伺服驅動PCU CRC故障分析與處理

林超青

昌河飛機工業（集團）有限責任公司 江西景德鎮 333002

1 序言

FOREST LINE S240機床配置FIDIA C20數控系統和西門子611D伺服驅動。機床在使用過程中頻繁發生Drive 1 PCU CRC Error報警（見圖1）。更換驅動后，有時機床能夠正常起動及執行程序，按下急停按鈕后數控系統下電，然后解除急停，但重新上電后Drive 1 PCU CRC報警依舊頻繁出現。更換驅動電源模塊后出現Drive 1 DCS CRC Error報警（DCS是Distribute Control System的縮寫，即分布式控制系統），機床無法運行。

圖1 Drive 1 PCU CRC Error報警

2 Drive 1 PCU CRC Error報警的原因分析及處理

CRC即循環冗余校驗，主要用來檢測或校驗數據傳輸或保存后可能出現的錯誤。機床出現Drive 1 PCU CRC Error報警，主要原因是數據在傳輸鏈路上出現錯誤。根據該機床的系統及驅動配置情況，問題可能發生在數控系統或驅動系統方面，或兩者都有問題。

2.1 機床伺服驅動故障的可能性

西門子611D伺服驅動（見圖2）主要由電源模塊和驅動模塊構成，驅動模塊由功率單元和軸控制板組成，驅動系統與數控系統以及驅動之間是通過數據總線進行數據傳輸和控制的。根據西門子611D伺服驅動的構成可以看出，如果電源模塊、驅動模塊的功率單元和軸控制板、數據總線出現故障，都有可能導致Drive 1 PCU CRC Error報警。

圖2 西門子611D伺服驅動

（1）數據總線出現故障的可能性 驅動系統與數控系統以及驅動之間是通過數據總線（見圖3）進行數據傳輸和控制的，如果數據總線出現故障或接觸不良，數據傳輸受到干擾，就有可能導致在鏈路上傳輸的數據出錯，從而出現循環冗余校驗錯誤。

圖3 數據總線

檢查數據總線的外觀，沒有發現破損、折疊或其他問題。重新安裝數據總線，故障依然沒有得到解決。為徹底驗證數據總線的可靠性，把此套總線安裝到別的機床上進行測試，被測機床能夠正常穩定運行，因此總線故障導致循環冗余校驗錯誤的可能性可以被排除。

（2）驅動模塊出現故障的可能性 由于故障報警信息比較明確，直接指明是Drive 1 PCU CRC Error，即驅動1出現問題，所以更換一塊新的軸控制板。通電測試，此時機床能夠正常運行。但是按下急停按鈕重新上電后，機床又一次出現Drive 1 PCU CRC Error報警。

為檢測新軸控制板的好壞，把驅動1的軸控制板與驅動2的軸控制板交換，發現依然是Drive 1 PCU CRC Error報警，所以新軸控制板損壞的可能性被排除。

驅動1更換功率單元后，故障沒有排除，依舊是Drive 1 PCU CRC Error報警。為徹底驗證驅動出現問題的可能性，把驅動單元全部送檢。檢測結果表明，驅動模塊都能正常工作，因此驅動模塊故障的可能性可以被排除。

（3）電源模塊出現故障的可能性 伺服驅動的5V、12V和600V直流控制電源都是由電源模塊進行整流后提供的，如果5V和12V直流控制電源出錯或不穩定，就可能導致軸控制板供電電源不穩定和接收數據出錯。

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

圖4 機床Drive 1 DCS CRC Error報警

為了驗證電源模塊損壞的可能性，把兩個電源模塊安裝到其他機床進行測試。測試結果發現，S240機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。

由于驅動模塊及電源模塊故障的可能性被排除，根據機床的系統配置情況，導致Drive 1 PCU CRC Error報警的原因可能就是數控系統方面。

2.2 數控系統出現故障的可能性

FIDIA C20系統采用的PC嵌入式架構（見圖5），其CPU和運動控制板（SSB板）均安插在通用計算機的PCI插槽上，數控系統的CPU與運動控制板SSB是通過計算機主板的內部總線進行通信。數控系統的PCI插槽、SSB和CPU板有故障都可能導致Drive 1 PCU CRC Error報警，因為它們都處于數據傳輸鏈路上。

圖5 FIDIA C20系統PC嵌入式架構

（1）PCI插槽有問題的可能性 把計算機主板的PCI插槽和SSB、CPU板針腳進行清潔，并把SSB和CPU板的插槽位置調換到其他插槽，重新上電測試，機床能夠起動運行，隨即出現故障，現象依舊，因此PCI插槽的可能性可以被排除。

（2）運動控制板有問題的可能性 運動控制板（SSB板）與驅動直接通過總線連接，處于數據傳輸鏈路的關鍵節點，如果運動控制板（SSB板）出現問題，就會出現數據傳輸錯誤，導致循環冗余校驗故障。

更換新的運動控制板（SSB板）后，機床仍然只能短暫運行，又出現同樣的報警情況。把該運動控制板（SSB板）安裝到別的機床上進行檢測，發現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板是處理數據信息和發出數據指令的核心部件，處于數據傳輸鏈路的核心節點，如果CPU板出現問題，就會發出錯誤指令或數據傳輸錯誤，導致循環冗余校驗錯誤。

更換新的CPU板后機床能夠正常運行，故障排除，因此出現Drive 1 PCU CRC Error報警的根本原因是CPU板性能狀態下降，時好時壞，致使數控系統出現循環冗余校驗錯誤。

3 結束語

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