大隈OKUMA伺服驱动器报警故障分析与处理

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发布时间：2021-12-28

对大隈OKUMA伺服驱动器显示报警故障进行了分析，完成了故障定位，通过改进连接电缆屏蔽层处理方式及驱动器本体封盖、窗口导电处理工艺的措施经试验验证有效，问题得到较好解决。
某电动控制设备硬件由电动控制模块、伺服驱动器、电动缸和连接线缆组成，电动控制模块发出运动控制指令，伺服驱动器控制电动缸按照控制指令运动到规定的位置，与系统运动控制相关的设备组成见图1 所示。
电动控制设备参加系统电磁兼容试验，在进行GJB151A-97 规定的RS103 电场辐射敏感度试验时，外加干扰辐射频率范围200MHz～2GHz 时，电动缸执行伸出动作，刚开始后即停止，其中一只电动缸驱动器显示“A-09”故障报警并停止运行，出问题时频点为300MHz 左右。伺服驱动器“A-09”报警是伺服驱动位置超差报警，伺服驱动器接受电动控制模块发出的位置控制脉冲串，控制电动缸按照脉冲串的个数运动一定行程，同时接受电动缸反馈的位置信息，该位置信息也可以看做一种脉冲增量数据，二者之差就是伺服驱动位置偏差，即位置控制脉冲个数-位置反馈脉冲个数=伺服驱动位置差。该位置偏差为伺服驱动器可设置参数，如果伺服驱动位置偏差计数超过此参数设定值，伺服驱动器就会发出“A-09”报警，并停止工作。
问题分析与定位电磁兼容试验前后，电动控制设备进行了多次电动缸伸出与回缩功能试验，伺服驱动器未出现过报警故障，因此初步可认定该故障仅在电磁兼容试验中才会出现，是电场辐射导致的。故障原因可能是电动控制模块干扰、电动缸干扰、伺服驱动器干扰、位置控制电缆干扰及位置反馈电缆干扰。
机理分析伺服驱动器连接电缆传输的信号不仅包括信号弱电还有动力强电，不仅有直流电还有交流电。针对这种交直流、强弱电混合状态，伺服驱动器不论动力电缆或者信号电缆均采用屏蔽电缆传输电平，只是屏蔽形式根据具体信号需要，采用分屏蔽加总屏蔽、双绞屏蔽加总屏蔽或仅总屏蔽形式。位置反馈信号输入电缆为双绞屏蔽加总屏蔽电缆。但总屏蔽层处理方式在设计上没有实现连接器屏蔽尾罩与电缆屏蔽层之间的无缝连接，存在电场间隙，外部电场干扰能够经此间隙干扰位置反馈信号。该信号是弱电信号，对外加干扰不具备抵制能力，而且该信号还是反映电动缸位置信息的关键信号，一旦受到干扰会影响电动缸位置识别能力。驱动器位置反馈硬件电路由电动缸内的旋转变压器、驱动器内的位置反馈解码芯片和连接电缆组成。旋转变压器随电动缸电机转动角度θ 变化，输出两个电压值———KSinθ 和KCosθ。位置反馈解码芯片根据这两个电压幅值将电动缸电机转动角度θ 解码为位置反馈脉冲。由于连接电缆存在的设计缺陷，电磁环境有很大可能对旋转变压器输出的电压值产生干扰，从而造成位置反馈信号失真。驱动器本体设计存在的缺陷，也有一定的可能使少量电磁场进入驱动器本体内部对位置反馈信号的传输产生干扰。伺服驱动位置偏差的定义是伺服驱动位置偏差=位置控制脉冲个数-位置反馈脉冲个数，如果位置反馈信息因外部电场干扰不能反馈电动缸真实位置信息，造成伺服驱动位置偏差超过预先设定的位置超差参数范围，伺服驱动器就会发出位置超差报警，报警代号“A-09”，并停止工作。

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