昌暉儀表分享在V90PN伺服系統(tǒng)通訊故障處理中總結(jié)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)例分析線路干擾與線路錯(cuò)誤導(dǎo)致的V90PN通訊故障有何不同，對(duì)大家提高V90PN安裝調(diào)試技能很有幫助。

筆者近期花了不少精力在V90PN的技術(shù)支持上，正是V90PN的推出使許多原先使用脈沖控制伺服方案的客戶轉(zhuǎn)向了PN總線控制伺服的方案。但隨之而來(lái)的是各種V90PN通訊故障和編碼器故障的現(xiàn)象猛增，剛開(kāi)始都是按EMC規(guī)范指導(dǎo)客戶去解決問(wèn)題的，從各方面的反饋回來(lái)看，一多半的問(wèn)題的確是EMC的問(wèn)題，但還有些問(wèn)題好似頑疾，無(wú)論你采取什么措施，故障現(xiàn)象依舊，總也解決不了，頗讓人頭痛。


不久前有個(gè)汽車行業(yè)的重要客戶在使用V90PN伺服做項(xiàng)目的過(guò)程中出現(xiàn)編碼器故障，拖了好久沒(méi)有有效解決問(wèn)題，案子又輾轉(zhuǎn)到了昌暉儀表這里，要求到現(xiàn)場(chǎng)支持。

在去現(xiàn)場(chǎng)前，與客戶的現(xiàn)場(chǎng)工程師簡(jiǎn)單的電話溝通，了解了一下現(xiàn)場(chǎng)情況，得知是一個(gè)汽車部件的裝配線，采用分布式控制方案，還有遠(yuǎn)程IO控制第三方的機(jī)器人，V90PN的電纜都采購(gòu)的是原裝電纜，在調(diào)試過(guò)程中幾乎所有的V90PN伺服驅(qū)動(dòng)器都會(huì)報(bào)F31110、F7452、F7453、以及F7490等故障，如圖所示：


頻繁的故障報(bào)警導(dǎo)致調(diào)試無(wú)法正常運(yùn)行下去，客戶也曾按EMC規(guī)范做了些改進(jìn)措施，沒(méi)有任何效果，由于F31110是編碼器硬件故障，銷售方面最后同意客戶先更換其中的兩臺(tái)V90PN伺服驅(qū)動(dòng)器看是什么結(jié)果，但更換后故障現(xiàn)象依舊；客戶因此懷疑電機(jī)、電纜、驅(qū)動(dòng)器，甚至整個(gè)V90PN系統(tǒng)存在嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題，懷疑軟件編程也有問(wèn)題，總之疑神疑鬼懷疑一切，但又束手無(wú)策。

到了項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，筆者讓客戶找了一臺(tái)沒(méi)有更換過(guò)但上述故障依舊非常頻繁發(fā)生的V90PN，通過(guò)在線監(jiān)控，確認(rèn)F31110是基礎(chǔ)故障，這屬于硬件故障類，導(dǎo)致原因一般不是相關(guān)硬件出現(xiàn)損壞就是系統(tǒng)存在嚴(yán)重的硬件干擾。于是重點(diǎn)排查了伺服驅(qū)動(dòng)的電源，接地，屏蔽等，雖然發(fā)現(xiàn)存在一定的問(wèn)題，但系統(tǒng)在安裝調(diào)試階段，尚未帶負(fù)荷工作，幾乎是空載狀態(tài)，一般不會(huì)導(dǎo)致如此嚴(yán)重而且頻繁的硬件故障。在現(xiàn)場(chǎng)采取了一些常規(guī)的EMC應(yīng)對(duì)措施后，故障依舊頻繁發(fā)生(客戶的話有時(shí)不能全信，該做還是要堅(jiān)持做，即使已經(jīng)知道效果不好了，總之眼見(jiàn)為實(shí))。

然而，在排查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象，即電腦通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遙控測(cè)試時(shí)發(fā)生的故障的概率要遠(yuǎn)低于用現(xiàn)地按鈕操作發(fā)生故障現(xiàn)象的概率，于是排查系統(tǒng)的電源，網(wǎng)絡(luò)及接地，發(fā)現(xiàn)存在較大的設(shè)計(jì)問(wèn)題。由于沒(méi)有詳細(xì)的原設(shè)計(jì)圖紙，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員亦不是原設(shè)計(jì)人員，搞不清楚現(xiàn)場(chǎng)電氣線路的設(shè)計(jì)狀況的前提下，筆者提議采取排除法，即只連接S7-300與單臺(tái)V90PN，只有簡(jiǎn)單的電源及單一的直連PN通訊連接，排除所有其他的線路，進(jìn)行功能測(cè)試，看測(cè)試過(guò)程中故障發(fā)生的情況，結(jié)果是系統(tǒng)完全可以連續(xù)獨(dú)立地工作，上述故障再也不發(fā)生了。

這時(shí)，筆者心里已經(jīng)完全有底了，很快昌暉儀表給了客戶明確的結(jié)論：
1、V90PN伺服系統(tǒng)(包括驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、相關(guān)電纜)不存在產(chǎn)品的質(zhì)質(zhì)量問(wèn)題；
2、是硬件系統(tǒng)問(wèn)題，與軟件及編程無(wú)關(guān)；
3、導(dǎo)致F1110故障的直接原因是外圍線路存在接線錯(cuò)誤，伺服系統(tǒng)的屏蔽接地成為電氣回路的一部分，屏蔽層有電流通過(guò)引發(fā)了伺服編碼器的通訊故障；
4、整個(gè)項(xiàng)目的電氣控制系統(tǒng)在電源系統(tǒng)，接地系統(tǒng)，以及通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)上存在技術(shù)缺陷，IO電氣線路設(shè)計(jì)不規(guī)范，是導(dǎo)致外圍接線錯(cuò)誤，引發(fā)伺服編碼器通訊故障的內(nèi)在原因。

最后，客戶也找到了問(wèn)題癥結(jié)，是遠(yuǎn)程IO與第三方機(jī)器人交互信號(hào)的IO電源交錯(cuò)了，同事件一樣通過(guò)屏蔽與接地形成信號(hào)回路了。

后續(xù)，其他的一些類似的客戶，也是反復(fù)強(qiáng)調(diào)讓他們?nèi)z查電源回路，最終問(wèn)題都得到了解決。

從這件事的問(wèn)題發(fā)現(xiàn)與解決來(lái)看，其實(shí)這兩起所謂的“干擾”事件的本質(zhì)都不是真正干擾的問(wèn)題，而是在電氣成套與現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中的線路錯(cuò)誤造成，只是其表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象像干擾。但線路干擾與線路錯(cuò)誤造成的影響還是有差別的：
1、線路錯(cuò)誤是可以避免的，而線路干擾是避免不了的；接地與屏蔽層導(dǎo)體成為元器件工作電流的回路導(dǎo)體，這是錯(cuò)誤；如果是弱電，表現(xiàn)為嚴(yán)重的干擾現(xiàn)象，錯(cuò)誤排査比較困難；但如果是強(qiáng)電，損壞設(shè)備的概率較大，錯(cuò)誤排査會(huì)相對(duì)容易一些。
2、線路錯(cuò)誤造成的故障報(bào)警的頻率要遠(yuǎn)高于線路干擾造成的故障報(bào)警頻率，并且更有規(guī)律性，而且在整機(jī)負(fù)荷很輕或系統(tǒng)內(nèi)功率器件未上電的情況下也會(huì)導(dǎo)致頻繁的故障報(bào)警，表現(xiàn)出來(lái)的故障現(xiàn)象的程度會(huì)更嚴(yán)重。
3、線路錯(cuò)誤往往造成的硬件類故障報(bào)警，比如F31110或通訊口故障等，在采取EMC應(yīng)對(duì)措施后是也是收效基微，故障現(xiàn)象依舊，很容易懷疑硬件己經(jīng)損壞；但是，如果讓受影響的元器件單獨(dú)取電工作，故障現(xiàn)象會(huì)立即消失。
4、總線控制，等電勢(shì)，多電源系統(tǒng)，分布式IO方案，分布式驅(qū)動(dòng)方案，分布式電氣柜方案，系統(tǒng)中有第三方的設(shè)備接入并有IO交互，具備以上幾個(gè)特征的系統(tǒng)比較容易出現(xiàn)類似線路錯(cuò)誤，尤其是在現(xiàn)場(chǎng)安裝布線的過(guò)程中。
作者：黃岑