機電一體化設備硬件故障快速解決方法探究

徐永健

摘要：隨著經濟和各行各業的快速發展，現階段，隨著科學技術的高速發展，機電一體化已經成為了企業發展的必經之路，機電一體化設備也逐漸地成為了企業發展的重要保障，然而，機電一體化設備始終處于較為特殊的環境之中，在日常生產經營過程中，由于長時間的連續性、不間斷的工作，機電設備中的零部件會出現嚴重的磨損，這就給故障提供了滋生的土壤。而一旦機電設備出現問題，會給企業的正常生產活動帶來了災難，降低企業的生產效率，降低企業的產品質量，而且給安全生產帶來了一定的隱患，甚至給企業帶來巨大的損失。對機電設備的故障檢測方法進行了不斷優化，總結出快速解決機電一體化設備硬件故障的方法，并經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指導，也可以為機電設備維修人員解決工作中的實際問題提供參考。

關鍵詞：機電設備;故障檢測;解決方法

引言

隨著我國裝備制造業的快速發展，對機電一體化設備裝調維修人員的專業素質要求不斷提高，對該方面人才需求逐年加大。而機電設備在使用的過程中，常常出現一系列故障問題，為了提高工作效率，快速解決設備故障成為重中之重。機電一體化設備結構、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。基于此，本文對機電一體化設備的故障維修特點展開了分析，提出了故障維修應對策略，然后分析了影響設備可靠性的因素和設備可靠性提高策略，為關注這一話題的人們提供參考。

1機電一體化設備的故障特點

一般情況下，機電一體化設備的機械設備故障問題在實際診斷的過程中很容易被發現，維修人員可以在設備運行的過程中進行直接觀察。機電一體化設備的電子設備的故障問題也較為容易發現，在機械設備進行工作時，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備出現了故障問題。通常時候，導致電子設備出現故障問題的原因是電子線路出現了問題，使得指令不能有效地傳達給機械設備，進而導致機械設備無法正常運行。另外，也可以是因為電子線路的部件對機械設備進行了相關的檢測，并沒有得到有效的工作目標，從而導致機械設備停運。

2機電一體化設備安裝調試探析

2.1安裝

第一，設備警示燈的安裝技術，在警示燈上存在五條接線。其中紅色接線是設備電源線，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。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，電磁閥內部線圈處于通電狀態，通電之后會有磁場產生，驅動閥芯運轉，這種驅動不考慮正負極，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備的正確運用。

2.2調試

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

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

4機電一體化設備故障預防維修的有效措施

4.1氣路故障的檢測與排除

機電一體化設備氣動元件是整個實訓裝置的最終執行部分，包括機械手臂和傳送帶推料氣缸，分別由氣缸和氣馬達驅動，氣動系統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，氣壓是否達到規定壓力，氣路中有無漏氣現象。如果以上檢查都沒有問題，再檢查各節氣閥的打開程度，為了方便調試，學生可以將各個節氣閥開度調到最大;其次，學生要根據各機械部件的運行速度，再逐個調節節氣閥開度，以達到理想的運行速度;最后，學生要檢查執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行是否對應正確。

4.2實施多樣化檢修

在機電一體化設備日常工作過程中，考慮到各種元器件都可能發生故障，還應通過多樣化檢修保證設備安全。首先，還應定期開展檢修工作，根據設備可靠性分析結果判斷設備故障發生幾率，確定強制檢修時間，能夠通過人工干預避免設備發生故障，達到加強故障預防的目標。采取該種維修策略，需要加強設備運行規律分析，并根據維修資源制定科學維修計劃，在加強成本控制的同時，保證設備穩定運行。其次，可以采用視情維修策略，根據設備故障機理和性質對設備運行狀態進行監測，保證設備故障活動得到及時發現，從而盡早采取措施進行設備維修。通過主動維修，能夠避免設備故障發生帶來嚴重后果，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，就是在設備發生故障后對設備實施維修的同時，完成設備設計改進，如通過增加容錯補償設置降低設備故障發生率，為設備可靠運行提供保障。采取該種策略，應確保設備故障發生不會帶來大范圍影響，并且同類故障發生頻率較高，因此需要引進先進工藝技術對設備進行改造，以便使設備運行功能可以保持正常。實際在設備改造過程中，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濟性的同時，能夠使設備使用壽命得到延長。

4.3提高機電一體化設備檢修和維護人員的綜合素質

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備維護與檢修人員的工作標準，保障機電設備的正常運行。這就需要加錢檢修與維護人員專業知識的培訓工作，提高崗位人員的專業知識，加強崗位人員的安全意識教育與培訓工作，促進綜合素養的有效提升。企業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技能，并對典型的企業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備的性能與結構進行了解，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，促進企業生產的高效性與實效性。

4.4靜態故障的檢測

靜態故障是指設備在上電后還未運行時表現出的故障，主要體現在各種傳感器上。如果在設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落實常態化保養

經過長期運行，設備容易出現接觸不良、各部分配合不佳等問題，給設備運行留下隱患。落實常態化保養工作，能夠及時消除各種隱患，使設備運行的可靠性得到增強。結合設備性能和故障特點，還應建立科學的保養計劃，通過點檢、巡檢等措施及時發現設備隱患，從而采取有效保養手段保證設備工作正常。在日常巡檢期間，還應通過觀察設備功能指示情況確定設備是否存在異常，在確定設備各項指標處于正常范圍的基礎上，應確認設備零件、防護裝置等是否存在變色、變形等情況，設備本體是否存在異味，并根據設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。按照設備說明書，可以做到定期更換油液、清洗設備，及時開展防銹、電源維護等不同工作。針對磨損較大的設備，還應結合設備類型完成相應潤滑油的涂抹，及時完成油污的清理，繼而使設備維持良好運行狀態。

4.6完善保養與維護制度

完善的保養與維護制度，是企業重要的管理制度，在制度的制定過程中，需要充分結合設備使用說明與設備的實際使用情況，進而科學的制定設備定期檢查的時間，進而保證設備的正常運營。完善的保養與維護制度，能讓設備的維修有據可依，提高了設備的工作效率，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，主動的加入設備的檢修活動中，保證機電一體化的安全性與穩定性。為了防止工作人員的意識性失誤，企業還要對檢查工作人員進行監督管理。尤其在設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性，且部門領導親自監督。在檢修工作完成后，監督工作者要對設備的現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量與工作效率，還能保證設備的平穩運行。

4.7電磁干擾對機電一體化設備可靠性

機電一體化設備在實際運行的過程中，主要是利用電能對電氣設備進行控制，因此，機電一體化設備的運行過程往往會伴隨著電磁能量的轉換，且電磁能量轉換也會不可避免地對周圍的環境造成一定的影響，且機電一體化設備在實際工作的時候，也容易受到所處工作環境的影響，進而對設備的可靠性造成影響。除此之外，數控機床和加工中心是機電一體化設備的重要產物，其在運行過程中，受到電磁環境的影響也較為嚴重。目前，機電一體化設備受到電磁干擾的情況主要可以分為以下幾種情況：第一，機電一體化設備的交流供電系統在實際運行的過程中，會受到鄰近大功率用電設備啟動的影響，例如，電焊機的使用等，會導致交流供電系統的電源和電壓出現波動，最終影響設備的可靠性;第二，機電一體化設備在運行的時候，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，進而優化設備的運行環境。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是變頻器無輸出。解決此類故障首先要關閉PLC電源，學生可以用變頻器模塊面板上的手撥開關進行手動給信號，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，可判定為變頻器設置問題或變頻器損壞。

4.9機電一體化設備故障診斷方法

第一，油液磨損識別技術，結合油液的實際成分分析設備運行的物理變化、影響，來確定機械設備的磨損程度。這項技術非常直觀，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，實離線診斷指的是定期或者是不定期的進行巡檢，采集設備運行數據利用計算機分析，確定是否存在故障，這項技術具備很高的科技程度，但是無法及時處理突發故障。在線診斷是將診斷儀器和設備連接在一起監測設備的運行狀態，在突發故障的捕捉和分析上靈活性更高。第三，設備參數檢測技術的參數是不確定的，設備故障發生之后部分參數也會相應發生改變，如電壓、電路電功率等。因此使用專用儀器設備來檢測設備參數，將檢測到的設備參數和正常參數的比較明確故障范圍和故障元件。這一項診斷技術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，該系統是集合眾多專業知識組成的程序，具有大范圍和診斷效率高的特點，因此在市面上發展出了多種形式，能夠更加客觀的反應機械設備的故障的問題。

結語

機電一體化設備同時帶有機械和電子設備的故障特點，導致設備維修具有較大難度，還要明確設備結構組成和工作原理，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。而設備可靠性也將受到多種因素干擾，通過多樣化檢修和常態化保養加強設備健康管理，最終使設備的可靠性得到提高。總之，機電一體化設備出現的故障復雜多樣，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，從而提升工作效率，促進機電一體化穩步發展。

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