終使設(shè)備的可靠性得到提高?？傊瑱C(jī)電一體化設(shè)備出現(xiàn)的故障復(fù)雜多樣，我們只要按一定排查順序和檢測方法進(jìn)行檢查解決，所有問題都會迎刃而解。筆者通過實(shí)際應(yīng)用證明，以上方法切實(shí)可行，可以快速查找、解決機(jī)電一體化設(shè)備的硬件故障。同時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)健全機(jī)電一體化故障診斷方法和技術(shù)，從而提升工作效率，促進(jìn)機(jī)電一體化穩(wěn)步發(fā)展。

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