设备中伺服系统的故障有哪些？该如何解决？

伺服系统是一种高精度、高可靠性的运动控制系统，被广泛应用于机器人、数控机床、自动化生产线等领域。然而，在长期使用过程中，伺服系统也会出现一些故障，影响设备的正常运行。

以下是伺服系统常见故障和维修方法：

1. 电机故障：

电机故障是伺服系统最常见的故障之一。电机可能会出现断相、短路、转子不平衡等问题，导致电机不能正常工作。在检修电机时，需要先检查电机的外观是否正常，然后使用万用表等工具进行电阻、磁阻、绝缘电阻等测量，找出故障原因后进行修复或更换。

2. 编码器故障：

编码器是伺服系统中重要的反馈元件，用于测量电机的位置、速度和加速度等参数。如果编码器损坏或失效，将导致伺服系统无法正常运行。在维修编码器时，需要检查编码器的连接和供电情况，使用示波器等工具对编码器的信号进行分析，找出问题所在后进行修复或更换。

3.控制器故障：

控制器是伺服系统的核心部件，用于控制电机的运动。如果控制器故障，将导致伺服系统无法工作。在检修控制器时，需要检查供电情况和连接，使用示波器等工具对控制器的输出信号进行分析，找出问题所在后进行修复或更换。

3. 电缆故障：

电缆是伺服系统中传输电力和信号的重要组成部分。电缆可能会出现断路、短路等故障，导致伺服系统无法正常工作。在维修电缆时，需要检查电缆的连接和外观情况，使用万用表等工具进行电阻和短路测试，找出故障原因后进行修复或更换。

4. 参数设置错误：

伺服系统的参数设置直接影响系统的运行性能。如果参数设置错误，将导致伺服系统无法正常工作。在检修时，需要检查伺服系统的参数设置是否正确，并根据具体情况进行调整。

综上所述，伺服系统在长期使用过程中可能会出现各种故障，需要及时排除。在维修过程中，需要充分了解伺服系统的工作原理和组成结构，同时配备专业的维修工具和设备，以确保维修效果。

此外，定期进行预防性维护和保养也是避免故障的重要手段，如定期检查电机的轴承、电缆的接头、控制器的风扇等，及时清理灰尘和污垢等。

伺服电机系统可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。下面小编为大家分享8个伺服系统的故障与处理方法，值得借鉴：

1、LED灯是绿的,但是电机不动

(1) 故障原因：一个或多个方向的电机禁止动作。

处理方法：检查+INHIBIT 和 –INHIBIT 端口。

(2) 故障原因：命令信号不是对驱动器信号地的。

处理方法：将命令信号地和驱动器信号地相连。

2、上电后，驱动器的LED灯不亮

故障原因：供电电压太低，小于最小电压值要求。

处理方法：检查并提高供电电压。

3、当电机转动时， LED灯闪烁

(1) 故障原因：HALL相位错误。

处理方法：检查电机相位设定开关是否正确。

(2) 故障原因：HALL传感器故障。

处理方法：当电机转动时检测Hall A, Hall B, Hall C的电压。电压值应该在5VDC和0之间。

4、LED灯始终保持红色

故障原因：存在故障。

处理方法：原因: 过压、欠压、短路、过热、驱动器禁止、HALL无效。

5、电机失速

(1) 故障原因：速度反馈的极性搞错。

处理方法：

a.如果可能，将位置反馈极性开关打到另一位置。(某些驱动器上可以)

b.如使用测速机，将驱动器上的TACH +和TACH -对调接入。

c.如使用编码器，将驱动器上的ENC A和ENC B对调接入。

d.如在HALL速度模式下，将驱动器上的HALL-1和HALL-3对调，再将Motor-A和Motor-B对调接好。

(2) 故障原因：编码器速度反馈时，编码器电源失电。

处理方法：检查连接5V编码器电源。确保该电源能提供足够的电流。如使用外部电源，确保该电压是对驱动器信号地的。

6、电机在一个方向上比另一个方向跑得快

(1)故障原因：无刷电机的相位搞错。

处理方法：检测或查出正确的相位。

(2)故障原因：在不用于测试时，测试/偏差开关打在测试位置。

处理方法：将测试/偏差开关打在偏差位置。

(3)故障原因：偏差电位器位置不正确。

处理方法：重新设定。

7、伺服电机高速旋转时出现电机偏差计数器溢出错误，如何处理?

(1)故障原因：高速旋转时发生电机偏差计数器溢出错误;

处理方法：检查电机动力电缆和编码器电缆的配线是否正确，电缆是否有破损。

(2)故障原因：输入较长指令脉冲时发生电机偏差计数器溢出错误;

处理方法：a.增益设置太大，重新手动调整增益或使用自动调整增益功能;

b.延长加减速时间;

c.负载过重，需要重新选定更大容量的电机或减轻负载，加装减速机等传动机构提高负荷能力。

(3)故障原因：运行过程中发生电机偏差计数器溢出错误。

处理方法：a.增大偏差计数器溢出水平设定值;

b.减慢旋转速度;

c.延长加减速时间;

d.负载过重，需要重新选定更大容量的电机或减轻负载，加装减速机等传动机构提高负载能力。

8、伺服电机在有脉冲输出时不运转，如何处理?

① 监视控制器的脉冲输出当前值以及脉冲输出灯是否闪烁，确认指令脉冲已经执行并已经正常输出脉冲;

② 检查控制器到驱动器的控制电缆，动力电缆，编码器电缆是否配线错误，破损或者接触不良;

③ 检查带制动器的伺服电机其制动器是否已经打开;

④ 监视伺服驱动器的面板确认脉冲指令是否输入;

⑤ Run运行指令正常;

⑥ 控制模式务必选择位置控制模式;

⑦ 伺服驱动器设置的输入脉冲类型和指令脉冲的设置是否一致;

⑧ 确保正转侧驱动禁止，反转侧驱动禁止信号以及偏差计数器复位信号没有被输入，脱开负载并且空载运行正常，检查机械系统。

伺服系统的基本要求和特点

1. 对伺服系统的基本要求

(1)稳定性好：稳定是指系统在给定输入或外界干扰作用下，能在短暂的调节过程后到达新的或者回复到原有平衡状态。

(2)精度高：伺服系统的精度是指输出量能跟随输入量的精确程度。作为精密加工的数控机床，要求的定位精度或轮廓加工精度通常都比较高，允许的偏差一般都在 0.01～0.00lmm之间。

(3)快速响应性好：快速响应性是伺服系统动态品质的标志之一，即要求跟踪指令信号的响应要快，一方面要求过渡过程时间短，一般在200ms以内，甚至小于几十毫秒;另一方面，为满足超调要求，要求过渡过程的前沿陡，即上升率要大。

2. 伺服系统的主要特点

(1)精确的检测装置：以组成速度和位置闭环控制。

(2)有多种反馈比较原理与方法:根据检测装置实现信息反馈的原理不同，伺服系统反馈比较的方法也不相同。目前常用的有脉冲比较、相位比较和幅值比较3种。

(3)高性能的伺服电动机(简称伺服电机)：用于高效和复杂型面加工的数控机床，伺服系统将经常处于频繁的启动和制动过程中。要求电机的输出力矩与转动惯量的比值大，以产生足够大的加速或制动力矩。要求伺服电机在低速时有足够大的输出力矩且运转平稳，以便在与机械运动部分连接中尽量减少中间环节。

(4)宽调速范围的速度调节系统，即速度伺服系统：从系统的控制结构看，数控机床的位置闭环系统可看作是位置调节为外环、速度调节为内环的双闭环自动控制系统，其内部的实际工作过程是把位置控制输入转换成相应的速度给定信号后，再通过调速系统驱动伺服电机，实现实际位移。数控机床的主运动要求调速性能也比较高，因此要求伺服系统为高性能的宽调速系统。

四.伺服系统的分类

伺服系统按其驱动元件划分，有步进式伺服系统、直流电动机(简称直流电机)伺服系统、交流电动机(简称交流电机)伺服系统。按控制方式划分，有开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统等，实际上数控系统也分成开环、闭环和半闭环3种类型，就是与伺服系统这3种方式相关。

1. 开环系统

图1是开环系统构成图，它主要由驱动电路，执行元件和机床3大部分组成。常用的执行元件是步进电机，通常称以步进电机作为执行元件的开环系统为步进式伺服系统，在这种系统中，如果是大功率驱动时，用步进电机作为执行元件。驱动电路的主要任务是将指令脉冲转化为驱动执行元件所需的信号。

2. 闭环系统

闭环系统主要由执行元件、检测单元、比较环节、驱动电路和机床5部分组成。其构成框图如图2所示。在闭环系统中，检测元件将机床移动部件的实际位置检测出来并转换成电信号反馈给比较环节。常见的检测元件有旋转变压器、感应同步器、光栅、磁栅和编码盘等。通常把安装在丝杠上的检测元件组成的伺服系统称为半闭环系统;把安装在工作台上的检测元件组成的伺服系统称为闭环系统。由于丝杠和工作台之间传动误差的存在，半闭环伺服系统的精度要比闭环伺服系统的精度低一些。

比较环节的作用是将指令信号和反馈信号进行比较，两者的差值作为伺服系统的跟随误差，经驱动电路，控制执行元件带动工作台继续移动，直到跟随误差为零。根据进入比较环节信号的形式以及反馈检测方式，闭环(半闭环)系统可分为脉冲比较伺服系统、相位比较伺服系统和幅值比较伺服系统3种。

由于比较环节输出的信号比较微弱，不足以驱动执行元件，故需对其进行放大，驱动电路正是为此而设置的。

执行元件的作用是根据控制信号，即来自比较环节的跟随误差信号，将表示位移量的电信号转化为机械位移。常用的执行元件有直流宽调速电动机、交流电动机等。执行元件是伺服系统中必不可少的一部分，驱动电路是随执行元件的不同而不同的。

最近，我校研制开发出了高性能交流伺服(数控机床)控制系统。该系统性能稳定，质量可靠，可广泛应用于数码雕刻，包装机械，模具生产等工业生产应用场合，更适用于高等学校机电一体化，电子电器，电气自动化专业学生(研究生)生产实习，课程设计等课程的实验研究。

五.伺服系统的发展方向

随着生产力不断发展，要求伺服系统向高精度、高速度、大功率方向发展。

(1)充分利用迅速发展的电子和计算机技术，采用数字式伺服系统，利用微机实现调节控制，增强软件控制功能，排除模拟电路的非线性误差和调整误差以及温度漂移等因素的影响，这可大大提高伺服系统的性能，并为实现最优控制、自适应控制创造条件。

(2)开发高精度、快速检测元件。

(3)开发高性能的伺服电机(执行元件)。目前交流伺服电机的变速比已达1∶10000，使用日益增多。无刷电机因无电刷和换向片零部件，加速性能要比直流伺服电机高两倍，维护也较方便，常用于高速数控机床。