光伏磨邊倒角機伺服故障對策

杜保國 馮捷逾 牛愛芳

摘 要：磨邊倒角機設備改造后，伺服電機在查找原點時無效造成越過原點報警，分析原因并進行對策解決。

關鍵詞：伺服查找原點 報警 對策

1 引言

安彩高科光伏新材料磨邊倒角機采用德國的ISMOTION伺服控制系統，備件老化嚴重且備件工廠關閉無法采購，2021年改造完成了9臺倒角機，改造后無規律出現查找原點時，直接越過原點超限報警，對正常生產造成較大影響，必須對策解決。

2 磨邊機設備伺服工作原理

2.1設備簡介：

磨邊機改造后采用獨立的控制系統，其中PLC采用OMRON公司的CP系列，型號為CP1H-X40DT-D，具有4軸脈沖輸出功能，通過直接脈沖輸出到伺服驅動器，由兩側的倒角檢測開關分別觸發控制固定側和移動側的X軸和Y軸伺服電機，由精密滾珠絲桿進給，實現倒角功能。伺服控制系統為松下A6系列，其中伺服驅動器為MDDLN55SE，伺服電機為MSMF102L1G6M。

2.1倒角原理：

倒角動作原理：首先兩側伺服通過觸摸屏操作或按鈕操作找到X、Y軸伺服原點，原點使用的接近開關檢測，啟動設備，此時4個伺服軸按照觸摸屏設定的位置定位到倒前角的位置，當倒角檢測開關上升沿觸發時，進行倒前角，隨后X軸加速前進，Y軸后退到倒后角位置，倒角開關下升沿觸發時，進行倒后角，完成后X、Y軸都回到絕對位置0，為了防止累計誤差，下一步程序重新自動執行查找原點動作，一般情況此時就在原點，兩側X、Y軸離開原點再等待查找原點，找到后X、Y軸前進到倒前角位置，等待下一個產品。

3.故障現象與對策方法

3.1 故障現象：設備改造運行一段時間后，在設備運行中，一側X軸伺服機構越過原點，達到硬極限報警過負荷停機，起初頻次不高，4個小時左右出現一次，復位后能正常開機，通過觀察記錄現象，發現每次都是在倒完后角位置后，查找原點時出現故障。隨后頻次增加，通過安裝視頻監控查看，在倒完后角X、Y軸都回絕對位置0時，故障側X軸原點接近開關指示燈已經亮，但機構沒有停止后反向運動到離開原點再回來查找原點，而是繼續前進越位，直到過負荷報警停機。

3.2 對策方法：

通過故障現象分析，懷疑是故障側X軸原點接近開關沒有檢測到接近體，調近接近開關與檢測接近體的距離，但問題仍然存在。通過持續觀察，接近開關指示燈亮，也有故障產生，分析可能沒有輸出信號，但通過測量接近開關指示燈亮時有高電平，PLC輸入點也有指示，嘗試更換了相同的接近開關和從接近開關到控制柜的4芯電纜，運行一段時間后故障沒有解決。基本的檢測手段和處理方法無法解決問題，于是通過查看程序，分析原點接近開關信號異常的原因，原程序增加了監控程序，如圖：

正常情況下，每一個產品兩側接近開關I0.00和I0.02分別觸發的D242和D244的值應該完全相同，但是從監控程序中發現，經過加工一定數量產品后，兩側原點開關信號上升沿次數不同，其中D242的值大于D244的值，經過多次測試，都是這樣的結果，分析I0.0信號有閃爍的現象。問題找到了，下一步就是如何解決。首先懷疑信號干擾問題，將接近開關信號線更換為帶屏蔽層的電纜，并將屏蔽層接地，故障沒有得到改善，但故障產生的頻次有所減少，于是將進控制柜的電源重新單獨穿金屬管并良好地線，伺服驅動器的地線，變頻器和電機的地線檢查處理，并沒有徹底解決故障出現;考慮從程序上增加一個過濾，因程序原點信號沒有獨立的設定，只能將0通道過濾，影響其他輸入信號，所以嘗試其他方法;觀察接近體為鋁材料制作，矩形形狀且邊部倒角45°，估計會影響開關效果，但不能確定，嘗試用鐵材料臨時測試，效果不明顯;通過修改程序增加延時，讓倒角機構停穩后再去執行查找原點，也沒有達到預期效果;通過上述方法問題都沒有徹底解決，分析查找原點的設定方法，上傳PLC設定，在PLC設置脈沖輸出選項時，主要選擇以下選項：

其中，偵測模式使用的“方法2” 選項，在不使用原點接近輸入信號的情況下，接受原點輸入信號。僅原點搜索接近速度可作為原點搜索速度。查找操作使用的“反轉1”選項，當以原點搜索方向移動的過程中接收到限位輸入信號時，方向反轉。操作模式使用的“模式 0” 選項，連接到不具有定位完成信號的步進電機時，使用該模式。PLC程序中，查找原點使用了“原點搜索ORG”指令，通過倒角原理，在倒完后角后回到定義的原點再執行查找原點，如果此時接近開關信號閃爍，就會造成此次故障。如果將倒完后角不回到絕對位置0，而是接近原點位置，這樣再去查找原點，即減少了動作時間，也提高了查找原點的可靠性。

通過修改程序數據設定，將MOVL #0 D1804改為將MOVL #200 D1804，就是倒完后角停在離原點開關200mm的位置，在這個位置再去查找原點，即使接近開關信號有閃爍，但位置精度在工藝可以接受范圍內，經過反復測試，沒有再出現過此故障現象。梯形圖如下：

于是對其他設備都按照這個方法進行了修改，解決了設備頻繁停機的故障。

4. 結束語

這次故障較為特殊，主要原因是利舊設備改造不完善，存在設計的缺陷，通過觀察分析原因，使用改變動作時序解決異常故障，也作為類似設備問題的參考。

參考文獻

[1]OMRON公司的《SYSMAC CP系列 CP1H CPU單元 編程手冊》

[2]OMRON公司的《SYSMAC CP系列 CP1H CPU單元 操作手冊》