冷门工控设备的维修

• 作者: 王工
• 来源: 广州郡控
• 日期: 2017-07-28
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  作者：广州郡控王工

  我自己的公司不大，有道是，麻雀虽小，肝肺俱全，所有的问题还得自己打理，设备来了要维修，自己上；客户来了要接待，要应付砍价还价；咨询电话响起来，有时间的时候解释一通，没时间让他自己去公司网站看故障代码；当然，微信还时不时的滴滴几声，能回复的尽量回复吧……！作为工控人生，日子大抵在忙碌中耗费着。
  那天有朋友笑言，很久没看见你搞文章了，我说，原因有二：1.的确很忙。2.自己在这个行业，充其量算个半桶水，已经倒完了！abb变频器，西门子6ra直流，品牌伺服器，好像这些大家都写过文章。我近期接连维修了几台行业比较偏门一点的设备，分别是德国kuka库卡，德国binder宾德和美国GIDDINGS&LEWIS dsm系列伺服器，今天写出来，与大家分享。 1、库卡机械人电器维修
机械人具体的说叫机械手更形象一些，目的就是仿真了人的手臂，自动生成工作状态。
库卡在机械人行业，口碑一直不错，这点不用我再去描绘。工业产品的声誉，不是越早出生就名气越大，vacon最先生产出变频器，最后还不是被abb和西门子给超越了吗。工业产品靠的是精度和性能稳定积垒口碑。库卡的硬件我还是修过很多的，维修这个东西没有什么大师，原理走得通了，大抵就能分析出故障。作为维修人员，分析问题需要比操作人员更深入一些：设备工作起来，是必然的表象，人们在赞叹的同时，背后是一系列技术的组合；出故障时，其实是电路输不出这个结果了，那里坏了呢？得靠维修人员来排查，过程好像在大米中挑沙子，在成百上千的电子元件中找出故障点，是很困难的一件事。操作和维修，这两点还是不一样的。作为工控设备维修林子里的一只老鸟，我是反对元件代换法维修设备的，那样不但不准确，还会进一步扩大故障，更恐怖的是下一个维修人员根本无法接手（要知道维修一个别人修过的设备，还得沿着别人的思路再走一遍）
这台kr-16系列焊接机械臂，客户的描述是这样的：开机自检通个并可进入待操作模式，但启动操作，电源管理器接触器就跳闸，示教器同时跳出故障。现场技术主管判断再三，和技术支持单位沟通，一致认为是电源管理器的问题，便将电源管理器拆下来送修了。 库卡的电源管理器型号是——ksp600/20-esc，不单单是管理直流母线电源，还负责各伺服通讯的汇总，外部数字电路的处理等工作，算是除主机之外，功能最复杂的一个设备。由于修的较多，还算是摸索出了一些经验。我的维修方法是这样：1.先加24V启动电源，绿灯闪烁，红灯约2秒闪烁一次，目测处理芯片正常，2.再给数字电路单独加24v电压，两个急停指示灯亮起，电压，静态阻抗正常。3.逐个测试数字i/o元件，也没有发现问题，这下蹊跷了。要知道kuka电源管理器数字部分不连通讯，处理器是不工作的，即使连了通讯，26个数字端口状态不对也照样不正常。按普通板卡维修的三大定律：晶振+复位+电压，根本行不通，这下得去现场研究研究。
现场装好开机，情况确实如客户描述的一样，跳闸时，示教器跳出a2无动力电压。动力电当然就是母线电压，母线电压肯定是有的，根据现场排列，找出a2伺服。再重新上电观察，又发现跳闸时a2伺服红灯会闪烁一下，就立刻恢复正常。哈哈，这才是故障源！为了确定会不会和编码器（伺服马达）有问题，于是调换伺服，得出的结论是故障随伺服走，判断为a2伺服器由故障。由于出故障是红灯只闪烁一下，马上又恢复正常，以至于现场技术主管忽略了这个现象，造成误判。
库卡的老型号机械人伺服都是以ksd1-xx，属于独立型，代换方便，成本温和一些。后来的新型设备采用并联设计，就是将两台伺服集合在一起，造型更加紧凑，但维修更换成本更高一些。这台伺服后来经检测，是母线检测芯片短路造成，启动自检是+24V工作电压，小信号处理正常。切入准备状态时，母线介入，电源管理器和6个驱动器之间都必须检出该机的母线，温度、电流等个参数指标，属于硬性故障甄别作用。这台伺服无法检测出母线电压，主机默认为故障设备，跳闸保护。
找到故障修复后，现场装机，启动恢复正常。 2、binder宾德风量传感器维修
Binder是德国品牌，传感器属于仪器设备，仪器的优劣好坏，三个硬指标就是：精度，灵敏度和稳定系数。Binber的东西在一些专用场合配套使用，比如污水处理设备。传感器的核心在于探头，掌握了探头技术才算是有了看家本领。这条binber宾得传感器在别的公司修过，故障现象是有显示，有变化，但是无输出。 这一切看起来也那么简单，有显示代表电路无大碍，有变化那就是工作通路基本正常嘛！
打开一看，以前的维修人员，用的就是我说的代换法，把电源和数模转换芯片全都代换了一遍，小心的拆开出电路，发现电路并不是那么复杂，而且处理器基本正常。说一句题外话就是，仪器仪表的维修，看似简单，但材料相当讲究，代换东西千万别想当然，芯片的生产厂家，型号，甚至尾缀都很重要。
客户问我还有救乎？答曰：只要处理器数模接口还是好的，就可以修复，维修费2k。能判断出故障，我的宗旨是先报价。工业设备维修的东西，您修复了再报价，哪怕500元，客户照样不服，但你先说清楚了，收费时彼此会愉快很多。
客户同意了。我将重点集中在数模转换芯片上，因为数字电路是处理器并行输出的，钻牛角尖的说法，用示波器，还是可以看到输出波形变化的。我选择数模转换芯片出手，因为数模转换，无非就是将数字信号转换为模拟量，这个芯片的外围阻容没问题的话，你只要关注有没有模拟量输出就可以了。谢天谢地，当用风筒给探头吹风的时候，模拟量有了变化。 由于没有说明书，这里还有一个问题，那就是：4—20ma输出是以什么为标准的问题，是以出厂值为最大量程？还是以用户程序为最大量程？和客户沟通后，客户表示：水处理厂最大风压量程是24000，对应约13ma，由此得出结论，这个传感器应该是以出厂值为最大量程的。经过仔细观察测量，宾得传感器每次启动，有一个复位的过程，复位时最高值是46000，对应2.5v模拟量，这下心中便有数了。
最后这个传感器的故障出现在电流转换芯片上，由于代换错误，造成一上电就是20ma输出，前级电压根本无法起控，仪器根本无法使用。找到相同的芯片代换，经过精心的校准，这个传感器现在已经继续服役。 3、美国GIDDINGS&LEWIS dsm系列伺服器维修
dsm伺服器其实是GIDDINGS&LEWIS品牌数控机床的伺服器，GIDDINGS&LEWIS机床传说很牛逼，精度能达到小数点后面若干位（笑），我不是很熟悉机床这个行业，具体情况我也不是很清楚。但既然是伺服坏了，伺服坏了那我还是有点办法的。 GIDDINGS&LEWIS dsm-xx系列伺服器外貌不扬，黑色，有点丑陋但价格不菲。我打开一看，不禁倒抽了一口凉气，美国和欧洲的知名电器，如果原装进口的话，若干年后有一个共同的毛病，那就是烧谐波吸收元件。谐波吸收件一般来说就是进线电源两端的，属于进线侧，高压端，热地！这比阿司匹林药丸大一点的东西炸了不要紧，要紧的是冒出的电弧，直接冲击上面的处理板。下面一烧一炸，上面信号板就遭殃了。信号板是什么？那是伺服器最娇贵的地方，如人之后脑勺！
可能欧美国家电压比较平稳，电源污染也较少，在欧美国家使用，性能也是行的通的。但追随母体机床来到我们国家，就成了隐患了。这点派克的伺服器就做得比较好，不但功率板和处理板隔离，中间还有一层铝合金机体，炸了就炸了，一般不会说造成无法维修的情况。
于是将另外几台也一一打开，故障的发源地几乎一样。便准备放手算了，后来转念一想，都打开来了，那就检查一下处理器和数模芯片有没有短路，结果三个一个处理器没有短路，一个数字处理芯片没有短路，那就合起来修吧。
其实修这个，是不报多大希望的，毕竟几百个足的大芯片，是不太喜欢搬家的，况且没有发现短路，也不一定就代表芯片是好的。结果是坐了一天，居然拼凑着修复了一台。 后记，GIDDINGS&LEWISdsm伺服器在国内找不到资料的，google可以找到资料，对于工控人来说，还是非常怀念有google的日子，外文资料随便查，非常方便。GIDDINGS&LEWISdsm系列伺服有故障亮红灯，有硬故障（如马达编码器），红绿灯间隔闪烁。连上马达，触发启动，马达适时锁紧。逐个测试i/o接口个单元电路，反应均正常。GIDDINGS&LEWISdsm伺服启动端口是统一的，但给定需要软件修改给定方式。由于该伺服比较冷门，一时也找不到联机软件，测试完端口，于是发给客户自己上机，几天后，回复正常。