伺服驅(qū)動(dòng)PCU CRC故障分析與處理

林超青

昌河飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 江西景德鎮(zhèn) 333002

1 序言

FOREST LINE S240機(jī)床配置FIDIA C20數(shù)控系統(tǒng)和西門子611D伺服驅(qū)動(dòng)。機(jī)床在使用過程中頻繁發(fā)生Drive 1 PCU CRC Error報(bào)警（見圖1）。更換驅(qū)動(dòng)后，有時(shí)機(jī)床能夠正常起動(dòng)及執(zhí)行程序，按下急停按鈕后數(shù)控系統(tǒng)下電，然后解除急停，但重新上電后Drive 1 PCU CRC報(bào)警依舊頻繁出現(xiàn)。更換驅(qū)動(dòng)電源模塊后出現(xiàn)Drive 1 DCS CRC Error報(bào)警（DCS是Distribute Control System的縮寫，即分布式控制系統(tǒng)），機(jī)床無法運(yùn)行。

圖1 Drive 1 PCU CRC Error報(bào)警

2 Drive 1 PCU CRC Error報(bào)警的原因分析及處理

CRC即循環(huán)冗余校驗(yàn)，主要用來檢測或校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸或保存后可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。機(jī)床出現(xiàn)Drive 1 PCU CRC Error報(bào)警，主要原因是數(shù)據(jù)在傳輸鏈路上出現(xiàn)錯(cuò)誤。根據(jù)該機(jī)床的系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)配置情況，問題可能發(fā)生在數(shù)控系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面，或兩者都有問題。

2.1 機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)故障的可能性

西門子611D伺服驅(qū)動(dòng)（見圖2）主要由電源模塊和驅(qū)動(dòng)模塊構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)模塊由功率單元和軸控制板組成，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)以及驅(qū)動(dòng)之間是通過數(shù)據(jù)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和控制的。根據(jù)西門子611D伺服驅(qū)動(dòng)的構(gòu)成可以看出，如果電源模塊、驅(qū)動(dòng)模塊的功率單元和軸控制板、數(shù)據(jù)總線出現(xiàn)故障，都有可能導(dǎo)致Drive 1 PCU CRC Error報(bào)警。

圖2 西門子611D伺服驅(qū)動(dòng)

（1）數(shù)據(jù)總線出現(xiàn)故障的可能性 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)以及驅(qū)動(dòng)之間是通過數(shù)據(jù)總線（見圖3）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和控制的，如果數(shù)據(jù)總線出現(xiàn)故障或接觸不良，數(shù)據(jù)傳輸受到干擾，就有可能導(dǎo)致在鏈路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)出錯(cuò)，從而出現(xiàn)循環(huán)冗余校驗(yàn)錯(cuò)誤。

圖3 數(shù)據(jù)總線

檢查數(shù)據(jù)總線的外觀，沒有發(fā)現(xiàn)破損、折疊或其他問題。重新安裝數(shù)據(jù)總線，故障依然沒有得到解決。為徹底驗(yàn)證數(shù)據(jù)總線的可靠性，把此套總線安裝到別的機(jī)床上進(jìn)行測試，被測機(jī)床能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行，因此總線故障導(dǎo)致循環(huán)冗余校驗(yàn)錯(cuò)誤的可能性可以被排除。

（2）驅(qū)動(dòng)模塊出現(xiàn)故障的可能性 由于故障報(bào)警信息比較明確，直接指明是Drive 1 PCU CRC Error，即驅(qū)動(dòng)1出現(xiàn)問題，所以更換一塊新的軸控制板。通電測試，此時(shí)機(jī)床能夠正常運(yùn)行。但是按下急停按鈕重新上電后，機(jī)床又一次出現(xiàn)Drive 1 PCU CRC Error報(bào)警。

為檢測新軸控制板的好壞，把驅(qū)動(dòng)1的軸控制板與驅(qū)動(dòng)2的軸控制板交換，發(fā)現(xiàn)依然是Drive 1 PCU CRC Error報(bào)警，所以新軸控制板損壞的可能性被排除。

驅(qū)動(dòng)1更換功率單元后，故障沒有排除，依舊是Drive 1 PCU CRC Error報(bào)警。為徹底驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)出現(xiàn)問題的可能性，把驅(qū)動(dòng)單元全部送檢。檢測結(jié)果表明，驅(qū)動(dòng)模塊都能正常工作，因此驅(qū)動(dòng)模塊故障的可能性可以被排除。

（3）電源模塊出現(xiàn)故障的可能性 伺服驅(qū)動(dòng)的5V、12V和600V直流控制電源都是由電源模塊進(jìn)行整流后提供的，如果5V和12V直流控制電源出錯(cuò)或不穩(wěn)定，就可能導(dǎo)致軸控制板供電電源不穩(wěn)定和接收數(shù)據(jù)出錯(cuò)。

檢查電源模塊外觀，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的燒損跡象。測量電源模塊的5V和12V直流電壓，沒有發(fā)現(xiàn)異常情況。對電源模塊的接頭重新安裝，通電測試，故障依然出現(xiàn)。為徹底驗(yàn)證電源模塊是否出現(xiàn)故障，更換了一個(gè)新的電源模塊。更換新的電源模塊后通電測試，機(jī)床能夠正常運(yùn)行。但是按下急停按鈕后重新上電，機(jī)床還是出現(xiàn)Drive 1 DCS CRC Error報(bào)警（見圖4）。

圖4 機(jī)床Drive 1 DCS CRC Error報(bào)警

為了驗(yàn)證電源模塊損壞的可能性，把兩個(gè)電源模塊安裝到其他機(jī)床進(jìn)行測試。測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，S240機(jī)床的原有模塊和新電源模塊都是正常的，因此電源模塊故障的可能性可以被排除。

由于驅(qū)動(dòng)模塊及電源模塊故障的可能性被排除，根據(jù)機(jī)床的系統(tǒng)配置情況，導(dǎo)致Drive 1 PCU CRC Error報(bào)警的原因可能就是數(shù)控系統(tǒng)方面。

2.2 數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性

FIDIA C20系統(tǒng)采用的PC嵌入式架構(gòu)（見圖5），其CPU和運(yùn)動(dòng)控制板（SSB板）均安插在通用計(jì)算機(jī)的PCI插槽上，數(shù)控系統(tǒng)的CPU與運(yùn)動(dòng)控制板SSB是通過計(jì)算機(jī)主板的內(nèi)部總線進(jìn)行通信。數(shù)控系統(tǒng)的PCI插槽、SSB和CPU板有故障都可能導(dǎo)致Drive 1 PCU CRC Error報(bào)警，因?yàn)樗鼈兌继幱跀?shù)據(jù)傳輸鏈路上。

圖5 FIDIA C20系統(tǒng)PC嵌入式架構(gòu)

（1）PCI插槽有問題的可能性 把計(jì)算機(jī)主板的PCI插槽和SSB、CPU板針腳進(jìn)行清潔，并把SSB和CPU板的插槽位置調(diào)換到其他插槽，重新上電測試，機(jī)床能夠起動(dòng)運(yùn)行，隨即出現(xiàn)故障，現(xiàn)象依舊，因此PCI插槽的可能性可以被排除。

（2）運(yùn)動(dòng)控制板有問題的可能性 運(yùn)動(dòng)控制板（SSB板）與驅(qū)動(dòng)直接通過總線連接，處于數(shù)據(jù)傳輸鏈路的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，如果運(yùn)動(dòng)控制板（SSB板）出現(xiàn)問題，就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤，導(dǎo)致循環(huán)冗余校驗(yàn)故障。

更換新的運(yùn)動(dòng)控制板（SSB板）后，機(jī)床仍然只能短暫運(yùn)行，又出現(xiàn)同樣的報(bào)警情況。把該運(yùn)動(dòng)控制板（SSB板）安裝到別的機(jī)床上進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)SSB板能正常工作，所以SSB板故障的可能性可以被排除。

（3）CPU板存在故障 CPU板是處理數(shù)據(jù)信息和發(fā)出數(shù)據(jù)指令的核心部件，處于數(shù)據(jù)傳輸鏈路的核心節(jié)點(diǎn)，如果CPU板出現(xiàn)問題，就會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤指令或數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤，導(dǎo)致循環(huán)冗余校驗(yàn)錯(cuò)誤。

更換新的CPU板后機(jī)床能夠正常運(yùn)行，故障排除，因此出現(xiàn)Drive 1 PCU CRC Error報(bào)警的根本原因是CPU板性能狀態(tài)下降，時(shí)好時(shí)壞，致使數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)循環(huán)冗余校驗(yàn)錯(cuò)誤。

3 結(jié)束語

對于一些電氣故障，有時(shí)雖然報(bào)警信息指向比較明確，但是進(jìn)行故障排查時(shí)，要從系統(tǒng)架構(gòu)原理進(jìn)行分析，分別對可能性進(jìn)行排查，才能最終找到故障原因，排除故障，取得比較好的效果。