近來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。我是一個搞工業(yè)控制設(shè)備維修的，專長是硬件維修。工業(yè)設(shè)備最初源起歐美，發(fā)揚(yáng)于日本，所以無論理論也好，設(shè)計也罷，都繞不開國外這個詞。在如今網(wǎng)絡(luò)，軟件，物聯(lián)網(wǎng)，虛擬現(xiàn)實(shí)的今天，很多人對硬件維修人員，大多嗤之以鼻。以為就是個玩玩烙鐵的體力活，沒多少技術(shù)含量，其實(shí)硬件維修道路艱險且漫長，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，沒這座橋一切都是空談，是繞不開的執(zhí)行工具，硬件質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到處理結(jié)果。現(xiàn)在世界上頂級的工控設(shè)備生產(chǎn)商，都在向模塊化生產(chǎn)靠攏。什么是模塊化呢？簡單點(diǎn)說就是：把一個設(shè)備分拆為幾個部分，每個部份，集成起來生產(chǎn)組合起來。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，同時拓展了用途。這點(diǎn)在需要聯(lián)控的領(lǐng)域優(yōu)勢非常的明顯。很多人進(jìn)入工業(yè)設(shè)備維修的領(lǐng)域，都是從修變頻器開始的，也有人認(rèn)為會修變頻器就會修所有的工業(yè)控制設(shè)備，其實(shí)，這僅僅是一個開始。當(dāng)然，入門級變頻器包括了強(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)精度不高的場合，比如供水，調(diào)速等場合。但一些精確控制場合就不同了，要知道工業(yè)控制的精髓就是，精確控制。沒有精確度，縱使外觀漂亮大氣，吹得如何天花亂墜，你的產(chǎn)品還是低級產(chǎn)品。有精度要求的場合，比如我們常常乘坐的電梯，起重，造紙，冶金，紡織等有嚴(yán)格要求的場合，普通變頻器就往往不能勝任了。這時，就要求步進(jìn)控制器登場了。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？無非就是和輸出馬達(dá)組合成一個環(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)動一下的位置信息主控制板都要知道。通俗點(diǎn)說就是：快了就慢下來，慢了就加快一點(diǎn)。這個說起來容易做起來難，要知道動態(tài)，慣性，負(fù)載變化都在瞬息萬變，馬達(dá)那邊出了什么幺蛾子，控制器馬上就知道，而且要做出對應(yīng)的處理措施，這并不是一件容易的事。于是第二個問題就出來了，那就是響應(yīng)問題。所謂的響應(yīng)，就如人與人之間的對話，一問一答。馬達(dá)運(yùn)行起來那是每分鐘幾千轉(zhuǎn)的問題，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脈沖，這個脈沖以原始位置為起點(diǎn)，每一個脈沖代表一個位置。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)然以上說的指示一個概念，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。不過那對與維修工程人員來說，用處不大，但需了解原理。光說理論沒用，維修的時候，還會遇上各種編碼器，什么絕對編碼器，增量編碼器，通訊式編碼器，旋轉(zhuǎn)變壓器等等。所以有人說，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，很多事情是沒時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)。個人經(jīng)驗(yàn)，在日本美國產(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。對于反饋器件的使用，不敢說誰更勝一籌。但穩(wěn)定性來說，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有馬達(dá)無法試機(jī)，而作為維修公司，你不可能備有所有型號的步進(jìn)馬達(dá)，試機(jī)是一個繞不開的坎。更讓人惱火的是，你不連接編碼器，編碼器的故障報警會掩蓋其他所有故障報警。我的做法是先詢問客戶，步進(jìn)器現(xiàn)場故障情況，比如現(xiàn)場根本沒有出現(xiàn)過編碼器相關(guān)的故障信息，維修時，你就根本不用考慮編碼器問題。報警過載過流，電壓低，無法定位，無法啟動這些故障，我一般直接找故障點(diǎn)，然后反向推理一到兩步，為什么會出現(xiàn)這個故障報警。下面說幾個列子，來分析一下維修步進(jìn)器的思路。1.一臺倫茨93es系列步進(jìn)器，客戶說速度不穩(wěn)定，電流時大時小，然后出現(xiàn)過載，客戶還說編碼器已經(jīng)換了，強(qiáng)調(diào)編碼器是好的。步進(jìn)器能運(yùn)行起來，那就證明輸出驅(qū)動，IGBT沒有問題的，電流不穩(wěn)定，一般來說是電流取樣電路的故障。但倫茨有一個缺點(diǎn)，就是只使用了兩相電流傳感器，如果其中的一個傳感器有了故障，一般功率模塊也就報廢了。雖然納悶，也沒有深究，先拆下模塊，做霍爾動態(tài)檢測，波形，幅值完全正常。不放心，將驅(qū)動6個橋臂全部檢查，也正常。余下的就是主板的反饋輸入接口了。經(jīng)過反復(fù)檢測，也正常。于是裝機(jī)，開環(huán)帶燈，正常，試電機(jī)也正常。一個上午過去了，可以說沒有找到故障，于是讓客戶拿走。客戶回去不久就打電話，說故障依舊。事情蹊蹺，這下必須得去現(xiàn)場了。到了現(xiàn)場，讓客戶開機(jī)，空載正常，低速也正常，但電流也波動。經(jīng)過仔細(xì)觀察，居然被我看出了問題，原來客戶修改了生產(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。低速的時候還是可以的，高速的時候造成抖動，使編碼器輸出信號出錯。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找到故障時，就該考慮一下外部有沒有問題了。2.一個客戶發(fā)了臺路斯特C系列步進(jìn)器過來維修，故障是使用時出現(xiàn)過載停機(jī)，每次故障前，馬達(dá)會出現(xiàn)震動和噪聲。停機(jī)一段時間又可以開機(jī)。德國路斯特步進(jìn)器性能可靠，唯一一個缺點(diǎn)是容易掉用戶程序。能冷機(jī)開機(jī)，讓人很容易想到是不是散熱的問題。當(dāng)接到用戶發(fā)過來的步進(jìn)器后，我打消了這個想法。一來這個步進(jìn)器較小，只有400w，根本沒有散熱風(fēng)扇。二是詳細(xì)詢問后發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)故障的時間不定。如果步進(jìn)器散熱故障，一般時間是固定的，不如說使用二十分鐘一定報警。開機(jī)后發(fā)現(xiàn)，a/d轉(zhuǎn)換芯片的供電電阻已經(jīng)燒焦，測量僅阻值變大而已，電壓小了，換新后，供電電壓恢復(fù)正常。但經(jīng)過分析，這個故障點(diǎn)和過載報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)問題的。自己維修那么多，旋變從來沒壞過，檢查編碼器連線，居然發(fā)現(xiàn)了一條電纜是半開路的，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。切換到手動狀態(tài)，閉合啟動，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。回去沒有兩天，客戶就打來電話，說故障依舊，這下傻眼了，怎么可能呢？后來經(jīng)過和客戶反復(fù)溝通，原來還是編碼器線故障。因?yàn)槲也槌龉收线@條編碼器線原來換過，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)果故障還是那個故障。換線后，設(shè)備正常工作。對于遠(yuǎn)方的客戶，我一般修復(fù)會拍視頻，型號，系列號，運(yùn)行狀態(tài)，給客戶驗(yàn)收，然后再收款發(fā)貨。但有的時候，測試正常和現(xiàn)場使用一定要溝通好。3.有客戶拿了一臺提花機(jī)專用，叫answer（安速）步進(jìn)器過來維修，故障是沒有顯示。answer這個品牌，是松下步進(jìn)的血脈演化而來的，程序架構(gòu)和應(yīng)用都差不多。因?yàn)樘峄C(jī)已經(jīng)國產(chǎn)且步進(jìn)用量較大，安速這個品牌就和提花機(jī)滋潤的活到了現(xiàn)在。沒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型號的芯片最多。top24xy的芯片腳位一樣，可以通用，不同的型號無非就是輸出功率不同而已。換掉top246y，電源正常，測電流檢測環(huán)路正常，讓用戶取走。上機(jī)，居然報警13，13是母線電壓過低，調(diào)換控制器工作正常。看樣子的確還有故障，拿回來檢測母線取樣電路，發(fā)現(xiàn)母線檢測正常。百思不得其解，只得將硬件通路重新檢測一番。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，溫度檢測，電流檢測，驅(qū)動電路。用排除法一一排除，最后鎖定在驅(qū)動輸出上。我的理由是：步進(jìn)輸出報警13，可能是輸出電流過大，電流過大電壓降低，由于步進(jìn)沒有旋轉(zhuǎn)起來，此時電壓檢測優(yōu)先于電流檢測。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)動光耦上pc929上，換新，故障排除。實(shí)踐告訴我，有的故障報警，是互相關(guān)聯(lián)的，邏輯上存在優(yōu)先報警級別。有時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)測試再維修。作為維修人員來說，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。現(xiàn)場使用需要會一點(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)看一個牌子的使用手冊，看懂了不敢說一通百通，但對同品牌的步進(jìn)控制器，本來就有很多相通的地方，完全可以靈活借鑒。故障優(yōu)先級別需要在實(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，按說明書選擇即可。工業(yè)制造在不斷的升級，步進(jìn)控制器用得越來越普遍，對維修工程師來說，大多數(shù)的步進(jìn)其實(shí)是不需要匹配馬達(dá)測試，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就是：你不必訝異，更無須驚喜，在轉(zhuǎn)瞬間修好了一個步進(jìn)器……
更多步進(jìn)電機(jī)參數(shù)知識，請咨詢覃先生QQ:176340526
深圳市振合機(jī)電設(shè)備有限公司主營產(chǎn)品：步進(jìn)電機(jī)、直線步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)伺服步進(jìn)驅(qū)動器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、一體式步進(jìn)剎車步進(jìn)電機(jī)、防水步進(jìn)電機(jī)、無刷電機(jī)、伺服電機(jī)等各類型號的步進(jìn)電機(jī)，歡迎來電咨詢。電話：15818698488
