大隈OKUMA伺服驅動器報警故障分析與處理

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發布時間：2021-12-28

對大隈OKUMA伺服驅動器顯示報警故障進行了分析，完成了故障定位，通過改進連接電纜屏蔽層處理方式及驅動器本體封蓋、窗口導電處理工藝的措施經試驗驗證有效，問題得到較好解決。
某電動控制設備硬件由電動控制模塊、伺服驅動器、電動缸和連接線纜組成，電動控制模塊發出運動控制指令，伺服驅動器控制電動缸按照控制指令運動到規定的位置，與系統運動控制相關的設備組成見圖1 所示。
電動控制設備參加系統電磁兼容試驗，在進行GJB151A-97 規定的RS103 電場輻射敏感度試驗時，外加干擾輻射頻率范圍200MHz～2GHz 時，電動缸執行伸出動作，剛開始后即停止，其中一只電動缸驅動器顯示“A-09”故障報警并停止運行，出問題時頻點為300MHz 左右。伺服驅動器“A-09”報警是伺服驅動位置超差報警，伺服驅動器接受電動控制模塊發出的位置控制脈沖串，控制電動缸按照脈沖串的個數運動一定行程，同時接受電動缸反饋的位置信息，該位置信息也可以看做一種脈沖增量數據，二者之差就是伺服驅動位置偏差，即位置控制脈沖個數-位置反饋脈沖個數=伺服驅動位置差。該位置偏差為伺服驅動器可設置參數，如果伺服驅動位置偏差計數超過此參數設定值，伺服驅動器就會發出“A-09”報警，并停止工作。
問題分析與定位電磁兼容試驗前后，電動控制設備進行了多次電動缸伸出與回縮功能試驗，伺服驅動器未出現過報警故障，因此初步可認定該故障僅在電磁兼容試驗中才會出現，是電場輻射導致的。故障原因可能是電動控制模塊干擾、電動缸干擾、伺服驅動器干擾、位置控制電纜干擾及位置反饋電纜干擾。
機理分析伺服驅動器連接電纜傳輸的信號不僅包括信號弱電還有動力強電，不僅有直流電還有交流電。針對這種交直流、強弱電混合狀態，伺服驅動器不論動力電纜或者信號電纜均采用屏蔽電纜傳輸電平，只是屏蔽形式根據具體信號需要，采用分屏蔽加總屏蔽、雙絞屏蔽加總屏蔽或僅總屏蔽形式。位置反饋信號輸入電纜為雙絞屏蔽加總屏蔽電纜。但總屏蔽層處理方式在設計上沒有實現連接器屏蔽尾罩與電纜屏蔽層之間的無縫連接，存在電場間隙，外部電場干擾能夠經此間隙干擾位置反饋信號。該信號是弱電信號，對外加干擾不具備抵制能力，而且該信號還是反映電動缸位置信息的關鍵信號，一旦受到干擾會影響電動缸位置識別能力。驅動器位置反饋硬件電路由電動缸內的旋轉變壓器、驅動器內的位置反饋解碼芯片和連接電纜組成。旋轉變壓器隨電動缸電機轉動角度θ 變化，輸出兩個電壓值———KSinθ 和KCosθ。位置反饋解碼芯片根據這兩個電壓幅值將電動缸電機轉動角度θ 解碼為位置反饋脈沖。由于連接電纜存在的設計缺陷，電磁環境有很大可能對旋轉變壓器輸出的電壓值產生干擾，從而造成位置反饋信號失真。驅動器本體設計存在的缺陷，也有一定的可能使少量電磁場進入驅動器本體內部對位置反饋信號的傳輸產生干擾。伺服驅動位置偏差的定義是伺服驅動位置偏差=位置控制脈沖個數-位置反饋脈沖個數，如果位置反饋信息因外部電場干擾不能反饋電動缸真實位置信息，造成伺服驅動位置偏差超過預先設定的位置超差參數范圍，伺服驅動器就會發出位置超差報警，報警代號“A-09”，并停止工作。

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