变频器、伺服与步进驱动技术自学手册，步进伺服电机控制器编程教程

NEC ASU40/30双轴驱动器故障：打开电源按钮后，伺服驱动板无直流电源，CNC显示屏报告总线电压低，系统无法连接到XY驱动器的电源接触器电路。关闭。

检修：现场试验通电时，XY驱动电路三相AC220V电源接触器闭合一次，过一会儿又断开，数控屏显示欠压、低电压报警，但实际检测没有总线电压。调查发现，三相220V交流电源的两根线通过继电器常开触点连接到三相整流桥上，同时还连接了两个小功率二极管，其中一个连接在系列，它是相连的。电容两端产生电压，该电压被引入比较器LM393的正输入端，如果电压足够，比较器将反转并输出高电平。控制IGBT 栅极并对XY 轴驱动IGBT 的P 和N 端子进行直流整流。如图6.20所示。

图6.20 两轴驱动电路板

图6.20 两轴驱动电路板

当我使用测试仪在线检查电容器时，VI曲线严重失真。测得的电容约为2F。当我拆下电容器时，发现电容器引脚上有腐蚀的迹象。由上可知，该电容已失效，无法产生正确的电压为比较器控制的轴驱动器供电，导致系统检测到电压不足，自动切换接触器进行保护，将被切断。更换了同规格的电容后，安装驱动并开机，一切正常。

安川CIMR-VMW2015变频器运行一段时间后报过流故障：该变频器为日式车床主轴驱动变频器。用户反映，车床开机后几个小时内即可正常工作。但时间一长，逆变器就会报过流故障。

维修：该逆变器已使用15年以上，从故障情况来看，很有可能是电解电容故障。逆变器分为电源板、主控板、驱动板、模块，电源板上有10个电容，测量VI曲线时，椭圆正常，容量没有下降。驱动板有12个厚膜电路，每个厚膜电路外接一个22F/25V电解电容。当我用在线测试仪测量VI曲线时，我发现其中3条椭圆曲线严重扭曲。假设机器冷时，电解电容仍保持恒定容量，但长时间通电后，由于内部发热，电容明显下降，ESR迅速增大，电容参数恶化无法向相应的厚膜驱动电路提供正确的电压，导致模块驱动不正确，电流变得很大，触发系统过流报警。修复前，用户在使用1小时内就报过流报警，但更换驱动板上12个22F/25V电容后，使用2天内故障不再出现，视为修复。

Fanuc伺服驱动器无法更改参数的故障：有报道称Fanuc伺服驱动器在尝试更改参数时无法读取参数，多次将驱动器送至专业维修公司维修，但均无效。无法修复它。我们再次要求我们公司修复。

我用万用表测试了上下桥驱动管，都没有问题。我测试了所有电阻，它们都很好。我更换了所有IC，但问题并没有解决。此时，修复工作十分困难。没办法，只好向用户要另一块好板子，于是我把两块相同的板子（坏板子、好板子）接上DC24V电压，换上70mA左右的电流。测试每个点对地的直流静态电压，以确保坏板上特定节点的电压与好板上的电压不同。好板子上的电压是10V，坏板子上的电压只有2.1V。该节点有一个340k的上拉电阻电阻顶端接24V，底端接0.1F 小电容接地坏板上的节点电压很低，所以小电容连接到坏板上的节点电压，我发现它漏电，于是我把小电容拆掉，确定没有明显漏电，更换它，节点电压又恢复到10V。机器交由用户测试，驱动扭矩恢复正常。

西门子伺服驱动板报告中间电路电压错误：用户的西门子伺服驱动器报告中间电路电压错误（Intermediate CircuitVoltageError）。更换试机后，确定故障在驱动板。驱动板如图6.23所示。

图6.23 西门子伺服驱动板

检修：用万用表粗略检测整流桥、电阻、二极管、大电容基本没问题。用在线测试仪检测控制部分的小电解电容，检测VI曲线正常。控制板上有四个棕色高频变压器，驱动一个典型的西门子光耦开关电源变压器，其原理是：从前级15VDC输入电压通过振荡切换到高频方波。变压器初级线圈和每个变压器次级线圈中感应的高频电压经过整流、滤波后加到各个高频电压上，得到驱动光耦合器所需的功率。将维修直流可变电源调至15V，连接到板上相应端子，测量变压器次级线圈输出端滤波电容两端电压（+20V、-12V正常）。该示波器可测量无纹波直流并具有良好的滤波功能。

用万用表电测主控板连接线端子旁边的电容，发现有一个47F的电解电容C4，跨接电阻只有60，如图6.24所示，我明白了。根据经验，典型的控制电路中电源电容两端的电阻为100或以上，但前提是连接的芯片数量较多（几十个，或引脚挤在一起的大规模集成电路）。电源两端的电阻可能非常小，例如在计算机主板上。通常3.3V的跨度小于10，但是这块板上没有那么多芯片，所以你知道某个地方有短路。观察该电容的接线方向，我们可以看到运放082C的正电源连接到C4的电压上，并串联了一个47电阻R102，然后将其添加到引脚8。 R102 明显有黑色烧伤痕迹。可以看出，通过这个电阻的电流是比较大的。我用万用表在线测量了旁边的小贴片电容C10，只有10欧姆。焊完C10后，测量两端电阻，为12欧姆，说明短路。此时电阻为12。当我测量电解电容器C4 两端的 时，结果为2.2k。至此，故障原因就可以确定了。 C10 短路会拉低运放082C 的正电源电压，导致电压检测电路出错并产生警报。将短路电容更换为100nF 1206封装贴片电容并更换R102（47）后，电路板修复成功。

图6.24 西门子伺服驱动板故障部位

三洋驱动器报告逻辑错误：用户反映其CNC加工中心使用的三洋驱动器与上位机连接，上位机提示驱动器有逻辑错误。

维修：单板逻辑异常报警一般是指检测到的数据超出规定范围的异常，简单来说就是数字电路范畴的故障。此类故障告警根据单板故障位置的不同，有不同的告警名称。如果编码器检测数据有问题，那就是“编码器错误”，如果通讯有问题，那就是“通讯错误”。报告“”或“通信超时”。如果CPU无法确定错误的原因，通常会报告“逻辑错误”。

通过更换驱动器可拆卸部件，将故障定位到驱动板，如图6.25所示。该板除了6驱动光耦芯片PC923外，还有一些标记为611的高速光耦，其型号为HCPL-0611。还有两颗SANYO定制的芯片，SD1008。我在网上找不到任何信息。我不明白。它是做什么用的？板上没有其他数字芯片。如果驱动器光耦PC923损坏，驱动器一定会报过流、过载等故障，但不是逻辑错误，这就排除了驱动器光耦损坏的可能。潜在的故障集中在芯片SD1008和两个HCPL-0611连接的系统上，并且该板包含两套完全对称的系统。看板子上的电路，看到SD1008是用来测量UVW三相中两相的电流，电流通过回路中串联的一个大功率M级电阻，得到一个电压发生与电流成比例的下降。该电压被送到芯片SD1008进行处理。当程序需要检测电流时，CPU板通过光耦PC14和PC16隔离向SD1008发送串行数据指令。 SD1008通过光电耦合器PC13和PC16串行检测电压数据。 PC15.返回CPU板，CPU会识别电流的大小。

图6.25 三洋驱动板

要确定哪个组件出现故障，请打开电源并模拟系统运行。将电源板连接到该板。电源板上电后，验证板上各芯片所需的工作电压是否正常。使用信号发生器将信号调节为5V 500Hz 方波输出。添加方波。如果用示波器检测光电耦合器PC14和PC16的输入端另外两个光电耦合器PC13和PC15的输出端，会发现没有信号波形输出到PC13。无输入信号PC14 检测到无输出信号PC14 有输入但无输出这说明光耦功能损坏。更换光耦，重新测试各通道信号是否正常。驱动组件已修复并移交给用户进行测试。 “逻辑错误”警报不再出现。

PARKER步进电机驱动板故障：生产线上使用的PARKER步进电机驱动器，用户反映该驱动器可用一段时间，但随后产生错误报警并在未知时间关闭。

检修：一般出现故障时，怀疑是电解电容，但我们检查了机器电源中的电容，没有发现异常。您无需太担心大功率驱动部分。查看控制部分，我们发现这台机器之前已经被修复过，所有的IC都是人为用IC座固定的。如果机器能正常运行一段时间，说明IC也应该是好的。我们之前已经看到故障不是由IC引起的，因此我们不考虑IC损坏的问题。问题的原因是IC与IC座接触不良吗？可以通过插拔IC来主观感觉接触是否牢固，同时观察IC的引脚，检查是否有接触不良的情况。拆卸IC 时请联系。有一些生锈和氧化。我发现CD4025BE上的引脚严重氧化，将IC重新插入插座后，用万用表测量IC引脚与插座引脚之间的接触电阻，约为10欧姆。用凿子插入IC并再次进行接触测试。电阻值为0.1。如果IC连接不牢固，请用热熔胶敲击所有IC和IC插座，防止松动。处理完毕后，问题交给用户测试，再次没有报错。步进电机驱动板如图6.26所示。

图6.26 步进电机驱动板

松下驱动器报过流故障：松下伺服驱动器一运行就报过流。

维修：拆机寻找电流传感部分，看白色的A7800隔离放大器就可以看到。当我赶紧拆开测试时，放大功能并没有出现异常。如图6.27所示。如果给电路板加电并测试两台相同的A7800的电源引脚，您会发现其中一台A7800的5和8引脚上的电压为1.3V（通常应该在5V左右）。顺着电源引脚看，我们发现芯片的5、8脚电压是由12V电压串接680电阻和5.1V稳压管得到的，如图6.28所示。验证R38 两端的电阻是否大于10,000 欧姆。该电阻明显损坏。拆下电阻后，发现贴片电阻的银针出现裂纹，电阻断裂损坏。将电阻更换为相同规格，开机并重新测试A7800 的5.2V 电源应该恢复正常，允许用户测试机器并报告任何故障排除。

图6.27 伺服驱动器电流检测部分

图6.28 电阻断线故障

SMT步进电机驱动器故障：SMT显示界面发出警告，表明处理电机驱动器不健康，主机无法与其通信。用户报告驱动板上的电源指示灯LED 时亮时灭。

维修：看一下控制板，可以看到5V电源是由PWM稳压芯片SI-8010GL控制得到48V，然后输出8V，再经过7805稳压。当我给控制板添加48V电源时，我发现POWER LED在连接电源后立即亮起，但在10秒或更长时间后熄灭，然后不规律地点亮然后再次熄灭。 等等。测量每个关键点的电压。如果POWER LED亮，则7805的输入电压为8V，7805的输出电压为5V，这是正常的。如果POWER LED 熄灭，则7805 输入端子无法测量电压。电路板如图6.29所示。

图6.29 SMT机搬运电机控制板

我查阅了PWM芯片SI-8010GL的数据手册，发现2脚是芯片的使能端，如果电平为High，芯片就可以使能PWM波输出。板卡芯片的引脚2 连接至1nF。这种方法具有类似于单片机复位电路的软启动功能，如图6.30所示，相当于刚上电时将电容对地短路。芯片无输出，芯片内部对电容慢慢充电，电容电压逐渐升高，当达到一定阈值电压时，芯片开始输出PWM波形。这样可以减少对电路的影响，有利于电路稳定工作。

图6.30 软启动电路