南調(diào)機(jī)電設(shè)備——伺服驅(qū)動(dòng)器的五個(gè)常見(jiàn)故障及其檢修

伺服驅(qū)動(dòng)器是用來(lái)控制伺服電機(jī)的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達(dá)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過(guò)位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服馬達(dá)進(jìn)行控制，以下為伺服驅(qū)動(dòng)器維修的五大方達(dá)。

1.示波器檢查驅(qū)動(dòng)器的電流控制輸出端時(shí)，發(fā)現(xiàn)它全為噪聲，無(wú)法讀出故障原因：電流控制輸出端沒(méi)有與交流電源隔離（變壓器）.處理方法：可以用直流電壓表檢查觀察。

2.電機(jī)在一個(gè)方向上比別一個(gè)方向跑得快

（1）故障原因：無(wú)刷電機(jī)的相位搞錯(cuò)。

處理方法：檢測(cè)或查出正確的相位。

（2）故障原因：在不用于測(cè)試時(shí)，測(cè)試/偏差開(kāi)關(guān)打在測(cè)試位置。

處理方法：將測(cè)試/偏差開(kāi)關(guān)打在偏差位置。

（3）故障原因：偏差電位器位置不正確。

處理方法：重新設(shè)定。

3.LED燈是綠的，但是電機(jī)不動(dòng)

（1）故障原因：一個(gè)或多個(gè)方向的電機(jī)禁止動(dòng)作。

處理方法：檢查 INHIBIT和INHIBIT端口。

（2）故障原因：命令型號(hào)不是對(duì)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)地的。

處理方法：將命令信號(hào)地和驅(qū)動(dòng)器信號(hào)地相連。

南調(diào)機(jī)電設(shè)——伺服驅(qū)動(dòng)器維修常見(jiàn)問(wèn)題總結(jié)如下：

     一、開(kāi)關(guān)電源電壓?jiǎn)栴}

     小功率變頻器采用單端正向電路，大、中功率變頻器往往采用雙端正向電路。一般變頻器的開(kāi)關(guān)電源往往提供以下電壓輸出: 5V電源給CPU及輔助電路、控制電路、操作顯示面板；電流、電壓、溫度等故障檢測(cè)電路和控制電路的15V電源；控制端子和工作繼電器線圈的24V電源。

     二、伺服零點(diǎn)開(kāi)關(guān)的問(wèn)題

     尋找零點(diǎn)的方法很多，可以根據(jù)精度要求和實(shí)際需要來(lái)選擇。可由伺服馬達(dá)自行完成(一些品牌的伺服馬達(dá)有完整的回點(diǎn)功能)，也可由上位機(jī)配合伺服完成，但回點(diǎn)原理基本有以下幾種。當(dāng)伺服電機(jī)尋找原點(diǎn)時(shí)，當(dāng)碰到原點(diǎn)開(kāi)關(guān)時(shí)，立即減速停止，以作為原點(diǎn)。直接找出編碼器的 Z信號(hào)碼，當(dāng)有 Z信號(hào)碼時(shí)，立即減速停止。此回原法一般僅適用于轉(zhuǎn)軸，回原法的回原率和準(zhǔn)確度較低。

三、設(shè)定位置環(huán)調(diào)節(jié)器的比例增益

      設(shè)定值越大，增益和剛度越高，在指令脈沖頻率相同的情況下，位置滯后越小。然而，過(guò)大的值可能導(dǎo)致振蕩或過(guò)沖；參數(shù)值由特定的伺服系統(tǒng)模型和負(fù)載條件決定。伺服驅(qū)動(dòng)器故障維護(hù)位置前饋增益:設(shè)置位置回路的前饋增益；設(shè)定值越大，在任意頻率的指令脈沖下位置滯后越小；位置環(huán)的前饋增益大，改善了控制系統(tǒng)的高速響應(yīng)特性，但系統(tǒng)的位置會(huì)不穩(wěn)定，容易振蕩；當(dāng)不要求高響應(yīng)特性時(shí)，該參數(shù)通常設(shè)為0，表圍:0~100%。

     四、大功率晶體管的診斷

     伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)P70可用于輔助診斷晶體管故障。當(dāng)未使用晶體管故障診斷功能時(shí)，P70顯示0000H以外的參數(shù)值，表明驅(qū)動(dòng)器有故障，可能的原因如下：1）功率模塊A1不良。2）電源模塊G01/G02不良。3）I/O模塊U1不良。

     

南調(diào)機(jī)電設(shè)備——10kW伺服驅(qū)動(dòng)器三個(gè)核心單元的優(yōu)選器件推薦

伺服驅(qū)動(dòng)器是將380v 或 220v、 50Hz 工頻交流電整流、濾波后得到一個(gè)較平滑的直流電，經(jīng)過(guò)剎車制動(dòng)單元，再由IGBT或 MOSFET組成的逆變電路將該直流電逆變?yōu)?15～100kHz的交流電接入電機(jī)系統(tǒng)。應(yīng)用于該10kW伺服驅(qū)動(dòng)器的功率轉(zhuǎn)換單元，搭配電機(jī)控制MCU和驅(qū)動(dòng)，通過(guò)對(duì)電壓、電流信號(hào)的回饋進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)整機(jī)閉環(huán)控制，采用脈寬調(diào)制PWM控制技術(shù)獲得良好的電機(jī)調(diào)果。

功率轉(zhuǎn)換單元

功率轉(zhuǎn)換單元是10kW伺服驅(qū)動(dòng)器的核心，該單元將工頻交流電轉(zhuǎn)化為直流電，濾波電路實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓及支撐逆變側(cè)能量，逆變電路實(shí)現(xiàn)直流電逆變?yōu)榻涣麟姀亩鴰?dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。該系列模塊內(nèi)置溫度傳感電阻，一體化設(shè)計(jì)集成整流、制動(dòng)、逆變，優(yōu)化的內(nèi)部布線，低電感設(shè)計(jì)，可以有效降低伺服系統(tǒng)電磁干擾（EMI）和開(kāi)關(guān)損耗。

控制單元

在控制單元中，Renesas提供了32位MCU，RZ/T1系列，其主要優(yōu)勢(shì)為：ARM Cortex-R4F 單核或者 R4F M3 雙核，主頻 600MHz，包上的浮點(diǎn)運(yùn)算單元、1M的片上SRAM擴(kuò)展，豐富的通信接口，如：以太網(wǎng) MAC、EtherCAT，自帶編碼器接口，支持多種編碼器協(xié)議，集算法控制和網(wǎng)絡(luò)通信于一身，集成度高，有利于電機(jī)調(diào)速性能改進(jìn)。

通信單元

Silicon Labs針對(duì)CAN、485以及I/O口通信提供了高集成度隔離方案，代表產(chǎn)品為Si86xx/Si88xx系列，其特性如下：

1）高傳輸速率（150Mbs），高達(dá) 5KV 隔離電壓。

2）瞬態(tài)抑制能力 50KV/us。

3）AEC-Q100認(rèn)證，汽車級(jí)品質(zhì)。

4）Si88XX 集成片上 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，可實(shí)現(xiàn)78%的和 2W 的峰值輸出功率。

5）低EMI，內(nèi)置防浪涌電流的軟啟動(dòng)功能。

南調(diào)機(jī)電——是不是“驅(qū)控一體”所謂的“控”其實(shí)是指的更加上層的軌跡規(guī)劃或其他與應(yīng)用相關(guān)的控制？

是的，工業(yè)機(jī)器人用的驅(qū)動(dòng)一體中的“控”主要指上層的規(guī)劃和控制。對(duì)于通用伺服驅(qū)動(dòng)器而言，三環(huán)確實(shí)是在驅(qū)動(dòng)器上實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)沒(méi)有疑問(wèn)。

驅(qū)控一體主要指的是軟件一體，而不是硬件一體。

出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題的原因，是國(guó)內(nèi)日益增長(zhǎng)的工業(yè)機(jī)器人需求和國(guó)內(nèi)/國(guó)外機(jī)器人研發(fā)水平不平衡不充分發(fā)展之間的矛盾。。。

在成熟廠家眼里很平常的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，套用在國(guó)內(nèi)不一樣的架構(gòu)上，就會(huì)產(chǎn)生概念上的混淆。

鑒于運(yùn)動(dòng)控制器和伺服系統(tǒng)在各行各業(yè)應(yīng)用的范圍實(shí)在太廣，存在很多不同版本的名詞和定義，因此我們需要首先約定一下國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人廠商對(duì)“驅(qū)”和“控”用的較多的含義：

國(guó)產(chǎn)主流控制方案幾乎所有的國(guó)產(chǎn)機(jī)器人都是用了獨(dú)立控制系統(tǒng)和獨(dú)立通用伺服驅(qū)動(dòng)器的方案，控制系統(tǒng)和伺服之間使用脈沖或者總線通信。

這種方案的優(yōu)缺點(diǎn)都非常明顯：

優(yōu)點(diǎn)：可充分利用成熟的貨架零部件，可快速設(shè)計(jì)生產(chǎn)出基本可用的機(jī)器人產(chǎn)品；

缺點(diǎn)：對(duì)于通用的伺服驅(qū)動(dòng)器來(lái)講，基于PID控制的方式對(duì)于工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)這樣一個(gè)時(shí)變非線性的被控對(duì)象控制效果不佳；對(duì)于控制器來(lái)講，也很難直接獲取關(guān)節(jié)的各種狀態(tài)來(lái)優(yōu)化控制策略，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)的機(jī)器人控制（使用帶有伺服總線的驅(qū)動(dòng)器可以很大程度改善這種情況，但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠）。