机器故障排除需要考虑的七个要素

工业设备的维护和故障排除需要一定的机械和电气知识，但这首先要从常识和了解自动化的基本原理开始。

为了维护和排除工业设备的故障，需要了解多个专业的知识。虽然没有必要达到工程实施的水平，但需要一定程度的机械和电气知识。

机械动力系统、气动和液压装置是工业机械最基本的组成部分。更复杂的系统包括伺服机构、机器人和机器视觉。

了解可编程逻辑控制器（PLC）和计算机，对于机器控制以及传感器和不同驱动器的运营非常重要。了解用于访问程序的不同软件类型和用于显示数字和文本信息的不同数据类型。

如果再了解一些机器分类，也很有帮助。有许多不同类型的包装机、机器人、泵、输送机和材料搬运机，它们背后的理念都类似。振动碗、擒纵机构、转盘和分度器，是其它类型的设备。这些通用分类，适用于运行中的设备和资产，了解这些可能会有所帮助。

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观察与分析

大多数机器都有某些共同点。它通常用于移动、处理或更改产品。通常材料从一个或多个地方进入机器，产品再从另一个地方离开机器。

观察机器的运行状况是了解其工作原理的最佳方法之一。产品是如何进出机器的，在加工过程中会对其进行哪些处理？机器或系统每分钟处理零件或材料体积的速度如何？

机器操作人员是否必须装卸零件或材料，其速度是否会影响机器运行？他们必须填充料斗、零件进料器或分配设备吗？机器是否因机器故障而停止运行？如果是，必须采取什么措施才能使机器重新运转？是否有人机界面（HMI）或显示器来帮助诊断问题？

在观察运行中的机器时建议做好笔记。最好在机器运行时了解机器和工艺，以免出现问题并需要维修。在问题出现之前，才是了解机器的时候。

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使用感官检测问题

问题的视觉迹象有时可能是最容易被发现的。机器泄漏的液体、金属屑或黑色煤烟粉末，这些都是需要注意的。电路板上的部件烧焦和变黑，塑料翘曲或熔化，工具和部件上的磨损点都可以成为迹象。寻找任何不正常或超出正常工况的线索。

可以对机器进行视频录制以分析具体操作，也可以减慢运动以详细检查功能。摄像头可以策略性地布置在机器周围，甚至在机器内部，以进行全面监控。

热成像也可用于识别电气柜中的热点，例如确定连接或终端是否紧密。使用暴露的电气设备时，请遵循适当的安全程序。

聆听机器在运转时发出的声音。出现问题时，声音会随之出现变化，研磨或刺耳音可能是磨损或错位的迹象。了解机器正常运行时的声音，可以帮助识别声音变化时可能出现的问题。你甚至可以把声音录下来，这样就有了参考基准。

触觉有助于识别设备中的温度或振动。当然，这可能很危险。如果你怀疑某个设备异常发热，请用手慢慢靠近它，通常可以在没有实际接触物体的情况下就感觉到热。

即使在正常工作的情况下，许多部件也会振动，了解正常振动的程度有助于进行比较。传感器也可用于监测振动或温度；趋势有助于识别磨损。

气味也可能显示问题的所在。燃烧或熔化橡胶有一种独特的气味，热润滑剂或金属也是如此。同样，了解机器正常运行时的气味，将有助于进行比较。

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仔细阅读维护文档

理想情况下，设备会附带文档。通常，它们由制造商提供，甚至还包括故障排除指南。

推荐的维护指南，通常有助于识别机器中可能出现问题的区域。润滑、皮带张紧和更换磨损的工具，是定期维护程序的案例。

更换零件清单或材料清单，通常还列出可能需要更换的部件，如传感器或其它电气部件。分解零件视图可以显示机器元件内部情况。有时，这些内容包含在维护或部件更换说明中。在机器运行检查时，这非常有教育意义，并有助于识别潜在的故障点。

电气原理图显示了机器或系统的详细接线，通常附有材料清单。可以查看前几页，以识别机器的主要部分和组件。配电盘通过名称识别较大的子组件；变频驱动器、机器人、控制器、伺服系统和辅助设备可以看作是概述。

管道和仪表图（P&ID）也可能是可用文件的一部分，尤其是过程控制应用。在检查PLC程序时，可以将其作为系统布局的指南。查看硬件配置，确认基于通信的远程输入/输出（I/O）节点的位置，程序的子程序通常与机器或系统的不同操作部分相对应。

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故障排除需要考虑的七个要素

什么是故障排除？故障排除是一种解决问题的系统方法，用于发现和纠正复杂机器、电子设备和软件的问题。它通常适用于已停止工作或未按预期运行的机器。

确定机器应该如何运行涉及前面提到的观察和文档阅读技能，但也可能需要与在机器上花费最多时间的人（操作员）交谈。

在确定问题的原因时，有一些重要概念需要理清。一个重要的关系是相关性和因果关系，仅仅因为一个事件发生在另一个事件之后，并不意味着第一个事件导致了第二个事件。这也可能是巧合，也可能是其它一些看不见的事件，导致了这两种情况。这就是通常说的“相关性并不意味着因果关系。”

解决问题通常有三个要素：第一，识别并记录问题所在。第二，确定发生这种情况的原因。最后，确定解决方案，并防止再次发生。在对系统和设备进行故障排除时，请考虑以下七个原则：

1.从简单处着手

首先检查最简单或最明显的事项，这通常是有用的。当技术支持人员或手册要求用户查看插座是否通电或设备是否已插入电源时，人们经常抱怨。在考虑更困难或不太明显的原因之前，检查电源、断路器或保险丝等简单事项，往往可以节省大量的时间。

仔细检查机器，看看是否有指示灯或明显卡住的部件。请记住，卡住可能是由其它原因造成的，例如考虑是否有其它电源为设备供电。询问自上次机器正常工作以来，发生了哪些变化？

2.从已知的良好状态开始

从已知的良好状态（如没有零件的原点）启动机器，可以帮助识别问题。一个众所周知的例子是重新启动计算机；这会清除处理器当前RAM存储器并重新启动操作系统。

这对于装配机器来说尤其重要。确保一个好的零件在贯穿整个过程的所有步骤中良好运行，才能确保工具、传感器和执行器的位置和速度都正确。

3.替换部件

这有时被称为“排查”，故障排除人员可以逐一检查每个部件，用已知的好部件代替每个可疑的坏部件。这肯定不是解决问题的最有效方法，而且存在着最初导致故障的原因也可能会使新的好部件失效的风险。虽然可能有效，但也可能会破坏多个昂贵的组件，因此替代应该是最后的方案。

4.检查清单和流程图

提前制定检查清单、流程图或程序表会有所帮助。这可以创建一个有组织的流程，技术或运行人员在对设备进行故障排除时可以遵循该流程。这些列表可以保存在计算机上，甚至可以保存在HMI上，以便轻松访问。

记录以前的问题及其解决方案有助于创建这些清单。清单应随着新事件的发生而更新。依赖项也可以用于创建这些清单或图表，一个组件通常依赖于另一个系统才能正常运行。在创建流程图时，识别这些可以有所帮助（图1）。

▲图1：故障排除流程图示例。

5.重现问题

如果可以重现问题，那么将更容易地隔离和解决其原因。如果问题能够始终如一地重现，策略可能就会很有效。然而，许多问题实际上可能是间歇性的，使其难以重现。识别问题发生时的环境原因（如高温或湿度）可能也很有用。

6.拆分系统

一种名为“二分法”的技术可以帮助逐步缩小范围，尽快找到坏的组件。将一系列连接或节点一分为二，可以识别电压或通信信号丢失的位置。它也适用于由一系列顺序函数组成的系统（图2）。

▲图2：二分法示例。

7.根本原因分析

根本原因分析是发现系统中问题根源的过程。其目的是确定基本问题的解决方案，而不仅仅是治标不治本。

要想成为一名全面的机器故障排除师，需要学习许多专业知识，技术人员通常会进入职业学校或大学学习机械和电力的基础知识。网上或产品目录中也有大量的信息，可以帮助补充这些知识。

观察机器运行是了解机器正常功能的最佳方法之一。在机器故障之前查找所有手册和部件文档，也可以节省大量时间。在处理故障排除问题时，了解几种众所周知的故障排除技术非常重要。其中包括各种图表和检查清单，提前打印出来可能会很有用。此外，从使用相同或类似机器的其他人的经验中学习是在故障排除过程中抢占先机的重要方法之一。

审核编辑：黄飞