齊婷婷

（寶雞鈦業(yè)股份有限公司，陜西寶雞 721014）

0 引言

25 t 軌道式操作機為德國進口設(shè)備，為全液壓傳動，是萬噸自由鍛造壓機的配套輔助設(shè)備，主要用于夾持軸類鍛件及坯料，配合萬噸壓機進行鍛造操作，能減輕工人勞動強度，實現(xiàn)鍛件生產(chǎn)機械化，有效提高鍛造生產(chǎn)工作效率，并可節(jié)省勞動力。設(shè)備通過電氣、液壓控制完成不同的組合動作，以滿足多種鍛造操作需求。25 t 操作機有大車行走、鉗桿升降、鉗口夾緊、松開、鉗桿平移、鉗桿角移、鉗桿傾斜等功能（圖1）。

圖1 25 t 軌道式操作機

1 控制系統(tǒng)及工作原理

（1）電控系統(tǒng)。25 t 操作機電控系統(tǒng)由3 組控制柜和1個操作臺組成。+E11 柜為操作機電源柜，為+E10 柜、+E12 柜提供380 V、220 V 電源。該電源柜裝有隔離開關(guān)、三相電檢測模塊、SIEMENS RS485 中繼器等，正面裝有總電源開關(guān)、三相電流指示儀表。

+E10 柜為工控機柜，安裝在萬噸操作室內(nèi)，其正面是一臺工控機和兩排工作狀態(tài)指示，柜內(nèi)裝有開關(guān)電源、變壓器、中間繼電器、直流電壓變送器、SIEMENS RS485 中繼器、PLC 等。

+E12 柜為控制柜，安裝在25 t 操作機本體上，該控制柜隨著操作機本體運動，通過懸掛式電纜滑線提供穩(wěn)定的電源及電氣信號，柜內(nèi)安裝有變壓器、軟啟動器、整流變壓器、安全繼電器、電機啟動接觸器、電機保護模塊、PLC 等。

+P10 柜為操作臺，安裝在萬噸操作室內(nèi)，操作臺內(nèi)部安裝有±10 V 電源模塊、PLC；操作臺面板上安裝有3 套操作手柄、2個鑰匙開關(guān)、42 個按鈕開關(guān)，分別控制操作機鎖定、大車行走、鉗口旋轉(zhuǎn)、鉗口加緊、松開、鉗桿平移、鉗桿角移、鉗桿傾斜及鍛造過程中尺寸校正等功能。操作臺下方安裝有2 套腳踏板，控制鉗口的提升、下降。

操作人員坐在操作臺前，通過HMI 顯示操作腳踏板、按鈕、操作手柄，實現(xiàn)操作人員單手操作。

（2）25 t 操作機PROFIBUS 的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。由25 t 操作機PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)圖2 可以看出，通過PROFIBUS 通信線，將分布式I/O 設(shè)備、傳動裝置等設(shè)備連接起來。在25 t 操作機PLC 的PROFIBUS 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，帶集成DP 口的CPU315-2DP 作為主站，ET200M（E12 柜、P10 柜）、集成有DP 接口的PC-Robot 作為從站，通過PROFIBUS 現(xiàn)場總線，可以實現(xiàn)主站和從站之間的通信。

圖2 25 t 操作機Profibus網(wǎng)絡(luò)組態(tài)

（3）工作原理。萬噸自由鍛壓機25 t 操作機控制系統(tǒng)單獨采用西門子S7-300 PLC 和PC集控數(shù)據(jù)位置采集系統(tǒng)作為主控系統(tǒng)。西門子S7-300 PLC 主要負責采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)溫度、壓力、液位、電機啟動保護、換向閥動作等。PC 集控數(shù)據(jù)位置采集系統(tǒng)主要采集操作機所有的位置傳感器信號（如大車行走位置、鉗口上下位置、旋轉(zhuǎn)角度等），通過運算，輸出給操作機所有動作的比例閥信號，控制操作機位置動作。PC 集控數(shù)據(jù)位置采集系統(tǒng)控制原理如圖3 所示，如果操作機PC 不工作或損壞，會影響到整個操作機動作（如大車行走、鉗口動作）。

圖3 PC 集控數(shù)據(jù)位置采集系統(tǒng)控制原理

2 25 t 軌道式操作機常見故障與維修案例

（1）25 t 軌道式操作機110 kW 主電機（型號：K21R 315S 4 LL TWS HW）無法正常啟動。該電機采用軟啟動器啟動（圖4）。在啟動過程中，檢查PLC 輸出模塊（6ES7 322-1FF01-0AA0）A0.0 燈亮，有輸出，接觸器225K2 線圈得電，接觸器主觸點閉合，西門子軟啟動器在啟動過程中，故障“Overload”燈亮，軟啟動器報警，電機無法正常啟動。手動盤車，電機帶動油泵卡滯。將電機和油泵脫開，用手可輕松盤動電機輸出軸，而油泵輸入軸完全卡死。將油泵進行拆解并檢修，恢復110 kW 電機輸出軸和油泵輸入軸鎖緊裝置連接，檢查無誤后，重新啟動。電機啟動信號正常，接觸器合閘正常，軟啟動器帶動電機平滑啟動，電機運行正常。該故障是由于外部負載故障，引起軟啟動器過載保護，導致主電機無法正常啟動。

圖4 主電機啟動原理

（2）25 t 軌道式操作機110 kW 主電機（型號：K21R 315S 4 LL TWS HW）無法正常啟動。在啟動過程中，檢查電機啟動輸入信號正常，PLC 輸出模塊（6ES7 322-1FF01-0AA0）無輸出，接觸器225K2 不吸合。查看PLC 程序，PLC 輸出條件無法滿足，該模塊電源為AC 220 V，整個模塊無電源。該模塊得電的條件是安全繼電器（PILZ PNOZ X4）正常輸出。該安全繼電器為雙通道信號型，只有兩個通道（S11、S12）信號都正常時，安全繼電器才能正常工作。用多用表測量205K1 安全繼電器電源AC 220 V 正常，檢查通道S11，S12，中間繼電器13K2，13K3 得電正常，均屬于吸合狀態(tài)，操作機南、北兩側(cè)，操作機液壓站3 個急停開關(guān)狀態(tài)正常。在正常情況下，當安全繼電器電源正常，通道S11，S12 信號正常時，安全繼電器應(yīng)有AC 220 V 輸出，PLC 應(yīng)工作正常，保證2 臺110 kW 電機正常啟動。但當條件均滿足，安全繼電器依舊無輸出，說明安全繼電器壞，更換后，主電機正常啟動。

（3）25 t 軌道式操作機鉗口旋轉(zhuǎn)失控。在自動條件下，操作機鉗口在不給定信號的條件下，鉗口旋轉(zhuǎn)失控；打開+E10 柜門，將鑰匙旋鈕放置“手動”位置，鉗口旋轉(zhuǎn)依舊失控。檢查操作手柄，該操作手柄129S1 控制12 個動作，其中操作機前進/后退，鉗口左旋轉(zhuǎn)/右旋轉(zhuǎn)各帶有一個電位器，+P10 柜子端子102、106之間電壓-10 V，端子110、106 之間電壓+10 V，操作手柄接線端子1.01 和2.02 兩個開關(guān)量均為斷開狀態(tài)，各連接線之間均無粘連。此時，操作手柄處于中位，說明鉗口旋轉(zhuǎn)失控信號不是由操作手柄給定；測量鉗口旋轉(zhuǎn)直流電壓變送器71U6 輸入1.2 V，輸出1.2 mA；操作手柄在不給定信號的條件下，PC 持續(xù)輸出信號給至直流電壓變送器。檢查發(fā)現(xiàn)執(zhí)行液壓元件比例閥72Y6 帶電氣反饋，反饋信號72.8 輸入至PLC PW260，PLC 和PC 之間通過PROFIBUS 總線通信傳輸，PC 有持續(xù)糾偏信號輸出。懷疑比例伺服閥故障。更換鉗口旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置比例伺服閥72Y6，重啟電機，鉗口旋轉(zhuǎn)失控現(xiàn)象消失。在不打動作的條件下，鉗口靜止不動；在手動條件下，鉗口旋轉(zhuǎn)可控；在自動條件下，給定30°信號，鉗口旋轉(zhuǎn)30°；給定60°信號，鉗口旋轉(zhuǎn)60°，鉗口旋轉(zhuǎn)準確可控。通過該故障的維修處理，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，操作手柄在不給定信號的條件下，PC 依舊有輸出，這是因為72Y6 比例閥帶有反饋信號，啟泵后，比例閥故障，將反饋的位移信號值輸入給PLC，PLC 通過運算，將運算值輸入給PC，PC 將信號輸出給直流電壓變送器，直流電壓變送器的輸出信號直接控制比例閥。因比例閥故障，反饋的位移信號與輸入信號不相等，主閥芯不在中位，閥芯位置系統(tǒng)閉環(huán)持續(xù)輸出糾偏信號，導致旋轉(zhuǎn)失控。

（4）25 t 軌道式操作機ADDI-DATA 采集卡PX901-AG 25號端子所對應(yīng)的瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）BZW06-13B 被擊穿。該瞬態(tài)電壓抑制器鉗位電壓21.2 V，擊穿電壓14.3～15.8 V，功率600 W。該數(shù)據(jù)采集卡13 個壓力輸入信號，1 個壓機行程輸入信號，8 個模擬量輸出信號。25 號端子所對應(yīng)信號為上傾/下傾壓力變送器信號輸出，信號輸出為4～20 mA，該瞬態(tài)電壓抑制器在數(shù)據(jù)采集卡送電瞬間被擊穿，說明該回路有24 V 高電壓。斷開空開11F5，檢查上傾/下傾壓力變送器電源和信號線，發(fā)現(xiàn)+24 V 電源線和信號線線皮破損，用絕緣膠布將破皮處包扎處理，檢查+E12 柜56 號線、71 號線，+E10 柜49 號線均絕緣良好。更換25 號端子所對應(yīng)的瞬態(tài)電壓抑制器BZW06-13B，空開11F5 合閘，ADDI-DATA 采集卡PX901-AG 工作正常。該瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）利用器件的非線性特性將電壓鉗位到一個較低的電壓值，有效的保護了工業(yè)PC。

（5）25 t 軌道式操作機啟泵后，打動作，無反應(yīng)。出現(xiàn)該故障原因如下：①操作臺鑰匙旋鈕旋至“鎖死”位置，檢查并將其旋至“釋放”位置；②溫度顯示故障，檢查并處理；③油箱油位低；④檢查電磁閥28Y5 是否得電。

3 25 t 軌道式操作機日常維護

（1）檢查25 t 操作機主油箱油位、潤滑油箱油位，檢查溫度顯示是否正常。

（2）檢查并緊固25 t 操作機6 個編碼器底座、插頭、比例閥插頭、電磁閥插頭等。

（3）檢查并緊固25 t 操作機13 個壓力傳感器插頭。

（4）檢查工業(yè)PC 電腦主界面操作機行走、鉗口旋轉(zhuǎn)、鉗口上下、鉗口傾斜、鉗口平移、鉗口角移6 個動作界面所對應(yīng)的編碼器數(shù)值，檢查伺服閥信號、電磁閥信號是否正常。

4 結(jié)束語

25 t 軌道式操作機是萬噸壓機的配套輔助設(shè)備，其設(shè)備運行狀況直接關(guān)系萬噸壓機的生產(chǎn)進度。及時準確解決25t 軌道式操作機在使用過程中出現(xiàn)的故障，快速恢復生產(chǎn)是企業(yè)發(fā)展所需。

通過強化設(shè)備的日常維護和故障處理，對故障進行分類分析、整理、總結(jié)，在故障判斷時可以縮小故障點的范圍，增加故障判斷的準確性，提高檢修效率；在維護時可以做到精準維護，降低維修人員勞動強度，減少檢維修時間，使設(shè)備運行更加安全和經(jīng)濟。

分析25 t 軌道式操作機在生產(chǎn)運行過程中常見故障原因，給出有針對性的維修策略，并提出設(shè)備日常維護保養(yǎng)中的注意事項，做到提前排除故障隱患，做好預(yù)防性檢修，提高設(shè)備利用率，保障生產(chǎn)有序，穩(wěn)定進行。