FANUC機(jī)器人故障分類和診斷方法

邢增智

摘 要： 介紹了FANUC R2000iB型機(jī)器人故障的分類和基于LED指示燈的故障診斷，對(duì)故障原因進(jìn)行可詳細(xì)的分析，并提出了相應(yīng)的解決方法。

關(guān)鍵詞： FANUC;焊接機(jī)器人;故障診斷

【中圖分類號(hào)】TP242;TP181 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）09-0225-02

引言： 機(jī)器人廣泛應(yīng)用于汽車制造焊接、搬運(yùn)、噴涂等工作，公司焊裝車間主焊線，就是一條由FANUC和ABB焊接機(jī)人組成全自動(dòng)焊接生產(chǎn)線。由于工業(yè)機(jī)器人是融機(jī)械、電子、信息、傳感、計(jì)算機(jī)、控制等多個(gè)學(xué)科技術(shù)為一體，不僅要求管理維護(hù)人員掌握工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基本理論，還要求掌握機(jī)器人安裝、調(diào)試、系統(tǒng)編程、維修等技能，機(jī)器人故障比一般設(shè)備故障較難解決，引起停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)。本文根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要介紹FANUC R2000iB型機(jī)器人故障分類以及診斷方法，供致力于機(jī)器人維護(hù)人員共同探討。

1 FANUC控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

FANUC機(jī)器人控制系統(tǒng)采用32位CPU控制，以提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)插補(bǔ)運(yùn)算和坐標(biāo)變換的運(yùn)算速度。采用64位數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)單元，同步控制6軸運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)精度大大提高，最多可控制到21軸，進(jìn)一步改善了機(jī)器人動(dòng)態(tài)特性。

控制器是機(jī)器人的核心部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的動(dòng)作操作、信號(hào)通訊、狀態(tài)監(jiān)控等功能。以FANUC-F-200iB為例，控制系統(tǒng)主要有7大部分組成：

1）電源供給單元

變壓器向電源分配單元輸入230V交流電，通過該單元的系統(tǒng)電源分配功能對(duì)控制箱內(nèi)部各工作板卡輸出210V交流電及±15V、+24V直流電。

2）安全保護(hù)回路

由變壓器直接向急停單元供電，并接入內(nèi)部各控制板卡形成保護(hù)回路，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行電路保護(hù)。

3）伺服放大器

不僅提供伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)和抱閘電源，并且與絕對(duì)值編碼器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，與主控機(jī)間采用光纖傳輸數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)信號(hào)循環(huán)反饋。

4）輸入/輸出模塊

標(biāo)配為ModuleA/B，另外也可通過在擴(kuò)展槽安裝Profibus板、過程控制板與PLC及外圍設(shè)備進(jìn)行通訊。

5）主控單元

整個(gè)控制系統(tǒng)的中樞部分，包括主板、CPU、FROM/SRAM組件及伺服卡，負(fù)責(zé)控制器內(nèi)部及外圍設(shè)備的信號(hào)處理和交換。

6）急停電路板

用來對(duì)緊急停止系統(tǒng)、伺服放大器的電磁接觸器以及預(yù)備充電進(jìn)行控制。

7）示教器

包括機(jī)器人編程在內(nèi)的所有操作都能由該設(shè)備完成，控制器狀態(tài)和數(shù)據(jù)都顯示在示教盒的顯示器上。

2 故障報(bào)警分類

FANUC機(jī)器人動(dòng)作、運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)生某種異常時(shí)，為了迅速排出故障，首先要明確掌握現(xiàn)象，并判斷是什么原因出現(xiàn)問題而導(dǎo)致的異常。常見故障可分為四類：

第一類故障

癥狀：控制器死機(jī)，機(jī)器人無法動(dòng)作，示教器面板一片空白。

潛在的原因：1）控制器AC;2）控制斷路器;3）變壓器;4）控制器直流電源線路;5）示教器/電纜;6）電源供給模塊;7）開關(guān)電路;8）面板電路板保險(xiǎn)絲;等存在問題

檢修心得：第一類故障主要是電源供給存在問題，因此檢查控制柜里面跟電源供給相關(guān)聯(lián)硬件。

第二類故障

癥狀：機(jī)器人可以上電，但示教器鎖死，沒有反應(yīng)

潛在的原因：1）軟件故障;2）主板CPU模塊、DRAM FROM/SRAM模塊故障;3）PSU或者底板的問題;4）輔助控制卡的問題;

檢修心得：第二類故障主要是軟件故障，導(dǎo)致示教器死機(jī)，以上導(dǎo)致原因沒有先后順序，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，選擇先容易檢查的，處理容易處理的。

第三類故障

癥狀：故障指示燈亮，伺服沒有電源，屏幕上可以看到一些診斷信息。

潛在的原因：伺服放大器、馬達(dá)/spc 、編碼器、緊急停止單元、緊急急停電路、面板電路，電纜問題等存在問題;

檢修心得：如果發(fā)生第三類錯(cuò)誤，示教盒的頂部將顯示出相應(yīng)的SRVO-XXX警報(bào)。再根據(jù)報(bào)警具體信息，參考FANUC機(jī)器人使用手冊(cè)處理方法進(jìn)行檢查。

第四類故障

癥狀：機(jī)器人只能在手動(dòng)模式下工作，能夠從示教器里運(yùn)行程序。

潛在的原因：通訊或者I/O問題，與PLC之間沒有通訊，檢測(cè)開關(guān)等損壞，不正確的當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)程開關(guān)設(shè)置。

檢修心得：當(dāng)設(shè)備進(jìn)程無法正確執(zhí)行時(shí)，通常就會(huì)出現(xiàn)第四類故障，機(jī)器人可以在手動(dòng)模式下工作。此時(shí)故障不是控制柜內(nèi)部問題，而是控制柜輸入輸出信號(hào)不滿足或者與第三方PLC無法通訊，沒有啟動(dòng)運(yùn)行條件，需要對(duì)互通PLC進(jìn)行監(jiān)控才能找出故障原因。

3 故障診斷方法

在生產(chǎn)實(shí)際中常用的故障檢查方法有直接觀察法、通電檢查法、斷電檢查法、電壓檢查法、電阻檢查法、短接檢查法和元件替代法等，而FANUC機(jī)器人在系統(tǒng)控制設(shè)置完善的故障報(bào)警LED指示燈，因此通過直接觀察法對(duì)各單元中LED指示燈進(jìn)行檢查，就能快速診斷出現(xiàn)的故障問題。

3.1 主板七段碼LED指示燈報(bào)警

1）顯示“0”，代表安裝于主板的CPU卡中RAM發(fā)生了奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤，處理方法：更換CPU卡或者主板;2）顯示“1”，代表安裝于主板上的FREOM/SRAM模塊中的RAM發(fā)生了奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤。處理方法：更換FREOM/SRAM模塊或者主板;3）顯示“2”，代表通訊控制器發(fā)生了總線錯(cuò)誤。處理方法：更換主板;顯示“3”，通訊控制器的DRAM發(fā)生了奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤。處理方法更換主板;4）顯示“4”，代表與面板通訊時(shí)發(fā)生了通訊錯(cuò)誤。處理方法：①檢查主板與面板之間的通訊電纜，損壞則進(jìn)行更換;②更換主板或者更換面板;5）顯示“5”，代表主板發(fā)生伺服警報(bào)。處理方法：①更換軸控制卡;②更換主板。6）顯示“6”，發(fā)生SYSEMG警報(bào)。處理方法：①更換軸控制卡;②更換CPU卡;③更換主板;7）顯示“7”，發(fā)生SYSFAIL警報(bào)。處理方法：①更換軸控制卡;②更換CPU卡;③更換主板;

3.2 供電單元（PSU）故障指示

故障1：ALM LED（red）亮PSU報(bào)警。處理方法：①查看PSU上的F4（+24V）保險(xiǎn)絲，損壞則更換。②檢查PSU上的+5V、+15V、+24V電壓和與其連接的相關(guān)電纜、設(shè)備，如有損壞則更換。③更換PSU

故障2：PIL LED（Green）不亮，PSU的200V電源沒有。處理方法：1、檢查PSU上的F1保險(xiǎn)絲，損壞則更換;措施;2：更換PSU;

3.3 面板電路板（Panel Board）故障指示

故障1：該RDY LED（Green）不亮，即面板電路板與主板間通訊中斷。

處理方法：①檢查主板與面板電路板之間的通訊電纜，損壞則更換;②更換主板;③更換面板電路板;

故障2：該P(yáng)ON LED不亮，即面板電路板上+24V電壓轉(zhuǎn)+5電壓失敗。處理方法：①檢查CRM63接頭，+24V輸入電源是否正常;措施;②更換面板電路板;

3.4 I/O板故障指示

故障1：ALM LED點(diǎn)亮，即主板與I/O板之間通訊錯(cuò)誤。處理方法：①更換I/O板;②更換主板;③更換I/O通訊電纜;

故障2：I/O板保險(xiǎn)絲損壞。處理方法：①更換保險(xiǎn)絲;②檢查外設(shè)電纜;③更換I/O板

3.5 伺服放大器故障指示

故障1：P5V LED（綠色）指示燈不亮，說明伺服放大器的輸出電壓+5V工作不正常;處理方法：①檢查機(jī)器人的連接電纜（RP1），檢查+5V的電線是否有問題;②替換伺服放大器;

故障2：P3.3V LED（綠色）指示燈不亮，說明伺服放大器的輸出壓+3.3V工作不正常;處理方法：替換伺服放大器

故障3：SVEMG LED（紅色）指示燈在機(jī)械沒有緊急停機(jī)時(shí)點(diǎn)亮或者在機(jī)械緊急停機(jī)時(shí)沒有點(diǎn)亮;處理方法：更換伺服放大器。

故障4：ALM LED（紅色）指示燈，在機(jī)械沒有故障時(shí)點(diǎn)亮或者機(jī)械沒有故障時(shí)點(diǎn)亮;處理方法：更換伺服放大器;

故障5：RED LED（綠色）指示燈在馬達(dá)已經(jīng)被激活時(shí)還不發(fā)光。處理方法：更換伺服放大器;

故障6：OPEN LED（綠色）指示燈不點(diǎn)亮，說明伺服放大器和主板之間通訊不正常;處理方法：①檢查FSSB的光纜連接;②更換伺服卡;③更換伺服放大器。

故障7：D7 LED（紅色）LED指示燈在預(yù)充電已經(jīng)結(jié)束時(shí)還沒發(fā)光。處理方法：①有可能是DC連接短路，檢查連接;②有可能是充電電流控制電阻器出錯(cuò)，替換緊急停機(jī)單元;③更換伺服放大器。

4 總結(jié)

通過以上知識(shí)的學(xué)習(xí)，我們對(duì)FANUC機(jī)器人的故障分類以及關(guān)鍵部件診斷方法有了理解，對(duì)于維修而言，每個(gè)故障的現(xiàn)象都不一樣，需要在維修過程中，舉一反三，不斷總結(jié)，才能使機(jī)器人得到更好的使用和維護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1] FANUC公司.FANUC機(jī)器人用戶參考手冊(cè) 2005.

[2] 許禮進(jìn)、趙永峰.FANUC點(diǎn)焊機(jī)器人故障分析及排除.2009（2）：33-34.