FANUC机器人故障分类和诊断方法

邢增智

摘 要： 介绍了FANUC R2000iB型机器人故障的分类和基于LED指示灯的故障诊断，对故障原因进行可详细的分析，并提出了相应的解决方法。

关键词： FANUC;焊接机器人;故障诊断

【中图分类号】TP242;TP181 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）09-0225-02

引言： 机器人广泛应用于汽车制造焊接、搬运、喷涂等工作，公司焊装车间主焊线，就是一条由FANUC和ABB焊接机人组成全自动焊接生产线。由于工业机器人是融机械、电子、信息、传感、计算机、控制等多个学科技术为一体，不仅要求管理维护人员掌握工业机器人技术基本理论，还要求掌握机器人安装、调试、系统编程、维修等技能，机器人故障比一般设备故障较难解决，引起停机时间较长。本文根据实际工作经验，简要介绍FANUC R2000iB型机器人故障分类以及诊断方法，供致力于机器人维护人员共同探讨。

1 FANUC控制系统简介

FANUC机器人控制系统采用32位CPU控制，以提高机器人运动插补运算和坐标变换的运算速度。采用64位数字伺服驱动单元，同步控制6轴运动，运动精度大大提高，最多可控制到21轴，进一步改善了机器人动态特性。

控制器是机器人的核心部分，实现对机器人的动作操作、信号通讯、状态监控等功能。以FANUC-F-200iB为例，控制系统主要有7大部分组成：

1）电源供给单元

变压器向电源分配单元输入230V交流电，通过该单元的系统电源分配功能对控制箱内部各工作板卡输出210V交流电及±15V、+24V直流电。

2）安全保护回路

由变压器直接向急停单元供电，并接入内部各控制板卡形成保护回路，对整个系统进行电路保护。

3）伺服放大器

不仅提供伺服电机驱动和抱闸电源，并且与绝对值编码器实现实时数据转换，与主控机间采用光纤传输数据，进行实时信号循环反馈。

4）输入/输出模块

标配为ModuleA/B，另外也可通过在扩展槽安装Profibus板、过程控制板与PLC及外围设备进行通訊。

5）主控单元

整个控制系统的中枢部分，包括主板、CPU、FROM/SRAM组件及伺服卡，负责控制器内部及外围设备的信号处理和交换。

6）急停电路板

用来对紧急停止系统、伺服放大器的电磁接触器以及预备充电进行控制。

7）示教器

包括机器人编程在内的所有操作都能由该设备完成，控制器状态和数据都显示在示教盒的显示器上。

2 故障报警分类

FANUC机器人动作、运转发生某种异常时，为了迅速排出故障，首先要明确掌握现象，并判断是什么原因出现问题而导致的异常。常见故障可分为四类：

第一类故障

症状：控制器死机，机器人无法动作，示教器面板一片空白。

潜在的原因：1）控制器AC;2）控制断路器;3）变压器;4）控制器直流电源线路;5）示教器/电缆;6）电源供给模块;7）开关电路;8）面板电路板保险丝;等存在问题

检修心得：第一类故障主要是电源供给存在问题，因此检查控制柜里面跟电源供给相关联硬件。

第二类故障

症状：机器人可以上电，但示教器锁死，没有反应

潜在的原因：1）软件故障;2）主板CPU模块、DRAM FROM/SRAM模块故障;3）PSU或者底板的问题;4）辅助控制卡的问题;

检修心得：第二类故障主要是软件故障，导致示教器死机，以上导致原因没有先后顺序，需要根据现场实际，选择先容易检查的，处理容易处理的。

第三类故障

症状：故障指示灯亮，伺服没有电源，屏幕上可以看到一些诊断信息。

潜在的原因：伺服放大器、马达/spc 、编码器、紧急停止单元、紧急急停电路、面板电路，电缆问题等存在问题;

检修心得：如果发生第三类错误，示教盒的顶部将显示出相应的SRVO-XXX警报。再根据报警具体信息，参考FANUC机器人使用手册处理方法进行检查。

第四类故障

症状：机器人只能在手动模式下工作，能够从示教器里运行程序。

潜在的原因：通讯或者I/O问题，与PLC之间没有通讯，检测开关等损坏，不正确的当地/远程开关设置。

检修心得：当设备进程无法正确执行时，通常就会出现第四类故障，机器人可以在手动模式下工作。此时故障不是控制柜内部问题，而是控制柜输入输出信号不满足或者与第三方PLC无法通讯，没有启动运行条件，需要对互通PLC进行监控才能找出故障原因。

3 故障诊断方法

在生产实际中常用的故障检查方法有直接观察法、通电检查法、断电检查法、电压检查法、电阻检查法、短接检查法和元件替代法等，而FANUC机器人在系统控制设置完善的故障报警LED指示灯，因此通过直接观察法对各单元中LED指示灯进行检查，就能快速诊断出现的故障问题。

3.1 主板七段码LED指示灯报警

1）显示“0”，代表安装于主板的CPU卡中RAM发生了奇偶校验错误，处理方法：更换CPU卡或者主板;2）显示“1”，代表安装于主板上的FREOM/SRAM模块中的RAM发生了奇偶校验错误。处理方法：更换FREOM/SRAM模块或者主板;3）显示“2”，代表通讯控制器发生了总线错误。处理方法：更换主板;显示“3”，通讯控制器的DRAM发生了奇偶校验错误。处理方法更换主板;4）显示“4”，代表与面板通讯时发生了通讯错误。处理方法：①检查主板与面板之间的通讯电缆，损坏则进行更换;②更换主板或者更换面板;5）显示“5”，代表主板发生伺服警报。处理方法：①更换轴控制卡;②更换主板。6）显示“6”，发生SYSEMG警报。处理方法：①更换轴控制卡;②更换CPU卡;③更换主板;7）显示“7”，发生SYSFAIL警报。处理方法：①更换轴控制卡;②更换CPU卡;③更换主板;

3.2 供电单元（PSU）故障指示

故障1：ALM LED（red）亮PSU报警。处理方法：①查看PSU上的F4（+24V）保险丝，损坏则更换。②检查PSU上的+5V、+15V、+24V电压和与其连接的相关电缆、设备，如有损坏则更换。③更换PSU

故障2：PIL LED（Green）不亮，PSU的200V电源没有。处理方法：1、检查PSU上的F1保险丝，损坏则更换;措施;2：更换PSU;

3.3 面板电路板（Panel Board）故障指示

故障1：该RDY LED（Green）不亮，即面板电路板与主板间通讯中断。

处理方法：①检查主板与面板电路板之间的通讯电缆，损坏则更换;②更换主板;③更换面板电路板;

故障2：该PON LED不亮，即面板电路板上+24V电压转+5电压失败。处理方法：①检查CRM63接头，+24V输入电源是否正常;措施;②更换面板电路板;

3.4 I/O板故障指示

故障1：ALM LED点亮，即主板与I/O板之间通讯错误。处理方法：①更换I/O板;②更换主板;③更换I/O通讯电缆;

故障2：I/O板保险丝损坏。处理方法：①更换保险丝;②检查外设电缆;③更换I/O板

3.5 伺服放大器故障指示

故障1：P5V LED（绿色）指示灯不亮，说明伺服放大器的输出电压+5V工作不正常;处理方法：①检查机器人的连接电缆（RP1），检查+5V的电线是否有问题;②替换伺服放大器;

故障2：P3.3V LED（绿色）指示灯不亮，说明伺服放大器的输出压+3.3V工作不正常;处理方法：替换伺服放大器

故障3：SVEMG LED（红色）指示灯在机械没有紧急停机时点亮或者在机械紧急停机时没有点亮;处理方法：更换伺服放大器。

故障4：ALM LED（红色）指示灯，在机械没有故障时点亮或者机械没有故障时点亮;处理方法：更换伺服放大器;

故障5：RED LED（绿色）指示灯在马达已经被激活时还不发光。处理方法：更换伺服放大器;

故障6：OPEN LED（绿色）指示灯不点亮，说明伺服放大器和主板之間通讯不正常;处理方法：①检查FSSB的光缆连接;②更换伺服卡;③更换伺服放大器。

故障7：D7 LED（红色）LED指示灯在预充电已经结束时还没发光。处理方法：①有可能是DC连接短路，检查连接;②有可能是充电电流控制电阻器出错，替换紧急停机单元;③更换伺服放大器。

4 总结

通过以上知识的学习，我们对FANUC机器人的故障分类以及关键部件诊断方法有了理解，对于维修而言，每个故障的现象都不一样，需要在维修过程中，举一反三，不断总结，才能使机器人得到更好的使用和维护。

参考文献

[1] FANUC公司.FANUC机器人用户参考手册 2005.

[2] 许礼进、赵永峰.FANUC点焊机器人故障分析及排除.2009（2）：33-34.