【任务描述】
本项目围绕工业机器人维护维修岗位职责和企业实 际生产中的工业机器人周边系统故障（含控制柜等）维护 维修的工作内容，就控制柜、PLC、视觉系统和位置传感 器等设备维护与维修的故障分析思路和维修操作方法进 行了详细的讲解，并设置丰富的实训任务，使学生通过实 操进一步理解维护维修的分析和操作思路。
【任务目标】
1. 培养分析工业机器人控制柜出现软故障的原因和 处理方法的能力；
2. 培养分析和解决工业机器人周边设备故障处理方 法的能力；
3. 培养处理控制柜各单元常见故障的诊断和处理能力；
4. 培养处理位置传感器故障分析和处理的能力。
【所需工具】
工业机器人控制柜维护与维修标准工具包，内 六角扳手套组，十字螺丝刀，一字螺丝刀，万用电 表，示波器，工业机器人控制柜安全操作手册
【思维导图】
1.控制柜软故障诊断
在工业机器人启动后，在工业机器人参数设置过程中会发生各种故障，造成软故障常见 的原因列举如下:
（1）I/O 配置无效
（2）交叉连接电路关闭；
（3）与 I/O 设备的通信中断
（4）已安装一个 PROFIBUS 电路板，但尚未安装 PROFIBUS 选项
（5）安装许可被拒绝；
（6）工业网络通信异常；
（7）DeviceNet 网络通信异常；
（8）DeviceNet 地址配置重复。
2.控制柜软故障处理
安全注意事项：
所有正常的检修工作、安装、维护和维修工作通常在关闭全部电气、气压和液压动力的 情况下执行。
故障排除期间存在危险，在故障排除期间必须无条件地考虑这些注意事项：
（1）所有电气部件必须视为是带电的。
（2）操纵器必须能够随时进行任何运动。
（3）由于安全电路可能已经断开或已绑住以启用正常禁止的功能，因此系统必须能够 执行相应操作。
3.PLC 故障诊断及处理
西门子（SIMATIC）PLC 以其精湛的德国制造工艺，在我国很多行业被广泛应用，因而 西门子故障处理、PLC 电
路板维修成为很多企业设备维护技术人员必须掌握的本领。
1.软件故障
软件故障都可以利用西门子专用编程器解决问题，西门子 PLC 都留有通讯 PC 接口，通 过专用伺服编程器即可以
解决几乎所有的软件问题。
2.PLC 硬件故障
PLC 的硬件故障较为直观地就能发现，维修的基本方法就是更换模块。根据故障指示灯 和故障现象判断故障模块
是检修的关键，盲目的更换会带来不必要的损失。
（1）电源模块故障。
一个工作正常的电源模块，其上面的工作指示灯如“AC”、“24VDC”、“5VDC”、“BATT” 等应该是绿色
长亮的，哪一个灯的颜色发生了变化或闪烁或熄灭就表示那一部分的电源有问题。
| 序号 | 故障原因 | 采取措施 |
| 1 | “AC”灯不亮，无工作电源 | 检查电源保险丝是否熔断，更换熔丝时应用同规格同型号的保险丝，操作请遵循安全注意事项。 |
| 2 | “5VDC”、“24VDC”灯熄灭 表示无相应的直流电源输出。 | 检查控制器中所有单元的各个 LED 指示灯， 检查主计算机上的全部状态信号。 |
| 3 | “BATT”变色灯是后备电源指示灯，绿色表示正常，黄色表示电 量低，红色表示故障。 | 黄灯亮时就应该更换后备电池，手册规定两到三年需更换锂电池一次；当红灯亮时表示后备电源 系统故障，需要更换整个模块。 |
（2）I/O 模块故障。
PLC 的输入模块一般由光电耦合电路组成；输出模块根据型号不同有继电输出、晶体管 输出、光电输出等。每一
个输入输出点都有相应的发光二极管指示。有输入信号但该点不亮 或确定有输出但输出灯不亮时就应该怀疑 I/O
模块有故障。输入和输出模块有 6 到 24 个点， 如果只是因为一个点的损坏就更换整个模块在经济上不合算。
通常的做法是找备用点替代， 然后在程序中更改相应的地址。但要注意，程序较大将使查找具体地址有困难。
特别强调的 是，无论是更换输入模块还是更换输出模块，都要在 PLC 断电的情况下进行。
（3）CPU 模块故障。
通用型 S7 PLC 的 CPU 模块上往往包括有通信接口、EPROM 插槽、故障指示灯等，故障 的隐蔽性更大，因为更
换 CPU 模块的费用很大，所以对它的故障分析、判断要尤为仔细。需 要专业的维修人员进行检测处理。
3.外围线路故障
在 PLC 控制系统中出现的故障率分别为：CPU 及存储器占 5%，I/O 模块占 15%，传感器 及开关占 45%，执行
器占 30%，接线等其他方面占 5%，可见 80%以上的故障出现在外围线路。 外围线路由现场输入信号（如按钮
开关、选择开关、接近开关及一些传感器输出的开关量、
继电器输出触点或模数转换器转换的模拟量等）和现场输出信号（电磁阀、继电器、接触器、 电机等），以及
导线和接线端子等组成。接线松动、元器件损坏、机械故障、干扰等均可引 起外围电路故障，排查时要仔细，
替换的元器件要选用性能可靠安全系数高的优质器件。一 些功能强大的控制系统采用故障代码表示故障，对故
障的分析排除带来极大便利，应好好利用。
4.视觉系统故障诊断及处理
机器视觉就是基于仿生的角度，模拟眼睛通过视觉传感器进行图像采集，并在获取之后 由图像处理系统进行图
像处理和识别。视觉系统作为集成设备的重要组成部分，其主要故障 主要是出现在启动时、操作时和通讯时。
启动时故障处理措施
| 序号 | 故障现象 | 采取措施 |
| 1 | 电源指示灯不亮。 | 连接电源，调整电压（DC24V+10%，-15%）。 |
| 2 | 监视器不显示。 | 检查监视器电源，正确连接电缆，如仍不显示 请更换。 |
| 3 | 不显示FH画面。 | 确认相机连接电缆，再启动及初始化，如仍无 法显示，请确认是否数据损坏，请与售后联系。 |
| 4 | 监视器图像模糊。 | 检查线缆并正确连接，检查周边电源和电磁干 扰并排除。 |
| 5 | 相机图像不显示。 | 打开镜头盖，检查相机电缆连接，调整光圈。 |
| 6 | 启动速度慢。 | 检查是否在启动时连接了 LAN，如果在启动时 连接LAN，启动可能需要一段时间。 |
操作时故障处理措施
| 序号 | 故障现象 | 采取措施 |
| 1 | 监视器不显示测量结果或者无 法保存数据。 | 检查是否在主画面，不在主画面请调整；如仍 不显示，请查看控制器内存卡，是否已无内存，请 将资料转存，以释放存储空间。 |
| 2 | 测量时无法更新显示。 | 当STEP信号的输入间隔较短时，或者执行连续 测量过程中为了优先考虑测量，都可能无法更新测 量结果的显示。连续测量结束时，显示后测量的结 果。如果将黑白用设定擅自变成彩色用设定，会发 生测量NG因此会出现测量NG（图像不匹配）。在 图像未输入状态下，请勿进入设定画面，并按OK按 钮结束。要重新设定，请在输入了图像的状态下， 进入设定画面，按后按OK按钮结束。 |
通讯时故障处理措施
| 序号 | 故障现象 | 采取措施 |
| 1 | 不接收触发信号（输入信号） | 确认各电缆正确连接，切换到主画面，关闭各 种设定画面。 |
| 2 | 无法将信号输出到外部设备 | 确认各电缆正确连接、是否已输入触发信号、信号线是否断开，可在通信确认画面中确认通信状 态。确认是否执行了试测量，试测量期间无法将数 据输出到外部设备。 |
安全注意事项：
所有正常的检修工作、安装、维护和维修工作通常在关闭全部电气、气压和液压动力的 情况下执行。通常使用机械挡块等防止所有操纵器运动。在故障排除时通过在本地运行的工 业机器人程序或者通过与系统连接的 PLC 从 FlexPendant 手动控制操纵器运动。
故障排除期间存在危险，在故障排除期间必须无条件地考虑这些注意事项：
（1）所有电气部件必须视为是带电的。
（2）操纵器必须能够随时进行任何运动。
（3）由于安全电路可能已经断开或已绑住以启用正常禁止的功能，因此系统必须能够 执行相应操作。
5.位置传感器故障诊断
位置传感器可用来检测位置，反映某种状态的开关，与位移传感器不同，位置传感器有 接触式和接近式两种。
1.接触式传感器 接触式传感器的触头由两个物体接触挤压而动作，常见的有行程开关、二维矩阵式位置
传感器等。行程开关结构简单、动作可靠、价格低廉。当某个物体在运动过程中，碰到行程 开关时，其内部触头
会动作，从而完成控制，如在加工中心的 X、Y、Z 轴方向两端分别装有 行程开关，则可以控制移动范围。二维
矩阵式位置传感器安装于机械手掌内侧，用于检测自 身与某个物体的接触位置。
2.接近式开关 接近式开关是指当物体与其接近到设定距离时就可以发出“动作”信号的开关，它无需
和物体直接接触。接近开关有很多种类，主要有电磁式、光电式、差动变压器式、电涡流式、 电容式、干簧管、
霍尔式等。接近开关在数控机床上的应用主要是刀架选刀控制、工作台行 程控制、油缸及汽缸活塞行程控制等。
位置传感器异常主要是有以下几个方面的原因：
（1）接线错误；
（2）距离太远；
（3）传感器损坏。
位置传感器故障处理
| 序号 | 处理措施 |
| 1 | 检查硬件接线。 欧姆龙接近开关分为两线制和三线制两种,两线制接近开关直接与负载串联 后接通到电源上,但是其中三线制接近开关又有两种不同的接线方法,即 NPN型和 PNP 型。两种不同接线方法的相同之处在于,都是在电源正端接棕线,负载应该接 黑线,而在电源OV端应该接蓝线。 |
| 2 | 调整传感器的位置，直到检测到感应信号为止。 |
| 3 | 如执行了步骤1、2，传感器仍处于故障状态，则需要参照产品手册中的方法 更换位置传感器。 |
安全注意事项：
所有正常的检修工作、安装、维护和维修工作通常在关闭全部电气、气压和液压动力的情况下执行。
故障排除期间存在危险，在故障排除期间必须无条件地考虑这些注意事项：
（1）所有电气部件必须视为是带电的。
（2）操纵器必须能够随时进行任何运动。
（3）由于安全电路可能已经断开或已绑住以启用正常禁止的功能，因此系统必须能够 执行相应操作。
