近來(lái)有同行朋友探討步進(jìn)器的維修，而大多維修界的前輩們，總把維修步進(jìn)器看得很神秘，很高深的樣子，對(duì)技術(shù)是守口如瓶。我想在這里拋磚引玉，探討步進(jìn)器的原理和維修。我是一個(gè)搞工業(yè)控制設(shè)備維修的，專長(zhǎng)是硬件維修。工業(yè)設(shè)備最初源起歐美，發(fā)揚(yáng)于日本，所以無(wú)論理論也好，設(shè)計(jì)也罷，都繞不開(kāi)國(guó)外這個(gè)詞。在如今網(wǎng)絡(luò)，軟件，物聯(lián)網(wǎng)，虛擬現(xiàn)實(shí)的今天，很多人對(duì)硬件維修人員，大多嗤之以鼻。以為就是個(gè)玩玩烙鐵的體力活，沒(méi)多少技術(shù)含量，其實(shí)硬件維修道路艱險(xiǎn)且漫長(zhǎng)，需要了解的實(shí)在很多。硬件是工業(yè)控制設(shè)備中重中之重的課題，是虛實(shí)交互的橋梁，沒(méi)這座橋一切都是空談，是繞不開(kāi)的執(zhí)行工具，硬件質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到處理結(jié)果?，F(xiàn)在世界上頂級(jí)的工控設(shè)備生產(chǎn)商，都在向模塊化生產(chǎn)靠攏。什么是模塊化呢？簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是：把一個(gè)設(shè)備分拆為幾個(gè)部分，每個(gè)部份，集成起來(lái)生產(chǎn)組合起來(lái)。這樣的好處是，可盡量控制設(shè)備的故障范圍，節(jié)省維護(hù)成本，同時(shí)拓展了用途。這點(diǎn)在需要聯(lián)控的領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)非常的明顯。很多人進(jìn)入工業(yè)設(shè)備維修的領(lǐng)域，都是從修變頻器開(kāi)始的，也有人認(rèn)為會(huì)修變頻器就會(huì)修所有的工業(yè)控制設(shè)備，其實(shí)，這僅僅是一個(gè)開(kāi)始。當(dāng)然，入門級(jí)變頻器包括了強(qiáng)電/微電電路/反饋取樣/本地遠(yuǎn)程控制等基本功能。通常用在要求運(yùn)轉(zhuǎn)精度不高的場(chǎng)合，比如供水，調(diào)速等場(chǎng)合。但一些精確控制場(chǎng)合就不同了，要知道工業(yè)控制的精髓就是，精確控制。沒(méi)有精確度，縱使外觀漂亮大氣，吹得如何天花亂墜，你的產(chǎn)品還是低級(jí)產(chǎn)品。有精度要求的場(chǎng)合，比如我們常常乘坐的電梯，起重，造紙，冶金，紡織等有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合，普通變頻器就往往不能勝任了。這時(shí)，就要求步進(jìn)控制器登場(chǎng)了。步進(jìn)控制器有那么神乎其神嗎？也別把那東西想得那么復(fù)雜，步進(jìn)的基本條件是閉環(huán)控制。什么是閉環(huán)控制？無(wú)非就是和輸出馬達(dá)組合成一個(gè)環(huán)路，有反饋而已。變頻器也有反饋，比如電流傳感器就是。步進(jìn)的反饋要求更苛刻一些，要求電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一下的位置信息主控制板都要知道。通俗點(diǎn)說(shuō)就是：快了就慢下來(lái)，慢了就加快一點(diǎn)。這個(gè)說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難，要知道動(dòng)態(tài)，慣性，負(fù)載變化都在瞬息萬(wàn)變，馬達(dá)那邊出了什么幺蛾子，控制器馬上就知道，而且要做出對(duì)應(yīng)的處理措施，這并不是一件容易的事。于是第二個(gè)問(wèn)題就出來(lái)了，那就是響應(yīng)問(wèn)題。所謂的響應(yīng)，就如人與人之間的對(duì)話，一問(wèn)一答。馬達(dá)運(yùn)行起來(lái)那是每分鐘幾千轉(zhuǎn)的問(wèn)題，這就是所謂的高速響應(yīng)。馬達(dá)的編碼器擔(dān)負(fù)起和主控板之間的對(duì)話。編碼器制造商按要求將編碼器演算成脈沖，馬達(dá)轉(zhuǎn)一圈，很可能編碼器就輸出了幾千個(gè)脈沖，這個(gè)脈沖以原始位置為起點(diǎn)，每一個(gè)脈沖代表一個(gè)位置。你也可以這樣理解，編碼器每圈輸出的脈沖越多，定位越準(zhǔn)確，誤差越小。當(dāng)然以上說(shuō)的指示一個(gè)概念，實(shí)際的軟件算法，硬件制造工藝要求，那是相當(dāng)?shù)膹?fù)雜的。不過(guò)那對(duì)與維修工程人員來(lái)說(shuō)，用處不大，但需了解原理。光說(shuō)理論沒(méi)用，維修的時(shí)候，還會(huì)遇上各種編碼器，什么絕對(duì)編碼器，增量編碼器，通訊式編碼器，旋轉(zhuǎn)變壓器等等。所以有人說(shuō)，工業(yè)設(shè)備的維修技術(shù)，一半是理論，一半是經(jīng)驗(yàn)。在現(xiàn)實(shí)維修中，很多事情是沒(méi)時(shí)間給你去慢慢推敲理論，客戶要你一看故障結(jié)果，就需要判斷出故障點(diǎn)。個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，在日本美國(guó)產(chǎn)品中，習(xí)慣用編碼器作為反饋器件，代表如三菱，安川，松下等等。歐洲的一些頂級(jí)步進(jìn)制造商，非常習(xí)慣用旋變（解析器）作為反饋器件，比如倫茨，路斯特，科比等等。對(duì)于反饋器件的使用，不敢說(shuō)誰(shuí)更勝一籌。但穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)，旋轉(zhuǎn)變壓器應(yīng)該穩(wěn)定一些。但旋變的a/d運(yùn)算復(fù)雜，制作成本也較高，所以一般都只出現(xiàn)在高級(jí)的步進(jìn)控制器中。步進(jìn)控制器維修，怎樣分析故障？步進(jìn)器的維修，和變頻器最大的不同就是沒(méi)有馬達(dá)無(wú)法試機(jī)，而作為維修公司，你不可能備有所有型號(hào)的步進(jìn)馬達(dá)，試機(jī)是一個(gè)繞不開(kāi)的坎。更讓人惱火的是，你不連接編碼器，編碼器的故障報(bào)警會(huì)掩蓋其他所有故障報(bào)警。我的做法是先詢問(wèn)客戶，步進(jìn)器現(xiàn)場(chǎng)故障情況，比如現(xiàn)場(chǎng)根本沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)編碼器相關(guān)的故障信息，維修時(shí)，你就根本不用考慮編碼器問(wèn)題。報(bào)警過(guò)載過(guò)流，電壓低，無(wú)法定位，無(wú)法啟動(dòng)這些故障，我一般直接找故障點(diǎn)，然后反向推理一到兩步，為什么會(huì)出現(xiàn)這個(gè)故障報(bào)警。下面說(shuō)幾個(gè)列子，來(lái)分析一下維修步進(jìn)器的思路。1.一臺(tái)倫茨93es系列步進(jìn)器，客戶說(shuō)速度不穩(wěn)定，電流時(shí)大時(shí)小，然后出現(xiàn)過(guò)載，客戶還說(shuō)編碼器已經(jīng)換了，強(qiáng)調(diào)編碼器是好的。步進(jìn)器能運(yùn)行起來(lái)，那就證明輸出驅(qū)動(dòng)，IGBT沒(méi)有問(wèn)題的，電流不穩(wěn)定，一般來(lái)說(shuō)是電流取樣電路的故障。但倫茨有一個(gè)缺點(diǎn)，就是只使用了兩相電流傳感器，如果其中的一個(gè)傳感器有了故障，一般功率模塊也就報(bào)廢了。雖然納悶，也沒(méi)有深究，先拆下模塊，做霍爾動(dòng)態(tài)檢測(cè)，波形，幅值完全正常。不放心，將驅(qū)動(dòng)6個(gè)橋臂全部檢查，也正常。余下的就是主板的反饋輸入接口了。經(jīng)過(guò)反復(fù)檢測(cè)，也正常。于是裝機(jī)，開(kāi)環(huán)帶燈，正常，試電機(jī)也正常。一個(gè)上午過(guò)去了，可以說(shuō)沒(méi)有找到故障，于是讓客戶拿走?？蛻艋厝ゲ痪镁痛螂娫?，說(shuō)故障依舊。事情蹊蹺，這下必須得去現(xiàn)場(chǎng)了。到了現(xiàn)場(chǎng)，讓客戶開(kāi)機(jī)，空載正常，低速也正常，但電流也波動(dòng)。經(jīng)過(guò)仔細(xì)觀察，居然被我看出了問(wèn)題，原來(lái)客戶修改了生產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格，由于位置的改變，工廠電工將增量編碼器改為了軟連接，且中點(diǎn)不同心了。低速的時(shí)候還是可以的，高速的時(shí)候造成抖動(dòng)，使編碼器輸出信號(hào)出錯(cuò)。糾正了客戶使用方式，一切恢復(fù)正常。記住，步進(jìn)器是軟硬件和外部設(shè)備相連接起控的，當(dāng)自己費(fèi)了九牛二虎之力也沒(méi)找到故障時(shí)，就該考慮一下外部有沒(méi)有問(wèn)題了。2.一個(gè)客戶發(fā)了臺(tái)路斯特C系列步進(jìn)器過(guò)來(lái)維修，故障是使用時(shí)出現(xiàn)過(guò)載停機(jī)，每次故障前，馬達(dá)會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)和噪聲。停機(jī)一段時(shí)間又可以開(kāi)機(jī)。德國(guó)路斯特步進(jìn)器性能可靠，唯一一個(gè)缺點(diǎn)是容易掉用戶程序。能冷機(jī)開(kāi)機(jī)，讓人很容易想到是不是散熱的問(wèn)題。當(dāng)接到用戶發(fā)過(guò)來(lái)的步進(jìn)器后，我打消了這個(gè)想法。一來(lái)這個(gè)步進(jìn)器較小，只有400w，根本沒(méi)有散熱風(fēng)扇。二是詳細(xì)詢問(wèn)后發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)故障的時(shí)間不定。如果步進(jìn)器散熱故障，一般時(shí)間是固定的，不如說(shuō)使用二十分鐘一定報(bào)警。開(kāi)機(jī)后發(fā)現(xiàn)，a/d轉(zhuǎn)換芯片的供電電阻已經(jīng)燒焦，測(cè)量?jī)H阻值變大而已，電壓小了，換新后，供電電壓恢復(fù)正常。但經(jīng)過(guò)分析，這個(gè)故障點(diǎn)和過(guò)載報(bào)警根本扯不上什么關(guān)系。路斯特馬達(dá)一般采用旋變反饋，旋變是很不容易出現(xiàn)問(wèn)題的。自己維修那么多，旋變從來(lái)沒(méi)壞過(guò)，檢查編碼器連線，居然發(fā)現(xiàn)了一條電纜是半開(kāi)路的，心里一喜，以為找到了故障。因?yàn)橛衅ヅ涞碾姍C(jī)，那就試機(jī)吧。切換到手動(dòng)狀態(tài)，閉合啟動(dòng)，將轉(zhuǎn)速設(shè)定到2000轉(zhuǎn)，然后關(guān)門下班。第二天一早查看，電機(jī)轉(zhuǎn)速正常，馬達(dá)溫度也正常。于是拍下視頻發(fā)給客戶驗(yàn)收，付款發(fā)貨?；厝](méi)有兩天，客戶就打來(lái)電話，說(shuō)故障依舊，這下傻眼了，怎么可能呢？后來(lái)經(jīng)過(guò)和客戶反復(fù)溝通，原來(lái)還是編碼器線故障。因?yàn)槲也槌龉收线@條編碼器線原來(lái)?yè)Q過(guò)，我修復(fù)發(fā)回后，工廠技術(shù)人員懶得去拆那條編碼器線，結(jié)果故障還是那個(gè)故障。換線后，設(shè)備正常工作。對(duì)于遠(yuǎn)方的客戶，我一般修復(fù)會(huì)拍視頻，型號(hào)，系列號(hào)，運(yùn)行狀態(tài)，給客戶驗(yàn)收，然后再收款發(fā)貨。但有的時(shí)候，測(cè)試正常和現(xiàn)場(chǎng)使用一定要溝通好。3.有客戶拿了一臺(tái)提花機(jī)專用，叫answer（安速）步進(jìn)器過(guò)來(lái)維修，故障是沒(méi)有顯示。answer這個(gè)品牌，是松下步進(jìn)的血脈演化而來(lái)的，程序架構(gòu)和應(yīng)用都差不多。因?yàn)樘峄C(jī)已經(jīng)國(guó)產(chǎn)且步進(jìn)用量較大，安速這個(gè)品牌就和提花機(jī)滋潤(rùn)的活到了現(xiàn)在。沒(méi)顯示肯定電源出了故障，步進(jìn)器為了節(jié)省空間，很多都采用集成式電源ic，其中又以top24x型號(hào)的芯片最多。top24xy的芯片腳位一樣，可以通用，不同的型號(hào)無(wú)非就是輸出功率不同而已。換掉top246y，電源正常，測(cè)電流檢測(cè)環(huán)路正常，讓用戶取走。上機(jī)，居然報(bào)警13，13是母線電壓過(guò)低，調(diào)換控制器工作正常?？礃幼拥拇_還有故障，拿回來(lái)檢測(cè)母線取樣電路，發(fā)現(xiàn)母線檢測(cè)正常。百思不得其解，只得將硬件通路重新檢測(cè)一番。影響步進(jìn)的硬件工作條件的故障依序是：編碼器，母線檢測(cè)，溫度檢測(cè)，電流檢測(cè)，驅(qū)動(dòng)電路。用排除法一一排除，最后鎖定在驅(qū)動(dòng)輸出上。我的理由是：步進(jìn)輸出報(bào)警13，可能是輸出電流過(guò)大，電流過(guò)大電壓降低，由于步進(jìn)沒(méi)有旋轉(zhuǎn)起來(lái)，此時(shí)電壓檢測(cè)優(yōu)先于電流檢測(cè)。目標(biāo)清晰了以后，仔細(xì)查看，最后故障果然出現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)光耦上pc929上，換新，故障排除。實(shí)踐告訴我，有的故障報(bào)警，是互相關(guān)聯(lián)的，邏輯上存在優(yōu)先報(bào)警級(jí)別。有時(shí)自己看到的故障提示，并不是故障本身。步進(jìn)器維修，其實(shí)也沒(méi)那么復(fù)雜，真要遇上了復(fù)雜的故障，也大可不必驚慌，大不了帶馬達(dá)測(cè)試再維修。作為維修人員來(lái)說(shuō)，原理是必需要知道的，弄懂工作原理可以參考相關(guān)的技術(shù)書籍?，F(xiàn)場(chǎng)使用需要會(huì)一點(diǎn)點(diǎn)（應(yīng)用工程師需要熟悉應(yīng)用，這點(diǎn)和維修不同），我的經(jīng)驗(yàn)是反復(fù)看一個(gè)牌子的使用手冊(cè)，看懂了不敢說(shuō)一通百通，但對(duì)同品牌的步進(jìn)控制器，本來(lái)就有很多相通的地方，完全可以靈活借鑒。故障優(yōu)先級(jí)別需要在實(shí)踐中去總結(jié)，凡事往后推理三步，一切原形畢露！反饋器件類型很多，按說(shuō)明書選擇即可。工業(yè)制造在不斷的升級(jí)，步進(jìn)控制器用得越來(lái)越普遍，對(duì)維修工程師來(lái)說(shuō)，大多數(shù)的步進(jìn)其實(shí)是不需要匹配馬達(dá)測(cè)試，就能找到故障點(diǎn)的。只要你明白了這些，哈哈，套用徐志摩先生話說(shuō)就是：你不必訝異，更無(wú)須驚喜，在轉(zhuǎn)瞬間修好了一個(gè)步進(jìn)器……
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